海洋天然气水合物开采技术与装备发展研究( 三 )


2. 疏松浅表层双梯度钻井技术
我国提出了新型深水可控环空泥浆液面、海底泥浆泵举升和双层管双梯度的深水水合物安全钻进新技术 [21] , 但尚未达到工程应用水平 。国外双梯度钻井技术已经商业化并应用于深水油气钻井 , 但尚未应用于水合物开采;技术相对成熟 , 但对我国实行技术封锁 , 制约着我国深水浅层油气和水合物的开采 。
3. 高强度轻质柔性管
高强度轻质柔性管主要用于水合物和海洋油气开采领域 。宝鸡石油机械有限责任公司具备生产连续油管的能力 , 但产品直径和长度等关键参数均与国外存在较大差距 。
4. 海底矿浆举升泵
海底矿浆举升泵既可用于海洋水合物的开采 , 还可用于海底矿产的开采 。国内研制的矿浆泵可在水深为 1000 m、矿浆最大颗粒粒径为 20 mm 的工况条件下实现排量为 120 m3 /h 的矿浆举升;国外矿浆泵适用水深、最大颗粒粒径、射流排量分别为 3500 m、50 mm、405 m3 /h 。由此可见 , 国内的矿浆泵与国外相比存在较大差距 。
5. 海底 / 井下气 - 液 - 固多相分离器
目前 , 井下分离器多为针对油气的气液分离器 , 我国的水合物气 - 液 - 固多相井下分离器尚处于试验研究阶段 。国外已具备小处理量井下气 - 液 - 固分离生产技术 , 但仍无法达到水合物开采分离处理量的要求 。
综上 , 国内的通用关键技术装备水平整体上落后于国外 , 仅有个别技术应用水平稍有领先;国外现有的装备技术水平相较水合物或海底金属矿商业化开采要求仍然差距甚远 。
(二)专用关键技术装备
1. 防砂技术装备
水合物储层多为非胶结的细粒沉积物 , 水合物开采过程中极易出现井下出砂问题 。我国南海海域水合物降压试采过程中采用了防砂筛管和新型旁通预填充筛管防砂技术 , 保障了试采过程顺利进行 。日本采用贝克休斯 GeoFORM 防砂工具 , 在试采中证明了井下膨胀防砂的有效性 , 但因砂堵而导致试采中断 。综合而言 , 目前国内防砂技术处于领先地位 , 但能否保障水合物长期商业化开采仍需进一步评估 。
2. 浅层水合物开采的预造斜导向钻进技术
不同于传统造斜导向的基础理论 , 疏松浅表层造斜导向对导向工具的强度、柔性、转弯半径、储层适应性提出了更高要求 , 亟需研制水合物开采专用的预斜导向钻进技术及工具 。国内方面的发展进展为:宏华集团发展了连续管超短半径导向钻进技术 , 可实现 8°~9° / 30 m 造斜技术指标;奥瑞拓能源科技股份有限公司提出了可适应松软地层的弯螺杆造斜技术及装备(2°~4° / 9.6 m);中国地质调查局采用吸力锚预造斜导向钻进技术成功实施海洋天然气水合物水平井开采 。国外方面的发展进展为:NeoDrill 技术公司提出基于吸力锚的预造斜导向钻井技术(90° / 100~250 m) , 美国斯伦贝谢公司提出一种新型的钻头导向钻进技术及工具(16.7o / 30 m) 。综合来看 , 国内造斜技术水平与国外相比尚存在一定差距 , 特别是适应于松软地层的预斜导向钻进技术 。
3. 水合物破碎、回收与分离一体化钻采技术及装备
该技术是基于海洋天然气水合物固态流化开采方法而提出的具体实施工艺技术 , 国外并没有发展相关配套技术和装备 。国内射流破碎喷嘴工具及工艺图版已成功应用于水合物流化试采 , 配套提高水合物开采效率的井下回收装置还处于室内集成联调 / 陆地井实验测试阶段 。针对射流破碎流化开采效率低、漏失严重、采后地层修复等问题 , 亟需深化水合物破碎、回收一体化钻采技术及装备研究 。
4. 水合物开采实验模拟平台