[发明专利]一种冻土区天然气水合物开采系统的分离设备及分离方法

权利要求书

1.一种冻土区天然气水合物开采系统的分离设备，其特征在于，包括安装在钻井内的潜水泵(1)以及与所述潜水泵连接的排水管(2)，所述排水管(2)连接有气水分离管道(3)，并且所述排水管(2)与所述气水分离管道(3)的连接处设有续接水泵(4)，所述续接水泵(4)将从地下抽取的水体鼓泡实现溶解的天然气的一次解析；

所述气水分离管道(3)从下到上依次分为释压加温区(6)、真空抽气区(10)和气水出口区(11)，所述释压加温区(6)通过扩大水体容纳体积降低水压以及增加水体的温度实现水体内溶解的天然气的二次解析，同时增加挥发的天然气的运动速度来实现气水分离，水体内溶解的天然气在所述真空抽气区(10)与释压加温区(6)的真空环境中三次解析，经过三次解析的水体和天然气分别通过所述气水出口区(11)排出收集；

所述释压加温区(6)包括设置在地面上的球形扩展储水腔(601)以及罩设在所述球形扩展储水腔(601)外周的弧面罩(602)，所述弧面罩(602)和所述球形扩展储水腔(601)通过螺纹孔连接，所述弧面罩(602)的内表面安装有弯形加热电阻丝(603)，所述弯形加热电阻丝(603)对所述球形扩展储水腔(601)内的水体进行升温处理以促进溶解的天然气从水体内解析；

所述续接水泵(4)将所述潜水泵(1)排出的水体实时转移，所述排水管(2)的内壁在所述续接水泵(4)的上方设有鼓泡喷头(5)；

所述鼓泡喷头(5)包括安装在所述排水管(2)的内壁上的开口弧面环(501)以及安装在所述开口弧面环(501)中心位置的垂向出水管(502)，所述垂向出水管(502)的上端设有若干均匀分布的鼓泡球囊(503)，并且所述垂向出水管(502)在所述鼓泡球囊(503)的外周设有分切网罩(504)，所述鼓泡球囊(503)喷出的水体在所述释压加温区(6)临时存储。

2.根据权利要求1所述的一种冻土区天然气水合物开采系统的分离设备，其特征在于，所述真空抽气区(10)包括安装在所述气水分离管道上端的伸缩气缸(7)，以及安装在所述伸缩气缸(7)的工作轴上的单向抽拉活塞(8)，所述单向抽拉活塞(8)的下方设有仅允许气体向上移动的单向阀门(9)。

3.根据权利要求2所述的一种冻土区天然气水合物开采系统的分离设备，其特征在于，所述单向抽拉活塞(8)包括蜂窝透气块(801)以及包裹在所述蜂窝透气块(801)侧曲面上的密封橡胶块(802)，所述蜂窝透气块(801)的上表面中心位置设有下凹孔槽(803)，所述下凹孔槽(803)的内部设有高度低于所述下凹孔槽(803)深度的二级橡胶板(804)，所述二级橡胶板(804)的上表面通过弹簧(808)与所述伸缩气缸(7)的伸缩轴连接，所述二级橡胶板(804)通过连杆(807)穿过所述蜂窝透气块(801)的中心位置连接有密封杯垫(805)，所述密封杯垫(805)的上表面设有用于堵塞所述蜂窝透气块(801)气孔的橡胶插针(806)。

4.根据权利要求1所述的一种冻土区天然气水合物开采系统的分离设备，其特征在于，所述气水出口区(11)包括出水管(1101)以及安装在所述出水管(1101)上方的出气管(1102)，所述出气管(1102)连接有U形传输管(1103)，天然气从所述U形传输管(1103)传输至存储罐内，所述U形传输管(1103)的底管直径比竖向管直径大，并且所述U形传输管(1103)的底管下表面设有开孔(1104)，所述开孔(1104)内通过胶水层密封安装有陶瓷透水板(1105)，所述出水管(1101)内设有第一电磁阀(1106)，所述出气管(1102)内设有第二电磁阀(1107)。