CN118057000A - 一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置及方法，该分离装置，包括依次连接的气相分离部、连接部和水砂分离部，气相分离部和水砂分离部之间连接增压部，气相分离部为一级气相分离器，连接部为导流管，水砂分离部为二级水砂分离器，增压部为砂相连接管；其方法包括以下步骤：（1）将水合物浆体泵入一级气相分离器的腔室内；（2）气相由一级气相分离器顶端气相出口排出，砂相和水相继续向一级气相分离器腔室内下方运移；（3）砂相和水相进入二级水砂分离器；（6）砂相分布在二级水砂分离器边壁处，最终由砂相出口排出；水相分布在二级水砂分离器轴心处，最终进入水砂分隔管由水相出口排出。本发明对固态流化开采后的水合物浆体中的气水砂三相介质进行精细高效分离，具备分离效率高，运行成本低。

Description

一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置及方法

技术领域

本发明涉及一种应用于天然气水合物固态流化法开采后多相介质分离装置及方法。

背景技术

化石能源的大量消耗对生态环境及人类的可持续发展带来了极大的挑战。其中天然气水合物(俗称“可燃冰”)因具备储量巨大、能量密度大、分布广泛、燃烧清洁等优点成为能源领域的关注焦点。截止目前天然气水合物开采的方法是限制其发展的关键点。

天然气水合物固态流化开采法，是将固态水合物先机械破碎化、后流化为水合物浆体，进入封闭管道初步分解，然后举升到海平面平台进行深度分解和气液固分离，获得天然气。因此对举升至海平面平台的水合物浆体进行气液固分离是固态流化天然气水合物开采方法获取天然气的一个重要步骤。

CN112523738A公开一种天然气水合物分离设备及工艺，分离设备包括一个或多个旋流分离管和上下筒体。上下筒体通过隔板形成进料腔、溢流腔和集沙腔。旋流分离管的溢流出口与溢流腔相通，进料口位于进料腔，底流口与集沙腔相通。天然气水合物采出泥浆通过进料管口进入进料腔，经过旋流分离管的分离，天然气和天然气水合物连同部分水从溢流管排入溢流腔，天然气经排气管口进入天然气收集管；天然气水合物浆料经排出管口进入天然气水合物浆料收集管；泥沙连同部分水通过底流口排入集沙腔，经排沙管口排入水体。

CN113107434A公开了一种海洋天然气水合物固态流化管式分离器，包括：第一分离器，所述第一分离器包括：第一分离套管、动力液管、旋流挡板、回收机构以及排砂机构。水合物被吸入第一分离套管后产生周向速度，使密度较大的泥砂分离到第一分离套管的管壁上，分离到管壁面的泥砂沿着管壁从旋流挡板与管壁的空隙向下沉降；而水合物的密度较小，则汇聚在第一分离套管的中部继续向下流动至旋流挡板处，水合物由于受到旋流挡板的作用而形成向上流动的旋流，水合物旋流流入回收机构进而离开第一分离套管，从而实现泥砂和天然气水合物的分离。

但以上设计及发明均致力于对水合物矿藏开发过程中进行除砂研究，并未实现对天然气水合物浆体中固液气三相介质的精细分离。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种运行可靠、操作简单的天然气水合物固态流化开采后期分离装置，主要解决现阶段天然气水合物矿藏通过固态流化开采方法形成的水合物浆体运移到海上平台无法及时进行多相介质分离的问题。

本发明的天然气水合物固态流化开采后期分离装置，采用以下技术方案。

该分离装置，包括依次连接的气相分离部、连接部和水砂分离部，气相分离部和水砂分离部之间连接增压部；

气相分离部为一级气相分离器，一级气相分离器上设置有顶端气相出口，顶部外侧设置有切向混合相入口，底部设置有一级水相出口，底部外侧设置有一级砂相出口，一级气相分离器内部设置有顶气内锥，顶气内锥的内部固定有无锥螺旋导流器，顶气内锥的底端设置有内锥水相出口；

连接部为导流管，导流管的两端分别连接一级气相分离器的顶气内锥和二级水砂分离器的二级水砂轴向入口；

水砂分离部为二级水砂分离器，二级水砂分离器的顶端设置有二级水砂轴向入口，顶部外侧设置有二级水砂切向入口，底端设置有水相出口，底端外侧设置有砂相出口，二级水砂分离器的内部设置有带锥螺旋导流器和水砂分隔管；

增压部为砂相连接管，砂相连接管的两端分别连接一级气相分离器的一级砂相出口和二级水砂分离器的二级水砂切向入口。

进一步地，上述装置中：

所述气相分离部中的切向混合相入口包括第一切向混合相入口和第二切向混合相入口。

所述一级气相分离器底部设置有内锥固定环槽，内锥固定环槽内插有内锥固定插台，将顶气内锥固定在一级气相分离器底端，并使内锥水相出口与一级水相出口重合连接。

所述顶气内锥底部外壁面设置有等径环形台，所述等径环形台直径与一级气相分离器腔室内径相同，使顶气内锥与一级气相分离器同轴。

所述无锥螺旋流道固定在顶气内锥的圆柱腔室段内，其上设置有螺旋流道。

所述导流管呈喇叭形，顶端设置入口。

所述导流管与一级气相分离器之间为螺纹连接，且两者之间设置密封圆环；所述导流管与二级水砂分离器通过法兰连接。

所述水砂分隔管的底部设置有分隔管等径环形台和分隔管固定插台，分隔管固定插台插接在设置于二级水砂分离器内的分隔管固定环槽中，使水砂分隔管固定在二级水砂分离器底部轴心处。

所述砂相连接管为螺旋管。

上述装置根据水合物浆体的物质特性对混合物进行多级精细分离，水合物浆体由外界动力源泵入装置腔室内部并在装置内部沿腔室内壁做圆周运动，根据不同介质之间存在密度差而形成的离心力差，首先将气相分离，水相和砂相通过螺旋增压进入二级分离装置，同样依靠圆周运动产生的离心力差实现分离，最终完成气水砂三相介质的分离。

利用上述装置分离天然气水合物固态流化开采后期水合物泥浆气.水.砂的方法，包括以下步骤：

(1)将水合物浆体由第一切向混合相入口和第二切向混合相入口泵入一级气相分离器的腔室内；

(2)水合物浆体在一级气相分离器腔室内沿腔室内壁做圆周运动，气相分布在一级气相分离器腔室轴心处，砂相分布在一级气相分离器腔室边壁处，水相分布位置位于气相和砂相两者之间；

(3)在顶气内锥的作用下，气相由一级气相分离器顶端气相出口排出，砂相和水相继续向一级气相分离器腔室内下方运移；

(4)大部分水相和部分砂相进入顶气内锥腔室内，在无锥螺旋导流器的作用下增强圆周运动的切向速度，大部分砂相和部分水相进入砂相连接管，在砂相连接管的作用下增强圆周运动的切向速度；

(5)砂相和水相进入二级水砂分离器，经过带锥螺旋导流器再次增加圆周运动的切向速度，从而增大两相介质之间的离心力差；

(6)由于砂相密度较大，分布在二级水砂分离器边壁处，最终由砂相出口排出；水相密度较小，分布在二级水砂分离器轴心处，最终进入水砂分隔管由水相出口排出。

用天然气水合物浆体模拟固态流化法开采实际工况下的天然气水合物浆体，天然气水合物浆体为气.水.砂三相混合物，可通过改变气.水.砂的比例模拟不同水合物藏开采出的天然气水合物浆体。水相可采用天然海水模拟实际工况下的海水，砂相可通过混合不同粒径砂模拟天然气水合物浆体中的砂相，气相可由甲烷气体模拟水合物矿体分解产生的天然气。

本发明根据旋流分离原理，对固态流化开采后的水合物浆体中的气水砂三相介质进行精细高效分离，具备分离效率高，运行成本低，对环境无污染等特点，能够有效降低天然气水合物开采后期处理的生产成本。

附图说明

图1是本发明天然气水合物固态流化开采后期分离装置整体构成示意图。

图2是本发明天然气水合物固态流化开采后期分离装置外部结构示意图。

图3是本发明天然气水合物固态流化开采后期分离装置内部结构示意图。

图4是本发明天然气水合物固态流化开采后期分离装置结构分解示意图。

图5是天然气水合物固态流化开采后期分离装置中一级气相分离器轴向剖视图。

图6是本发明分离装置中顶气内锥的结构示意图。

图7是本发明分离装置中无锥螺旋导流器的结构示意图。

图8是本发明分离装置中喇叭形导流管的结构示意图。

图9是本发明分离装置中砂相螺旋连接管的结构示意图。

图10是本发明分离装置中水砂分离部的结构分解示意图。

图11是本发明分离装置中水砂分隔管与二级水砂分离器的安装示意图。

图12是本发明分离装置中二级水砂分离器的结构示意图。

图13是本发明分离装置中水砂分离部的轴向剖视图。

图中：1.气相分离部，101.一级气相分离器，102.第一切向混合相入口，103.第二切向混合相入口，104.顶端气相出口，105.顶气内锥，106.无锥螺旋流道，107.一级砂相出口，108.内锥固定环槽，109.一级水相出口，110.双层导水孔，111.等径环形台，112.内锥固定插台，113.连接内螺纹，114.内锥水相出口；

2.连接部，201.喇叭形导流管，202.导流管出口，203.连接外螺纹，204.导流管出口，205.密封圆环；

3.螺旋增压部，301.砂相螺旋连接管，302.螺旋管入口，303.螺旋管出口；

4.水砂分离部，401.二级水砂分离器，402.砂相出口，403.水相出口，404.带锥螺旋导流器，405.水砂分隔管，406.二级水砂轴向入口，407.二级水砂切向入口，408.分隔管等径环形台，409.分隔管固定插台，410.分隔管固定环槽。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明的天然气水合物固态流化开采后期分离装置整体上呈轴向分布，主要包括依次连接的气相分离部1、连接部2和水砂分离部4，气相分离部1和水砂分离部4之间还连接有螺旋增压部3。气相分离部1的主要作用是将天然气水合物矿藏经固态流化法开采形成的天然气水合物浆体初步分离，把气水砂混合介质中的气分离出去。水砂分离部4的主要作用是对气相分离部1为分离完成的混合介质再次进行分离。最终实现水合物浆体气水砂三相介质的精细分离。螺旋增压部3的主要作用是对气相分离部1初步分离出的砂相进行螺旋增压并将砂相输运至水砂分离部4。

以下对各部分详细说明。

一.气相分离部1，参见图2、图3、图4、图5、图6和图7

气相分离部1中的主要部件为一级气相分离器101，一级气相分离器101轴向上端两侧分别设计有第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103，水合物矿藏经固态流化法开采后形成的水合物浆体由第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103进入装置。一级气相分离器101顶端设计有顶端气相出口104，用于将分离后的气体排出装置。一级气相分离器101的内部底端固定有顶气内锥105，顶气内锥105的内部固定有无锥螺旋导流器106。为了固定顶气内锥105，在一级气相分离器101腔室底端设计有内锥固定环槽108(参见图5)。由于砂相和水相数量较大，为了防止水砂混合相堵塞在一级气相分离器101腔室底端，根据砂相和水相运移分布特点分别在一级气相分离器101腔室底端和侧面设计了一级水相出口109和一级砂相出口107(参见图5)。

顶气内锥105的结构如图6所示，顶气内锥105底端设计有等径环形台111、内锥固定插台112和连接内螺纹113。等径环形台111直径与一级气相分离器101圆柱段腔室内径相同，从而保证顶气内锥105与一级气相分离器101同轴。内锥固定插台112可插入内锥固定环槽108内，从而将顶气内锥105固定在一级气相分离器101底端，并使内锥水相出口114与一级水相出口109重合连接。连接内螺纹113可使顶气内锥105与其它装置相连，从而使顶气内锥105内的混合物输运至其它装置。当水合物浆体在一级气相分离器101腔室内做圆周运动过程中，由于不同介质之间存在密度差，气相分布在一级气相分离器101腔室轴心处。由于顶气内锥105与一级气相分离器101同轴，因此气体无法向下运动，并在顶气内锥105的作用下被顶入顶端气相出口104排出装置。相较于砂相的分布位置，水相分布更靠近轴心处，水砂两相在向下运动过程中，水相和少量砂相沿顶气内锥105锥体斜面向下旋转运移，并由双层导水孔110进入顶气内锥105内部，最终水相和少量砂相由内锥水相出口114排入下一装置。

无锥螺旋导流器106的结构如图7所示，无锥螺旋导流器106通过焊接方式固定在双层导水孔110和连接内螺纹113之间的顶气内锥105圆柱腔室段内。无锥螺旋导流器106设计有5条螺旋型流道。当水相由双层导水孔110进入顶气内锥105圆柱腔室段内后，随即进入无锥螺旋导流器106流道内。在无锥螺旋导流器106的作用下将水相和部分砂的轴向速度转换为切向速度，进而增大在圆周运动中的离心力。

当天然气水合物矿藏在海底经固态流化开采后形成水合物浆体并在封闭环境下运移至海洋平台，由于在运移过程中温度和压力的变化，被开采的水合物矿体分解成气水砂三相混合物。水合物浆体由外部动力源经第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103泵入一级气相分离器101的腔室内。由于第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103均沿一级气相分离器101腔室内壁切线方向设计，因此水合物浆体由外部动力源经第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103泵入一级气相分离器101腔室后沿内壁做圆周运动。由于气水砂之间存在密度差，其在做圆周运动过程中会产生离心力差。混合物在圆周运动同时，在重力作用下向一级气相分离器101下端运动。随着一级气相分离器101腔室内径逐渐减小，气水砂在圆周运动中速度逐渐增大，产生的离心力差也逐渐增大，从而实现不同介质的分离。其中由于气相密度最小，在圆周运动过程中产生的离心力最小，气相分布在一级气相分离器101腔室轴心处，并向上移动最终由顶端气相出口排出装置。砂相密度最大，在圆周运动过程中产生的离心力最大，砂相分布在气相分离器101腔室边壁处。水相密度介于砂相和气相之间，其分布在砂相和气相之间的位置。砂相向下移动并通过一级砂相出口107排出，水相向下移动并通过一级水相出口109排出。

二.连接部2，参见图2、图3、图4和图8

连接部2的主要部件为喇叭形导流管201，其作用是将一级气相分离器101和二级水砂分离器401相连接并将一级气相分离器101内未分离完成的混合介质输运至二级水砂分离器401内。

喇叭形导流管201的结构如图8所示，整体呈喇叭状，其主要作用是连接气相分离部1和水砂分离部4，其两端分别为导流管入口202和导流管出口204，水砂混合物由导流管入口202进入，由导流管出口204排出。导流管入口202通过连接外螺纹203与顶气内锥105内侧的连接内螺纹113相连接，使喇叭形导流管201与气相分离部1连接在一起。同时在连接外螺纹203下方设计有密封圆环205，防止由内锥水相出口114排出的混合物泄漏以保证装置的密闭性。导流管出口204设计有法兰，用于与水砂分离部4连接。

三.水砂分离部4，参见图2、图3、图4、图10、图11、图12和图13

水砂分离部4的主要部件为二级水砂分离器401，二级水砂分离器401轴向下端侧面和底端设计有砂相出口402和水相出口403，分别用于将水合物浆体初步粗分离后得到的砂和水排出装置。

二级水砂分离器401上端设计有二级水砂轴向入口406和二级水砂切向入口407(参见图12)，分别通过法兰与喇叭形导流管202的导流管出口204和砂相螺旋连接管301的螺旋管出口303连接。水砂两相混合物经喇叭形导流管201和砂相螺旋连接管301通过二级水砂轴向入口406和二级水砂切向入口407进入二级水砂分离器进行分离，二次分离后的砂相和水相最终分别由砂相出口402和水相出口403排出。

二级水砂分离器401内圆柱腔室段内壁上焊接固定有带锥螺旋导流器404，可增大水砂混合介质的切向速度，增强水砂两相的分离效果。二级水砂分离器401的水相出口403处固定连接有水砂分隔管405，可分隔水砂两相，增强二级水砂分离器401的分离精度。

图11给出了水砂分隔管405与二级水砂分离器401的安装示意图。水砂分隔管405底部设计有分隔管等径环形台408，其直径与二级水砂分离器401圆柱腔室段内径相同，从而保证水砂分隔管405与二级水砂分离器401在同一轴心位置。同时，水砂分隔管405底部设计有分隔管固定插台409可插入水相出口403处的分隔管固定环槽410内，从而将水砂分隔管405固定在二级水砂分离器401腔室内。水砂混合物经过二级水砂分离器401的分离后，砂相运移分布至二级水砂分离器401腔室边壁处，水相运移分布至二级水砂分离器401腔室轴心处。水砂分隔管405将水砂两相分开，砂相由砂相出口402排出装置，水相由水相出口403排出装置。

参见图13，由导流管出口204排出的水砂混合介质经二级水砂轴向入口406进入二级水砂分离器401腔室内，水砂混合介质冲击到带锥螺旋导流器404的锥体后被分散入带锥螺旋导流器404的流道内，从而将轴向速度改变为切向速度。由螺旋管出口303排出的水砂混合介质经二级水砂切向入口407进入二级水砂分离器401腔室内。此部分水砂混合介质在砂相螺旋连接管301内增压后经二级水砂切向入口407以切向速度进入二级水砂分离器401腔室内并随即进入带锥螺旋导流器404流道内。由二级水砂轴向入口406和二级水砂切向入口407进入二级水砂分离器401腔室内混合后在带锥螺旋导流器404和逐渐减小的腔室直径的作用下，圆周运动的切向速度逐渐增大。由于水砂两相之间存在密度差，随着切向速度的增大，水砂两相的离心力差逐渐增大。水相向二级水砂分离器401腔室轴心运动，并进入水砂分隔管405内，最终由水相出口403排出。砂相向二级水砂分离器401腔室边壁处运动，并被水砂分隔管405分隔在边壁处，并最终由砂相出口402排出。从而完成一种新型天然气水合物固态流化开采后期分离装置对天然气水合物浆体气液固三相的精细分离。

五.螺旋增压部3，参见图2、图3、图4和图9

螺旋增压部3的主要部件为砂相螺旋连接管301，其两端分别连接在气相分离部1末端和水砂分离部4的前端。螺旋增压部3的主要作用是对一级气相分离器101初步分离出的砂相进行螺旋增压并将砂相输运至二级水砂分离器401内。

砂相螺旋连接管301的结构如图9所示，整体呈螺旋型结构，在其同侧上下两端分别设计有螺旋管入口302和螺旋管出口303，分别与气相分离部1中的一级砂相出口107和二级水砂分离器401的二级水砂切向入口407连接。水砂混合物在一级气相分离器101腔室内初步分离后，砂和少量的水由一级砂相出口107排出，然后由螺旋管入口302进入砂相螺旋连接管301内，并在螺旋型流道的作用下增大混合物的切向速度，从而增大水砂两相间的离心力差。最终水砂混合物由螺旋管出口303排出后进入二级水砂分离器401进行下一步的分离。

第一切向混合相入口102、第二切向混合相入口103、顶端气相出口104、砂相出口402和水相出口403均焊接有法兰，以增加装置的连接通用性和便捷性。

实施例2

利用上述装置分离天然气水合物固态流化开采后期水合物泥浆气.水.砂的过程，依次包括以下步骤：

1.通过外部动力源将水合物浆体由第一切向混合相入口102和第二切向混合相入口103泵入一级气相分离器101腔室内。

2.水合物浆体在一级气相分离器101腔室内沿腔室内壁做圆周运动。由于气、水、砂存在密度差，在圆周运动过程中产生离心力差。其中气相密度最小分布在一级气相分离器101腔室轴心处。砂相密度最大分布在一级气相分离器101腔室边壁处。水相密度介于气.砂两相之间，其分布位置位于两者之间。

3.在顶气内锥105的作用下，气相由顶端气相出口104排出装置。砂相和水相继续向一级气相分离器101腔室内下方运移。

4.大部分水相和部分砂相进入顶气内锥105腔室内，在无锥螺旋导流器106的作用下增强圆周运动的切向速度。大部分砂相和部分水相进入砂相螺旋连接管301，在砂相螺旋连接管301的作用下增强圆周运动的切向速度。

5.砂相和水相进入二级水砂分离器401，经过带锥螺旋导流器404再次增加圆周运动的切向速度，从而增大两相介质之间的离心力差。

6.由于砂相密度较大，分布在二级水砂分离器401边壁处，最终由砂相出口402排出装置。水相密度较小，分布在二级水砂分离器401轴心处，最终进入水砂分隔管405由水相出口403排出装置。

重复步骤1到步骤6，通过调节天然气水合物浆体中各相介质体积分数及泵入水合物浆体的流量，分别监测顶端气相出口104、水相出口403、砂相出口402各介质含量，可计算该装置对天然气水合物浆体的分离效率。

所述用天然气水合物浆体模拟固态流化法开采实际工况下的天然气水合物浆体，天然气水合物浆体为气、水、砂三相混合物，可通过改变气、水、砂的比例模拟不同水合物藏开采出的天然气水合物浆体。水相可采用天然海水模拟实际工况下的海水，砂相可通过混合不同粒径砂模拟天然气水合物浆体中的砂相，气相可由甲烷气体模拟水合物矿体分解产生的天然气。

本发明基于旋流分离原理并结合天然气水合物固态流化开采方法，能够对通过固态流化法开采出的天然气水合物浆体进行多相介质的高精度分离，为天然气水合物固态流化开采后期天然气水合物浆体的处理提供了理论指导和工程支撑。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：包括依次连接的气相分离部、连接部和水砂分离部，气相分离部和水砂分离部之间连接增压部；

气相分离部为一级气相分离器，一级气相分离器上设置有顶端气相出口，顶部外侧设置有切向混合相入口，底部设置有一级水相出口，底部外侧设置有一级砂相出口，一级气相分离器内部设置有顶气内锥，顶气内锥的内部固定有无锥螺旋导流器，顶气内锥的底端设置有内锥水相出口；

连接部为导流管，导流管的两端分别连接一级气相分离器的顶气内锥和二级水砂分离器的二级水砂轴向入口；

水砂分离部为二级水砂分离器，二级水砂分离器的顶端设置有二级水砂轴向入口，顶部外侧设置有二级水砂切向入口，底端设置有水相出口，底端外侧设置有砂相出口，二级水砂分离器的内部设置有带锥螺旋导流器和水砂分隔管；

增压部为砂相连接管，砂相连接管的两端分别连接一级气相分离器的一级砂相出口和二级水砂分离器的二级水砂切向入口。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述气相分离部中的切向混合相入口包括第一切向混合相入口和第二切向混合相入口。

3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述一级气相分离器底部设置有内锥固定环槽，内锥固定环槽内插有内锥固定插台，将顶气内锥固定在一级气相分离器底端，并使内锥水相出口与一级水相出口重合连接。

4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述顶气内锥底部外壁面设置有等径环形台，所述等径环形台直径与一级气相分离器腔室内径相同，使顶气内锥与一级气相分离器同轴。

5.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述无锥螺旋流道固定在顶气内锥的圆柱腔室段内，其上设置有螺旋流道。

6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述导流管呈喇叭形，顶端设置入口。

7.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述导流管与一级气相分离器之间为螺纹连接，且两者之间设置密封圆环；所述导流管与二级水砂分离器通过法兰连接。

8.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述水砂分隔管的底部设置有分隔管等径环形台和分隔管固定插台，分隔管固定插台插接在设置于二级水砂分离器内的分隔管固定环槽中，使水砂分隔管固定在二级水砂分离器底部轴心处。

9.根据权利要求1所述的一种天然气水合物固态流化开采后期分离装置，其特征是：所述砂相连接管为螺旋管。

10.一种权利要求1所述天然气水合物固态流化开采后期分离装置的分离水合物泥浆中气水砂的方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)将水合物浆体由第一切向混合相入口和第二切向混合相入口泵入一级气相分离器的腔室内；

(2)水合物浆体在一级气相分离器腔室内沿腔室内壁做圆周运动，气相分布在一级气相分离器腔室轴心处，砂相分布在一级气相分离器腔室边壁处，水相分布位置位于气相和砂相两者之间；

(3)在顶气内锥的作用下，气相由一级气相分离器顶端气相出口排出，砂相和水相继续向一级气相分离器腔室内下方运移；

(4)大部分水相和部分砂相进入顶气内锥腔室内，在无锥螺旋导流器的作用下增强圆周运动的切向速度，大部分砂相和部分水相进入砂相连接管，在砂相连接管的作用下增强圆周运动的切向速度；

(5)砂相和水相进入二级水砂分离器，经过带锥螺旋导流器再次增加圆周运动的切向速度，从而增大两相介质之间的离心力差；

(6)由于砂相密度较大，分布在二级水砂分离器边壁处，最终由砂相出口排出；水相密度较小，分布在二级水砂分离器轴心处，最终进入水砂分隔管由水相出口排出。