一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油與天然氣儲(chǔ)存與運(yùn)輸領(lǐng)域，具體涉及一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝置，其主要用于海底天然氣水合物的輸送，也可用于陸地上其他氣體的運(yùn)輸及水合物氣體的分離等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物(簡(jiǎn)稱Gas Hydrate)是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”。海底石油、天然氣輸送是海底油氣田開采的重要一環(huán)，其中管道輸送是最常見方式。
[0003]天然氣水合物甲烷含量占80%?99.9%，燃燒污染比煤、石油、天然氣都小得多，而且儲(chǔ)量豐富，全球儲(chǔ)量足夠人類使用1000年，因而被各國(guó)視為未來石油天然氣的替代能源。
[0004]目前，30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行“可燃冰”的研究與調(diào)查勘探，最近兩年開采試驗(yàn)取得較大進(jìn)展。我國(guó)計(jì)劃于2015年在中國(guó)海域?qū)嵤┨烊粴馑衔锏你@探工程，將有力推動(dòng)中國(guó)“可燃冰”勘探與開發(fā)的進(jìn)程。
[0005]為了防治水合物生成而對(duì)天然氣管道運(yùn)輸?shù)奈：?，本發(fā)明提出一種新的氣體水合物管道輸送方法及裝備。這一方法的核心并不是完全杜絕水合物的出現(xiàn)，而是采用疏導(dǎo)的方法讓天然氣水合物分解在管道內(nèi)流動(dòng)，這種方法不僅能夠防止水合物堵塞管道，利于天然氣的運(yùn)輸，而且能夠大幅度減少水合物抑制劑的使用以及保溫材料的使用，可以顯著降低運(yùn)行成本。另外，據(jù)有關(guān)研究表明，天然氣水合物具有很強(qiáng)的氣體儲(chǔ)存能力，lm3的天然氣水合物一般可儲(chǔ)存160?180m3的天然氣，運(yùn)輸能力很強(qiáng)。因此，以氣體水合物形式運(yùn)輸天然氣有重要實(shí)際意義。
[0006]專利內(nèi)容
[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前海底管道運(yùn)輸天然氣過程中出現(xiàn)的一系列問題，提供一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝置。通過各種設(shè)備的系統(tǒng)組合，實(shí)現(xiàn)了在海底安全高效輸送天然氣的完整工藝，并且具有投資少，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]—種管道輸送天然氣水合物的方法，方法中采用的裝置包括:計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置一(1)，高壓氣瓶(2)，穩(wěn)壓氣罐(3)，壓力調(diào)節(jié)器(4)，單向閥(5)，CR進(jìn)氣％ (6)，第一流量計(jì)(7)，第一壓力計(jì)(8)，第一溫度計(jì)(9)，SV進(jìn)氣V2(10)，第二壓力計(jì)(11)，第一輸水栗
(12)，第二流量計(jì)(13)，第三壓力計(jì)(14)，第二溫度計(jì)(15)，反應(yīng)釜(16)，CR進(jìn)液V3(17)，CR放空V4(18)，PID電動(dòng)閥(19)，比較容器SV (20)，放空口(21)，SV進(jìn)氣V5 (22)，溫度控制裝置(23)，取樣口(24)，第四壓力計(jì)(25)，第三溫度計(jì)(26)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置二(27)，耐高壓可加熱破碎機(jī)(28)，第五壓力計(jì)(29)，第四溫度計(jì)(30)，第三流量計(jì)(31)，減壓閥
(32)，加藥口(33)，波形管道(34)，減溫水栗(35)，截止閥(36)，節(jié)流閥(37)，調(diào)節(jié)閥(38)，止回閥(39)，第六壓力計(jì)(40)，第五溫度計(jì)(41)，第四流量計(jì)(42)，環(huán)形管道A(43)，環(huán)形管道B (44)，第七壓力計(jì)(45)，第六溫度計(jì)(46)，第五流量計(jì)(47)，安全閥(48)，第八壓力計(jì)(49)，第七溫度計(jì)(50)，第二輸水栗(51)，第六流量計(jì)(52)，儲(chǔ)水罐(53)，第一壓縮機(jī)(54)，第七流量計(jì)(55)，儲(chǔ)氣罐(56)，第九壓力計(jì)(57)，第八溫度計(jì)(58)，第二壓縮機(jī)(59)，處理裝置(60)，第三壓縮機(jī)(61)，最后輸出。
[0009]所述的一種管道輸送天然氣水合物的方法，水合物生成步驟:天然氣從高壓氣瓶
(2)里出來經(jīng)過穩(wěn)壓氣罐(3)、壓力調(diào)節(jié)器(4)、單向閥(5)、最后氣體進(jìn)入反應(yīng)釜(16);由第一壓力計(jì)(8)、第一溫度計(jì)(9)和第一流量計(jì)(7)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸氣管道的運(yùn)行情況；同時(shí)，水也進(jìn)入反應(yīng)釜(16);輸水管道同樣設(shè)置第三壓力計(jì)(14)、第二溫度計(jì)(15)和第二流量計(jì)(13)進(jìn)行工況的檢測(cè)；經(jīng)氣液混合的天然氣和水進(jìn)入反應(yīng)釜(16)后開始反應(yīng)；反應(yīng)釜
(16)內(nèi)的溫度為2 — 5°C，管道內(nèi)壓力為10 — 15MPa，生成水合物晶體，生成水合物的全程在恒溫水浴中進(jìn)行，溫度和反應(yīng)釜(16)內(nèi)的相同為2 — 5°C ;
[0010]所述的一種管道輸送天然氣水合物的方法，水合物運(yùn)輸與分離步驟:生成的天然氣水合物經(jīng)過取樣口進(jìn)入耐高壓可加熱破碎機(jī)(28)，破碎機(jī)內(nèi)的壓力和反應(yīng)釜(16)內(nèi)的差不多，為10 — 15MPa，溫度200°C ;由第五壓力計(jì)(29)、第四溫度計(jì)(30)和第三流量計(jì)(31)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸氣管道的運(yùn)行情況；然后進(jìn)入壓力閥(32)中進(jìn)行降壓；與此同時(shí)，減溫水栗(35)開始運(yùn)作，經(jīng)過截止閥(36)、節(jié)流閥(37)、調(diào)節(jié)閥(38)、止回閥(39)、最后經(jīng)過環(huán)形管道A(43)和環(huán)形管道B(44)與干流的波形管道(34)匯合，輸水管道全程同樣設(shè)置第六壓力計(jì)(40)、第五溫度計(jì)(41)和第四流量計(jì)(42)進(jìn)行工況的實(shí)時(shí)檢測(cè)；當(dāng)流體流經(jīng)加藥口(33)的時(shí)候加入適量的水合物抑制劑；此時(shí)，含有氣液兩相的流體到達(dá)安全閥(48)時(shí)溫度已經(jīng)降到了 20 — 30°C，壓力也回到了 0.98MPa大氣壓；由第七壓力計(jì)(45)、第六溫度計(jì)(46)和第五流量計(jì)(47)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸氣管道的運(yùn)行情況；經(jīng)過安全閥(48)后，產(chǎn)生上下兩個(gè)分支，向上經(jīng)過第一壓縮機(jī)(54)和第七流量計(jì)(55)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐(56)中，儲(chǔ)氣罐(56)上也裝有第九壓力計(jì)(57)和第八溫度計(jì)(58)實(shí)時(shí)測(cè)量工況數(shù)據(jù)；然后進(jìn)入第二壓縮機(jī)(59)途徑處理裝置(60)，最后經(jīng)過第三壓縮機(jī)￠1)輸出純凈的天然氣；向下經(jīng)過第二輸水栗(51)進(jìn)入儲(chǔ)水罐(53);并設(shè)有流量計(jì)(52)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流量的大小。
[0011]發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)
[0012]本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn):⑴本發(fā)明通過利用比較容器的壓力與反應(yīng)釜的壓差來精確的測(cè)定反應(yīng)釜中的壓力；(2)本發(fā)明在天然氣水合物的生成時(shí)，本系統(tǒng)的溫度控制由恒溫水浴來完成，由溫度傳感器直接測(cè)量反應(yīng)釜中的溫度；而壓力控制則由壓力控制閥CV(4)完成(PID根據(jù)CR中的壓力控制調(diào)節(jié)壓力控制閥)；(3)發(fā)明了在輸送過程中設(shè)置一耐高壓可加熱破碎機(jī)，其中加熱可使甲烷的產(chǎn)生效率大大提高；(4)發(fā)明了減溫設(shè)備，減溫水經(jīng)過減溫水栗(35)、截止閥(36)、節(jié)流閥(37)、調(diào)節(jié)閥(38)、止回閥(39)、第四流量計(jì)(42)、第六壓力計(jì)(40)、第五溫度計(jì)(41)、最后一分支經(jīng)過曲形彎道A(43)進(jìn)行第一次降溫，另一分支經(jīng)過曲形彎道B(44)進(jìn)行第二次降溫；最后兩條曲形彎道在干路上的波形管道(34)匯合進(jìn)行第三次降溫，整個(gè)過程既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保還高效，水還可以循環(huán)利用；(5)本發(fā)明為了進(jìn)一步提高分解速度，可在減壓閥后設(shè)置一加藥口，根據(jù)水合物的分解情況，適量加入水合物抑制劑，提高分解速度。(6)發(fā)明了天然氣水合物分離方法:經(jīng)過降壓降溫后的水合物多相流在經(jīng)過安全閥(48)后一條分支向上經(jīng)過第一壓縮機(jī)(54)和第七流量計(jì)(55)進(jìn)入豎直放置的儲(chǔ)氣罐(56)，儲(chǔ)氣罐上裝有第九壓力計(jì)(57)和第八溫度計(jì)(58)，經(jīng)過第二壓縮機(jī)(59)、處理裝置(60)、第三壓縮機(jī)￠1)然后外輸另一分支經(jīng)過第二輸水栗(51)、第六流量計(jì)(52)進(jìn)入儲(chǔ)水罐(53) ;(7)本發(fā)明在各個(gè)步驟中，壓力計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)、中得到的數(shù)據(jù)均輸入計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)進(jìn)行處理分析，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行并利用了天然氣水合物在高溫條件下容易分離出甲烷的特性，且甲烷常溫下極難溶于水，其密度也小于空氣的密度的物理特性。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0014]圖1為一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝備的工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:發(fā)明專利具體涉及一種管道輸送天然氣水合物的方法，方法中采用的裝置包括:計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置一(1)，高壓氣瓶(2)，穩(wěn)壓氣罐(3)，壓力調(diào)節(jié)器(4)，單向閥(5)，CR進(jìn)氣I (6)，流量計(jì)(7)，第一壓力計(jì)(8)，第一溫度計(jì)(9)，SV進(jìn)氣V2(10)，第二壓力計(jì)(11)，第一輸水栗(12)，第二流量計(jì)(13)，第三壓力計(jì)(14)，第二溫度計(jì)(15)，反應(yīng)釜(16)，CR進(jìn)液V3 (17)，CR放空V4 (18)，PID電動(dòng)閥(19)，比較容器SV(20)，放空口(21)，SV進(jìn)氣V5(22)，溫度控制裝置(23)，取樣口(24)，第四壓力計(jì)(25)，第三溫度計(jì)(26)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置二(27)，耐高壓可加熱破碎機(jī)(28)，第五壓力計(jì)(29)，溫度計(jì)(30)，第三流量計(jì)(31)，減壓閥(32)，加藥口 (33)，波形管道(34)，減溫水栗(35)，截止閥(36)，節(jié)流閥(37)，調(diào)節(jié)閥(38)，止回閥(39)，第六壓力計(jì)(40)，第五溫度計(jì)(41)，第四流量計(jì)(42)，環(huán)形管道A (43)，環(huán)形管道B (44)，第七壓力計(jì)(45)，第六溫度計(jì)(46)，第五流量計(jì)(47)，安全閥(48)，第八壓力計(jì)(49)，第七溫度計(jì)(50)，第二輸水栗(51)，第六流量計(jì)(52)，儲(chǔ)水罐(53)，第一壓縮機(jī)(54)，第七流量計(jì)(55)，儲(chǔ)氣罐(56)，第九壓力計(jì)(57)，第八溫度計(jì)(58)，第二壓縮機(jī)(59)，處理裝置(60)，第三壓縮機(jī)(61)。
[0016]所述的一種管道輸送天然氣水合物的方法，連接順序?yàn)?計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置一
(1)，進(jìn)氣通道和進(jìn)水通道；進(jìn)氣通道由高壓氣瓶(2)，穩(wěn)壓氣罐(3)，壓力調(diào)節(jié)器(4)，單向閥(5)，CR進(jìn)氣Vi (6)，第一流量計(jì)(7)，第一壓力計(jì)(8)，第一溫度計(jì)(9)構(gòu)成，進(jìn)水管道由第一輸水栗(