[发明专利]自发热式天然气水合物防治装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于防治天然气井井筒内因天然气水合物的生成会堵塞井筒的自发热天然气水合物防治装置。

背景技术

在天然气的开采过程中，天然气由地层流入井筒内，经过井筒到达地面。在这个过程中，天然气流体的温度在井筒内不断降低，当气体温度低于水合物生成温度时，天然气水合物会在井筒中生成，严重时会堵塞井筒。

常用的防治气井井筒天然气水合物生成的方法主要有化学抑制剂注入法和井下节流方法。化学抑制剂注入法是由地面注入化学剂抑制天然气水合物在井筒中的生成，需要定期注入，存在成本大、操作存在危险、不够安全环保等缺点。井下节流技术是依靠地层热能加热节流后气体，以防治水合物生成，但对于流量较大的气井，地层提供的热源不足以在短时间内将井筒流体加热到安全温度，此时井筒易形成水合物堵塞。

本发明将井筒中气体动能转化为电能，再利用电发热丝加热井筒内天然气流体，已达到防治井筒天然气水合物生成的目的。本发明单独使用时，无需地面提供电能或注入物质，操作方便，安全环保，节约能源。本发明也可与化学抑制剂注入法或井下节流方法同时使用，以提高防治天然气水合物的效果。

经文献调研，在防治天然气水合物生成方面与自发热式天然气水合物防治装置及方法相关的思路、产品、工艺设计方法和理论基础研究的报道。

发明内容

本发明的目的是：为了维护气井安全生产和提高气藏采收率，利用从地层流到井筒的气体能量，防止井筒天然气水合物的生成，同时降低井口压力，特提供一种自发热式天然气水合物防治装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：自发热式天然气水合物防治装置，由发电系统、电加热系统和管道内固定系统组成，发电系统由过速保护装置、发电机、叶轮、隔板、旋转轴、进气口构成，安有4-12个叶轮同心排列，叶轮安装在旋转轴上，叶轮间安4-12个隔板分隔，旋转轴与发电机连接，旋转轴再与过速保护装置连接，用于发电时防止叶轮转速过快，气体由进气口进入发电系统内部，进气口安装在最下面的隔板下方，气体推动叶轮转动，叶轮带动发电机产生电能，电能通过导线输入电加热系统，气体通过导气通道流入电加热系统；电加热系统由出气口、发热电阻丝网和过热保护装置构成，由发电系统接出的导线联接过热保护装置，再与发热电阻丝网连接，发热电阻丝网填充于电加热系统内部，当发热电阻丝网温度过高，过热保护装置自动断开发热电阻丝网与导电线的连接，从而保护发热电阻丝网因为过热而损毁，气体经由导气通道进入电加热系统内部，从发热电阻丝网空隙穿过电加热系统，被加热后的气体由出气口排出，出气口安装在发热电阻丝网上方；管道内固定系统由打捞头、密封橡胶圈、上卡瓦、下卡瓦和壳体构成，壳体安装在发电系统与电加热系统外部，壳体将发电系统与电加热系统包裹，壳体顶端安装打捞头，用于装置的安装与拆卸，密封橡胶圈设置在壳体与井筒油管的间隙，上卡瓦与下卡瓦将装置固定与井筒油管内部；发电系统与电加热系统间设有导气通道。

自发热式天然气水合物防治装置的结构特征在于，前端为发电系统，利用进入其内部的气体动能发电。后端为电加热系统，利用发电系统生成电能加热通过的气体。管道内固定系统将发电系统与电加热系统包裹，壳体顶端置打捞头，用于装置的安装与拆卸，密封橡胶圈用于封隔壳体与井筒油管间隙，上卡瓦与下卡瓦将装置固定与井筒内部。

本发明的工作过程是：自发热式天然气水合物防治装置将井筒中气体动能转化为电能，再利用电发热丝加热井筒内天然气流体，已达到防治井筒天然气水合物生成的目的。装置由钢丝投放安装到井筒指定位置，固定于油管内壁。壳体与井筒油管间隙，迫使井筒内气体由进气口流入装置内部。气体推动叶轮转动，驱动旋转轴随之转动，发电机工作输出电能。电能通过导线输入电加热系统，气体通过导气通道流入电加热系统，从发热电阻丝网空隙穿过电加热系统，从发热电阻丝网空隙穿过电加热系统，被加热后的气体由出气口排出。其间，过速保护装置防止叶轮转动过快，过热保护装置防止发热电阻丝网过热损毁。装置一经投放，即可开始加热井筒气体，防治天然气水合物生成，无需人为干预，加热持续稳定，不需要输入能量，增产节能效果显著。装置也可与化学抑制剂注入法或井下节流方法同时使用，以提高防治天然气水合物的效果。需要拆卸该装置时，采用钢丝投捞。