一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置的制作方法

    技术2025-07-07  8


    本发明涉及钻井融冰透孔领域,具体涉及一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置。


    背景技术:

    1、天然气水合物是一种潜在的能源资源,天然气水合物在融冰过程中可能会释放出甲烷等可燃气体,甲烷是一种强效的温室气体,其温室效应是二氧化碳的数十倍,在钻井过程中,如果释放的气体流量过大且没有及时监控和控制,可能会导致井喷事故,对当地生态系统造成不可逆的破坏,这些气体积聚到一定浓度,遇到火源或高温时可能会引发爆炸或火灾。

    2、因此,迫切需要一种能够在含天然气水合物钻井融冰透孔过程中实时监测和控制气体流量的装置,以确保操作安全和环境保护。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,以解决如何在含天然气水合物钻井融冰透孔过程中实时监测和控制气体流量的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明具体提供下述技术方案:

    3、一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,包括:密封装置,用于密封预先设置的钻孔,以阻止气体和/或液体泄漏;输送装置,穿过所述密封装置上预留的通孔以深入钻孔的内部输出高温液体,以融化钻孔内部的冰,生成气液混合物;气液分离器,与所述密封装置的内部连通,用于收集钻孔内释放的气液混合物,同时释放气体和液体;流量测定装置,与所述气液分离器的气体释放侧连接,用于测定被释放的气体的流量;导热管,植入地底深层,并且环绕所述密封装置均匀设置,用于将地底深层的热量传递至地表浅层,利用地表浅层的冷源降低地底深层的温度,以保持或增强钻孔周围冻土的稳定性。

    4、进一步地,所述导热管的直径为10mm至50mm,壁厚为1mm至5mm。

    5、进一步地,所述导热管的布局密度为每1000mm设置1至3个所述导热管。

    6、进一步地,所述导热管的底部封闭,所述导热管的顶部连接一个油箱,在所述导热管的内部同轴地设置回流管,所述回流管的底部靠近但不接触所述导热管的底部,所述油箱与所述回流管通过第二泵送装置连接,所述油箱的内部灌注有导热油,所述第二泵送装置用于沿着所述油箱、所述导热管和所述回流管的顺序循环所述导热油。

    7、进一步地,所述第二泵送装置和所述油箱之间串接有换热器,或者所述油箱被换热器替代,所述换热器用于将所述导热油和大气换热。

    8、进一步地,在所述导热管的内壁上每隔一段距离设置有过流套筒,所述过流套筒用于支撑所述导热管和所述回流管,并保证流体顺畅流动;其中,所述过流套筒包括至少三个侧支撑片,所述侧支撑片固定连接在所述导热管的内壁上,所述侧支撑片是竖直设置并朝向所述导热管的轴线方向延伸的片体,多个所述侧支撑片彼此靠近的一边位于所述导热管的同心圆上,所述同心圆的直径略大于所述回流管的外径,并且所述侧支撑片彼此靠近的一边的顶部做倒角处理。

    9、进一步地,所述导热管的底部安装有过流底座,所述过流底座能够支撑所述回流管的重量,并保证流体顺畅流动;其中,所述过流底座包括至少一个底支撑片,所述底支撑片固定连接导流管的底部,所述底支撑片是竖直设置并沿着导流管的轴线方向延伸的片体,所述底支撑片的长度大于所述回流管的直径。

    10、进一步地,还包括液体加热装置、第一泵送装置和导流装置,所述液体加热装置与所述气液分离器的液体释放侧连接,用于对被释放的液体进行加热,所述第一泵送装置连接所述液体加热装置的内部,所述第一泵送装置还通过所述导流装置连接所述输送装置,将被加热的液体送回钻孔的内部。

    11、进一步地,所述第二泵送装置的入口处设置有温度传感器,所述温度传感器用于检测所述导热油的温度,并且通过控制器在所述导热油的温度过低时提高所述液体加热装置的功率,在所述导热油的温度过高时降低所述液体加热装置的功率或者关闭所述第一泵送装置。

    12、进一步地,气体流量监测装置还包括悬吊装置和固定装置,所述固定装置用于固定连接所述密封装置和所述输送装置,所述悬吊装置用于悬吊和下放所述导流装置;其中,所述悬吊装置是龙门吊,所述导流装置是水龙头,所述输送装置是硬质水管,所述密封装置是密封管,所述固定装置是设置在所述密封装置上的卡钳,所述第一泵送装置是水泵,所述第二泵送装置是油泵,所述液体加热装置是电加热器或者天然气加热器,所述流量测定装置是气体流量计,气体流量计的出口连接排气管道。

    13、本申请与现有技术相比较具有如下有益效果:

    14、提供一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,通过密封钻孔,将溢出的气体和液体分离,然后单独监测气体流量的方式实现目的,同时还使用导热管将地底深层的热量传递至地表浅层,利用地表浅层的冷源降低地底深层的温度,以保持或增强钻孔周围冻土的稳定性,降低钻孔在融冰透孔过程中因被高温液体加热而崩塌的可能性。



    技术特征:

    1.一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    3.根据权利要求1所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    5.根据权利要求4所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    6.根据权利要求4所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    7.根据权利要求4所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    8.根据权利要求4所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    9.根据权利要求8所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,

    10.根据权利要求8所述的一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,其特征在于,


    技术总结
    本发明公开了一种钻井融冰透孔过程的气体流量监测装置,包括:密封装置、输送装置、气液分离器、流量测定装置和导热管,输送装置穿过密封装置上预留的通孔以深入钻孔的内部输出高温液体,使钻孔内部的冰融化从而生成气液混合物,气液混合物被气液分离器分离成气体和液体,气体单独通过流量测定装置进行测量,导热管植入地底深层并且环绕密封装置均匀设置。本发明的实施例通过密封钻孔,将溢出的气体和液体分离,然后单独监测气体流量的方式实现目的,同时还使用导热管将地底深层的热量传递至地表浅层,利用地表浅层的冷源降低地底深层的温度,以保持或增强钻孔周围冻土的稳定性,降低钻孔在融冰透孔过程中因被高温液体加热而崩塌的可能性。

    技术研发人员:庞守吉,陆程,张帅,潘卫红,殷建国,汪锐,董世鸣,苗淼,孟凡洋,卢振权,王锋
    受保护的技术使用者:中国地质调查局油气资源调查中心
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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