[发明专利]一种浅层天然气水合物钻井装置、开采系统及方法

权利要求书

1.一种浅层天然气水合物钻井装置，其特征在于所述装置包括：

管柱、工具组合及喷射钻头；

所述管柱为扁形管柱，管柱内部空间从上至下分隔成三层，上层为生产层、中层为海水注入层、下层为冷冻层；上层设置有抽水排砂泵，上层对应的管柱侧壁设置有单向排砂孔，管柱顶面外部设置有精细防砂层；

所述工具组合为动力工具、测量工具、推进器、导向工具、近钻头信息传输及储存中的一种或组合；所述工具组合设置在管柱外壁靠近喷射钻头的位置；

所述喷射钻头与管柱的海水注入层固定连接，喷射钻头上设置有喷嘴。

2.如权利要求1所述的钻井装置，其特征在于：

所述抽水排砂泵对称的设置于生产层两侧靠近管柱侧壁的位置。

3.如权利要求1所述的钻井装置，其特征在于：

所述精细防砂层设置在抽水排砂泵中间。

4.如权利要求1所述的钻井装置，其特征在于：

所述喷射钻头上的喷嘴形状为长方形或圆形。

5.如权利要求4所述的钻井装置，其特征在于：

所述长方形喷嘴设置在喷射钻头中间，所述圆形喷嘴对称的设置于长方形喷嘴上下两侧。

6.如权利要求4所述的钻井装置，其特征在于：

所述喷嘴数量为6-12个。

7.一种采用如权利要求1～6之一所述的钻井装置的浅层天然气水合物开采系统，其特征在于所述系统包括：

水面装置、钻井装置及远程控制设备。

8.如权利要求7所述的开采系统，其特征在于：

所述水面装置包括：钻井平台、抽水泵、注入管线、高压注入泵及防喷设备；

所述钻井装置中的管柱与钻井平台的井口连接；

所述远程控制设备通过电缆传输接受钻井装置的数据信息。

9.一种采用如权利要求7～8之一所述系统的天然气水合物开采方法，其特征在于所述方法包括：

(1)抽取海水，注入管柱的中间层，通过喷射钻进并带动管柱下入；

(2)利用工具组合和远程控制设备辅助管柱下入，实时调整钻井方案，保证智能化钻进；完钻后，沉砂，确保管柱牢固固定；

(3)打开管柱上顶面，露出精细防砂层，开始生产，根据水合物分解最优速度及泥沙最小进入量优化设计抽水排沙泵的抽水速率；同时，利用抽水排沙泵将进入的泥沙通过单向排沙孔从井筒排出至海底，最小化海底污染；

(4)生产的同时，管柱下层中注入降温流体或者采用冷却管柱进行降温，确保管柱下部水合物不分解。

(5)开采的水合物从生产层分解产出，输送至井口。

10.如权利要求9所述的天然气水合物开采方法，其特征在于：

步骤(2)中，沉砂时间为0.5-1天。