[发明专利]一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置

说明书

本发明公开了一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置，主要解决了水合物开采过程中，出砂严重和现有分离器分离效率低的问题，包括依次连接的顶部短节、并联总成(可同时安装多个或不安装)、底部总成、下堵头和外管，其中并联总成包括依次连接的并联短节、回填管、分离器和内管，底部总成包括依次连接的底部短节、回填管、分离器和底部内管。该装置通过在一体式外管串内并联多个分离器，保证分离精度的同时实现大处理量。本发明在水合物开采管串内实现了多个分离器的并联，极大的提高了分离器的工作能力，解决了开采水合物的中出砂量大，保证砂的回填，防止储层坍塌，降低管输效率和设备磨损，降低了水合物开采的成本。

技术领域

本发明涉及海底天然气水合物开采技术领域，涉及一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置。

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。

目前传统的开采方法主要有热刺激法，减压法，化学试剂法，二氧化碳置换法，这些方法只适用于具有良好的盖层的天然气水合物储层，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、砂进行分离、分解气化等处理。

由于混合浆体抽走后无回填物将导致地层空洞，容易引发海底垮塌等地质灾害，最后导致海底环境受污染。现有技术中虽然提到一些分离装置，但是几乎都是将水合物混合浆体提升至海底井口进行分离，装置体积庞大，安装非常不方便，费时费力。并且在应用“固态流化”方法开采海底浅层水合物时，开采井筒空间有限，井筒径向空间小，单个分离器处理量小，往往达不到开采处理量的要求。现有并联分离器装置安装困难，且安全性能得不到保障。

公布号为CN102225385A，公告日为2011年10月26日的中国专利公开了一种并联了两个旋流水沙分离器的装置，但这种装置只能固定并联两个分离器，且体积庞大，不能应用于水合物开采管串。

公布号为CN103835694A，公告日为2014年6月4日的中国专利公开了一种旋流器并联式海上用大流量井下油水分离器，该装置将五个分离器分成三级并联安装在一起，达到并联的效果，但这种并联方式为了缩小体积使用了小流量分离器，装置处理量有限，并且依然不能调整并联分离器数量。

综上所述，提出一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置对于解决了开采水合物的中出砂量大，保证砂的回填，防止储层坍塌，降低管输效率和设备磨损，降低了水合物开采的成本是非常必要的。

发明内容

本发明的内容在于提供一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置，解决现有技术中水合物开采管串中单个分离器的处理能力不足，不能有效分离水合物原浆中泥砂的问题。为了实现上述目的，本发明专利采用的技术方案如下：

一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置，包括依次连接的顶部短节、并联总成(可同时安装多个或不安装)、底部总成、下堵头和外管，其中并联总成包括依次连接的并联短节、分离器、内管和回填管，底部总成包括依次连接的底部短节、回填管、分离器和底部内管。其中所述顶部短节与并联总成间、多个并联总成间、并联总成与底部短节间都相互固定，同时外管同时与顶部短节与底部总成相互连接，并与并联总成相互固定。

进一步的，所述并联总成中，并联短节内设有回填通道、水合物原浆通道、水合物通道，回填管固定在回填通道的端部，并联短节的上下端均设有与内管及底部内管相连接的台阶，内管安装在并联短节的上端，并与并联短节相互固定，分离器底部的回填口与并联短节的回填通道相连接，内管内侧设有隔板，分离器外部设有隔板安装槽，二者相互连接，将整个环空分隔成水合物原浆环空与水合物环空。