[发明专利]天然气水合物分离装置以及方法

说明书

一种天然气水合物分离装置以及方法。主要解决现有天然气水合物分离装置存在的分离精度低、开采成本高以及开采周期短的问题。其特征在于：天然气水合物分离装置包括一级分离模块、二级分离模块、举升模块、回注模块、水合物分解模块以及脱水模块；其中，一级分离模块、二级分离模块、举升模块和回注模块置于海底泥沙层，水合物分解模块和脱水模块置于海底平台上；混合液经过一级分离后一级溢流流入到一级溢流管中，一级底流流入到二级分离部分进行精细分离，二级溢流进入到二级溢流管中，二级底流回注到水合物开采层，举升液被举升至海上平台，举升液在分解罐中分解成天然气和水，天然气被增压后进入到脱水部分进行处理。

技术领域

本发明应用于天然气水合物开采，具体地说，涉及一种可实现多形态天然气水合物高精度分离的装置和方法。

背景技术

天然气水合物，即可燃冰，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，主要坐落在大约300-500m厚的沉积物中。因其能量密度高、燃烧污染小、分布广、储量大，故被誉为“未来能源”。由于海底的特殊、复杂的环境，且天然气水合物分解的甲烷气体是强温室气体，天然气水合物的开采路径和方法仍处于探究和试验阶段。目前已有一些天然气水合物固态流化开采方案，但是这些方案中普遍存在一些尚未解决的问题，如开采成本高，开采周期短，难以高精度分离天然气水合物颗粒，开采层压力高以及回注困难。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种天然气水合物分离装置以及方法，装置由一级分离模块，二级分离模块，举升模块，回注模块，水合物分解模块以及脱水模块构成，通过各模块有机结合，能够实现天然气水合物多形态高精度分离。同时，该方案下进行天然气水合物分离，具有处理工艺简单、运转连续、分离精度高和运行费用低的特点。

本发明的技术方案是：该种天然气水合物分离装置包括一级分离模块，二级分离模块，举升模块，回注模块，水合物分解模块，脱水模块。

所述一级分离模块包括一级分离入口管，入口稳流器，螺旋流道，一级锥段，一级尾管，一级底流管，一级溢流口，一级溢流通道，一级溢流管，一级分离外套管，一级分离内套管，一级分离内部固定支座。一级分离入口管于一级分离内套管入口螺纹连接，入口稳流器套在一级溢流通道上，四周固定在一级分离内套管上端内壁上，其主要作用是稳定来液，保证旋流器分离的效率。螺旋流道固定在一级分离内套管中端内壁上，一级锥段与一级尾管连接并固定在一级分离内套管下端内壁上。一级分离内套管上、中、下端均配备有锥螺纹，用于相互之间连接。一级溢流口置于一级溢流通道内，一级溢流通道与一级溢流管通过法兰连接。一级分离内套管出口与一级底流管螺纹连接。一级分离内部固定支座将一级分离内套管固定一级分离外套管内壁上。一级分离外套管上下段配备有锥螺纹，用于与二级分离模块，举升模块连接。

所述二级分离模块包括二级旋流腔，二级锥段，二级分离尾管，回注稳流器，二级底流管，二级溢流通道，二级溢流管，二级分离内套管，二级分离外套管和二级分离内部固定支座。一级底流管与二级分离入口螺纹连接，二级旋流腔即二级分离内套管上端，二级锥段与二级分离尾管连接，二级锥段固定在二级分离内套管中端，回注稳流器固定在二级分离内套管下端，其作用是稳定回注的压力，保证回注正常工作，二级分离内套管上、中、下通过锥螺纹连接固定。二级底流管与二级分离出口螺纹连接。二级溢流通道穿过二级分离内套管上端壁，通过螺纹进行固定。二级溢流管下端与二级溢流通道上端螺纹连接。二级分离内部固定支座将二级分离内套管固定在二级分离外套管内壁上。

所述举升模块包括举升电机，一级溢流举升泵，二级溢流举升泵，一级举升管，二级举升管，总举升管，三通管件，举升部分外套管和举升部分内部固定支座。一级溢流管上端与一级溢流举升泵入口螺纹连接，一级举升管与一级溢流举升泵出口螺纹连接。二级溢流管与二级溢流举升泵入口螺纹连接，二级举升管与二级溢流举升泵出口螺纹连接。一级举升管、二级举升管、总举升管与三通管件螺纹连接。举升部分内部固定支座将举升电机，一级溢流举升泵，二级溢流举升泵固定在举升部分外套管内壁上。