一种海底可燃冰充填开采装置及其开采方法与流程

本发明属于可燃冰开采方法技术领域，具体涉及一种海底可燃冰充填开采装置及其开采方法。

背景技术：

可燃冰因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被“固体瓦斯”或“气冰”，其实是一个固态块状物。可燃冰在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。

但是，目前可燃冰开采方法主要有原地分解法和固体开采法，其中，海底可燃冰原地分解法包括加热开采法、降压开采法、二氧化碳置换开采法和化学试剂注入开采法。海底可燃冰开采存在很多技术攻关问题：一方面可燃冰开采设备的在开采过程中常常因为海底的洋流，常常造成设备偏移而不能很好的完成开采工作，另一方面的开采可燃冰的过程中，容易破坏海底地层结构造成海底塌陷、海底滑坡等海底地质灾害，影响可燃冰的开采使用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种海底可燃冰充填开采装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种海底可燃冰充填开采装置，包括开采平台和注浆平台，所述开采平台设置在可燃冰储层的海面上，在开采平台下设置有延伸至可燃冰储层的开采井，在开采井内设置有开采管道，开采管道的前端设置有开采器，所述开采器的一端设置有高压热流喷头，所述开采器的另一端设置有注浆筛管，所述注浆筛管通过注浆管与设置在海面上的注浆平台连通。

优选的，所述注浆管包括竖向段和水平段，水平段延伸至海面下的可燃冰储层内，所述注浆筛管固定连通在水平段端部。

优选的，所述开采管道包括内层管道和外层管道，所述内层管道套接在外层管道中间，通过开采平台将高压热射流通过外层管道注入可燃冰储层，可燃冰受热分解产生水和天然气，水与天然气通过开采器与内层管道采出。

一种海底可燃冰充填开采装置的开采方法，包括以下步骤：

s1、利用海洋石油及天然气钻井设备进行钻井作业，并建立注浆平台和开采平台，形成稳定的开采井，注入井固井及完井，注入井水平段前端下入水平筛管，造斜段以上注水泥固井；

s2、开采井固井及完井，开采井水平段前端设置有开采器，开采器与高压热流喷头连接，开采管道与开采平台连通，在开采井中送入开采器，开采器设置于水平井的注入端；

s3、改造预开采面，通过开采管道的外层管道通入高压热射流至可燃冰储层内，开采平台控制开采器前进，可燃冰受热分解产生水和天然气，水与天然气通过开采器采出，天然气通过内层管道输送至开采平台，完成天然气的开采工作；

s4、采空区域充填，在天然气开采的同时，注浆平台通过注浆管高压注浆，将填充材料填通过注浆管注入充至采空区，实现采空区的充填。

s5、开采设备回收，可燃冰开采完毕后，注浆平台回收注浆管，开采平台回收开采器与开采管道，实现开采设备回收。

优选的，所述填充材料通过注浆管注入到采空区时，在注浆管端部的注浆筛管能对填充材料进行筛选，便于完成采空区的填充。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过在海面上可燃冰储层的上方设置有开采平台和注浆平台，开采平台能通过开采管道将高压热射流法注入可燃冰储层内，可燃冰，使得可燃冰受热分解产生水和天然气，水与天然气通过开采器采出，天然气通过内层管道输送至开采平台，可燃冰开采与注浆平台注浆充填同时进行，充填可以增加井下压力，促进天然气开采，且充填物能够起到支撑作用，防止因可燃冰开采所带来的海底塌陷、海底滑坡等极端海洋地质灾害。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

附图标记说明：

1-注浆平台、2-注浆管、3-海水、4-上覆岩层、5-可燃冰储层、6-开采器、7-下层岩层、8-内层管道、9-外层管道、10-开采平台、11-采空区、12-充填区、13-高压热流喷头、14-注浆筛管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种海底可燃冰充填开采装置，包括开采平台10和注浆平台1，所述开采平台10设置在可燃冰储层5的海面上，可燃冰储层5上面有上覆岩层4和海水3，可燃冰储层5下面有下层岩层，在开采平台10下设置有延伸至可燃冰储层5的开采井，在开采井内设置有开采管道，开采管道的前端设置有开采器6，所述开采器6的一端设置有高压热流喷头13，所述开采器6的另一端设置有注浆筛管14，所述注浆筛管14通过注浆管2与设置在海面上的注浆平台1连通。

所述注浆管2包括竖向段和水平段，水平段延伸至海面下的可燃冰储层5内，所述注浆筛管14固定连通在水平段端部。

所述开采管道包括内层管道8和外层管道9，所述内层管道8套接在外层管道9中间，通过开采平台10将高压热射流通过外层管道9注入可燃冰储层5，可燃冰受热分解产生水和天然气，水与天然气通过开采器6与内层管道8采出。

一种海底可燃冰充填开采装置的开采方法，包括以下步骤：

s1、利用海洋石油及天然气钻井设备进行钻井作业，并建立注浆平台1和开采平台10，形成稳定的开采井，注入井固井及完井，注入井水平段前端下入水平筛管，造斜段以上注水泥固井；

s2、开采井固井及完井，开采井水平段前端设置有开采器6，开采器6与高压热流喷头13连接，开采管道与开采平台10连通，在开采井中送入开采器6，开采器6设置于水平井的注入端；

s3、改造预开采面，通过开采管道的外层管道9通入高压热射流至可燃冰储层5内，开采平台10控制开采器6前进，可燃冰受热分解产生水和天然气，水与天然气通过开采器采出，天然气通过内层管道8输送至开采平台10，完成天然气的开采工作；

s4、采空区域充填，在天然气开采的同时，注浆平台1通过注浆管2高压注浆，将填充材料填通过注浆管2注入充至采空区11，所述填充材料通过注浆管2注入到采空区时，在注浆管2端部的注浆筛管14能对填充材料进行筛选，便于完成采空区的填充，形成充填区12，实现采空区的充填；

s5、开采设备回收，可燃冰开采完毕后，注浆平台1回收注浆管2，开采平台10回收开采器6与开采管道，实现开采设备回收。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。