[发明专利]一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法

说明书

本发明公开一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法，所述分离装置安装在海水中继站所在高度，与举升系统的中继站配合使用，包括分离器釜体以及设置在分离器釜体内的一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元，通过分离器釜体的设计及一级冷海水分离系统与二级冷海水分离系统的配合，实现从水合物砂浆体系中分离出冷海水及少量的水合物分解气体，并将分离的冷海水排入冷海水回注管路回注到海底，将少量的水合物分解气体导入上部举升管路、开采到平台上来，将分离稠化后的水合物砂浆体系导入下一步分解流程进一步分解处理，通过该结构的设计，不仅可以提高后续水合物分解过程中的热能利用率，而且还有利于减少后续举升压力，为块状水合物开采提供更有利的技术支持。

技术领域

本发明属于海域天然气水合物开采领域，具体涉及一种水合物砂浆体系稠化分离装置及分离方法，用以实现从冷海水砂浆体系中分离少量水合物分解气和大量冷海水，实现水合物浆体的“稠化”，适用于海洋块状/裂隙状天然气水合物固态法开采过程中的多相多组分分离。

背景技术

针对天然气水合物的相平衡条件，目前发展起来的天然气水合物开采方法主要包括降压法、热激发法、CO₂-CH₄置换法和注化学抑制剂方法或这些方法的改良与组合等。这些方法的根本思路是通过一定的手段使天然气水合物在原位地层中分解为气体和水，然后通过常规油气开采的方法抽取地层流体，生产天然气。因此，这种原位分解方法在开采产能的提高严重依赖于地层的压力传递效率(降压法)和传热效率(热激发法)，而压力传递效率依赖于储层的渗透率。

对于孔隙分散型水合物储层而言，由于泥砂的存在储层渗透率较高(即使在泥质粉砂储层中，渗透率也大于块状水合物)，原位分解开采方法能够取得一定的效果；而块状水合物体内部的压力传递效率极低，因此水合物原位分解效率不可能太高，原位分解开采法在提高产能方面仍然面临重重困难，因此如何提高天然气水合物产能仍然是天然气水合物产业化开采过程中面临的最大瓶颈。

除了原位分解开采方法，还可以采用固态开采方法。固态开采方法的基本思路是在原位状态下保证水合物不分解，采用机械破碎方式使水合物从沉积物内部剥离并传输至后续处理系统进行分离、分解操作，块状水合物尤其适合于固态法开采。

在固态开采方法中，输送到举升管路中的物质包括水、水合物、泥砂及少量的水合物分解气体，是一个多相多组分的混合体系。而水合物砂浆体系包含的大量冷海水，不利于中继站中水合物的分解，因此在水合物分解之前从水合物砂浆体系中分离原有冷海水和泥砂，不仅有利于促进后续的水合物分解效率，而且能减少后续的人工举升压力，是提高后续举升效率的重要措施之一，也是固态法开采海洋天然气水合物的关键节点，但是，目前尚未有针对水合物固态开采过程中面临的多组分多相分离难题而提出的解决方案。

为此，亟待提出一种用于从天然气水合物砂浆体系中分离冷海水和气体的分离技术，以期为块状水合物开采提供技术支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对海洋块状天然气水合物固态法开采过程中面临的多组分多相分离难题，提出一种从水合物砂浆体系中分离冷海水和气体的分离装置及分离方法，从而实现水合物浆体的稠化，一方面提高后续水合物分解过程中的热能利用效率，另一方面有利于减少后续举升压力。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种水合物砂浆体系稠化分离装置，该分离装置安装在海水中继站所在高度，与举升系统的中继站配合使用，包括分离器釜体以及设置在分离器釜体内的一级冷海水分离单元和二级冷海水分离单元，分离器釜体的上端设置有水合物砂浆入口和分解气体出口，分离器釜体的下端设置有水合物稠浆出口和冷海水出口，所述水合物砂浆入口与举升管路的出口相连，水合物稠浆出口与水合物开采中继站的入口相连，所述分解气体出口的下方设置有气体分离滤板，当大量冷海水携带水合物砂浆体系通过水合物砂浆入口进入分离器釜体时，由于空间体积增大、流速减缓，气体从冷海水水合物砂浆体系中分离，穿透气体分离滤板进入上部管路；