[發(fā)明專利]一種天然氣水合物固態(tài)化開采雙層管串二通橋式接頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910164817.5
• 申請(qǐng)日: 2019-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN109763776A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐洋;孫鵬;姚佳鑫;何胤;李旺;舒將軍;王國(guó)榮;劉清友;周守為;何玉發(fā);鐘林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B17/02
• 分類號(hào): E21B17/02;E21B43/01
• 代理公司: 成都環(huán)泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51242
• 代理人: 趙紅欣;李斌

本發(fā)明公開一種天然氣水合物固態(tài)化開采雙層管串二通橋式接頭，該接頭與大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的內(nèi)管為內(nèi)螺紋連接，與大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的外管則為螺栓連接，以防止內(nèi)部旋轉(zhuǎn)時(shí)造成連接處松動(dòng)；接頭內(nèi)部有兩個(gè)橋式流道，分別接通兩側(cè)大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的外腔體與內(nèi)腔體，接頭內(nèi)部由于存在傳動(dòng)軸，則在接頭內(nèi)部的橋式通道口之間設(shè)為擠壓型的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，橋式通道為豎直直流通道，在接頭內(nèi)腔處的通道口截面形狀為矩形，通道口變向處的受水流沖擊端面設(shè)為斜面。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以有序分流高壓海水與泥漿混合物，橋式通道過流面積增大，可以高效地輸送高壓海水與天然氣水合物，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，連接穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到天然氣水合物開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種天然氣水合物固態(tài)化開采雙層管串二通橋式接頭。

技術(shù)背景

天然氣水合物是目前全球最為關(guān)注的能源之一，作為新型能源，在全球的儲(chǔ)量巨大，且清潔高效，是未來能源戰(zhàn)略中起到至關(guān)重要的作用。但是其開采方式尚未成熟，傳統(tǒng)開采方法均耗資巨大，沒有安全保證，無法真正用于商業(yè)化開采，在海洋方面則挑戰(zhàn)更為巨大。周守為院士于是提出了深水淺層天然氣海底天然氣水合物固態(tài)流化開采技術(shù)，減少淺層水合物分解可能帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到綠色可控開采的目的。

在海底淺層海底天然氣水合物固態(tài)流化開采中，需采用雙層連續(xù)管代替常規(guī)油氣開采的單層管，達(dá)到在向下輸送高壓海水的同時(shí)，也可以向上輸送天然氣水合物的效果。天然氣水合物的鉆進(jìn)和采掘過程中，首先需要高壓海水沖擊渦輪馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)一方面控制鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)開采天然氣水合物，另一方面帶動(dòng)泵旋轉(zhuǎn)抽吸地下的泥漿與天然氣水合物混合物，將天然氣水合物分離出來后輸送至地面。

而由于泵和渦輪馬達(dá)體積較大，均位于雙層結(jié)構(gòu)管串的內(nèi)腔，且之間由傳動(dòng)軸連接，為了實(shí)現(xiàn)基于雙層結(jié)構(gòu)管串的深水淺層天然氣海底天然氣水合物固態(tài)流化開采，需要保證泵與渦輪馬達(dá)所在的雙層結(jié)構(gòu)管串之間的可靠連接；泵與渦輪馬達(dá)之間由傳動(dòng)軸連接，需要保證高壓海水與泥漿混合物的有效分流，且不會(huì)發(fā)生交叉混合；天然氣水合物為固態(tài)顆粒，則需要保證通道的通徑大小滿足運(yùn)輸條件，不會(huì)造成通道堵塞；沖擊渦輪馬達(dá)的海水壓力較高，則通過連接接頭處還需要降低高壓海水造成沖擊振動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于是提供一種用于海底天然氣水合物固態(tài)流化開采時(shí)泵與渦輪馬達(dá)所在的雙層結(jié)構(gòu)管的橋式接頭，內(nèi)部的橋式通道解決了泵與渦輪馬達(dá)所在的雙層結(jié)構(gòu)管之間的連通問題，普通螺紋連接與螺栓連接解決了兩個(gè)雙層管間的連接問題，擴(kuò)大流道通徑解決了輸送流體的大流量傳輸問題，流道出口的通徑增大與受沖擊斜面減小了高壓液體變向流動(dòng)造成的壓降與振動(dòng)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：該二通橋式接頭中橋式通道位于接頭外部(45)，平行于軸線，在進(jìn)入接頭內(nèi)腔(46)時(shí)增大通道截面，變向的外側(cè)面為向外倒斜角(43)，兩條通道在接頭徑向截面面積分布各占一半，，保證過流面積最大；該橋式接頭安裝在渦輪馬達(dá)所在的大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的上端，與外管(8)采用螺栓連接，與內(nèi)管(9)采用普通螺紋連接；同時(shí)在泵所在大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的下端，與外管(1)采用螺栓連接(3)，與內(nèi)管(2)采用普通螺紋連接；在與大直徑雙層結(jié)構(gòu)管的連接處均設(shè)有O形密封圈(7)，接頭內(nèi)腔通有傳動(dòng)軸(6)，在接頭內(nèi)部的橋式通道口之間設(shè)為擠壓型的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)(5)，則在接頭的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)處設(shè)有臺(tái)階(405)，密封槽(404)位于臺(tái)階中部位置，在傳動(dòng)軸(6)上與接頭內(nèi)部密封處也設(shè)有倒圓角臺(tái)階。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

可以有序分流高壓海水與泥漿混合物；徑向橋式通道截面面積大，過流量大；在進(jìn)入接頭內(nèi)腔時(shí)增大通道截面，變向的外側(cè)為向外倒斜角，以減小壓力并降低流體變向造成的沖擊震動(dòng)；接頭與雙層結(jié)構(gòu)管的外管連接為螺栓連接，可靠穩(wěn)定；接頭內(nèi)部動(dòng)密封處設(shè)有臺(tái)階，保證傳動(dòng)軸的正常旋轉(zhuǎn)以及流體的有序輸送。

附圖說明

圖1為二通橋式接頭與上下雙層管連接的剖視圖

圖2為二通橋式接頭的結(jié)構(gòu)圖

圖3為二通橋式接頭與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖