气体水合物管道输送方法及设备技术

本发明专利技术属于石油工程领域，具体涉及一种天然气水合物的管道输送方法及设备。本发明专利技术的气体水合物管道输送设备，包括集气单元、水合物生成及运输单元、水合物分离及分解单元三个部分。对应地，气体水合物管道输送方法也包括集气、水合物生成与运输、水合物分离及分解步骤。本发明专利技术采用管道螺旋气体水合物输送方法废除了添加抑制剂、阻聚剂等化学品，完全避免了管道堵塞，提高了天然气运输安全性和经济性。比传统天然气管道输送提高经济效益20—30%。采用盘管式水合物与生成装置，并利用海底的低温环境生成水合物，确保气体水合物连续生成。采用不同的陆上处理办法，满足天然气市场不同的输送要求。提高了系统综合效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于石油工程领域，具体涉及一种天然气水合物的管道输送方法及设备，其主要用于石油天然气储存运输过程中的海底管道天然气的输送以及陆上恶劣条件下的管道天然气输送等石油工程领域中，也可用于其他气体的储存与运输及水合物法气体分离等领域。
技术介绍
海底石油、天然气储量极为丰富，在海洋矿产资源中居首位。海底石油、天然气输送是海底油气田开采的重要一环，其中管道输送是最常见方式。从1954年Brown & Root海洋工程公司在美国墨西哥湾铺设了第一条海底管道以来，人们在世界各地已经成功铺设了无数条各种类型、各种管径的海底管道，总长度已达十几万公里。由于海底管线输送压力 较高，环境温度较低，在油气输送过程中极易生成天然气水合物而阻塞管道。目前来说，防止水合物生成而阻塞管道所采用的方法是加入水合物生成抑制剂，最常用的水合物生成抑制剂是甲醇。据不完全统计，全世界每年注入抑制剂以预防水合物生成的费用大约5亿美元。为了解决使用抑制剂而带来的成本过高问题，人们利用管道绝热材料保持管道内温度的办法抑制水合物的生成，但是用于水下管道预防水合物生成的绝热材料的费用也高达62万美元/千米。又有学者提出在海上装备多级天然气脱水装置来控制水合物的生成，虽然多级脱水装置能够有效的脱除天然气中的水分，但是由于海上平台面积有限，成本过高，在实际运行过程中难以实现。为了防治水合物生成而对天然气管道运输的危害，本专利技术提出一种新的气体水合物管道输送方法及装备。这一方法的核心并不是完全杜绝水合物的出现，而是采用疏导的方法让天然气和水生成水合物浆体在管道内流动，这种方法不仅能够防止水合物堵塞管道，利于天然气的运输，而且能够大幅度减少水合物抑制剂的使用以及保温材料的使用，可以显著降低运行成本。另外，据有关研究表明，天然气水合物具有很强的气体储存能力，I Hl3的天然气水合物一般可储存160 180 m3的天然气，运输能力很强。因此，以气体水合物形式运输天然气有重要实际意义。通过研究发现，气体水合物应用技术的工业化要实现水合物的连续生成与连续转移这两个基本过程。而要实现这两个过程，需保证生成的水合物具有足够量的前提下还能连续流动而不堵塞管道。基于以上情况，本专利技术能够保证水合物浆体在比较经济的条件下快速生成，并在管道内平稳输送，到达陆上之后能够快速分解为天然气进入陆上运输系统，或者分离成水合物固体进行运输。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前海底管道运输天然气过程中出现的一系列问题，提供一种高效的气体水合物管道输送技术装备。通过各种设备的系统组合，实现了在海底安全高效输送天然气的完整工艺，并且具有投资少，运行成本低等优点。本专利技术主要解决了以下几个问题1.专利技术了螺旋流水合物浆体管道输送天然气工艺，避免了海底管道的阻塞；2.专利技术了水合物分解或者分离的方法，满足不同的天然气输送要求；3.专利技术了盘管式水合物发生器并利用海底的低温高压环境生成水合物，降低成本；4.专利技术了局部起旋装置，防止输送过程中水合物在管壁沉积，提高管内流体与外界的换热效率，促进了水合物生成速度；5.专利技术了水合物分解淡水回收装置和冷能回收装置，提高了系统综合效率。本专利技术所述的一种气体水合物输送方法，包括下述步骤 (1)集气步骤天然气经过压缩机输送至预处理装置，对天然气进行初步的净化，脱除其中的微小固体颗粒等杂质；由压力计、温度计和流量计实时监测输气管道的运行工况；同时由海底抽上来的海水首先经过过滤器过滤，随后经过输送泵的输送进入输水管道，输水管道同样设置压力计，温度计以及流量计进行工况的监测，在输水管道的流量计后设置一加药口，加入水合物生成促进剂以促进水合物快速生成；天然气和海水经过气液混合器 的作用之后，两者充分混合，进入海底，为水合物的生成做准备； (2)水合物生成及运输步骤经气液混合的天然气和海水进入海底的水合物生成盘管，管道内温度为1_5°C，管道内压力为3-8MPa，生成水合物晶体；水合物晶体生成之后进入管道输送系统，管道输送系统中设置起旋装置，使水合物浆体在海底管道的运输中旋转起来，水合物浆体的管内流速为I. O 3. 5m/s ； (3)水合物分离及分解步骤含有游离水的水合物浆体由管道经过螺杆泵运送上岸之后进入分离罐；含有游离水的水合物浆体在分离罐中被分离出来以后，游离水直接由排水口排入大海；分离出的水合物浆体采用分解处理法和/或分离处理法处理 分解处理法由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分离出的水经过排水口排入大海；然后经过螺杆泵进入分解罐，水合物浆体在分解罐中逐步分解成天然气，罐内设置一层隔离网，块状的水合物被保留在隔离网上，碎屑状水合物落到罐底，在管内设置一射流泵，由输水泵循环利用水合物分解得到的淡水，并将淡水引入射流泵，射流泵保证罐底的碎屑状水合物持续运动，以提高水合物的分解速度；分解出的淡水被转存到储水罐中；水合物分解的过程中的冷能通过换热装置进行回收利用；在分解罐得到的天然气经过压缩机输入储气罐，在储气罐中储存；储气罐中的天然气经由压缩机输入旋流分离器，使天然气中的水分得到进一步的分离，然后再输入处理装置，在处理装置中，对天然气进行净化处理，脱除S02、CO2等气体，使天然气满足管道外输标准，最后经过压缩机进入外输管道； 水合物分离方法由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分理出的水经过排水口排入大海；水合物浆体经过螺杆泵进入水合物成型装置，在低温高压条件下使水合物浆体在模具中逐渐生成水合物砖或者水合物球，从而得到水合物固体； 在各步骤中，压力计、温度计、流量计中得到的数据均输入计算机数据采集系统进行处理分析，保证整个系统的正常运行。为了进一步提高分解速度，可在输水泵前设置一加药口，根据水合物的分解情况，适量加入水合物抑制剂，提高分解速度。本专利技术还公开一种气体水合物管道输送设备，包括集气单元、水合物生成及运输单元、水合物分离及分解单元三个部分；其中集气单元，包括计算机数据采集装置I，进气通道和进水通道，进水通道由海水进口管道11、过滤器2，输送泵3，压力计4，温度计5，流量计6，加药口 7构成，进气通道由天然气进口管道8，压缩机9，天然气预处理装置10，压力计12，温度计13，流量计14组成，进气通道和进水通道汇合于气液混合器15 ;计算机数据采集装置通过设置在进气通道和进水通道上的压 力计、温度计、流量计实时监测运行工况； 水合物生成及运输单元，包括生成盘管进口 21、水合物生成盘管20水合物浆体输送管道19和起旋装置22依次连接构成的通道，水合物生成盘管上设有压力计17，温度计18，一计算机数据采集装置16通过压力计、温度计实时监测运行工况；生成盘管进口为该单元的输入端，通过管道与集气单元中气液混合器的输出端相连；起旋装置为该单元的输出端，通过管道与水合物分离及分解单元输入端的螺杆泵相连； 水合物分解单元，包括依次连通的第一螺杆泵34、分离罐35、螺压式脱水器38，第二螺杆泵39，分解罐40，分解罐设有换热装置41，分解罐底部设置一射流泵42，射流泵与分解罐外的输水泵、储水罐45相连；分解罐的上部依次与第一压缩机46、储气罐47第二压缩机48、旋流分离器49、处理装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体水合物输送方法，包括下述步骤：（1）集气步骤：天然气经过压缩机输送至预处理装置，对天然气进行初步的净化，脱除其中的微小固体颗粒等杂质；由压力计、温度计和流量计实时监测输气管道的运行工况；同时由海底抽上来的海水首先经过过滤器过滤，随后经过输送泵的输送进入输水管道，输水管道同样设置压力计，温度计以及流量计进行工况的监测，在输水管道的流量计后设置一加药口，加入水合物生成促进剂以促进水合物快速生成；天然气和海水经过气液混合器的作用之后，两者充分混合，进入海底，为水合物的生成做准备；（2）水合物生成及运输步骤：经气液混合的天然气和海水进入海底的水合物生成盘管，管道内温度为1？5℃，管道内压力为3？8MPa，生成水合物晶体；水合物晶体生成之后进入管道输送系统，管道输送系统中设置起旋装置，使水合物浆体在海底管道的运输中旋转起来，水合物浆体的管内流速为1.0～3.5m/s；（3）水合物分离及分解步骤：含有游离水的水合物浆体由管道经过螺杆泵运送上岸之后进入分离罐；含有游离水的水合物浆体在分离罐中被分离出来以后，游离水直接由排水口排入大海；分离出的水合物浆体采用分解处理法和/或分离处理法处理：分解处理法：由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分离出的水经过排水口排入大海；然后经过螺杆泵进入分解罐，水合物浆体在分解罐中逐步分解成天然气，罐内设置一层隔离网，块状的水合物被保留在隔离网上，碎屑状水合物落到罐底，在管内设置一射流泵，由输水泵循环利用水合物分解得到的淡水，并将淡水引入射流泵，射流泵保证罐底的碎屑状水合物持续运动，以提高水合物的分解速度；分解出的淡水被转存到储水罐中；水合物分解的过程中的冷能通过换热装置进行回收利用；在分解罐得到的天然气经过压缩机输入储气罐，在储气罐中储存；储气罐中的天然气经由压缩机输入旋流分离器，使天然气中的水分得到进一步的分离，然后再输入处理装置，在处理装置中，对天然气进行净化处理，脱除SO2、CO2等气体，使天然气满足管道外输标准，最后经过压缩机进入外输管道；水合物分离方法：由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分理出的水经过排水口排入大海；水合物浆体经过螺杆泵进入水合物成型装置，在低温高压条件下使水合物浆体在模具中逐渐生成水合物砖或者水合物球，从而得到水合物固体；在各步骤中，压力计与温度计中得到的数据均输入计算机数据采集系统进行处理分析，保证整个系统的正常运行。...

【技术特征摘要】
1.一种气体水合物输送方法，包括下述步骤 (1)集气步骤天然气经过压缩机输送至预处理装置，对天然气进行初步的净化，脱除其中的微小固体颗粒等杂质；由压力计、温度计和流量计实时监测输气管道的运行工况；同时由海底抽上来的海水首先经过过滤器过滤，随后经过输送泵的输送进入输水管道，输水管道同样设置压力计，温度计以及流量计进行工况的监测，在输水管道的流量计后设置一加药口，加入水合物生成促进剂以促进水合物快速生成；天然气和海水经过气液混合器的作用之后，两者充分混合，进入海底，为水合物的生成做准备； (2)水合物生成及运输步骤经气液混合的天然气和海水进入海底的水合物生成盘管，管道内温度为1_5°C，管道内压力为3-8MPa，生成水合物晶体；水合物晶体生成之后进入管道输送系统，管道输送系统中设置起旋装置，使水合物浆体在海底管道的运输中旋转起来，水合物浆体的管内流速为I. O 3. 5m/s ； (3)水合物分离及分解步骤含有游离水的水合物浆体由管道经过螺杆泵运送上岸之后进入分离罐；含有游离水的水合物浆体在分离罐中被分离出来以后，游离水直接由排水口排入大海；分离出的水合物浆体采用分解处理法和/或分离处理法处理 分解处理法由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分离出的水经过排水口排入大海；然后经过螺杆泵进入分解罐，水合物浆体在分解罐中逐步分解成天然气，罐内设置一层隔离网，块状的水合物被保留在隔离网上，碎屑状水合物落到罐底，在管内设置一射流泵，由输水泵循环利用水合物分解得到的淡水，并将淡水引入射流泵，射流泵保证罐底的碎屑状水合物持续运动，以提高水合物的分解速度；分解出的淡水被转存到储水罐中；水合物分解的过程中的冷能通过换热装置进行回收利用；在分解罐得到的天然气经过压缩机输入储气罐，在储气罐中储存；储气罐中的天然气经由压缩机输入旋流分离器，使天然气中的水分得到进一步的分离，然后再输入处理装置，在处理装置中，对天然气进行净化处理，脱除S02、CO2等气体，使天然气满足管道外输标准，最后经过压缩机进入外输管道； 水合物分离方法由分离罐输送过来的除去游离水水合物浆体，经过螺压式脱水器进一步脱水，分理出的水经过排水口排入大海；水合物浆体经过螺杆泵进入水合物成型装置，在低温高压条件下使水合物浆体在模具中逐渐生成水合物砖或者水合物球，从而得到水合物固体； 在各步骤中，压力计与温度计中得到的数据均输入计算机数据采集系统进行处理分析，保证整个系统的正常运行。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述分解处理法步骤中，在输水泵前设置一加药口，根据水合物的分解情况，适量加入水合物抑制剂，提高分解速度。3.一种气体水合物管道输送设备，包括集气单元、水合物生成及运输单元、水合物分离及分解单元三个部分；其中 集气单元，包括计算机数据采集装置(I )，进气通道和进水通道，进水通道由海水进口管道(11)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树立，饶永超，周诗岽，李恩田，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：