自供能式管线水合物预防系统技术方案

一种用于预防管线中的水合物形成的系统，该系统包括加热器壳体。加热器壳体的外径尺寸设计成使其能够在管线内行进。加热器壳体内布置有涡轮组件。涡轮组件具有通过管线内的流体流而能旋转的叶片。加热器壳体内布置有电加热器，并且电加热器与涡轮组件电连接。电加热器选择性地与管线内的流体流接触。

Self supplying energy pipeline hydrate prevention system

A system for preventing hydrate formation in a pipeline includes a heater housing. The outer diameter of the heater shell is designed to allow it to travel in the pipeline. A turbine assembly is arranged in the heater shell. The turbine assembly has blades that can rotate through the fluid flow in the pipeline. An electric heater is arranged inside the heater shell, and the electric heater is electrically connected with the turbine assembly. The electric heater is selectively contacted with the fluid flow in the pipeline.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自供能式管线水合物预防系统
本公开总体涉及管线中的水合物形成的预防，并且更具体地涉及将流过管线的流体的温度维持高于目标值。
技术介绍
在天然气管线中，温度下降可能导致被称为水合物的结晶水基固体的形成。水合物的形成可能阻塞管线并且使天然气生产放缓或停止。已尝试许多现有方法来解决与水合物的形成相关的问题。水合物的形成不仅取决于温度，而且还取决于碳氢化合物的压力以及流过管线的流体的化学成分。流过管线的流体可能还受到也与温度相关的蜡沉积物的形成的影响。在一些现有系统中，可以将抑制剂注入管线中，隔绝材料可以覆盖管线以帮助管线保持热量，或可以使用电加热系统加热管线。这些系统可能昂贵且低效，并且可能产生其它问题，诸如抑制剂从碳氢化合物析出、隔绝材料不能理想地覆盖以及管线可以被电加热系统加热的长度有限等。其它现有系统需要外部电源和机器人。当这些部件失效时，整个加热系统可能失效。在发生这种故障时，系统的恢复可能存在挑战。
技术实现思路
本公开的实施例提供使用能量收集原理来防止水合物的形成的系统和方法。来自管线内的气体流动的能量被用于使插入在管线中的涡轮组件旋转。涡轮组件利用电加热器将该旋转机械能转换为热能，管线内的流体流过该电加热器。电加热器将流体和管线维持在高于水合物形成温度并预防水合物的形成。在本公开的实施例中，不需要外部电源或机器人类型的装备，这降低了系统的重量并且由于具有更少存在失效风险的部件还增加了可靠性。在本公开的实施例中，用于预防管线中的水合物形成的系统包括加热器壳体。加热器壳体的外径尺寸设计成使其能够在管线内行进。加热器壳体内布置有涡轮组件。涡轮组件具有通过管线内的流体流而能旋转的叶片。加热器壳体内布置有电加热器，并且电加热器与涡轮组件电连接。电加热器选择性地与管线内的流体流接触。在替换实施例中，涡轮组件还可以包括发电机和电连接器。发电机可以与叶片机械地连接，并且电连接器可以从发电机延伸到电加热器。声系统可以包括对声音行进时间进行选择性地测量的声发送器和声接收器。声接收器可以与连接至涡轮组件的控制系统通信。在其它替换实施例中，控制系统与电加热器连接。电加热器可以具有关闭状态和打开状态，并且可以通过控制系统在关闭状态与打开状态之间选择性地切换。控制系统可以包括感测管线内的实时温度的温度传感器。当实时温度下降到低于温度下限时，电加热器可以从关闭状态切换到打开状态。当实时温度高于温度上限时，电加热器可以处于关闭状态。涡轮组件可以是能变速的涡轮组件，能变速的涡轮组件的叶片的转速通过控制系统选择性地控制。在又一替换实施例中，系统还具有第二涡轮组件。涡轮组件可以在管线内间隔开并且利用柔性导体电连接。叶片的外表面处可以布置有洗涤器。洗涤器可以从管线和加热器壳体中的一者的内表面选择性地去除物质。加热器壳体选自下述群组，所述群组包括线框和管道。电加热器可以包括陶瓷外层。电加热器可以选自下述群组，所述群组包括网式加热器、板式加热器以及这两者的组合。在本公开的另一实施例中，用于预防管线中的水合物形成的方法包括提供加热器壳体。加热器壳体的外径尺寸设计成使其可以在管线内行进。加热器壳体内可以布置有涡轮组件。涡轮组件可以具有通过管线内的流体流而能旋转的叶片。加热器壳体内可以布置有电加热器，并且电加热器可以与涡轮组件电连接。将加热器壳体插入到管线中，使得电加热器接触并加热管线内的流体流，并且管线中的流体流使叶片旋转。在替换实施例中，利用发电机可以将叶片的旋转转换为电能，并且利用从发电机延伸到电加热器的电连接器可以将电能输送给电加热器。利用连接至电加热器的控制系统可以使电加热器在关闭状态与打开状态之间切换。利用控制系统的温度传感器可以感测管线内的实时温度。当实时温度下降到低于温度下限时，可以利用控制系统使电加热器从关闭状态切换到打开状态。当实时温度上升到高于温度上限时，可以利用控制系统使电加热器从打开状态切换到关闭状态。在其它替换实施例中，可以利用连接至涡轮组件的控制系统控制叶片的转速。可以提供具有声发送器和声接收器的声系统。可以利用声发送器发送声信号，并且利用声接收器接收声信号。可以测量声发送器与声接收器之间的声音行进时间。声系统可以与连接至涡轮组件的控制系统通信，并且根据声音行进时间可以判断管线、涡轮组件和流体流中的一者的状态。根据该状态利用控制系统可以调节涡轮组件的性能。在又一实施例中，可以提供第二涡轮组件。涡轮组件可以利用柔性连接器电连接，并且涡轮组件可以在管线内间隔开。利用位于叶片的外表面处的洗涤器可以从管线和加热器壳体中的一者的内表面去除物质。附图说明为了获得并可以详细理解本公开的上述特征、方面和优点以及将变得显而易见的其它特征、方面和优点，可以通过参考本公开的在构成本说明书的一部分的附图中示出的实施例对以上简单总结的本公开作更具体的描述。然而，应注意的是，附图仅示出了本公开的优选实施例，因此不应被视为对本公开的范围的限制，这是因为本公开还可能包括其它的等效实施例。图1是具有根据本公开的实施例的水合物预防组件的管线的截面图。图1是具有根据本公开的实施例的水合物预防组件的管线的截面图。图3A至图3G是根据本公开的实施例的水合物预防组件的涡轮组件的叶片的替换实施例的透视图。图4是根据本公开的实施例的水合物预防组件的涡轮组件的示意性透视图。图5是根据本公开的实施例的水合物预防组件的多个连接在一起的涡轮组件的示意性透视图。图6是根据本公开的实施例的水合物预防组件的控制系统的示意图。图7是根据本公开的实施例的水合物预防组件的无线网络系统的示意图。具体实施方式现在，在下文中将参考示出本公开的各实施例的附图对本公开的各实施例进行更全面的描述。然而，本公开可以以许多不同的形式实现并且不应被解释为限于本文中所列举的所示实施例。本领域的技术人员应理解的是，本公开不限于说明书中给出的各实施例的描述或不受这些实施例的描述的限制。相反，提供这些实施例使得本公开彻底、完整，并且充分地向本领域技术人员传达本公开的范围。相同的附图标记始终表示相同的元件，并且主符号(如果使用的话)表示替换实施例或位置中的类似元件。在下面的讨论中，阐述了许多具体细节，以提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本公开的系统和方法。另外，已省略涉及钻井、油藏测试、完井等大部分细节，这是由于为获得对本公开的完整理解不需要考虑这些细节，并且这些细节被认为属于相关领域的技术人员的技能。本领域的技术人员还应理解的是，用于描述特定实施例的术语不限制本公开的范围或广度。在对包括所附权利要求书的本公开的解释中，所有术语应以与各个术语的语境一致的尽可能宽泛的方式进行解释。在包括所附权利要求书的本公开中使用的全部技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的意思相同的意思，除非另有限定。如在本文中所使用的，除非上下文另有明确的指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”还包括复数个所指对象。所引用的元件、部件或步骤可以存在、被使用或者与未被明确引用的其它元件、部件或步骤结合。“相关联的”及其不同形式意思是某事物与其它事物由于它们一起出现或一个生成另一个而相关。“检测”及其变化形式应被解释为对特性或性能的出现或存在的鉴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于预防管线中的水合物形成的系统，所述系统包括：加热器壳体，所述加热器壳体的外径尺寸设计成使其能够在所述管线内行进；涡轮组件，其位于所述加热器壳体内，所述涡轮组件具有通过所述管线内的流体流而能旋转的叶片；电加热器，其位于所述加热器壳体内并与所述涡轮组件电连接，所述电加热器选择性地与所述管线内的所述流体流接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.16 US 62/219,2721.一种用于预防管线中的水合物形成的系统，所述系统包括：加热器壳体，所述加热器壳体的外径尺寸设计成使其能够在所述管线内行进；涡轮组件，其位于所述加热器壳体内，所述涡轮组件具有通过所述管线内的流体流而能旋转的叶片；电加热器，其位于所述加热器壳体内并与所述涡轮组件电连接，所述电加热器选择性地与所述管线内的所述流体流接触。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述涡轮组件还包括发电机和电连接器，所述发电机与所述叶片机械地连接，并且所述电连接器从所述发电机向所述电加热器延伸。3.根据权利要求1或2所述的系统，还包括与所述电加热器连接的控制系统，其中，所述电加热器具有关闭状态和打开状态且通过所述控制系统在所述关闭状态与所述打开状态之间选择性地切换。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制系统包括感测所述管线内的实时温度的温度传感器，并且当所述实时温度下降到低于温度下限时，所述电加热器从所述关闭状态被切换到所述打开状态。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制系统包括感测所述管线内的实时温度的温度传感器，并且当所述实时温度高于温度上限时，所述电加热器处于所述关闭状态。6.根据权利要求1或2所述的系统，还包括与所述涡轮组件连接的控制系统，其中，所述涡轮组件是能变速的涡轮组件，所述能变速的涡轮组件的所述叶片的转速通过所述控制系统选择性地控制。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，还包括声系统，所述声系统包括对声音行进时间进行选择性地测量的声发送器和声接收器，所述声接收器与连接至所述涡轮组件的控制系统通信。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，还包括第二涡轮组件，所述涡轮组件在所述管线内间隔开并且利用柔性导体电连接。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，还包括位于所述叶片的外表面处的洗涤器，所述洗涤器从所述管线和所述加热器壳体中的一者的内表面选择性地去除物质。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述加热器壳体选自下述群组：所述群组包括线框和管道。11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中，所述电加热器包括陶瓷外层。12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述电加热器选自下述群组：所述群组包括网式加热器、板...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨米·伊萨·巴塔尔赛，纳比尔·阿勒·哈比卜，塔尔哈·贾迈勒·艾哈迈德，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA