一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于石油與天然氣儲存與運輸領域，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輸及水合物氣體的分離等領域。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物(簡稱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晶物質。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，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，而且儲量豐富，全球儲量足夠人類使用1000年，因而被各國視為未來石油天然氣的替代能源。
[0004]目前，30多個國家和地區已經進行“可燃冰”的研究與調查勘探，最近兩年開采試驗取得較大進展。我國計劃于2015年在中國海域實施天然氣水合物的鉆探工程，將有力推動中國“可燃冰”勘探與開發的進程。
[0005]為了防治水合物生成而對天然氣管道運輸的危害，本發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，而是采用疏導的方法讓天然氣水合物分解在管道內流動，這種方法不僅能夠防止水合物堵塞管道，利于天然氣的運輸，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，可以顯著降低運行成本。另外，據有關研究表明，天然氣水合物具有很強的氣體儲存能力，lm3的天然氣水合物一般可儲存160?180m3的天然氣，運輸能力很強。因此，以氣體水合物形式運輸天然氣有重要實際意義。
[0006]專利內容
[0007]本發明的目的是針對目前海底管道運輸天然氣過程中出現的一系列問題，提供一種管道輸送天然氣水合物的方法和裝置。通過各種設備的系統組合，實現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，運行成本低等優點。
[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:計算機數據采集裝置一(1)，高壓氣瓶(2)，穩壓氣罐(3)，壓力調節器(4)，單向閥(5)，CR進氣％ (6)，第一流量計(7)，第一壓力計(8)，第一溫度計(9)，SV進氣V2(10)，第二壓力計(11)，第一輸水栗
(12)，第二流量計(13)，第三壓力計(14)，第二溫度計(15)，反應釜(16)，CR進液V3(17)，CR放空V4(18)，PID電動閥(19)，比較容器SV (20)，放空口(21)，SV進氣V5 (22)，溫度控制裝置(23)，取樣口(24)，第四壓力計(25)，第三溫度計(26)，計算機數據采集裝置二(27)，耐高壓可加熱破碎機(28)，第五壓力計(29)，第四溫度計(30)，第三流量計(31)，減壓閥
(32)，加藥口(33)，波形管道(34)，減溫水栗(35)，截止閥(36)，節流閥(37)，調節閥(38)，止回閥(39)，第六壓力計(40)，第五溫度計(41)，第四流量計(42)，環形管道A(43)，環形管道B (44)，第七壓力計(45)，第六溫度計(46)，第五流量計(47)，安全閥(48)，第八壓力計(49)，第七溫度計(50)，第二輸水栗(51)，第六流量計(52)，儲水罐(53)，第一壓縮機(54)，第七流量計(55)，儲氣罐(56)，第九壓力計(57)，第八溫度計(58)，第二壓縮機(59)，處理裝置(60)，第三壓縮機(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)里出來經過穩壓氣罐(3)、壓力調節器(4)、單向閥(5)、最后氣體進入反應釜(16);由第一壓力計(8)、第一溫度計(9)和第一流量計(7)實時監測輸氣管道的運行情況；同時，水也進入反應釜(16);輸水管道同樣設置第三壓力計(14)、第二溫度計(15)和第二流量計(13)進行工況的檢測；經氣液混合的天然氣和水進入反應釜(16)后開始反應；反應釜
(16)內的溫度為2 — 5°C，管道內壓力為10 — 15MPa，生成水合物晶體，生成水合物的全程在恒溫水浴中進行，溫度和反應釜(16)內的相同為2 — 5°C ;
[0010]所述的一種管道輸送天然氣水合物的方法，水合物運輸與分離步驟:生成的天然氣水合物經過取樣口進入耐高壓可加熱破碎機(28)，破碎機內的壓力和反應釜(16)內的差不多，為10 — 15MPa，溫度200°C ;由第五壓力計(29)、第四溫度計(30)和第三流量計(31)實時監測輸氣管道的運行情況；然后進入壓力閥(32)中進行降壓；與此同時，減溫水栗(35)開始運作，經過截止閥(36)、節流閥(37)、調節閥(38)、止回閥(39)、最后經過環形管道A(43)和環形管道B(44)與干流的波形管道(34)匯合，輸水管道全程同樣設置第六壓力計(40)、第五溫度計(41)和第四流量計(42)進行工況的實時檢測；當流體流經加藥口(33)的時候加入適量的水合物抑制劑；此時，含有氣液兩相的流體到達安全閥(48)時溫度已經降到了 20 — 30°C，壓力也回到了 0.98MPa大氣壓；由第七壓力計(45)、第六溫度計(46)和第五流量計(47)實時監測輸氣管道的運行情況；經過安全閥(48)后，產生上下兩個分支，向上經過第一壓縮機(54)和第七流量計(55)進入儲氣罐(56)中，儲氣罐(56)上也裝有第九壓力計(57)和第八溫度計(58)實時測量工況數據；然后進入第二壓縮機(59)途徑處理裝置(60)，最后經過第三壓縮機￠1)輸出純凈的天然氣；向下經過第二輸水栗(51)進入儲水罐(53);并設有流量計(52)實時監測流量的大小。
[0011]發明專利的優點
[0012]本發明專利的優點:⑴本發明通過利用比較容器的壓力與反應釜的壓差來精確的測定反應釜中的壓力；(2)本發明在天然氣水合物的生成時，本系統的溫度控制由恒溫水浴來完成，由溫度傳感器直接測量反應釜中的溫度；而壓力控制則由壓力控制閥CV(4)完成(PID根據CR中的壓力控制調節壓力控制閥)；(3)發明了在輸送過程中設置一耐高壓可加熱破碎機，其中加熱可使甲烷的產生效率大大提高；(4)發明了減溫設備，減溫水經過減溫水栗(35)、截止閥(36)、節流閥(37)、調節閥(38)、止回閥(39)、第四流量計(42)、第六壓力計(40)、第五溫度計(41)、最后一分支經過曲形彎道A(43)進行第一次降溫，另一分支經過曲形彎道B(44)進行第二次降溫；最后兩條曲形彎道在干路上的波形管道(34)匯合進行第三次降溫，整個過程既經濟又環保還高效，水還可以循環利用；(5)本發明為了進一步提高分解速度，可在減壓閥后設置一加藥口，根據水合物的分解情況，適量加入水合物抑制劑，提高分解速度。(6)發明了天然氣水合物分離方法:經過降壓降溫后的水合物多相流在經過安全閥(48)后一條分支向上經過第一壓縮機(54)和第七流量計(55)進入豎直放置的儲氣罐(56)，儲氣罐上裝有第九壓力計(57)和第八溫度計(58)，經過第二壓縮機(59)、處理裝置(60)、第三壓縮機￠1)然后外輸另一分支經過第二輸水栗(51)、第六流量計(52)進入儲水罐(53) ;(7)本發明在各個步驟中，壓力計、溫度計、流量計、中得到的數據均輸入計算機采集系統進行處理分析，保證整個系統的正常運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]下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明:
[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。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖及實施方式對發明專利作進一步詳細的說明:發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:計算機數據采集裝置一(1)，高壓氣瓶(2)，穩壓氣罐(3)，壓力調節器(4)，單向閥(5)，CR進氣I (6)，流量計(7)，第一壓力計(8)，第一溫度計(9)，SV進氣V2(10)，第二壓力計(11)，第一輸水栗(12)，第二流量計(13)，第三壓力計(14)，第二溫度計(15)，反應釜(16)，CR進液V3 (17)，CR放空V4 (18)，PID電動閥(19)，比較容器SV(20)，放空口(21)，SV進氣V5(22)，溫度控制裝置(23)，取樣口(24)，第四壓力計(25)，第三溫度計(26)，計算機數據采集裝置二(27)，耐高壓可加熱破碎機(28)，第五壓力計(29)，溫度計(30)，第三流量計(31)，減壓閥(32)，加藥口 (33)，波形管道(34)，減溫水栗(35)，截止閥(36)，節流閥(37)，調節閥(38)，止回閥(39)，第六壓力計(40)，第五溫度計(41)，第四流量計(42)，環形管道A (43)，環形管道B (44)，第七壓力計(45)，第六溫度計(46)，第五流量計(47)，安全閥(48)，第八壓力計(49)，第七溫度計(50)，第二輸水栗(51)，第六流量計(52)，儲水罐(53)，第一壓縮機(54)，第七流量計(55)，儲氣罐(56)，第九壓力計(57)，第八溫度計(58)，第二壓縮機(59)，處理裝置(60)，第三壓縮機(61)。
[0016]所述的一種管道輸送天然氣水合物的方法，連接順序為:計算機數據采集裝置一
(1)，進氣通道和進水通道；進氣通道由高壓氣瓶(2)，穩壓氣罐(3)，壓力調節器(4)，單向閥(5)，CR進氣Vi (6)，第一流量計(7)，第一壓力計(8)，第一溫度計(9)構成，進水管道由第一輸水栗(