[发明专利]利用底层产气清除水合物井中出砂出水的装置及方法

摘要

本发明涉及一种利用底层产气清除水合物井中出砂出水的装置。利用底层产气清除水合物井中出砂出水的装置包括：数据监测传输系统、数据分析处理系统和自动反应调节系统；数据监测传输系统实时监测传输井下和井口的温度、压力及流量数据；数据分析处理系统计算携带井底出砂出水所需的气体流量及抑制水合物在生产管柱中生成所需抑制剂的量，并发出相应的气体流量调节指令和水合物抑制剂注入指令；自动反应调节系统根据数据分析处理系统的指令，自动调节井下流量控制阀，并向套管环空注入适量的水合物抑制剂。本发明能在不影响正常生产的情况下清除水合物井中的出砂和出水，并能实现同时开采天然气水合物储层和底部的天然气藏。

主权项

1.一种利用底层产气清除水合物井中出砂出水的装置，包括：数据监测传输系统、数据分析处理系统和自动反应调节系统；数据监测传输系统实时监测井下和井口的温度、压力及流量数据，并将监测到的数据传输到数据分析处理系统；数据分析处理系统通过分析数据监测传输系统得到的数据，对携带井底出砂和出水所需的气体流量及抑制水合物在生产管柱中生成所需的水合物抑制剂的量进行计算评估，并发出相应的井下流量控制阀调节指令和水合物抑制剂注入指令；自动反应调节系统根据数据分析处理系统发出的指令，一方面调节井下流量控制阀，控制天然气藏产出天然气的流量，另一方面启动水合物抑制剂注入泵，向套管环空注入适量的水合物抑制剂；数据监测传输系统，包括：井下监测传输装置和井口监测传输装置；井下监测传输装置，包括：第一温压传感器组、第二温压传感器组、第一光缆、第一光纤接口和第一光电解调器；第一温压传感器组安装于生产管柱底部，主要用于监测井底的温度和压力，第二温压传感器组安装于生产管柱中部，主要用于监测处于天然气水合物储层段的生产管柱中的温度和压力，第一温压传感器组和第二温压传感器组监测到的数据均通过第一光缆和第一光纤接口传输到光电解调器，光电解调器将光信号转换为电信号传输给数据分析处理系统；井口监测传输装置，包括：井口温度计、井口压力计及井口流量计，分别监测井口产出流体的温度、压力及气体流量和液体流量，井口温度计、井口压力计及井口流量计监测到的数据直接传输给数据分析处理系统；数据分析处理系统，包括：计算机；计算机接收数据监测传输系统获得的数据，通过计算得到抑制水合物在生产管柱中生成所需的水合物抑制剂注入量，并计算分析携带井底出砂及出水所需的最小气流量，确定是否需要打开井下节流阀及打开程度，据此向自动反应调节系统发出相应的水合物抑制剂注入指令和井下流量控制阀调节指令；自动反应调节系统，包括：水合物抑制剂自动注入装置和井下流量控制阀自动调节装置；水合物抑制剂自动注入装置，包括：第一信号执行机构、水合物抑制剂储罐、水合物抑制剂注入泵、水合物抑制剂注入管线及注入接头；第一信号执行机构与计算机相连，接收计算机发出的指令，对水合物抑制剂注入泵进行操作，包括启泵和停泵；水合物抑制剂储罐与水合物抑制剂注入泵相连，用于存储水合物抑制剂；水合物抑制剂注入泵与水合物抑制剂注入管线相连，通过位于井口的注入接头将水合物抑制剂注入套管环空，注入的水合物抑制剂通过单流阀、带孔管进入生产管柱；井下流量控制阀自动调节装置，包括：第二信号执行机构、第二光电解调器、第二光纤接口、第二光缆和井下流量控制阀；第二信号执行机构与计算机相连，接收计算机发出的井下流量控制阀调节指令；第二光电解调器与第二信号执行机构相连，将井下流量控制阀调节指令由电信号转换为光信号，并通过第二光纤接口及第二光缆传输给安装于井底的井下流量控制阀，调节井下流量控制阀的闭合程度，控制天然气藏产出天然气的流量；当携砂和携水所需的临界井底气流量大于天然气水合物储层开采的产气量时，井下流量控制阀打开，天然气藏产出的天然气与天然气水合物储层产出的天然气相混合，通过气体携带作用将天然气水合物开采过程中的出砂和出水携带出生产管柱。