水合物开采中超声波与微波联合防砂解堵的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声波与微波联合防砂解堵的方法，用于水合物开采，涉及水合物开采技术领域，其采用超声波与微波技术联合作用，在保证天然气水合物能快速分解的同时，对井壁及管柱周围二次生成的水合物进行快速分解，提高开采效率。本发明专利技术还公开了一种超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，其包括：开采船、设置于所述开采船上的气液分离器、与所述气液分离器连接的天然气储存罐、绞车与天车，所述气液分离器用于分离从开采井中开采的天然气混合物；所述天然气储存罐用于存储经过气液分离的天然气；绞车与天车，相配合以用于往开采井下放或回收开采设备。本装置能够解决开采水合物时所遇到的砂砾堵塞防砂筛网及水合物二次生成等问题。次生成等问题。次生成等问题。

【技术实现步骤摘要】
水合物开采中超声波与微波联合防砂解堵的方法及装置


[0001]本专利技术涉及水合物开采
，具体涉及水合物开采中超声波与微波联合防砂解堵的方法及装置。

技术介绍

[0002]天然气水合物是一种气体分子(以甲烷为主)与水在一定温度和压力条件下形成的结晶状固体物质，俗称“可燃冰”。天然气水合物在自然界中分布广泛在陆地上的永久冻土层以及大陆边缘海底的沉积层中，其储量丰富，且清洁干净，被认为是具有前景的新型清洁能源，具有极高的资源价值。
[0003]天然气水合物开采的原理就是破坏其稳定存在的相平衡条件，使其分解成天然气和水，通过分离和过滤，得到我们想要的天然气。然而，在天然气水合物开采过程中不可避免地出现水合物二次生成的现象。这是由于大量水合物分解吸热会引起局部温度的下降，同时受到焦耳－汤姆逊效应影响，气、水在低温高压区附近就可能会再次形成水合物。水合物的二次生成会堵塞流体流通渠道，影响流体在多孔介质中的流动，减少原位储层的渗透率，从而大大降低天然气水合物的产出量和开采效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种水合物开采中超声波与微波联合防砂解堵的方法，其采用超声波与微波技术联合作用，在保证天然气水合物能快速分解的同时，对井壁及管柱周围二次生成的水合物进行快速分解，提高开采效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可以采用以下技术方案进行：
[0006]一种超声波与微波联合防砂解堵的方法，用于水合物开采，其包括：
[0007]选择钻井位置并在所述钻井位置向海底方向钻井直至水合物储层；
[0008]往开采井下放开采设备直至水合物储层，所述开采设备包括带有微波加热和带有超声波震动的电子器具，其中，所述带有超声波探测的电子器具设置在可展开和收缩的伞状装置上，所述伞状装置由防砂筛网构成其伞体表面；
[0009]提升展开的所述伞状装置直至超声波探头和防砂筛网抵住开采井井口底部；
[0010]将水合物储层上方的游离气层中的游离气抽离出地层，随着游离气持续的移除，水合物开始持续的分解；
[0011]水合物分解后形成的天然气、部分水和砂状固体颗粒在开采设备的作用下，通过开采井底部的防砂筛网进入开采井，随着分解后的天然气不断穿过防砂筛网，防砂筛网会逐渐被砂状固态颗粒及二次生成的水合物堵塞；
[0012]开启带有微波加热和带有超声波震动的电子器具，带有超声波震动的电子器具使得堵塞状态的的砂状固态颗粒破碎脱落，从而脱离防砂筛网，带有微波加热的电子器具产生的热量也使得防砂筛网处生成的二次水合物则进一步分解。
[0013]如上所述的超声波与微波联合防砂解堵的方法，进一步地，所述开采井在海底钻
孔入口处固定安装有用于完井固井的安全阀。
[0014]本专利技术还提供了一种超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，其利用上述的方法进行水合物开采，其包括：
[0015]开采船；
[0016]设置于所述开采船上的气液分离器，所述气液分离器用于分离从开采井中开采的天然气混合物；
[0017]与所述气液分离器连接的天然气储存罐，所述天然气储存罐用于存储经过气液分离的天然气；以及，
[0018]绞车与天车，相配合以用于往开采井下放或回收开采设备。
[0019]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，还包括：
[0020]设置于所述开采船上的发电机，所述发电机用于给所述开采装置提供电力能源。
[0021]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，还包括：
[0022]设置于所述开采船上的控制单元，所述控制单元与所述开采装置的电子设备和电机控制器分别控制信号连接。
[0023]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，所述开采设备包括：
[0024]超声波发生器、超声波换能器和超声波聚能器，相配合以用于在防砂筛网堵塞状态下产生超声波；
[0025]带有电动收缩功能的伞状装置，所述伞状装置的伞骨中心设有微波加热器，且伞状装置的沿伞骨中心辐射发散的伞骨处设有若干超声波探头；所述伞状装置由防砂筛网构成其伞体表面。
[0026]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，所述开采设备包括：
[0027]电缆终端，其上端通过加热电缆与天车连接。
[0028]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，所述开采设备包括：
[0029]电机减速机构，所述电机减速机构用于驱动伞状装置的展开和回收。
[0030]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，所述超声波的频率范围为10k
‑
50kHz，所述超声波的功率范围为0
‑
10kW，所述微波加热器的频率范围为2450MHz，所述微波加热器的功率范围为0
‑
1kW，所述微波加热器的供电要求为380VAC。
[0031]如上所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，进一步地，所述超声波探头的数量为偶数个，所述超声波探头铰接所述超声波聚能器，所述超声波探头与所述超声波聚能器的铰接端外部密封且包裹有耐高压软管，所述铰接端的内部设有信号线及可弯曲的超声波信号传输媒介。
[0032]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术采用超声波与微波技术联合作用，在保证天然气水合物能快速分解的同时，通过大功率超声波发生器对防砂筛网进行振动，能防砂解堵，并通过微波加热技术对筛网及井壁周围二次生成的水合物进行快速分解，大幅提高开采效率及产量。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例的装置的开采设备的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例的装置的伞状装置张开过程中的结构示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例的装置的伞状装置张开后的结构示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例的装置的超声波探头及防砂筛网的结构示意图。
[0039]其中：1、海水层；2、水合物盖层；3、游离气层；4、下覆岩层；5、天然气储存罐；6、气液分离器；7、天车；8、发电机；9、控制单元；10、绞车；11、加热电缆；12、安全阀；13、开采井；14、水合物储层；15、电缆终端；16、电机减速机构；17、超声波发生器；18、超声波换能器；19、超声波聚能器；20、电动收缩装置；21、超声波探头；22、微波加热器；23、筛孔；25、防砂筛网；。
具体实施方式
[0040]下面将结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波与微波联合防砂解堵的方法，用于水合物开采，其特征在于，包括：选择钻井位置并在所述钻井位置向海底方向钻井直至水合物储层；往开采井下放开采设备直至水合物储层，所述开采设备包括带有微波加热和带有超声波震动的电子器具，其中，所述带有超声波探测的电子器具设置在可展开和收缩的伞状装置上，所述伞状装置由防砂筛网构成其伞体表面；提升展开的所述伞状装置直至超声波探头和防砂筛网抵住开采井井口底部；将水合物储层上方的游离气层中的游离气抽离出地层，随着游离气持续的移除，水合物开始持续的分解；水合物分解后形成的天然气、部分水和砂状固体颗粒在开采设备的作用下，通过开采井底部的防砂筛网进入开采井，随着分解后的天然气不断穿过防砂筛网，防砂筛网会逐渐被砂状固态颗粒及二次生成的水合物堵塞；开启带有微波加热和带有超声波震动的电子器具，带有超声波震动的电子器具使得堵塞状态的的砂状固态颗粒破碎脱落，从而脱离防砂筛网，带有微波加热的电子器具产生的热量也使得防砂筛网处生成的二次水合物则进一步分解。2.根据权利要求1所述的超声波与微波联合防砂解堵的方法，其特征在于，所述开采井在海底钻孔入口处固定安装有用于完井固井的安全阀。3.一种超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，其利用权利要求1所述的方法进行水合物开采，其特征在于，包括：开采船；设置于所述开采船上的气液分离器，所述气液分离器用于分离从开采井中开采的天然气混合物；与所述气液分离器连接的天然气储存罐，所述天然气储存罐用于存储经过气液分离的天然气；以及，绞车与天车，相配合以用于往开采井下放或回收开采设备。4.根据权利要求1所述的超声波与微波联合的天然气水合物开采装置，其特征在于，还包括：设置于所述开采船上的发电机，所述发电机用于给所述开采...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星辰，于彦江，刘安，史浩贤，王英圣，申凯翔，李枭，李博，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：