[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

说明书

本发明实施例公开了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，包括安装在钻井内的潜水泵以及与潜水泵连接的排水管，排水管连接有气水分离管道，并且排水管与气水分离管道的连接处设有续接水泵，续接水泵将从地下抽取的水体鼓泡实现天然气的一次解析；气水分离管道从下到上依次分为释压加温区、真空抽气区和气水出口区，释压加温区通过扩大水体容纳体积以及增加水体的温度实现天然气的二次解析，同时增加挥发的天然气的运动速度来实现气水分离，溶解的天然气在真空抽气区与释压加温区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气水出口区排出收集；本方案提高抽取地下水的气水分离效果，降低地下水中的天然气溶解量。

技术领域

本发明实施例涉及天然气水合物开采技术领域，具体涉及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。

背景技术

根据天然气水合物的开采方案措施及目前油气开发的实际经验，提出了以电能为动力，孔内分解的天然气为循环介质，降压为主、加热为辅，现场无人化、自动及手动控制一体，远程报警监控的经济可行、环境友好的开采方案。

根据木里地区天然气水合物蕴藏特点及地质特征，采用潜水泵排水的方式进行降压开采，使水层保持在天然气水合物层以下，水合物层不再受地下水压力，1、打破了其高压环境，分解出天然气；2、在进行完降压开采后，利用分解的天然气作为循环介质进行电磁加热或太阳能加热，加热后的天然气在通过增压泵输送到孔底，对孔内水合物层进行加热，加速水合物的分解。

由于在抽水过程中，抽水泵在井内的上下运动造成大量气体混入水中，随着出水管流到地表，既污染了环境，又无法对产生的气体进行准确的计量，现有技术中常用气水分离器进行天然气和地下水的分离，但是现有的气水分离器还存在的缺陷如下：

(1)气水分离器只利用气体和水分的密度差，将上层的气体收集，将下层的水体排出，没有针对水体中溶解的天然气进行解析工作，因此气水分离效果差，分离不彻底，还是会造成天然气水合物开采率低以及污染环境的问题；

(2)气水分离需要一定的耗时，因此排水管道内的储水量多，抽水降压设备受到抽取压力以及储水压力的双重作用，导致潜水泵的损坏率高，影响抽水降压设备的使用寿命。

发明内容

为此，本发明实施例提供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，以解决现有技术中气水分离效果差，分离不彻底，还是会造成天然气水合物开采率低以及污染环境、导致潜水泵的损坏率高，影响抽水降压设备的使用寿命的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

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

所述气水分离管道从下到上依次分为释压加温区、真空抽气区和气水出口区，所述释压加温区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与释压加温区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排出收集。

作为本发明的一种优选方案，所述续接水泵将所述潜水泵排出的水体实时转移，所述排水管的内壁在所述续接水泵的上方设有鼓泡喷头，所述鼓泡喷头包括安装在所述排水管的内壁上的开口弧面环以及安装在所述开口弧面环中心位置的垂向出水管，所述垂向出水管的上端设有若干均匀分布的鼓泡球囊，并且所述垂向出水管在所述鼓泡球囊的外周设有分切网罩，所述鼓泡球囊喷出的水体在所述释压加温区临时存储。