[发明专利]一种天然气水合物的管输装置

说明书

本发明公开了一种天然气水合物的管输装置，包括井底套管、水力旋流器、ESP罐状容器系统、管道线路交换装置；所述水力旋流器、ESP罐状容器系统、管道线路交换装置从下到上依次连接，固定于井底套管中；所述水力旋流器包括旋流器进液口、旋流器溢流口、旋流器圆筒体、旋流器椎体、底流口；所述ESP罐状容器系统被隔断板分为上下两部分，包括容器入口、排液泵马达、气液分离器、排液泵；所述的线路交换系统包括流体输入管道、封隔器、管道线路交换装置、气体输送管道、流体输送管道。本发明通过水力旋流器、ESP罐状容器系统、管道线路交换装置实现了天然气水合物的固液气三相分离，将天然气采集输送到海面，同时排出固相和液相，提高开采效率。

技术领域

本发明涉及海洋天然气水合物装备领域，具体涉及一种天然气水合物的管输装置。

背景技术

天然气水合物又称可燃冰，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。是一种高密度、高热值的非常规能源1m³天然气水合物可以释放出64m³甲烷气和0.8m³水)，天然气水合物甲烷含量高，燃烧污染小。

天然气主要分布于水深大于300m的海洋及陆地永久冻土带沉积物中，其中海洋天然气水合物通常埋藏于海底以下0～1100m处，矿层厚数十厘米至上百米，分布面积数万到数十万平方米，其资源量是陆地冻土带的一百倍以上。据估计，全球天然气水合物的资源总量换算成甲烷气体约为1.8～2.1×10¹⁶立方米，相当于全世界已知煤炭、石油和天然气等能源总储量的两倍。因此，天然气水合物特别是海洋天然气水合物被普遍认为将是21世纪替代煤炭、石油和天然气的新型的洁净的能源资源，同时也是目前尚未开发的储量最大的一种新能源。

作为一种新能源，天然气水合物的大量开采及输送也处于探索阶段，其中的一个主要的困难就是，无法有效的将海底天然气水合物输送到地面。天然气水合物开采普遍伴随泥沙，而且水合物含水量较大，容易造成管道结冰等情况，管输前需要三相分离；同时天然气水合物是一种温室气体，在大气中其温室效应是二氧化碳的25倍，一旦泄露势必导致全球气候变暖加剧。因此在管输过程中需要实现密封，严防泄露。因为上述技术难点，由于海底环境的多变和复杂性，目前还没有大规模的天然气水合物商业开采实践。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：在天然气水合物开采过程中，提供一种天然气水合物分离及输送装置。该装置将混有泥浆的天然气水合物进行固液气三相分离，并将天然气和水分别用不同的管道输送到海面。本发明能高效率的收集海底天然气资源，满足大规模输送海底天然气水合物资源的需求。

一种天然气水合物的管输装置，包括井底套管、水力旋流器、ESP(电潜泵)罐状容器系统、线路交换系统；所述水力旋流器、ESP罐状容器系统、线路交换系统从下到上依次连接，固定于井底套管中；所述水力旋流器包括旋流器进液口、旋流器溢流口、旋流器圆筒体、旋流器椎体、底流口；所述ESP罐状容器系统被隔断板分为上下两部分，ESP罐状容器系统下半部分包括容器入口、排液泵马达，ESP罐状容器系统上半部分包括气液分离器、排液泵，所述气液分离器下方设有气液分离器入口，上方设有气液分离器排气孔，ESP罐状容器系统壁在隔断板下方壁面上部开有出气孔，ESP罐状容器系统上方壁面开有排气口并与气液分离器排气孔连通，ESP罐状容器系统顶部开有回流口，ESP罐状容器系统壁面与排液泵马达之间形成环空一；所述的线路交换系统包括流体输入管道、封隔器、管道线路交换装置、气体输送管道、流体输送管道，其中井底套管与流体输入管道形成环空二；所述的ESP罐状容器系统下端容器入口通过导管与水力旋流器上端的旋流器溢流口相连接，ESP罐状容器系统上端通过气液分离器与线路交换系统的流体输入管道连接。