[发明专利]一种海洋天然气水合物原位动态分离回填装置

说明书

本发明公开了一种海洋天然气水合物原位动态分离回填装置，主要解决现有技术中存在的静态回填装置存在处理量有限，分离效果不高，回填速度慢且回填量小的问题。该装置，包括一端与其他水合物开采双层管及设备连接的动力装置，与动力装置另一端连接的动密封接头，与动密封接头连接并与动力装置对接且可由动密封接头带动旋转的动态分离回填系统，以及与动态分离回填系统连接的钻头。通过上述方案，本发明达到了快速原位回填的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及天然气水合物开采技术领域，尤其涉及一种海洋天然气水合物原位动态分离回填装置。

背景技术

天然气水合物又称为可燃冰，是由甲烷为主的烃类气体和水在一定的温度压力条件下形成的类冰固体化合物。全球天然气水合物储量巨大，并且是清洁、优质的能源，在未来的能源战略中占有重要的地位。

水合物主要的存在形式有砂岩型，砂岩裂隙型、细粒裂隙型和分散型，其中细粒裂隙型和分散型水合物占绝大多数，但该类型的水合物埋深浅，胶结性差，开采过程中极易引发地质和环境灾害。目前传统的开采方法主要有热激法，减压法，化学试剂法，二氧化碳置换法，这些方法只适用于天然气水合物藏具有良好的盖层，具有一定的局限性。

“固态流化”开采方法是一种针对海底非成岩天然气水合物的全新开采思路，其现有核心思想是在不改变海底温度和压力的情况下，直接利用机械或采掘天然气水合物矿体，通过密闭管道将破碎后的天然气水合物固体颗粒、砂和海水混合泵送至海面，再进行分离、分解气化等处理。在应用此方法开采的过程中现有技术大部分是将大量的砂泵送到海面进行分离回填处理，不但需要耗费大量的人力、物力，而且将所有混合浆体抽走后无回填物容易导致地面空洞，引发海底垮塌等地质灾害，最终导致海底环境受污染。也有少部分现有技术中提到了原位分离回填，但其采用静态分离器回填装置，静态分离回填装置存在处理量有限，分离效果不高，回填速度慢且回填量小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋天然气水合物原位动态分离回填装置，主要解决现有技术中存在的静态分离回填装置存在处理量有限，分离效果不高，回填速度慢且回填量小的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海洋天然气水合物原位动态分离回填装置，包括一端与其他水合物开采双层管及设备连接的动力装置，与动力装置另一端连接的动密封接头，与动密封接头连接并与动力装置对接且可由动密封接头带动旋转的动态分离回填系统，以及与动态分离回填系统连接的钻头；

所述动态分离回填系统包括一端与动密封接头连接的下段双层管，安装在下段双层管内壁上的压差滑套，开设在下段双层管上并与压差滑套初始状态所在位置对应的喷嘴，安装在压差滑套下端并且上端出口与下段双层管管道空隙连通的分离器，开设在分离器顶部过流孔，固定在下段双层管内壁上并与分离器内部连通且用于固定分离器的上承载装置，以及开设在下段双层管上并位于上承载装置下端的天然气水合物回收孔，其中，压差滑套能向分离器方向移动并对过流孔进行封堵，打开分离器入口，并且上承载装置作为分离器的对称入口，同时钻头固定在下段双层管的另一端，喷嘴与回收孔之间的双层管间隙通道通过封隔器隔开。

进一步地，所述动力装置包括一端与其他水合物开采双层管及设备连接、另一端与动密封接头连接的上段双层管，安装在上段双层管内壁上的转换连接头，一端与其他水合物开采双层管及设备连接、另一端与转换连接头连接的螺杆泵，以及一端与转换连接头连接、另一端与动密封接头连接的螺杆马达，其中，转换连接头两侧通过在上段双层管的管道空隙中设置桥式通道实现连通。

具体地，所述下段双层管内壁上还设有用于固定分离器下端出口的下承载装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：