[发明专利]一种海底浅层天然气水合物固态流化绿色开采装置及方法

摘要

本发明公开了一种海底浅层天然气水合物固态流化绿色开采装置，它包括海面支持系统、管道输送系统和海底钻采系统，海面支持系统包括浮于海水上的水合物钻采船（1）；管道输送系统包括双层连续油管（5）、安装于可回收导管（8）外的裸眼封隔转向器（7）内；海底钻采系统包括水合物浆体分离器（9）、单螺杆泵（17）和液压马达（18）、配置于近水合物钻头端（15）的喷射头（13）和压差滑套（14）。本发明的有益效果是：单井口完成水合物层多方位角的水平钻进和采掘，提高了钻采效率及单井产量；水合物浆体原位分离，泥沙回填及自然沉降，降低了采空区域坍塌风险；海底井口装置可回收循环使用，更好地保障了水合物绿色开采。

主权项

1.一种海底浅层天然气水合物固态流化绿色开采装置，其特征在于：它包括海面支持系统、管道输送系统和海底钻采系统，所述海面支持系统包括浮于海水上的水合物钻采船（1）、设置于水合物钻采船（1）上的水合物储罐（2）、高压泵组（3）和双层连续油管收纳机构（4）；所述管道输送系统包括双层连续油管（5）、安装于泥沙盖层（6）内的可回收导管（8）、安装于可回收导管（8）外的裸眼封隔转向器（7），双层连续油管（5）设置于可回收导管（8）内，双层连续油管（5）的首端固定于双层连续油管收纳机构（4）上，双层连续油管（5）的外层通道与水合物储罐（2）连接，双层连续油管（5）的内层通道与高压泵组（3）的出口端连接，双层连续油管（5）的末端连接有位于水合物层（26）内的海底钻采系统；所述海底钻采系统包括顺次连接的水合物浆体分离器（9）、第一节三层管（10）、双层管内外液交换接头（11）和第二节三层管（12），水合物浆体分离器（9）将双层连续油管（5）的外层通道与第一节三层管（10）的外层通道连通，水合物浆体分离器（9）还将双层连续油管（5）的内层通道与第一节三层管（10）的内层通道连通，双层管内外液交换接头（11）将第一节三层管（10）的外层通道与第二节三层管（12）的内层通道连通，双层管内外液交换接头（11）还将第一节三层管（10）的内层通道与第二节三层管（12）的外层通道连通，第二节三层管（12）末端上且位于其内层通道内设置有喷射头（13），喷射头（13）与第二节三层管（12）连通，喷射头（13）内设置有压差滑套（14），喷射头（13）的末端固设有水合物钻头（15），水合物钻头（15）上且沿其轴向上开设有海水喷射钻进通道（16），海水喷射钻进通道（16）连通喷射头（13）；所述第一节三层管（10）的内层通道中固设有单螺杆泵（17），第二节三层管（12）的内层通道中固设有液压马达（18），液压马达（18）输出轴的一端与单螺杆泵（17）的输入轴之间连接有贯穿双层管内外液交换接头（11）的联轴器（19），液压马达（18）输出轴的另一端与喷射头（13）固连；所述海底钻采系统的外部套有泥沙回填套管（20），泥沙回填套管（20）的首端部与水合物浆体分离器（9）的排沙口连接，泥沙回填套管（20）的末端设置有泥沙回填通道（21），所述泥沙回填套管（20）的柱面上且沿其周向上开设有多个连通喷射头（13）的喷射孔（22），泥沙回填套管（20）的柱面上还开设有连通第二节三层管（12）外层通道的回料口（23）。