[实用新型]一种基于流化开采的天然气水合物水下生产系统

说明书

本实用新型公开了一种基于流化开采的天然气水合物水下生产系统，包括水下中心采集系统、浆体破碎与分解系统、水下分离系统、分输系统和脐带缆系统。与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：本实用新型根据海域天然气水合物成藏与开采特点，结合浆体举升的实际问题，提出了一套基于天然气水合物流化开采的水下汇集、分解、分输生产系统。该系统一方面降低了从井下到海上处理设施大高差下的浆体举升风险，提高了天然气采集效率，另一方面适应水下多点分散生产后的集中采集与处理，另外，利用循环悬浮液，对水下分解后残余的泥砂进行悬浮举升，以在海上进行进一步处理，实现了全介质的密闭收集。

技术领域

本实用新型涉及一种基于流化开采的天然气水合物水下生产系统。

背景技术

天然气水合物(以下简称水合物)是由水分子和气体小分子(主要是烃类气体)在低温和高压条件下接触而形成的具有笼状结构的似冰状结晶化合物，目前公认的储量极为丰富，其分布以深水海洋储藏为主。天然气水合物可视为被高度压缩的天然气资源，1m³天然气水合物能够分解释放出160～180m³(标准状态)的天然气，依此粗略估算，全球天然气水合物矿藏中蕴藏的天然气总体积量大约为1.8×10¹⁶～2.1×10¹⁶m³，相当于全球已探明常规化石燃料总碳量的2倍，因此水合物的能源地位有望在未来取代常规的石油、煤等化石燃料，成为新型的洁净能源。目前，海域天然气水合物尚处于勘探和试采阶段，同时开展大量的基础研究。近年来，相继开展了多次海域天然气水合物试采活动。

根据海域天然气水合物形成条件，有学者提出了基于流化开采的天然气水合物试采方法。该方法通过对浅层天然气水合物进行机械破碎后，注入高压流体，形成天然气水合物浆体，通过管道(试采阶段流道为井筒)返排至海上设施处理，以获取天然气。该方法具有“绿色开采”的典型特点，可实现“非成岩天然气水合物”原位开采，但该方法存在大量泥沙举升和大液固比举升的特点，对举升能量消耗较大。因此，有学者进一步提出了在水下进行天然气水合物浆体的泥沙分离，并将分离后的浆体输送至海面，泥沙予以回填。然而，虽然上述技术在一定程度上解决了天然气水合物流化开采的部分技术难题，推动了该项技术的进度，但仍然存在可进一步创新、优化的部分：(1)适用于流化开采方法的天然气水合物主要位于1000m以上的海域，这对于浆体举升而言，举升效率优势不明显，且在举升过程中，需要解决天然气由于环境温度、自身压力等变化而引起的管道内气化的问题；(2)虽然提出了水下进行泥砂分离的方法以提高举升效率，但仍存在(1)中描述的流动保障问题，尤其对于后期大规模开发，应着力提高立管对天然气的输送效率；(3)对于天然气水合物开采携带的泥砂，在海洋环境敏感的前提下，可进一步优化进行泥砂收集和处理。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供了一种基于流化开采的天然气水合物水下生产系统，旨在安全、高效地实施深水天然气水合物开发生产。

本实用新型基于流化开采理论，结合水下集中生产模式，将多点采集的天然气水合物浆体集中破碎、气化、三相分离后，将各相产物密闭输送至海上处理设施，并借助海上设施提供的泥砂悬浮剂混合采出泥砂，解决其输送问题，以进一步提高生产效率，降低流动风险，实现采出泥砂的绿色处理。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于流化开采的天然气水合物水下生产系统，包括水下中心采集系统、浆体破碎与分解系统、水下分离系统、分输系统和脐带缆系统，其中：

所述水下中心采集系统用于将接收的天然气水合物浆体调压汇集后，输往浆体破碎与分解系统；

所述浆体破碎与分解系统用于对接收的天然气水合物浆体进行输送过程中的一级破碎、降压气化分解、二级破碎和加热气化分解，得到天然气、游离水和泥砂三相分散系统；

所述水下分离系统用于对上游输送来的天然气、游离水和泥砂进行缓冲与分离，并向下游输送分离后的天然气、游离水和泥砂浆液；