一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，包括分解套管管路、电阻率检测探头、外部电源加热装置以及数据采集分析互联装置；其中，所述分解套管管路采用刚性套管结构，管壁内外两侧为刚性结构材料，套管内部设置有加热元件，加热元件和所述外部电源加热装置相连接；所述电阻率检测探头间隔分布在分解套管管路中；所述数据采集分析互联装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号进行分析，并根据分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对分解套管管路进行加热。本系统能够有效监测并避免水合物分解过程中水合物二次生成，杜绝管路发生堵塞的现象。

A system for monitoring and avoiding secondary generation in hydrate decomposition process

【技术实现步骤摘要】
一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统
本专利技术涉及管路
，具体涉及一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统。
技术介绍
天然气水合物作为一种清洁能源，广泛分布于深海海底及陆地永久冻土带中，在我国南海也探明了大量水合物气藏，若能加以利用，这些天然气水合物中所蕴藏的巨大的甲烷存储量可以大大缓解我国即将面临的能源危机。2017年11月，天然气水合物正式被我国列为第173个新矿种。因此，在目前能源相对短缺的背景下，天然气水合物的开采利用将会得到越来越多的重视。目前，常用的天然气水合物开采方法主要有降压法，注热法，注化学试剂法以及CO2置换开采法。2017年，我国在南海神狐海域利用降压法成功实现海底泥质粉砂天然气水合物安全可控试开采，此次试采连续产气360天，累计产气量达30.9万立方米，平均日产5151立方米，这充分说明了水合物的开采潜力。但是，由于水合物分解是吸热反应，水合物大量分解后会导致分解区域局部温度降低，此时，井管中气体压力比较高，且分解过程中产生的水份并不能完全去除，水合物分解得到的甲烷与水并存于该区域内，气体与水在低温和高压的条件下极易在局部再次生成水合物，从而导致水合物近井储层的渗透率降低，甚至会堵塞井筒，进一步降低产气速率和总产气量，极易引发安全事故。同时，在天然气的输运管道中，由于类似的情况，管道中的气体和水也极易形成水合物从而堵塞管道，发生安全事故。目前关于水合物分解过程中二次生成的监测及避免方法的研究并不多，而这也是水合物顺利开采的瓶颈，因此如何有效监测并避免水合物分解过程中水合物二次生成是目前亟需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，以有效监测并避免水合物分解过程中水合物二次生成。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，包括分解套管管路、电阻率检测探头、外部电源加热装置以及数据采集分析互联装置；其中，所述分解套管管路采用刚性套管结构，管壁内外两侧为刚性结构材料；所述分解套管管路采用分段短管连接，每段短管内部均设置有加热元件，每段短管内的加热元件与外部电源加热装置采用并联线路连接；所述电阻率检测探头在每一段短管内成对安装，电阻率检测探头的信号输出端和所述数据采集分析互联装置相连接；所述数据采集分析互联装置用于对所接收到的每一段短管内的电阻率检测探头信号进行分析，并根据分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。进一步地，所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统还包括入口气体流量监测器和出口气体流量监测器；所述入口气体流量监测器安装在分解套管管路的入口端，出口气体流量监测器安装在分解套管管路的出口端；所述入口气体流量监测器和出口气体流量监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接，数据采集分析互联装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号和出口气体流量进行综合分析，并根据综合分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。进一步地，相邻的两段短管之间采用法兰连接。进一步地，所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统还包括气液分离装置，所述气液分离装置安装在分解套管管路的输出端口中。进一步地，所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统还包括液体收集装置和气体收集装置；液体收集装置的进液口和气液分离装置的排液口相连通；气体收集装置的进气口和气液分离装置的排气口相连通。进一步地，在所述每段短管中还设置有压力监测器和温度监测器；所述压力监测器和温度监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接，数据采集分析互联装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号、出口气体流量、压力信号以及温度信号进行二次综合分析，并根据二次综合分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。进一步地，在所述分解套管管路、气液分离装置、液体收集装置以及气体收集装置进出口端均安装有阀门。进一步地，所述加热元件为柔性电阻丝。进一步地，所述分解套管管路的进口端用于直接打入水合物贮存区域。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：通过采用本实施例提供的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统能够有效监测并避免水合物分解过程中水合物二次生成，杜绝管路发生堵塞的现象，以为天然气水合物的安全开采及利用提供重要的保障。附图说明图1为本专利技术实施例提供的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统的使用状态组成示意图；图2为分解套管管路的剖面图；图中：1、分解套管管路；2、电阻率检测探头；3、外部电源加热装置；4、数据采集分析互联装置；5、电阻丝；6、气体收集装置；7、入口气体流量监测器；8、出口气体流量监测器；9、气液分离装置；10、液体收集装置；11、水合物赋存区域；12、水合物反应釜；13、上覆盖层；101、短管；102、法兰。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例：参阅图1，本实施例提供的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统包括分解套管管路1、电阻率检测探头2、外部电源加热装置3以及数据采集分析互联装置4。其中，如图2所示，该分解套管管路1采用刚性套管结构，管壁内外两侧为刚性结构材料，套管内部设置有加热元件，加热元件和所述外部电源加热装置3相连接；具体地，在实施例中，该加热元件为柔性电阻丝5，柔性电阻丝5缠绕在分解套管管路1内；也就是说，该分解套管管路1主要是由内外两层刚性套管组成，夹套内缠绕柔性电阻丝5，电阻丝5由外部电源加热装置3供电来发热产生热量，由于分解套管管路1是采用内外两层刚性套管的结构方式，一是可以便于柔性电阻丝5的安装装配，二是具有良好的热传导和保温的效果，三是起到双重保障的作用，可以有效防止因分解套管管路1爆裂而发生泄漏的情况。而该电阻率检测探头2间隔分布在分解套管管路1中，每一对电阻率检测探头2由正负电阻探头组成，并正对而设，以通过管内径向电阻的变化情况监测是否有水合物生成，是否产生堵塞，电阻率检测探头2所检测到的电阻率变化情况则通过其信号输出端传输至数据采集分析互联装置4中，若电阻率显著增加则表明水合物大量生成，此时数据分析互联装置4会发出指令，自动启动外部加热联动装置3供电至柔性电阻丝5中，以对该分解套管管路1进行加热，从而分解水合物，恢复管内流体流动状态。由此可见，通过采用上述提供的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统能够有效监测并避免水合物分解过程中水合物二次生成，杜绝管路发生堵塞的现象，以为天然气水合物的安全开采及利用提供重要的保障。作为本实施例的一种优选，该监测并避免水合物分解过程中二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，其特征在于，包括分解套管管路、电阻率检测探头、外部电源加热装置以及数据采集分析互联装置；其中，/n所述分解套管管路采用刚性套管结构，管壁内外两侧为刚性结构材料；所述分解套管管路采用分段短管连接，每段短管内部均设置有加热元件，每段短管内的加热元件与外部电源加热装置采用并联线路连接；/n所述电阻率检测探头在每一段短管内成对安装，电阻率检测探头的信号输出端和所述数据采集分析互联装置相连接；/n所述数据采集分析互联装置用于对所接收到的每一段短管内的电阻率检测探头信号进行分析，并根据分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，其特征在于，包括分解套管管路、电阻率检测探头、外部电源加热装置以及数据采集分析互联装置；其中，
所述分解套管管路采用刚性套管结构，管壁内外两侧为刚性结构材料；所述分解套管管路采用分段短管连接，每段短管内部均设置有加热元件，每段短管内的加热元件与外部电源加热装置采用并联线路连接；
所述电阻率检测探头在每一段短管内成对安装，电阻率检测探头的信号输出端和所述数据采集分析互联装置相连接；
所述数据采集分析互联装置用于对所接收到的每一段短管内的电阻率检测探头信号进行分析，并根据分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。


2.如权利要求1所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，其特征在于，还包括入口气体流量监测器和出口气体流量监测器；所述入口气体流量监测器安装在分解套管管路的入口端，出口气体流量监测器安装在分解套管管路的出口端；所述入口气体流量监测器和出口气体流量监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接，数据采集分析互联装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号和出口气体流量进行综合分析，并根据综合分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。


3.如权利要求2所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统，其特征在于，相邻的两段短管之间采用法兰连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：臧小亚，梁德青，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44