本发明涉及可燃冰开采技术领域，特别涉及一种水平井排水采气完井管柱及生产方法。
背景技术：
天然气水合物(naturalgashydrate，简称ngh)，是天然气在一定的低温、高压下与水结合形成的非化学计量的笼形化合物，外观像雪或冰。由于天然气水合物中含有大量的甲烷等可燃性气体，极易燃烧，故又被称为“可燃冰”。与传统的煤炭、石油和天然气等化石能源相比，可燃冰的开采更为不易。目前国际可燃冰的开采多限于海域，主要开采方法有3种：一是热激化法，即利用可燃冰受热时分解出甲烷气体的原理；二是降压法，专家提出将核废料埋入地底，利用核辐射效应使其分解出甲烷气体；三是注入剂法，向可燃冰产层注入盐水、甲醇、乙醇等，破坏原有平衡促使其分解。上述开采方法技术复杂、速度慢、费用高，而且海洋中水合物的压力较高，实现管道合理布设、天然气的高效收集较困难。
在可燃冰开采过程中，由于液体的渗入，在渗水流道与自喷管柱中形成两相流，对气井的能量造成损失，排不出去的液体在油管中累积，形成气井积液，严重影响开采效率。通常用排水采气的方法改善积液状况，恢复生产。目前的排水采气工艺方法包括：优选管柱法、泡沫排水法、气举排水法、机抽法、电潜泵排水法、超声波排水采气法和射流法等。其中：优选管柱法就是在气井开发的中后期，通过调整自喷管柱的尺寸，降低气液两相的滑脱损失，从而进一步利用气井自身的能量向外排水，增加气藏采收率。泡沫排水采气就是通过地面设备向井下注入表面活性剂，使之与水进行接触，并在天然气(或者外部注入气源)的混合搅动作用下反应产生低密度的泡沫，降低井内液体的表面张力，改变井筒内气液两相的流态，疏导气液通道，天然气携带泡沫升至地面，从而达到排水采气的目的。机抽法的工作方式为，在油管上安置有杆深井泵，并下放到合适的深度，机带动抽油杆运动液体并向地面运输，抽油杆下设有柱塞，通过上、下冲程固定凡尔的开关配合地面抽油吸进井内。天然气在油、套环形空间内不断聚集，当套压超过一定值后，天然气便被采出并在地面进行气液分离，从而达到了排水采气的目的。气举法是指当气井的能量不足以举升积水时，人为的给气井提供能量。将高压天然气注入到停喷的井中以增大井底压力，补充地层能量，使井底的气体具有举升液体的能力从而进行排水采气，恢复气井的生产能力。这些方法既可以单独应用又可以进行组合，比如气举法与泡沫排水法相结合，可以更大程度上提高排水效率。这些方法均是针对直井进行设计，而水平井相较于直井，具有与产层接触面积大，生产压差小，流动阻力小，单井产量高，可避开障碍物和环境恶劣地带等诸多优点。目前在可燃冰开采的水平井排水采气领域尚处于探索阶段。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种水平井排水采气完井管柱及生产方法，开创了可燃冰开采的水平井排水采气的新技术，能够高效地进行可燃冰开采。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种水平井排水采气完井管柱，所述水平井排水采气完井管柱包括：
设置在水平井竖直井段的技术套管；
设置在水平井水平井段的割缝衬管，所述割缝衬管悬挂在所述技术套管上，所述水平井段用于设置在可燃冰产层中；
设置在所述技术套管内的采气管，所述采气管的下端位于所述可燃冰产层上方，所述采气管的上端用于固定在地面上；
设置在所述水平井内的可活动的排水管，所述排水管的下端位于所述水平段内，所述排水管上间隔预定高度设置有第一液面探测件和第二液面探测件。
在一个优选的实施方式中，所述排水管为由连续管制成的可活动管。
在一个优选的实施方式中，所述排水管的下端依次设置有冲砂接头、电潜泵机组。
在一个优选的实施方式中，所述电潜泵机组为多级离心泵，其包括：潜油电机、保护器和电潜泵。
在一个优选的实施方式中，所述割缝衬管通过封隔器悬挂在所述技术套管上。
在一个优选的实施方式中，所述技术套管的上端连接有采出水处理设备和地面排水管道。
在一个优选的实施方式中，所述采气管的上端依次连接有地面气液分离器、风机、地面供气管道。
在一个优选的实施方式中，还包括控制器，所述控制器与所述第一液面探测件、第二液面探测件、电潜泵机组、地面气液分离器、风机电性连接，所述控制器能根据所述第一液面信号开启所述电潜泵机组进行排水；根据所述第二液面信号关闭所述电潜泵机组停止排水，并启动所述地面气液分离器、风机，进行气体生产。
一种上述水平井排水采气完井管柱的生产方法，包括：
获取第一液面探测件的第一液面信号；根据所述第一液面信号开启所述电潜泵机组进行排水，在排水时上下活动所述排水管；
获取第二液面探测件的第二液面信号；根据所述第二液面信号关闭所述电潜泵机组停止排水，进行气体生产。
在一个优选的实施方式中，所述第一液位探测件位于所述第二液面探测件的上部。
本发明的特点和优点是：本申请所提供的水平井排水采气完井管柱及生产方法，通过设置在水平井竖直井段的技术套管；设置在水平井水平井段的割缝衬管，所述割缝衬管悬挂在所述技术套管上，所述水平井段用于设置在可燃冰产层中；设置在所述技术套管内的采气管，所述采气管的下端位于所述可燃冰产层上方，所述采气管的上端用于固定在地面上；设置在所述水平井内的可活动的排水管，所述排水管的下端位于所述水平段内，所述排水管上间隔预定高度设置有第一液面探测件和第二液面探测件，使用时，所述第一液面探测件探测到上液面时进行排水，此时排水管可以进行上下活动，使井内的出砂可以被抽走。第二液面探测件探测到下液面时，结束抽水，进行气体生产。如此交替进行生产，开创了可燃冰开采的水平井排水采气的新技术，能够高效地进行可燃冰开采。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
图1是本申请实施方式中一种水平井排水采气完井管柱的示意图；
图2是本申请实施方式中一种基于上述生产方法的步骤流程图。
附图标记说明：
1-割缝衬管、2-技术套管、3-地面、4-采气管、5-排水管、6-可燃冰产层、7-冲砂接头、8-电潜泵机组、9-采出水处理设备、10-地面排水管道、11-地面气液分离器、12-风机、13-地面供气管道。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
本发明提供一种水平井排水采气完井管柱及生产方法，开创了可燃冰开采的水平井排水采气的新技术，能够高效地进行可燃冰开采。
请参阅图1，本申请实施方式中提供一种水平井排水采气完井管柱，其可以包括：设置在水平井竖直井段的技术套管2；设置在水平井水平井段的割缝衬管1，所述割缝衬管1悬挂在所述技术套管2上，所述水平井段用于设置在可燃冰产层6中；设置在所述技术套管2内的采气管4，所述采气管4的下端位于所述可燃冰产层6上方，所述采气管4的上端用于固定在地面3上；设置在所述水平井内的可活动的排水管5，所述排水管5的下端位于所述水平段内，所述排水管5上间隔预定高度设置有第一液面探测件和第二液面探测件。
本申请实施方式中提供一种适用于可燃冰开采的水平井排水采气完井管柱，其主要包括：割缝衬管1、技术套管2、地面3、采气管4、排水管5。进一步的，可以包括：冲砂接头7、电潜泵机组8、采出水处理设备9、地面排水管道10、地面气液分离器11、风机12、地面供气管道13。
具体安装时，可以在完成水平井钻井作业后，采用水平井割缝衬管1完井技术，实现较好的防砂作用。具体的，可以将割缝衬管1悬挂在技术套管2上。其中，该割缝衬管1可以通过封隔器悬挂在所述技术套管2上。由于封隔器中有卡瓦锁定橡胶密封结构，这种卡瓦就可以承担悬挂的功能。
从地面3向井内下入常规的采气管4和排水管5。其中，该排水管5可以由连续管制成的可活动管。需要进行活动冲砂时，将连续管上部与连续管作业机中连续管管进行焊接就可以利用连续管作业机进行拖动作业。普通油管进行冲砂作业会由于油管接头影响，导致对采气管4柱的损害。而连续油管由于不存在油管接头的结构，可以避免对采气管4柱的损害。同时连续管起下速度可以达到每小时2000米，远高于常规油管的每小时200米活动速度。
其中，采气管4下至直井段可燃冰产层6的上方后即固定。具体的，该采气管4可以通过井口的采油树固定。而排水管5下至水平段内后，因由连续管制成的排水管5具有在操作期间对于复杂的压力密封和井控，不需要螺纹连接，以及在生产中可以进行工作，并能很快地进入井中和从井中提升出来的特点，排水管5可在生产过程中活动。
在一个实施方式中，该排水管5的底部依次装有冲砂接头7与电潜泵机组8，其中，该电潜泵机组8为多级离心泵，其包括：潜油电机、保护器和电潜泵。冲砂接头7能使排水管5中的液体冲击沉砂，促使混砂液从冲砂接头7内部的中心管向上返出地面3，配合排水管5可以活动的特点，从而实现高质量的水平段冲砂作业。电潜泵机组8是一种多级离心泵，同排水管5一起投入到井下工作，通过电机带动多级离心泵叶轮产生旋转，不断将井下液体向上举升至地面3。
所述技术套管2的上端连接有采出水处理设备9和地面排水管道10。所述采气管4的上端依次连接有地面气液分离器11、风机12、地面供气管道13。井下液体举升至地面3后，经采出水处理设备9，输往地面排水管道10。气体采出后进入地面气液分离器11进行进一步的脱水处理。该气液分离器的排气管接连风机12，通过风机12迅速抽吸出井下的游离气，对井下进行降压，并提高气体在采气管4内的流动速度，增强其携液能力。处理后的天然气输往供气管道。
在本实施方式中，所述排水管5上间隔预定高度设置有第一液面探测件和第二液面探测件。具体的，所述第一液面探测件或者第二液面探测件可以为液位感应器的形式，用于检测预定位置是否有液体。所述第一液面探测件、第二液面探测件的具体设置位置可以根据实际的需要进行，本申请在此并不作具体的限定。例如，位于上部的第一液面探测件可以根据井内稳定出气点确定；位于下部的第二液面探测件可以设置在井眼稳定的位置。其中，该井眼稳定的位置具体指在采气过程中井眼不会出现坍塌、漏失等现象的位置。
具体工作时，在排水管5一定位置安装上下两个液面探测件，所述第一液面探测件探测到上液面时进行排水，此时排水管5可以进行上下活动，使井内的出砂可以被抽走。抽水到液面降到控制的生产压差最大值时(即第二液面探测件探测到下液面时)结束抽水，进行气体生产。如此交替进行生产。
在一个实施方式中，该水平井排水采气完井管柱还包括控制器，该控制器可以设置在地面3上。所述控制器与所述第一液面探测件、第二液面探测件、电潜泵机组8、地面气液分离器11、风机12电性连接，所述控制器能根据所述第一液面信号开启所述电潜泵机组8进行排水；根据所述第二液面信号关闭所述电潜泵机组8停止排水，并启动所述地面气液分离器11、风机12，进行气体生产。
本申请所提供的水平井排水采气完井管柱，通过设置在水平井竖直井段的技术套管2；设置在水平井水平井段的割缝衬管1，所述割缝衬管1悬挂在所述技术套管2上，所述水平井段用于设置在可燃冰产层6中；设置在所述技术套管2内的采气管4，所述采气管4的下端位于所述可燃冰产层6上方，所述采气管4的上端用于固定在地面3上；设置在所述水平井内的可活动的排水管5，所述排水管5的下端位于所述水平段内，所述排水管5上间隔预定高度设置有第一液面探测件和第二液面探测件，使用时，所述第一液面探测件探测到上液面时进行排水，此时排水管5可以进行上下活动，使井内的出砂可以被抽走。第二液面探测件探测到下液面时，结束抽水，进行气体生产。如此交替进行生产，开创了可燃冰开采的水平井排水采气的新技术，能够高效地进行可燃冰开采。
请参阅图2，针对上述实施方式提供的水平井排水采气完井管柱，本申请实施方式中还相应提供一种生产方法，该方法可以包括如下步骤：
步骤s10：获取第一液面探测件的第一液面信号；根据所述第一液面信号开启所述电潜泵机组8进行排水，在排水时上下活动所述排水管5；
步骤s12：获取第二液面探测件的第二液面信号；根据所述第二液面信号关闭所述电潜泵机组8停止排水，进行气体生产。
在本实施方式中，水平井排水采气完井管柱的具体结构和组成请参照水平井排水采气完井管柱实施方式的具体描述，具体的，本申请在此不再赘述。
利用该水平井排水采气完井管柱进行生产时，利用排水管5上设置的上下两个液面探测件，所述第一液面探测件探测到上液面时进行排水，此时排水管5可以进行上下活动，使井内的出砂可以被抽走。抽水到液面降到控制的生产压差最大值时(即第二液面探测件探测到下液面时)结束抽水，进行气体生产。如此交替进行生产，开创了可燃冰开采的水平井排水采气的新技术，能够高效地进行可燃冰开采。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
本文披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。
以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。