[发明专利]一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统

说明书

本发明属于天然气水合物开采技术领域，公开了一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统，包括油管挂、井下安全阀、可拆卸式注醇装置、环空主阀、环空翼阀、环空管线、套压监测装置、总闸门、生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置、井下机器人控制系统、脐带管和导向架。上部油管头总成与下部套管头总成采用法兰进行连接。井下机器人控制系统与套管头总成与油管头总成相连，外部移动连接导向架。脐带管与井下机器人控制系统相连。本发明采用可拆卸移动式注醇防范二次结冰风险；采用井下机器人液压控制实现远程操作控制，提高控制效率；增加阴极保护设备，延长采气树使用寿命。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统。

背景技术

天然气水合物俗称“可燃冰”，主要由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或者二氧化碳、硫化氢等分子和水在低温高压条件下形成。目前自然界中的天然气水合物主要成分是甲烷，90％分布在海底，所以又被称为甲烷水合物。天然气水合物属于非常规天然气，是一种巨大的潜在能源，具有巨大的开发价值和开采潜力。开发天然气水合物对于保障能源安全和实现低碳目标具有重要的意义。

采气树是海洋天然气水合物开采环节中的关键生产设备。在海上开采过程中，天然气采气树均位于水下泥线附近，用于实现注采气体、监控压力、修井作业、注入液体等功能。因为采气树长期处于水下进行工作，且从海面到海底温度不断降低，天然气水合物开采过程中由于生产制度的调整引发二次结冰，导致采气树堵塞，影响开采效果。天然气水合物独特的开采环境对采油树的密封性能和可靠性是巨大的挑战。

现有水下采气树主要用于海上常规天然气开采，存在的问题主要包括：一是不能有效针对天然气水合物开采，特别是无法很好实现流动保障。二是整体结构复杂，综合成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统来降低生产成本、提高流动保障能力、提高可操作性和便于安装维护。

本发明通过以下技术方案来实现：一种适用于天然气水合物开采的经济型小井口采气树系统，包括套管头总成、油管头总成，井下机器人(ROV)控制系统、脐带管和导向架。所述套管头总成包括油管挂、井下安全阀、可拆卸式注醇装置、环空主阀、环空翼阀、环空管线、套压监测装置和总闸门。所述油管头总成生产主阀、生产翼阀、生产管线和流量监测装置、测压阀门和油压测试装置。所述套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接。所述井下机器人(ROV)控制系统与套管头总成与油管头总成相连，外部移动连接导向架。所述脐带管与井下机器人(ROV)控制系统相连。

优选地，所述套管头总成下部存在井下安全阀，能够利用脐带管进行液压控制，实现紧急情况下在地面进行关井。

优选地，所述井下安全阀内置机械压力式关井装置，当压力监测装置监测到采气树压力处于异常情况，且需要紧急关井时，能够利用机械压力自卸式关井。

优选地，所述套管头总成具备可拆卸式注醇装置。所述可拆卸式注醇系统设置有堵头，通过堵头可以开启或者关闭注醇功能。需要开启注醇功能时，打开油管翼阀，使得药剂能够注入到井筒内，实现药剂投放，保障井筒流动性。

优选地，所述可拆卸式注醇装置能够进行拆卸，当注醇装置药剂用量不够时，能够从海底运回地面重新补充药剂。

优选地，所述套管头总成两端包括环空主阀、环空翼阀以及环空管线。生产主阀和生产翼阀上布置有流量监测装置和压力监测装置，便于利用套管进行采气或者开展气举。

优选地，所述套管头总成和油管头总成采用法兰进行连接，套管头总成上部和油管头总成下部有总闸门。总闸门处于常开状态。

优选地，所述油管头总成两端包括生产主阀、生产翼阀以及生产管线。生产主阀和生产翼阀上布置有流量监测装置，能够分析跟踪采气情况，便于实时动态调整生产方案。