專利名稱：自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防治天然氣井井筒內(nèi)因天然氣水合物的生成會堵塞井筒的自發(fā)熱天然氣水合物防治裝置。
背景技術(shù)：
在天然氣的開采過程中，天然氣由地層流入井筒內(nèi)，經(jīng)過井筒到達地面。在這個過程中，天然氣流體的溫度在井筒內(nèi)不斷降低，當(dāng)氣體溫度低于水合物生成溫度時，天然氣水合物會在井筒中生成，嚴(yán)重時會堵塞井筒。常用的防治氣井井筒天然氣水合物生成的方法主要有化學(xué)抑制劑注入法和井下節(jié)流方法?；瘜W(xué)抑制劑注入法是由地面注入化學(xué)劑抑制天然氣水合物在井筒中的生成，需要定期注入，存在成本大、操作存在危險、不夠安全環(huán)保等缺點。井下節(jié)流技術(shù)是依靠地層熱能加熱節(jié)流后氣體，以防治水合物生成，但對于流量較大的氣井，地層提供的熱源不足以在短時間內(nèi)將井筒流體加熱到安全溫度，此時井筒易形成水合物堵塞。本發(fā)明將井筒中氣體動能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電發(fā)熱絲加熱井筒內(nèi)天然氣流體， 已達到防治井筒天然氣水合物生成的目的。本發(fā)明單獨使用時，無需地面提供電能或注入物質(zhì)，操作方便，安全環(huán)保，節(jié)約能源。本發(fā)明也可與化學(xué)抑制劑注入法或井下節(jié)流方法同時使用，以提高防治天然氣水合物的效果。經(jīng)文獻調(diào)研，在防治天然氣水合物生成方面與自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置及方法相關(guān)的思路、產(chǎn)品、工藝設(shè)計方法和理論基礎(chǔ)研究的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了維護氣井安全生產(chǎn)和提高氣藏采收率，利用從地層流到井筒的氣體能量，防止井筒天然氣水合物的生成，同時降低井口壓力，特提供一種自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置，由發(fā)電系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)和管道內(nèi)固定系統(tǒng)組成，發(fā)電系統(tǒng)由過速保護裝置、發(fā)電機、葉輪、隔板、旋轉(zhuǎn)軸、進氣口構(gòu)成，安有4-12個葉輪同心排列，葉輪安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，葉輪間安4-12 個隔板分隔，旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機連接，旋轉(zhuǎn)軸再與過速保護裝置連接，用于發(fā)電時防止葉輪轉(zhuǎn)速過快，氣體由進氣口進入發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部，進氣口安裝在最下面的隔板下方，氣體推動葉輪轉(zhuǎn)動，葉輪帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能，電能通過導(dǎo)線輸入電加熱系統(tǒng)，氣體通過導(dǎo)氣通道流入電加熱系統(tǒng)；電加熱系統(tǒng)由出氣口、發(fā)熱電阻絲網(wǎng)和過熱保護裝置構(gòu)成，由發(fā)電系統(tǒng)接出的導(dǎo)線聯(lián)接過熱保護裝置，再與發(fā)熱電阻絲網(wǎng)連接，發(fā)熱電阻絲網(wǎng)填充于電加熱系統(tǒng)內(nèi)部，當(dāng)發(fā)熱電阻絲網(wǎng)溫度過高，過熱保護裝置自動斷開發(fā)熱電阻絲網(wǎng)與導(dǎo)電線的連接，從而保護發(fā)熱電阻絲網(wǎng)因為過熱而損毀，氣體經(jīng)由導(dǎo)氣通道進入電加熱系統(tǒng)內(nèi)部，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)空隙穿過電加熱系統(tǒng)，被加熱后的氣體由出氣口排出，出氣口安裝在發(fā)熱電阻絲網(wǎng)上方；管道內(nèi)固定系統(tǒng)由打撈頭、密封橡膠圈、上卡瓦、下卡瓦和殼體構(gòu)成，殼體安裝在發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)外部，殼體將發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)包裹，殼體頂端安裝打撈頭，用于裝置的安裝與拆卸，密封橡膠圈設(shè)置在殼體與井筒油管的間隙，上卡瓦與下卡瓦將裝置固定與井筒油管內(nèi)部；發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)間設(shè)有導(dǎo)氣通道。自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置的結(jié)構(gòu)特征在于，前端為發(fā)電系統(tǒng)，利用進入其內(nèi)部的氣體動能發(fā)電。后端為電加熱系統(tǒng)，利用發(fā)電系統(tǒng)生成電能加熱通過的氣體。管道內(nèi)固定系統(tǒng)將發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)包裹，殼體頂端置打撈頭，用于裝置的安裝與拆卸，密封橡膠圈用于封隔殼體與井筒油管間隙，上卡瓦與下卡瓦將裝置固定與井筒內(nèi)部。本發(fā)明的工作過程是自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置將井筒中氣體動能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電發(fā)熱絲加熱井筒內(nèi)天然氣流體，已達到防治井筒天然氣水合物生成的目的。 裝置由鋼絲投放安裝到井筒指定位置，固定于油管內(nèi)壁。殼體與井筒油管間隙，迫使井筒內(nèi)氣體由進氣口流入裝置內(nèi)部。氣體推動葉輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸隨之轉(zhuǎn)動，發(fā)電機工作輸出電能。電能通過導(dǎo)線輸入電加熱系統(tǒng)，氣體通過導(dǎo)氣通道流入電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)空隙穿過電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)空隙穿過電加熱系統(tǒng)，被加熱后的氣體由出氣口排出。 其間，過速保護裝置防止葉輪轉(zhuǎn)動過快，過熱保護裝置防止發(fā)熱電阻絲網(wǎng)過熱損毀。裝置一經(jīng)投放，即可開始加熱井筒氣體，防治天然氣水合物生成，無需人為干預(yù)，加熱持續(xù)穩(wěn)定，不需要輸入能量，增產(chǎn)節(jié)能效果顯著。裝置也可與化學(xué)抑制劑注入法或井下節(jié)流方法同時使用，以提高防治天然氣水合物的效果。需要拆卸該裝置時，采用鋼絲投撈。自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置的工作過程特征在于，裝置利用管道內(nèi)固定系統(tǒng)封閉殼體與井筒油管間隙，迫使井筒內(nèi)氣體由進氣口流入裝置內(nèi)部。氣體推動葉輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸隨之轉(zhuǎn)動，發(fā)電機工作輸出電能。電能通過導(dǎo)線輸入電加熱系統(tǒng)，氣體通過導(dǎo)氣通道流入電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)空隙穿過電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)空隙穿過電加熱系統(tǒng)，被加熱后的氣體由出氣口排出。其間，過速保護裝置防止葉輪轉(zhuǎn)動過快，過熱保護裝置防止發(fā)熱電阻絲網(wǎng)過熱損毀。本發(fā)明也可以用于防治天然氣水合物在井口節(jié)流處和輸氣管線內(nèi)的生成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果(1)具有加熱持續(xù)穩(wěn)定的優(yōu)點；(2) 依靠地層氣工作，增產(chǎn)節(jié)能效果顯著，大大提高系統(tǒng)效率；(3)不需要地面能量輸入設(shè)備或試劑注入設(shè)備；(4)采用鋼絲投撈作業(yè)，操作管理方便，用于天然氣生產(chǎn)井。


圖1為本發(fā)明自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、井筒油管，2、打撈頭，3、出氣口，4、密封橡膠圈，5、上卡瓦，6、發(fā)熱電阻絲網(wǎng)，7、過熱保護裝置，8、導(dǎo)氣通道，9、過速保護裝置，10、發(fā)電機，11、葉輪，12、下卡瓦，13、隔板，14、旋轉(zhuǎn)軸，15、殼體，16、進氣口。
具體實施例方式以一個適用于3-1/2"油管、日產(chǎn)2萬方的天然氣氣井自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置為例，對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。參閱圖1。自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置，由發(fā)電系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)、和管道內(nèi)固定系統(tǒng)組成，發(fā)電系統(tǒng)由過速保護裝置9、發(fā)電機10、葉輪11、隔板13、旋轉(zhuǎn)軸14、進氣口 16
4構(gòu)成，4個葉輪11同心排列，彼此被隔板13分隔，并用旋轉(zhuǎn)軸14與發(fā)電機10連接，旋轉(zhuǎn)軸 14同時與過速保護裝置9連接，用于發(fā)電時防止葉輪11轉(zhuǎn)速過快，氣體由進氣口 16進入發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部，推動葉輪11轉(zhuǎn)動，葉輪帶動發(fā)電機10產(chǎn)生電能，電能通過導(dǎo)線輸入電加熱系統(tǒng)，氣體通過導(dǎo)氣通道8流入電加熱系統(tǒng)；電加熱系統(tǒng)由出氣口 3、發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6和過熱保護裝置7構(gòu)成。由發(fā)電系統(tǒng)接出的導(dǎo)線經(jīng)由過熱保護裝置7與發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6連接， 發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6填充于電加熱系統(tǒng)內(nèi)部，當(dāng)發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6溫度過高，過熱保護裝置7自動斷開發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6與導(dǎo)電線的連接，從而保護發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6因為過熱而損毀，氣體經(jīng)由導(dǎo)氣通道8進入電加熱系統(tǒng)內(nèi)部，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6空隙穿過電加熱系統(tǒng)，被加熱后的氣體由出氣口 3排出；管道內(nèi)固定系統(tǒng)由打撈頭2、密封橡膠圈4、上卡瓦5、下卡瓦12和殼體15 構(gòu)成，殼體15將發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)包裹，殼體15頂端置打撈頭2，用于裝置的安裝與拆卸，密封橡膠圈4用于封隔殼體15與井筒油管1間隙，上卡瓦5與下卡瓦12將裝置固定與井筒內(nèi)部。 自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置將井筒中氣體動能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電發(fā)熱絲加熱井筒內(nèi)天然氣流體，已達到防治井筒天然氣水合物生成的目的。自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置利用管道內(nèi)固定系統(tǒng)封閉殼體15與井筒油管1間隙，迫使井筒內(nèi)氣體由進氣口 16流入裝置內(nèi)部。氣體推動葉輪11轉(zhuǎn)動，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸14隨之轉(zhuǎn)動，發(fā)電機10工作輸出電能。電能通過導(dǎo)線輸入電加熱系統(tǒng)，氣體通過導(dǎo)氣通道8流入電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng) 6空隙穿過電加熱系統(tǒng)，從發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6空隙穿過電加熱系統(tǒng)，被加熱后的氣體由出氣口 3排出。其間，過速保護裝置9防止葉輪轉(zhuǎn)動過快，過熱保護裝置7防止發(fā)熱電阻絲網(wǎng)6過熱損毀。
權(quán)利要求
1. 一種自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置，是由發(fā)電系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)和管道內(nèi)固定系統(tǒng)組成，其特征在于發(fā)熱系統(tǒng)安裝在裝置前端，由過速保護裝置、發(fā)電機、葉輪、隔板、旋轉(zhuǎn)軸、進氣口構(gòu)成，安有4-12個葉輪(11)同心排列，葉輪(11)安裝在旋轉(zhuǎn)軸(14)上，葉輪之間安裝4-12個隔板(13)分隔，旋轉(zhuǎn)軸(14)與發(fā)電機(10)連接，旋轉(zhuǎn)軸(14)再與過速保護裝置(9)連接，進氣口(16)安裝在最下面的隔板下方；電加熱系統(tǒng)在裝置后端，由出氣口、 發(fā)熱電阻絲網(wǎng)與過熱保護裝置構(gòu)成，由上述發(fā)電系統(tǒng)接出的導(dǎo)線聯(lián)接過熱保護裝置(7)，再聯(lián)接發(fā)熱電阻絲網(wǎng)(6)，發(fā)熱電阻絲網(wǎng)(6)填充于電加熱系統(tǒng)內(nèi)部，出氣口(3)安裝在發(fā)熱電阻絲網(wǎng)(6)上方；管道內(nèi)固定系統(tǒng)由打撈頭、密封橡膠圈、上卡瓦、下卡瓦與殼體構(gòu)成，殼體(15)安裝在發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)外部，將發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)包裹，殼體(15)頂端安裝打撈頭(2)，密封橡膠圈(4)設(shè)置在殼體(15)與井筒油管(1)之間的空隙，上卡瓦(5) 安裝在裝置上部與井筒油管(1)間，下卡瓦(12)安裝在裝置下部與井筒油管(1)間；發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)間設(shè)有導(dǎo)氣通道(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于防治天然氣水合物生成的自發(fā)熱式天然氣水合物防治裝置。它能維護氣井安全生產(chǎn)和提高氣藏采收率。其技術(shù)方案該裝置由發(fā)電系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)和管道內(nèi)固定系統(tǒng)組成；葉輪同心排列安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，葉輪間安裝隔板分隔，旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機和過速保護裝置連接，進氣口安置在隔板下方；發(fā)電系統(tǒng)接出的導(dǎo)線連接過熱保護裝置和發(fā)熱電阻絲網(wǎng)，出氣口安在發(fā)熱電阻絲網(wǎng)上方；殼體安裝在發(fā)電系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)外部，頂端安裝打撈頭，密封橡膠圈設(shè)置在殼體與井筒油管壁的空隙，上卡瓦和下卡瓦安裝在裝置與井筒油管間。本發(fā)明依靠地層氣工作，加熱持續(xù)穩(wěn)定，增產(chǎn)節(jié)能效果顯著，采用鋼絲投撈作業(yè)，操作管理方便，用于天然氣生產(chǎn)井。
文檔編號E21B43/00GK102383766SQ201110313048
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者劉建儀, 唐娟, 張廣東, 李麗, 王 琦, 白楊, 譚曉華 申請人:西南石油大學(xué)