CN107489412A - 一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,包括分离回填系统外壳,设置在分离回填系统外壳内第一泵,设置在第一泵出口的分离系统,设置在分离系统内分离器短节,设置在分离器短节内旋流分离器,设置在分离子系统顶端的第二泵,设置在第二泵出口的第一单向阀,设置在分离系统底端的回填系统,设置在回填系统内的第三泵,设置在第三泵出口的沉砂管,设置在沉砂管下的回填管,设置在回填管中部的第二单向阀,混合浆体通过第一泵泵送到分离系统,分离系统处理后,水合物浆从分离系统上端泵送到井口,砂浆从分离系统下端至回填系统。通过上述方案,能达到分离效率高、处理量大、实时分离回填,具有很大的实用价值和推广价值。

Description

一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统
技术领域
本发明涉及天然气水合物开采技术领域,涉及一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统。
背景技术
天然气水合物又称为可燃冰,是由甲烷为主的烃类气体和水在一定的温度压力条件下形成的类冰固体化合物。全球天然气水合物储量巨大,并且是清洁、优质的能源,在未来的能源战略中占有重要的地位。
水合物主要的存在形式有砂岩型,砂岩裂隙型、细粒裂隙型和分散型,其中细粒裂隙型和分散型水合物占绝大多数,但该类型的水合物埋深浅,胶结性差,开采过程中极易引发地质和环境灾害。目前传统的开采方法主要有热刺激法,减压法,化学试剂法,二氧化碳置换法,这些方法只适用于天然气水合物藏具有良好的盖层,具有一定的局限性。
“固态流化”开采方法是一种针对海底非成岩天然气水合物的全新开采思路,其现有核心思想是在不改变海底温度和压力的情况下,直接利用机械或采掘天然气水合物矿体,通过密闭管道将破碎后的天然气水合物固体颗粒、砂和海水混合泵送至海面,再进行分离、分解气化等处理。在应用此方法开采过程中将大量的砂也泵送到海面,这样需要耗费大量的人力物力,并且将所有混合浆体抽走后无回填物导致地层空洞,容易引发海底垮塌等地质灾害,最后导致海底环境受污染。现有技术中只是对天然气水合物混合浆体在井下进行很粗糙的分离,几乎达不到预期效果。
针对以上问题,本发明提出一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统。
发明内容
本发明针对现有固态流化开采海底浅层天然气水合物技术的不足,为了提高开采效率、降低成本以及实现安全绿色开采特提供一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统。
一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,包括用于与其他水合物开采设备连接的分离回填系统外壳,设置在分离回填系统外壳内第一泵,设置在第一泵出口处的分离子系统,设置在分离子系统内部的分离器短节,设置在分离器短节内部的旋流分离器,设置在分离子系统顶端的第二泵,设置在第二泵出口处的第一单向阀,设置在分离子系统底端的回填子系统,设置在回填子系统内部的第三泵,设置在第三泵出口处的沉砂管,设置在沉砂管下端的回填管,设置在回填管中部的第二单向阀,单向阀的作用是防止系统以外的不理想流体进入反流回系统。破碎后得到的天然气水合物混合浆体通过第一泵泵送到分离子系统,经过分离子系统分离处理后,水合物浆从分离子系统上端出,然后被第一泵泵送到井口,砂浆从分离子系统下端出,然后进入回填子系统,在第三泵的作用下回填至开采原位,这样就达到了实时分离实时回填的目的。
进一步技术方案中,所述的分离子系统中的分离器短节并联连接,分离器短节上端出口通过水合物浆共用管线通道连接,分离器短节下端出口通过砂浆共用管线通道连接。
进一步技术方案中,所述分离器短节内的旋流分离器并联连接,旋流分离器上端出口与分离器短节通过顶出口管线连接,旋流分离器下端出口与分离器短节通过底出口管线连接。
进一步技术方案中,所述沉砂管设置有砂搅拌装置。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明提出的海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,能实时对水合物混合浆体进行分离,将分离出的砂进行回填,不主动打破水合物储层的压力和温度平衡状态,即提高了水合物开采的生产效率、保护了储层的底层安全,又降低了水合物开采的能耗达到安全绿色开采的。
(2)本发明提出分离系统分离效率高、处理量大,为后期商业开采奠定了坚实的基础。
(3)本发明提出的系统安装灵活,结构小巧,非常适应于海底恶劣环境。
附图说明
图1为本发明海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统结构示意图。
图2为本发明分离短节结构示意图。
图3为本发明分离短节结构俯视图。
上述附图中,附图标记对应的部件名称如下:
1-分离回填系统外壳,2-第一泵,3-分离子系统,4-分离器短节,5-旋流分离器,6-第二泵,7-第一单向阀,8-回填子系统,9-第三泵,10-沉砂管,11-回填管,12-第二单向阀,13-水合物浆共用管线通道,14-砂浆共用管线通道,15-顶出口管线,16-底出口管线连接,17-砂搅拌装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
本发明的海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统结构如图1至图3所示,是用于与其他水合物开采设备连接的分离回填系统外壳1,设置在分离回填系统外壳1内的第一泵2,设置在第一泵2出口处的分离子系统3,设置在分离子系统3内部的分离器短节4,设置在分离器短节4内部的旋流分离器5,设置在分离子系统3顶端的第二泵6,设置在第二泵6出口处的第一单向阀7,设置在分离子系统3底端的回填子系统8,设置在回填子系统8内部的第三泵9,设置在第三泵9出口处的沉砂管10,设置在沉砂管10下端的回填管11,设置在回填管11中部的第二单向阀12。将该系统连接在破碎装置之后,破碎后得到的天然气水合物混合浆体通过第一泵2泵送到分离子系统3,经过分离子系统3分离处理后,水合物浆从分离子系统3上端出,然后被第一泵2泵送到井口,砂浆从分离子系统3下端出,然后进入回填子系统8,在第三泵9的作用下回填至开采原位,这样就达到了实时分离实时回填的目的。其中通过单向阀的作用是防止系统以外的不理想流体进入反流回系统,让系统的正常运行得到了保证。
如图1所示,分离子系统2中的分离器短节4并联连接,分离器短节4上端出口通过水合物浆共用管线通道13连接,分离器短节4下端出口通过砂浆共用管线通道14连接。
如图1至图3所示,分离器短节4内的旋流分离器并联连接,旋流分离器5上端出口与分离器短节4通过顶出口管线15连接,旋流分离器5下端出口与分离器短节4通过底出口管线16连接。
如图1所示,沉砂管10设置有砂搅拌装置17,砂搅拌器不停的搅拌,达到水砂充分混合,有利于及时排除,不易堵塞管柱。
上述实施例仅为本发明的优选实施例,并非对本发明保护范围的限制,但凡采用本发明的设计原理,以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化,均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,其特征在于:包括用于与其他水合物开采设备连接的分离回填系统外壳(1),设置在分离回填系统外壳(1)内的第一泵(2),设置在第一泵(2)出口处的分离子系统(3),设置在分离子系统(3)内部的分离器短节(4),设置在分离器短节(4)内部的旋流分离器(5),设置在分离子系统(3)顶端的第二泵(6),设置在第二泵(6)出口处的第一单向阀(7),设置在分离子系统(3)底端的回填子系统(8),设置在回填子系统(8)内部的第三泵(9),设置在第三泵(9)出口处的沉砂管(10),设置在沉砂管(10)下端的回填管(11),设置在回填管(11)中部的第二单向阀(12)。
2.根据权利要求1所述一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,其特征在于:所述的分离子系统(2)中的分离器短节(4)并联连接,分离器短节(4)上端出口通过水合物浆共用管线通道(13)连接,分离器短节(4)下端出口通过砂浆共用管线通道(14)连接。
3.根据权利要求1所述一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,其特征在于:所述分离器短节(4)内的旋流分离器(5)并联连接,旋流分离器(5)上端出口与分离器短节(4)通过顶出口管线(15)连接,旋流分离器(5)下端出口与分离器短节(4)通过底出口管线(16)连接。
4.根据权利要求1所述一种海底浅层天然气水合物井下就地实时分离回填系统,其特征在于:所述沉砂管(10)设置有砂搅拌装置(17)。
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