用于水合物生产的系统和方法技术方案

一种用于水合物生产的系统(10)，该系统被构造成从存在于井筒(12)中的多相气体与水混合物(M)中分离水组分(W)，该系统(10)被构造成使得所述分离在井筒(12)内发生。系统(10)包括第一流动管线(14)，该第一流动管线设置在井筒(12)中并且被布置成使得第一流动管线(14)的入口(16)设置在水组分(W)中并且接收水组分(W)，以便从所述多相气体与水混合物中分离水组分(W)。控制系统(50)被构造成从系统(10)的传感器装置接收指示水位的输出信号，并且基于水位控制流量控制装置(18)，以便控制水组分(W)通过第一流动管线(14)的流量。(W)通过第一流动管线(14)的流量。(W)通过第一流动管线(14)的流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于水合物生产的系统和方法


[0001]本专利技术涉及用于水合物生产例如甲烷水合物生产的系统和方法。

技术介绍

[0002]甲烷水合物是冰状固体，其包含甲烷气体和冰相的水。已知甲烷水合物层包含大量的甲烷，因此是天然气的重要来源。
[0003]甲烷水合物生产涉及从地面钻井眼(“井筒”)，然后在其内铺设金属井眼衬管，通常称为套管。在井筒完成之后，允许生产流体(在甲烷生产的情况下包括甲烷气体、水和夹带的固体诸如砂，以及其它物体)进入井筒，在那里将其运输到地面。
[0004]为了控制来自给定井筒的生产，包括被称为树的阀装置的流量控制装置通常位于井口上。阀装置包括多个流量控制阀和安全阀，其被构造成控制生产流体流和/或促进井隔离。阀装置还控制工具、设备和流体进入井筒。
[0005]在甲烷水合物生产中涉及许多重大挑战。
[0006]例如，甲烷水合物的提取需要甲烷水合物层的局部减压。如果生产速率太高，则会在短时间内产生过多的水和砂。这就会导致生产井下游的管道、泵、分离器和其他生产设备出现段塞和磨损问题。此外，需要仔细控制和监测流量和井压，以确保流量不会太高而导致井坍塌。
[0007]甲烷水合物将在水下井系统中发现于典型水深处的环境压力和温度下很容易重新形成。如果压力和温度应回到水合物形成的压力和温度，例如由于任何流动扰动，则固体甲烷水合物将在生产设备中重新形成。虽然化学品和/或加热系统已被提出防止甲烷水合物的形成，但是此类化学品和系统的使用给操作者带来了巨大的成本，以至于该井可能在经济上不可行。
[0008]设计大的全油田系统以同时开采多个井将需要确保分离器尽可能在层流中运行。具有高流体速度的尺寸过小的系统将产生湍流并且将气体与水一起拉动。保持流体速度较低将需要一个非常大体积的分离器或多个分离器，从而导致增加的复杂性和成本。
[0009]设计一个系统以适应来自多个井的宽范围的气水比，并且保持其以最佳流量生产是特别具有挑战性的。

技术实现思路

[0010]根据第一方面，提供了一种用于水合物生产的系统，其中该系统被构造成从存在于井筒中的多相气体与水混合物中分离水组分，该系统被构造成使得所述分离在井筒内发生，其中该系统包括：
[0011]第一流动管线，该第一流动管线设置在井筒中，该流动管线被布置成使得第一流动管线的入口设置在所述多相气体与水混合物的水组分中并且接收所述多相气体与水混合物的水组分，以便从所述多相气体与水混合物中分离水组分；
[0012]流量控制装置，该流量控制装置设置在第一流动管线上或与第一流动管线操作地
相关联；
[0013]传感器装置，该传感器装置包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被构造成检测井筒中所述水组分的水位并输出指示所述水位的输出信号；和
[0014]控制系统，该控制系统被构造成从传感器装置接收指示所述水位的输出信号，并且基于所述水位控制流量控制装置，以便控制水组分通过第一流动管线的流量。
[0015]该系统提供了优于常规设备和方法的许多显著益处。
[0016]例如，该系统利用水合物生产井筒自身从气体和固体中分离液体组分(具体为水)，从而消除或至少减少进一步分离井筒(或在包括多个井筒的井系统的情况下的井筒)下游的相的需要。
[0017]此外，常规设备和方法涉及将多相混合物输送到地面，如上所述，该多相混合物可在通常发现于海床的压力和温度条件下重新形成水合物。相比之下，在本系统中，分离发生在井筒内，使得水合物重新形成的风险被消除或至少显著降低。这继而改善了水合物生产系统的可用性和/或效率，以及减少了与修井操作等相关联的停机时间和/或减少或消除了使用化学水合物抑制剂、加热设备或其它水合物缓解剂的需要。
[0018]提供在井筒中进行分离的系统消除或至少减轻了原本可能由过量的出水和/或出砂导致的生产设备诸如管道、泵、分离器中的段塞和磨损的问题，因为与当前的多相流体流相比，当处理单相流体流时可实现更大的控制。此外，尽管常规系统需要能够处理多相流体的设备，但本系统可利用设计用于处理单相流体的设备。除了实施起来更简单且通常成本更低之外，此类单相设备提供了对井处的液体流量的更大程度的控制，从而降低了井筒坍塌的风险。
[0019]此外，水合物井对高流量敏感，因此本系统有利地便于使用第一流动管线上的流量控制装置来控制流量。
[0020]系统可包括用于天然气水合物生产的系统或采取用于天然气水合物生产的系统的形式，其中该系统被构造成从存在于井筒中的多相天然气与水混合物中分离水组分。具体地，系统可包括用于甲烷水合物生产的系统或采取用于甲烷水合物生产的系统的形式，其中该系统被构造成从存在于井筒中的多相甲烷气体与水混合物中分离水组分。
[0021]如上所述，系统包括设置在井筒中的第一流动管线，该流动管线被布置成使得第一流动管线的入口设置在所述多相气体与水混合物中并且接收所述多相气体与水混合物的水组分。
[0022]第一流动管线的入口可形成第一流动管线的远侧端部。
[0023]另选地，入口可包括第一流动管线中的一个或多个侧向流端口。
[0024]系统可被构造成使得第一流动管线的入口设置在水合物层下方。有利地，这促进水而不是多相气体与水混合物的进入。
[0025]第一流动管线可被定义为水流动管线。
[0026]系统可包括单个第一流动管线。
[0027]另选地，系统可包括多个第一流动管线。
[0028]如上所述，系统包括设置在第一流动管线上或与第一流动管线操作地相关联的流量控制装置。
[0029]流量控制装置可包括可变流量控制装置或采取可变流量控制装置的形式。
[0030]流量控制装置可包括阻流器或采取阻流器的形式。
[0031]流量控制装置可包括可变阻流器或采取可变阻流器的形式。
[0032]系统可包括泵。
[0033]泵可与第一流动管线联接或操作地相关联。
[0034]泵可被构造成通过第一流动管线抽吸存在于井筒中的多相气体与水混合物的水组分。
[0035]泵可被构造成将多相气体与水混合物的水组分朝向地面泵送。
[0036]在一些情况下，系统可被构造成使得该泵将该多相气体与水混合物的水组分引导至地面。
[0037]在其他情况下，系统可被构造成使得该泵将该多相气体与水混合物的水组分引导至海床或其他位置。
[0038]泵可包括单相泵或采取单相泵的形式，即被构造成处理单相流体的泵。泵可包括被构造成处理液体的泵或采取被构造成处理液体的泵的形式。
[0039]有利地，系统被构造成分离井筒内的多相气体与水混合物的水组分，并且因此可利用单相泵，该单相泵对通过第一流动管线的流体流提供更大的控制。
[0040]然而，应当理解，泵可替代地包括多相泵或采取多相泵的形式，即被构造成处理多相流体的泵。
[0041]泵可包括离心泵或采取离心泵的形式。
[0042]泵可包括混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于水合物生产的系统，其中所述系统被构造成从存在于井筒中的多相气体与水混合物中分离水组分，所述系统被构造成使得所述分离在所述井筒内发生，其中所述系统包括：第一流动管线，所述第一流动管线设置在所述井筒中，所述流动管线被布置成使得所述第一流动管线的入口设置在所述多相气体与水混合物的所述水组分中并且接收所述多相气体与水混合物的所述水组分，以便从所述多相气体与水混合物中分离所述水组分；流量控制装置，所述流量控制装置设置在所述第一流动管线上或与所述第一流动管线操作地相关联；传感器装置，所述传感器装置包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被构造成检测所述井筒中所述水组分的水位并输出指示所述水位的输出信号；和控制系统，所述控制系统被构造成从所述传感器装置接收指示所述水位的所述输出信号，并且基于所述水位控制所述流量控制装置，以便控制所述水组分通过所述第一流动管线的流量。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述流量控制装置包括可变流量控制装置或采取可变流量控制装置的形式。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述流量控制装置包括阻流器或采取阻流器的形式。4.根据权利要求1、2或3所述的系统，所述系统包括与所述第一流动管线联接或操作地相关联的泵，其中所述泵被构造成通过所述第一流动管线抽吸存在于所述井筒中的所述多相气体与水混合物的所述水组分。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述泵包括以下中的一者或采取以下中的一者的形式：单相泵；或者多相泵。6.根据权利要求4或5所述的系统，其中所述控制系统被构造成控制所述泵。7.根据任一前述权利要求所述的系统，所述系统包括设置在所述井筒中的第二流动管线，所述第二流动管线被布置成使得所述第二流动管线的入口设置在所述多相气体与水混合物的所述气体组分中并接收所述多相气体与水混合物的所述气体组分。8.根据权利要求7所述的系统，所述系统包括设置在所述第二流动管线上或与所述第二流动管线操作地相关联的流量控制装置。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述流量控制装置包括可变流量控制装置或采取可变流量控制装置的形式。10.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述流量控制装置包括阻流器或采取阻流器的形式。11.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述传感器装置还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：贝克休斯能源科技英国有限公司，
类型：发明
国别省市：