一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置

本发明涉及天然气水合物开采，尤其涉及一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置。

背景技术：

1、天然气水合物是由小分子天然气和水在特定温度压力条件下形成的一种固体非化学计量的化合物，是21世纪新型的非常规能源之一，具有储量大和分布广等特点。然而，水合物地层主要分布在海洋区域，其储层具浅埋藏、弱固结、低渗透、高泥质、非均质等特点，容易导致开采出砂威胁长期安全生产，出砂严重影响高含泥储层天然气水合物开采的安全性和稳定性。已有的世界范围内水合物试采结果表明，出砂是水合物开采过程中难以避免的现象，严重的出砂问题甚至会导致开采设备损坏和试采中止，天然气水合物油藏开采中的出砂问题已经严重制约了其商业化开采。因此，如何实现可靠有效且长期稳定的出砂防控在水合物开采中尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置,装置结构合理，能够实现多级防砂，增强了对天然气水合物的防砂能力；能够将信息实时传输到地面，实现实时监测的功能；本装置能够人为调节温度、压力来保证装置在外界环境刺激开启失效的情况下开启。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：由内到外依次包括基管、绕丝、第一加固管和第二加固管。

4、所述基管的管壁上设置有若干个基管通孔。

5、所述第一加固管和第二加固管设有预充填砾石层，所述第二加固管的外侧粘附自膨胀记忆材料。

6、进一步地，还包括挤注管柱和温压管柱，挤注管柱的一端与自膨胀记忆材料连通，另一端通入基管内部；温压管柱的一端与自膨胀记忆材料连通，另一端通入基管内部。

7、进一步地，所述基管的侧壁上分别通过螺纹连接温度传感器和压力传感器。

8、进一步地，所述温度传感器和压力传感器与撬合式光纤接头连接。

9、进一步地，所述第一加固管的内部中心设置有第一隔网，所述第二加固管的内部中心设置有第二隔网。

10、进一步地，所述第一加固管和第二加固管的端部之间分别固定有封隔器。

11、进一步地，所述自膨胀记忆材料外侧套设有防护网，所述防护网为弹性金属网。

12、进一步地，所述绕丝、第一加固管、第二加固管、第一隔网、第二隔网、防护网均通过上固定环和下固定环焊接固定在基管上。

13、进一步地，所述密封圈安装在上固定环和下固定环内部，加强装置密封性，防止外部的污染物进入装置。

14、进一步地，所述自膨胀记忆材料为可膨胀的带有用于针对天然气水合物储层防砂的细小孔隙的高分子材料，所述温度传感器和压力传感器为光纤分布式传感器。

15、本发明的优点：

16、本装置结构合理，通过带有通孔的基管、绕丝、充填砾石层、自膨胀记忆材料构成复合防砂体系进行多级防砂，在出砂严重的地层能够提高挡砂能力，保证挡砂精度，具有支撑井壁功能，增强了对天然气水合物的防砂能力；

17、本装置的自膨胀记忆材料为可膨胀的带有用于针对天然气水合物储层防砂的细小孔隙的高分子材料，具有良好的孔渗特性和形状记忆性能，能够在地面常温情况下呈压缩状态，而下到井底后受预设条件(即达到天然气水合物储层特定的温度和压力)刺激实现初次整体外突可起到支撑井壁和防砂的作用，也可以实现自膨胀功能，进行局部突出，遇漏点可膨胀某一程度自动终止，再次局部突出至地层坍塌部位进行有效防砂；

18、在开采过程中温度传感器、压力传感器可以实时监测地层温度和压力，并将数据实时传送到地面，为生产提供依据；

19、本装置设计人为控制型开关，即通过挤注管柱注入唯一特定与之反应的化学药剂和通过温压管柱人为调节温度、压力来保证自膨胀记忆材料在外界环境刺激开启失效的情况下开启。

技术特征：

1.一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

5.根据权利要求1-4任一所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

6.根据权利要求1-4任一所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

7.根据权利要求1-4任一所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

8.根据权利要求1-4任一所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

10.根据权利要求3所述的一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，其特征在于：

技术总结本发明提供了一种适用于深海天然气水合物开采的自膨胀复合防砂装置，属于天然气水合物开采技术领域，由内到外依次包括基管、绕丝、第一加固管和第二加固管；所述基管的管壁上设置有若干个基管通孔；所述第一加固管和第二加固管设有预充填砾石层，所述第二加固管的外侧粘附自膨胀记忆材料。装置结构合理，能够实现多级防砂，增强了对天然气水合物的防砂能力；能够将信息实时传输到地面，实现实时监测的功能；本装置能够人为调节温度、压力来保证装置在外界环境刺激开启失效的情况下开启。技术研发人员：马平华,于靖尚,张昊,张月新,张慎登,张金,邵先杰,韩江,陈浩,褚庆忠受保护的技术使用者：燕山大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18