[發明專利]一種凍土區天然氣水合物開采系統的分離設備及分離方法

有效

• 申請號: 202010516851.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111749672B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 龐守吉;肖睿;張帥;王平康;劉暉;祝有海;盧振權;王漢寶;高相宇;郭俊飛;李錦橋
• 申請（專利權）人: 中國地質調查局油氣資源調查中心;北京唯思德科技有限公司
• 主分類號: E21B43/34
• 分類號: E21B43/34
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種凍土區天然氣水合物開采系統的分離設備，其特征在于，包括安裝在鉆井內的潛水泵(1)以及與所述潛水泵連接的排水管(2)，所述排水管(2)連接有氣水分離管道(3)，并且所述排水管(2)與所述氣水分離管道(3)的連接處設有續接水泵(4)，所述續接水泵(4)將從地下抽取的水體鼓泡實現溶解的天然氣的一次解析；

所述氣水分離管道(3)從下到上依次分為釋壓加溫區(6)、真空抽氣區(10)和氣水出口區(11)，所述釋壓加溫區(6)通過擴大水體容納體積降低水壓以及增加水體的溫度實現水體內溶解的天然氣的二次解析，同時增加揮發的天然氣的運動速度來實現氣水分離，水體內溶解的天然氣在所述真空抽氣區(10)與釋壓加溫區(6)的真空環境中三次解析，經過三次解析的水體和天然氣分別通過所述氣水出口區(11)排出收集；

所述釋壓加溫區(6)包括設置在地面上的球形擴展儲水腔(601)以及罩設在所述球形擴展儲水腔(601)外周的弧面罩(602)，所述弧面罩(602)和所述球形擴展儲水腔(601)通過螺紋孔連接，所述弧面罩(602)的內表面安裝有彎形加熱電阻絲(603)，所述彎形加熱電阻絲(603)對所述球形擴展儲水腔(601)內的水體進行升溫處理以促進溶解的天然氣從水體內解析；

所述續接水泵(4)將所述潛水泵(1)排出的水體實時轉移，所述排水管(2)的內壁在所述續接水泵(4)的上方設有鼓泡噴頭(5)；

所述鼓泡噴頭(5)包括安裝在所述排水管(2)的內壁上的開口弧面環(501)以及安裝在所述開口弧面環(501)中心位置的垂向出水管(502)，所述垂向出水管(502)的上端設有若干均勻分布的鼓泡球囊(503)，并且所述垂向出水管(502)在所述鼓泡球囊(503)的外周設有分切網罩(504)，所述鼓泡球囊(503)噴出的水體在所述釋壓加溫區(6)臨時存儲。

2.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開采系統的分離設備，其特征在于，所述真空抽氣區(10)包括安裝在所述氣水分離管道上端的伸縮氣缸(7)，以及安裝在所述伸縮氣缸(7)的工作軸上的單向抽拉活塞(8)，所述單向抽拉活塞(8)的下方設有僅允許氣體向上移動的單向閥門(9)。

3.根據權利要求2所述的一種凍土區天然氣水合物開采系統的分離設備，其特征在于，所述單向抽拉活塞(8)包括蜂窩透氣塊(801)以及包裹在所述蜂窩透氣塊(801)側曲面上的密封橡膠塊(802)，所述蜂窩透氣塊(801)的上表面中心位置設有下凹孔槽(803)，所述下凹孔槽(803)的內部設有高度低于所述下凹孔槽(803)深度的二級橡膠板(804)，所述二級橡膠板(804)的上表面通過彈簧(808)與所述伸縮氣缸(7)的伸縮軸連接，所述二級橡膠板(804)通過連桿(807)穿過所述蜂窩透氣塊(801)的中心位置連接有密封杯墊(805)，所述密封杯墊(805)的上表面設有用于堵塞所述蜂窩透氣塊(801)氣孔的橡膠插針(806)。

4.根據權利要求1所述的一種凍土區天然氣水合物開采系統的分離設備，其特征在于，所述氣水出口區(11)包括出水管(1101)以及安裝在所述出水管(1101)上方的出氣管(1102)，所述出氣管(1102)連接有U形傳輸管(1103)，天然氣從所述U形傳輸管(1103)傳輸至存儲罐內，所述U形傳輸管(1103)的底管直徑比豎向管直徑大，并且所述U形傳輸管(1103)的底管下表面設有開孔(1104)，所述開孔(1104)內通過膠水層密封安裝有陶瓷透水板(1105)，所述出水管(1101)內設有第一電磁閥(1106)，所述出氣管(1102)內設有第二電磁閥(1107)。