一種天然氣水合物的管輸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋天然氣水合物裝備領域，具體涉及一種天然氣水合物的管輸裝置。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物又稱可燃冰，是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。是一種高密度、高熱值的非常規(guī)能源Im3天然氣水合物可以釋放出64m3甲烷氣和0.Sm3水)，天然氣水合物甲烷含量高，燃燒污染小。
[0003]天然氣主要分布于水深大于300m的海洋及陸地永久凍土帶沉積物中，其中海洋天然氣水合物通常埋藏于海底以下O?IlOOm處，礦層厚數十厘米至上百米，分布面積數萬到數十萬平方米，其資源量是陸地凍土帶的一百倍以上。據估計，全球天然氣水合物的資源總量換算成甲烷氣體約為1.8?2.1 X 116立方米，相當于全世界已知煤炭、石油和天然氣等能源總儲量的兩倍。因此，天然氣水合物特別是海洋天然氣水合物被普遍認為將是21世紀替代煤炭、石油和天然氣的新型的潔凈的能源資源，同時也是目前尚未開發(fā)的儲量最大的一種新能源。
[0004]作為一種新能源，天然氣水合物的大量開采及輸送也處于探索階段，其中的一個主要的困難就是，無法有效的將海底天然氣水合物輸送到地面。天然氣水合物開采普遍伴隨泥沙，而且水合物含水量較大，容易造成管道結冰等情況，管輸前需要三相分離；同時天然氣水合物是一種溫室氣體，在大氣中其溫室效應是二氧化碳的25倍，一旦泄露勢必導致全球氣候變暖加劇。因此在管輸過程中需要實現密封，嚴防泄露。因為上述技術難點，由于海底環(huán)境的多變和復雜性，目前還沒有大規(guī)模的天然氣水合物商業(yè)開采實踐。
【發(fā)明內容】
[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的在于:在天然氣水合物開采過程中，提供一種天然氣水合物分離及輸送裝置。該裝置將混有泥漿的天然氣水合物進行固液氣三相分離，并將天然氣和水分別用不同的管道輸送到海面。本發(fā)明能高效率的收集海底天然氣資源，滿足大規(guī)模輸送海底天然氣水合物資源的需求。
[0006]—種天然氣水合物的管輸裝置，包括井底套管、水力旋流器、ESP(電潛栗)罐狀容器系統(tǒng)、管道線路交換系統(tǒng);所述水力旋流器、ESP罐狀容器系統(tǒng)、管道線路交換裝置從下到上依次連接，固定于井底套管中；所述水力旋流器包括旋流器進液口、旋流器溢流口、旋流器圓筒體、旋流器椎體、底流口；所述ESP罐狀容器系統(tǒng)被隔斷板分為上下兩部分，ESP罐狀容器系統(tǒng)下半部分包括容器入口、排液栗馬達，ESP罐狀容器系統(tǒng)上半部分包括氣液分離器、排液栗，所述氣液分離器下方設有氣液分離器入口，上方設有氣液分離器排氣孔，ESP罐狀容器系統(tǒng)壁在隔斷板下方壁面上部開有出氣孔，ESP罐狀容器系統(tǒng)上方壁面開有排氣口并與氣液分離器排氣孔連通，ESP罐狀容器系統(tǒng)頂部開有回流口，ESP罐狀容器系統(tǒng)壁面與排液栗馬達之間形成環(huán)空一;所述的線路交換系統(tǒng)包括流體輸入管道、封隔器、管道線路交換裝置、氣體輸送管道、流體輸送管道，其中井底套管與流體輸入管道形成環(huán)空二;所述的ESP罐狀容器系統(tǒng)下端容器入口通過導管與水力旋流器上端的旋流器溢流口相連接，ESP罐狀容器系統(tǒng)上端通過氣液分離器管與管道線路交換裝置的流體輸入管道連接。
[0007]進一步的，所述ESP罐狀容器系統(tǒng)在隔斷板下方壁面上部開有的出氣孔數量為3排，位于隔斷板下方2?5cm處，3排出氣孔之間間隔5cm，每排出氣孔為4個，出氣孔直徑為2cm，沿ESP罐狀容器系統(tǒng)軸心呈圓周分布;ESP罐狀容器系統(tǒng)上方壁面開有的排氣口為2個軸對稱孔，分別與氣液分離器上方設置的左右2個氣液分離器排氣孔連通;ESP罐狀容器系統(tǒng)頂部開有回流口，沿ESP罐狀容器系統(tǒng)軸心呈圓周分布，回流口邊緣距離壁面邊緣為
0.5cm，數量為8個，回流口直徑為2cm。
[0008]進一步的，所述排氣口上設有開口朝外的單向閥，確保釋放內部液體，隔絕外界氣體。
[0009]進一步的，所述管道線路交換裝置上的封隔器上下端均設有膠筒，膠筒在封隔器的壓縮下膨脹，與井底套管緊密接觸壓實；以防天然氣或水溢出，同時隔絕壓力促使封隔器下方壓力大于上方壓力從而使天然氣和水向上輸送。
[0010]進一步的，所述氣體輸送管道和流體輸送管道連接管道線路交換裝置中軸，流體輸送管道有一段長度為20cm管道安裝在氣體輸送管道中，安裝在氣體輸送管道中的流體輸送管道的管徑為本段氣體輸送管道的一半，然后氣體輸送管道和流體輸送管道分離，分離后氣體輸送管道縮小為之前管徑的60%，流體輸送管道管徑保持不變。
[0011 ]進一步的，所述井底套管管壁中埋設有動力電纜。
[0012]進一步的，所述ESP罐狀容器系統(tǒng)所在的井底套管段井壁中埋設有加熱電纜，對天然氣水合物進行加熱。
[0013]所述天然氣水合物的管輸裝置的安裝在海底防噴器下的套管中，使天然氣水合物混合物按依次通過水力旋流器、ESP罐狀容器系統(tǒng)、管道線路交換裝置，在海底地面下的套管中完成氣液分離，分離出的氣體輸送到海面，液體排放到海中。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0015]1.本發(fā)明能將混有泥沙的天然氣水合物混合物中進行固液分離，得到較為純凈的天然氣水合物；
[0016]2.本發(fā)明能將天然氣水合物進行氣液分離，并將分離后的氣液兩相以不同的管道分別輸送，從而更加方便效率地收集天然氣；
[0017]3.本發(fā)明結構簡單，動力機構少，在海底惡劣工況下不易損壞，減少檢修更換頻率，保障作業(yè)連續(xù)性，節(jié)約生產成本。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的水力旋流器結構示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的ESP罐狀容器系統(tǒng)結構示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的管道線路交換裝置結構示意圖。
[0021 ]圖中，I是旋流器進液口，2是旋流器溢流口，3是旋流器圓筒體，4是旋流器椎體，5是底流口，6是井底套管，8是環(huán)空一，9是排液栗馬達，10是出氣孔，11是隔斷板，12是氣液分離器入口，13是氣液分離器，14是排氣口，15是氣液分離器排氣孔，16是排液栗，17是回流口，18是流體輸入管道，19是環(huán)空二，20是管道線路交換裝置，21是封隔器，22是氣體輸送管道，23是流體輸送管道。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖中的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不構成對本發(fā)明的任何限制。
[0023]如圖1?圖3所示，一種天然氣水合物的管輸裝置，包括井底套管6、水力旋流器、ESP罐狀容器系統(tǒng)、管道線路交換系統(tǒng);所述水力旋流器、ESP罐狀容器系統(tǒng)、管道線路交換裝置從下到上依次連接(圖中左上右下)，固定于井底套管6中；所述水力旋流器包括旋流器進液口 1、旋流器溢流口 2、旋流器圓筒體3、旋流器椎體4、底流口 5;所述ESP罐狀容器系統(tǒng)被隔斷板11分為上下兩部分，ESP罐狀容器系統(tǒng)下半部分包括容器入口 7、排液栗馬達9，ESP罐狀容器系統(tǒng)上半部分包括氣液分離器13、排液栗16，所述氣液分離器13下方設有氣液分離器入口 12，上方設有氣液分離器排氣孔15，ESP罐狀容器系統(tǒng)壁在隔斷板11下方壁面上部開有出氣孔10，ESP罐狀容器系統(tǒng)上方壁面開有排氣口 14并與氣液分離器排氣孔15連通，ESP罐狀容器系統(tǒng)頂部開有回流口 17，ESP罐狀容器系統(tǒng)壁面與排液栗馬達9之間形成環(huán)空一 8;所述的線路交換系統(tǒng)包括流體輸入管道18、封隔器21、管道線路交換裝置20、氣體輸送管道22、流體輸送管道23，其中井底套管6與流體輸入管道18形成環(huán)空二 19;所述的ESP罐狀容器系統(tǒng)下端容器入口 7通過導管與水力旋流器上端的旋流器溢流口 2相連接，ESP罐狀容器系統(tǒng)上端通過氣液分離器13管與管道線路交換裝置的流體輸入管道18連接。
[0024]水力旋流器是本發(fā)明的除泥設備，能對混有泥沙的天然氣水合物混合物進行初步分離，得到較為純凈的天然氣水合物固液混合物;ESP罐狀容器系統(tǒng)是本發(fā)明的氣液分離裝置，該裝置能將天然氣水合物混合物進行自然分離以及人工分離，以及將分離后的天然氣和水以不同的管道輸送;管道線路交換裝置能將分離出的氣體和水的輸送管道交換，從而更加方便效率地收集天然氣。
[0025]如圖1所示，水力旋流器主要包括旋流器進液口 1、旋流器溢流口 2、旋流器圓筒體
3、旋流器椎體4、底流口 5。水力旋流器是是離心式旋流器，依靠固體與液體的密度差來進行固液分離。將混合液以一定的壓力切向輸送入旋流器進液口 I，混合液沿旋流器圓筒體3壁面高速沖入并形成高速旋轉流場，混合物中密度大的組分在旋流場的作用下沿軸向向下運動，同時沿徑向向外運動，在到達旋流器椎體4沿器壁向下運動，并由底流口 5排出，這樣就形成了外漩渦流場;密度小的組分向中心軸線方向運動，并在中心軸線形成向上的內漩渦，通過內漩渦向旋流器溢流口 2流動向上輸送，這樣就達到了分離的目的。
[0026]如圖2所示，ESP罐狀容器系統(tǒng)包括容器入口7、排液栗馬達9、氣液分離器13、排液栗16，可實現對天然氣水合物的兩相分離，并將天然氣和水以不同的管道輸送到海面，以避免天然氣水合物的二次結晶。由于其結構的特殊性，可對經過初次除沙的天然氣水合物混合流體進行自然分離。由圖可知，該罐體中部用隔斷板11隔出上下兩部分，流體可通過與容器底部相連的旋流器溢流口 2流入到容器的內部。容器的下部分內壁頂部開有3排出氣孔10，每排出氣孔10數量為4個，上下兩排出氣孔10對齊，中間一排出氣孔10與上下兩排出氣孔10交錯排布，供流入容器中的流體流出容器;其中系統(tǒng)的排液栗馬達9位于容器的下半部分，排液栗馬達9區(qū)域密封以防水。氣液分離器13位于容器上半部分的底部封隔器的上方，排液