CN113294125B - 一种海底天然气水合物气举开采装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底天然气水合物气举开采装置，包括深入到海底采气的采气内管，采气内管外侧壁套设有转换环，转换环上下端均设置有注气外套管，注气外套管套设在采气内管外侧壁，并通过单向注气组件与采气内管连通，采气内管顶部外侧壁套设有呈环状的燃烧室，燃烧室内设置有多个气体混合器。本发明就地取材利用开采上来的天然气水合物直接进行注入氧气在燃烧室内的的燃烧器上进行燃烧，燃烧过程中会产生大量的热能，并产生产物水和二氧化碳气体，燃烧后的气体体积增加形成压力，并经注气管再次注入到开采内管内，温度使得处在采气内管内的固体可燃冰被逐渐的气化，从而再次提升采气内管内的压力，从而显著提高天然气产量。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，尤其涉及一种海底天然气水合物气举开采装置。
背景技术
天然气水合物是指天然气（主要成分为甲烷）和水在中高压和低温条件下混合时形成的晶体物质，天然气水合物常称为可燃冰、气冰、固体气、甲烷水合物、固体瓦斯、冰冻甲烷等。当地层能量不能将液体举升到地面或满足不了产量要求时，人为地把高压气体（天然气、N2、CO2）注入井内，依靠气体降低举升管中的流压梯度（气液混合物密度），并利用其能量举升液体的人工举升方法；气举采油原理是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产生流体在井筒中的混合，利用气体的膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式；气举采油是基于“U”型管原理，通过地面向油套环空（反举）或油管（正举）注入高压气体，使之与地层流体混合，降低液柱密度和对井底的回压（井底流压），从而提高油井产量；
在海底天然气水合物进行开采中，当压力不足时，需要对海底进行充入高压气体，或对管道内部进行升温，从而实现对管道内的天然气水合物的开采，目前的海底天然气水合物主要是通过向内部注入气体实现，这种方式举升效果不佳，操作不方便，能耗较高，为此现提出一种海底天然气水合物气举开采装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺点，而提出的一种海底天然气水合物气举开采装置，其采用就地取材，利用开采上来的天然气水合物直接进行注入氧气在燃烧室内的的燃烧器上进行燃烧，燃烧过程中会产生大量的热能，并产生产物水和二氧化碳气体，并温度的升高会使得产物之间的分子间间歇增大造成燃烧后的气体体积增加形成压力，并经注气管再次注入到开采内管内，温度使得处在采气内管内的固体可燃冰被逐渐的气化，从而再次提升采气内管内的压力，从而显著提高采气内管内压力，从而显著提高天然气产量。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种海底天然气水合物气举开采装置，包括深入到海底采气的采气内管，所述采气内管顶部连接有收集管，所述采气内管外侧壁套设有转换环，所述转换环上下端均设置有注气外套管，所述注气外套管套设在采气内管外侧壁，并通过单向注气组件与采气内管连通，所述采气内管顶部外侧壁套设有呈环状的燃烧室，所述燃烧室内设置有收集底盘，所述收集底盘上开设有多个贯穿燃烧室侧壁的收集口，所述转换环上设置有多个呈竖直设置的注入管，所述注入管顶部与收集口连接，所述注入管上设置有注入单向阀，所述燃烧室外侧壁设置有充满气体的浮环，所述燃烧室内设置有多个气体混合器，所述气体混合器连接有氧气输送装置，所述气体混合器顶部设置有燃烧机构，所述气体混合器通过循环管件与转换环连接，所述循环管件包括与气体混合器连接有抽取管，所述抽取管依次贯穿燃烧室和转换环侧壁，并与位于转换环内的所述采气内管连通，所述抽取管上设置有抽取单向阀。
优选地，所述燃烧机构包括设置在燃烧室内的燃烧圆盘，所述燃烧圆盘上设置有燃烧器，所述燃烧器呈圆弧形设置，所述燃烧圆盘上设置有压电电子点火装置。
优选地，所述氧气输送装置包括设置在燃烧室外侧壁上的输气环，所述气体混合器通过支管与输气环连通，所述输气环通过输送管连接有制氧设备。
优选地，所述单向注气组件包括开设在位于注气外套管内部的采气内管侧壁上的安装口，所述安装口内设置有单向注气管，所述单向注气管内壁设置有阻挡管，所述阻挡管上开设有球形密封口，所述单向注气管通过抵触组件连接有密封球。
优选地，所述抵触组件包括通过多个支杆与单向注气管内壁连接的抵触盘，所述抵触盘通过滑动杆与密封球，所述滑动杆上固定连接有限位环，所述限位环通过套设在滑动杆外侧壁上的密封弹簧与抵触盘连接。
优选地，所述燃烧室内壁上设置有加压注入管，所述加压注入管连接有加压设备。
相比现有技术，本发明的有益效果为：
本装置采用就地取材，利用开采上来的天然气水合物直接进行注入氧气在燃烧室内的的燃烧器上进行燃烧，燃烧过程中会产生大量的热能，并产生产物水和二氧化碳气体，并温度的升高会使得产物之间的分子间间歇增大造成燃烧后的气体体积增加形成压力，并经注气管再次注入到开采内管内，温度使得处在采气内管内的固体可燃冰被逐渐的气化，从而再次提升采气内管内的压力，从而显著提高采气内管内压力，从而显著提高天然气产量。
附图说明
图1为本发明提出的一种海底天然气水合物气举开采装置的立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种海底天然气水合物气举开采装置的正面结构示意图；
图3为图2中A处的放大结构示意图；
图4为本发明提出的一种海底天然气水合物气举开采装置的截面俯视结构示意图。
图中：1采气内管、2收集管、3转换环、4注气外套管、5燃烧室、6浮环、7气体混合器、8燃烧圆盘、9燃烧器、10抽取管、11抽取单向阀、12收集底盘、13收集口、14注入管、15注入单向阀、16输气环、17支管、18输送管、19单向注气管、20阻挡管、21密封球、22抵触盘、23滑动杆、24限位环、25加压注入管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-4，一种海底天然气水合物气举开采装置，包括深入到海底采气的采气内管1，采气内管1顶部连接有收集管2，采气内管1外侧壁套设有转换环3，转换环3上下端均设置有注气外套管4，注气外套管4套设在采气内管1外侧壁，并通过单向注气组件与采气内管1连通，进一步地，单向注气组件包括开设在位于注气外套管4内部的采气内管1侧壁上的安装口，安装口内设置有单向注气管19，单向注气管19内壁设置有阻挡管20，阻挡管20上开设有球形密封口，单向注气管19通过抵触组件连接有密封球21，抵触组件包括通过多个支杆与单向注气管19内壁连接的抵触盘22，抵触盘22通过滑动杆23与密封球21，滑动杆23上固定连接有限位环24，限位环24通过套设在滑动杆23外侧壁上的密封弹簧与抵触盘22连接；采用进一步地好处是：能有效避免气体的回流，实现单向流通，保证气体的流向。
采气内管1顶部外侧壁套设有呈环状的燃烧室5，燃烧室5外侧壁设置有充满气体的浮环6，通过浮环6能保证设备能漂浮在海面上，燃烧室5内设置有多个气体混合器7，气体混合器7连接有氧气输送装置，进一步地，氧气输送装置包括设置在燃烧室5外侧壁上的输气环16，气体混合器7通过支管17与输气环16连通，输气环16通过输送管18连接有制氧设备，其中制氧设备为现有技术，在此不做详细赘述，属于外接设备；采用进一步地好处是：全程通过电控控制，从而便于操作。
气体混合器7顶部设置有燃烧机构，进一步地，燃烧机构包括设置在燃烧室5内的燃烧圆盘8，燃烧圆盘8上设置有燃烧器9，燃烧器9呈圆弧形设置，燃烧圆盘8上设置有压电电子点火装置；采用进一步地好处是：全程通过电控控制，从而便于操作。
气体混合器7通过循环管件与转换环3连接；进一步地，循环管件包括与气体混合器7连接有抽取管10，抽取管10依次贯穿燃烧室5和转换环3侧壁，并与位于转换环3内的采气内管1连通，抽取管10上设置有抽取单向阀11；再进一步地，燃烧室5内设置有收集底盘12，收集底盘12上开设有多个贯穿燃烧室5侧壁的收集口13，转换环3上设置有多个呈竖直设置的注入管14，注入管14顶部与收集口13连接，注入管14上设置有注入单向阀15，燃烧室5内壁上设置有加压注入管25，加压注入管25连接有加压设备；采用进一步地好处是：在压力不足时能通过现有技术向内部加压，进行气举采油。
本发明当采气内管1内的压力不足时，将收集管2上的阀门关闭，位于采气内管1内的可燃冰气体会由于采气内管1上方的堵塞，进而从抽取管10向上抽出，可燃冰气体会进入气体混合器7内，与经制氧设备连接的输气环16后经支管17输送的氧气进行充分混合，经燃烧器9进行燃烧，可燃冰燃烧产生大量的热量，并产生产物水和二氧化碳气体，温度的升高会使得产物之间的分子间间歇增大，气体和水会吸收热量并经密闭的燃烧室5上的收集口13排出，经注入管14注入到注气外套管4内，设置在注气外套管4内部的单向注气管19会将产物气体与水注入到采气内管1内；
由于燃烧后的气体体积变大，经注入管14注入的产物气体与水会比经抽取管10抽出的气体多，进而造成注气内管1内的气体压力增加，并且燃烧后的产物气体与水会携带大量的热能回流到采气内管1内，使得处在采气内管1内的固体可燃冰被逐渐的气化，从而再次提升采气内管1内的压力，从而显著提高采气内管内压力，从而显著提高天然气产量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种海底天然气水合物气举开采装置，包括深入到海底采气的采气内管（1），其特征在于，所述采气内管（1）顶部连接有收集管（2），所述采气内管（1）外侧壁套设有转换环（3），所述转换环（3）上下端均设置有注气外套管（4），所述注气外套管（4）套设在采气内管（1）外侧壁，并通过单向注气组件与采气内管（1）连通，所述采气内管（1）顶部外侧壁套设有呈环状的燃烧室（5），所述燃烧室（5）内设置有收集底盘（12），所述收集底盘（12）上开设有多个贯穿燃烧室（5）侧壁的收集口（13），所述转换环（3）上设置有多个呈竖直设置的注入管（14），所述注入管（14）顶部与收集口（13）连接，所述注入管（14）上设置有注入单向阀（15），所述燃烧室（5）外侧壁设置有充满气体的浮环（6），所述燃烧室（5）内设置有多个气体混合器（7），所述气体混合器（7）连接有氧气输送装置，所述气体混合器（7）顶部设置有燃烧机构，所述气体混合器（7）通过循环管件与转换环（3）连接，所述循环管件包括与气体混合器（7）连接有抽取管（10），所述抽取管（10）依次贯穿燃烧室（5）和转换环（3）侧壁，并与位于转换环（3）内的所述采气内管（1）连通，所述抽取管（10）上设置有抽取单向阀（11）。
2.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物气举开采装置，其特征在于，所述燃烧机构包括设置在燃烧室（5）内的燃烧圆盘（8），所述燃烧圆盘（8）上设置有燃烧器（9），所述燃烧器（9）呈圆弧形设置，所述燃烧圆盘（8）上设置有压电电子点火装置。
3.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物气举开采装置，其特征在于，所述氧气输送装置包括设置在燃烧室（5）外侧壁上的输气环（16），所述气体混合器（7）通过支管（17）与输气环（16）连通，所述输气环（16）通过输送管（18）连接有制氧设备。
4.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物气举开采装置，其特征在于，所述单向注气组件包括开设在位于注气外套管（4）内部的采气内管（1）侧壁上的安装口，所述安装口内设置有单向注气管（19），所述单向注气管（19）内壁设置有阻挡管（20），所述阻挡管（20）上开设有球形密封口，所述单向注气管（19）通过抵触组件连接有密封球（21）。
5.根据权利要求4所述的一种海底天然气水合物气举开采装置，其特征在于，所述抵触组件包括通过多个支杆与单向注气管（19）内壁连接的抵触盘（22），所述抵触盘（22）通过滑动杆（23）与密封球（21），所述滑动杆（23）上固定连接有限位环（24），所述限位环（24）通过套设在滑动杆（23）外侧壁上的密封弹簧与抵触盘（22）连接。
6.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物气举开采装置，其特征在于，所述燃烧室（5）内壁上设置有加压注入管（25），所述加压注入管（25）连接有加压设备。
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