一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统转让专利
申请号 : CN201911348803.5
文献号 : CN111076094B
文献日 : 2021-07-27
发明人 : 臧小亚 , 梁德青
申请人 : 中国科学院广州能源研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,包括分解套管管路、电阻率检测探头、外部电源加热装置以及数据采集分析互联装置;其中,所述分解套管管路采用刚性套管结构,管壁内外两侧为刚性结构材料;所述分解套管管路采用分段短管连接,每段短管内部均设置有加热元件,每段短管内的加热元件与外部电源加热装置采用并联线路连接;
所述电阻率检测探头在每一段短管内成对安装,电阻率检测探头的信号输出端和所述数据采集分析互联装置相连接;
还包括入口气体流量监测器和出口气体流量监测器;所述入口气体流量监测器安装在分解套管管路的入口端,出口气体流量监测器安装在分解套管管路的出口端;所述入口气体流量监测器和出口气体流量监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接;
所述每段短管中还设置有压力监测器和温度监测器;所述压力监测器和温度监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接,数据采集分析互联装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号、出口气体流量、压力信号以及温度信号进行综合分析,并根据综合分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。
2.如权利要求1所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,相邻的两段短管之间采用法兰连接。
3.如权利要求1所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,还包括气液分离装置,所述气液分离装置安装在分解套管管路的输出端口中。
4.如权利要求3所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,还包括液体收集装置和气体收集装置;液体收集装置的进液口和气液分离装置的排液口相连通;气体收集装置的进气口和气液分离装置的排气口相连通。
5.如权利要求4所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,在所述分解套管管路、气液分离装置、液体收集装置以及气体收集装置进出口端均安装有阀门。
6.如权利要求1所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,所述加热元件为柔性电阻丝。
7.如权利要求1所述的监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统,其特征在于,所述分解套管管路的进口端用于直接打入水合物贮存区域。
说明书 :
一种监测并避免水合物分解过程中二次生成的系统
技术领域
背景技术
甲烷存储量可以大大缓解我国即将面临的能源危机。2017年11月,天然气水合物正式被我
国列为第173个新矿种。因此,在目前能源相对短缺的背景下,天然气水合物的开采利用将
会得到越来越多的重视。
合物安全可控试开采,此次试采连续产气360天,累计产气量达30.9万立方米,平均日产
5151立方米,这充分说明了水合物的开采潜力。但是,由于水合物分解是吸热反应,水合物
大量分解后会导致分解区域局部温度降低,此时,井管中气体压力比较高,且分解过程中产
生的水份并不能完全去除,水合物分解得到的甲烷与水并存于该区域内,气体与水在低温
和高压的条件下极易在局部再次生成水合物,从而导致水合物近井储层的渗透率降低,甚
至会堵塞井筒,进一步降低产气速率和总产气量,极易引发安全事故。
前亟需要解决的技术问题。
发明内容
外部电源加热装置采用并联线路连接;
热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。
端,出口气体流量监测器安装在分解套管管路的出口端;所述入口气体流量监测器和出口
气体流量监测器的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置相连接,数据采集分析互联
装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号和出口气体流量进行综合
分析,并根据综合分析结果来确定是否发出控制指令来启动外部电源加热装置通过加热元
件来对该加热元件所在的短管进行加热。
装置的进气口和气液分离装置的排气口相连通。
装置用于对所接收到的电阻率检测探头信号、入口气体流量信号、出口气体流量、压力信号
以及温度信号进行二次综合分析,并根据二次综合分析结果来确定是否发出控制指令来启
动外部电源加热装置通过加热元件来对该加热元件所在的短管进行加热。
水合物的安全开采及利用提供重要的保障。
附图说明
9、气液分离装置;10、液体收集装置;11、水合物赋存区域;12、水合物反应釜;13、上覆盖层;
101、短管;102、法兰。
具体实施方式
施例中,该加热元件为柔性电阻丝5,柔性电阻丝5缠绕在分解套管管路1内;也就是说,该分
解套管管路1主要是由内外两层刚性套管组成,夹套内缠绕柔性电阻丝5,电阻丝5由外部电
源加热装置3供电来发热产生热量,由于分解套管管路1是采用内外两层刚性套管的结构方
式,一是可以便于柔性电阻丝5的安装装配,二是具有良好的热传导和保温的效果,三是起
到双重保障的作用,可以有效防止因分解套管管路1爆裂而发生泄漏的情况。
是否产生堵塞,电阻率检测探头2所检测到的电阻率变化情况则通过其信号输出端传输至
数据采集分析互联装置4中,若电阻率显著增加则表明水合物大量生成,此时数据分析互联
装置4会发出指令,自动启动外部加热联动装置3供电至柔性电阻丝5中,以对该分解套管管
路1进行加热,从而分解水合物,恢复管内流体流动状态。
然气水合物的安全开采及利用提供重要的保障。
管管路1的入口端,出口气体流量监测器8安装在分解套管管路1的出口端,该入口气体流量
监测器7和出口气体流量监测器8的信号输出端均和所述数据采集分析互联装置4相连接;
具体地,在本实施例中该入口气体流量监测器7和出口气体流量监测器8均为现有常规的气
体流量计,也就是说,等于在水合物开采的进出口分别配备了气体流量计,从而可以监测进
出口甲烷气体的流量,用于估算气体产出量,同时可以根据流量的变化辅证电阻率数据,更
进一步准确地监测水合物二次生成情况,亦即,数据采集分析互联装置4通过分析反馈的套
管径向电阻值变化规律与井管进出口之间的流量差,精确地监测管道内部是否有水合物二
次生成,一旦发现二次水合物生成则联动外部加热装置对该段套管进行控温加热,分解形
成的水合物,更进一步地保证管道的安全输运
对任何一段套管实现单独控温加热;同时,还在每一段短管101中均安装有电阻率检测探头
2,电阻率检测探头2在每一段短管101中每隔1米设置有一对,并进行规律编号,如此,即可
以监测每段短管101的堵塞情况,一旦发现某一段短管101发生二次水合物生成则联动外部
加热装置对该段套管进行控温加热,分解形成的水合物,从而更有针对性和有效性,同时也
可以减少电量的使用。进一步地,相邻的两段短管之间采用法兰102连接,以保证密封性。
体使用时,该气液分离装置9可以移动到分解套管管路1的输出端口中,前期不需要特意的
气水分离处理,有效减少能量损失,且操作更简单可行。此外,该监测并避免水合物分解过
程中二次生成的系统还包括液体收集装置10和气体收集装置6;液体收集装置10的进液口
和气液分离装置9的排液口相连通;气体收集装置6的进气口和气液分离装置9的排气口相
连通,以便收集分离后的气、液体。
否二次生成的依据,因此也可以将数据传导至数据采集分析互联装置4,数据采集分析互联
装置4根据所接收到电阻率检测探头信号、入口气体流量信号、出口气体流量、压力信号以
及温度信号进行二次综合分析,从而能够更为准确地判断出发生二次水合物生成的区域,
有针对性地对该段区域进行加热。
分解,该水合物赋存区域11主要是存储在水合物反应釜12中,水合物反应釜12还设置有上
覆盖层13。开启压力监测器P和温度监测器T,电阻率检测探头2,以及入口气体流量监测器7
和出口气体流量监测器8。
后经过分解套管进入气液分离模块9,分离出的液体进入液体回收器10,而分离出的甲烷气
体进入气体收集装置6,当气体收集装置收集足够的气体后,打开阀门V6,输出甲烷气。
发现某个节段短管101内电阻率值发生较大变化时(该值可以根据实际工况自己设定),自
动触发外部电源加热开关,对该段短管101内电阻丝进行加热,分解生成的水合物,缓解管
路的堵塞。若管内电阻率数值无大的变化且水合物分解套管进出口流量正常,则水合物分
解继续进行。
是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。