[发明专利]自供能式管线水合物预防系统

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。