本发明专利技术公开了一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，主要解决现有技术中存在的如何实现双层连续管开采水合物和不能高纯度的分离处理储层中细小粒径砂颗粒等问题。该装置包括外管，套置在外管两端的顶部接头和底部接头，设置在外管内部并与外管形成环空管道的内管，串联安装在内管内部且呈多级分离的螺旋分离器，以及设置在外管内并同时连通相邻两个螺旋分离器和相邻两段内管的中部接头。通过上述方案，本发明专利技术达到了利用双层管连续开采水合物混合浆体获的高纯度分离除砂的水合物的目的，具有很高的实用和推广价值。具有很高的实用和推广价值。具有很高的实用和推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置
[0001]本专利技术属于石油钻井
，具体地讲，是涉及一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置。
技术介绍
[0002]天然气水合物又称“可燃冰”，是一种高密度、高热值的非常规清洁能源(1m3天然气水合物可以释放出164m3甲烷气体和0.8m3水)，据估算，全球总的天然气水合物资源量转换成甲烷气体约为(1.8～2.1)
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m3，其碳含量是全世界已知全部天然气、石油和煤炭等能源储量的两倍，已成为当今最具潜力且储量巨大的清洁无污染能源。高效开发天然气水合物能保障我国能源安全，实现经济可持续发展。
[0003]天然气水合物广泛分布于海底砂岩储层，我国水合物大部分属于泥质粉砂岩型储层，其沉积物颗粒粒径在1～100μm范围。钻探试采结果表明，这样的储层特性导致开采过程中大量出砂，且已严重阻碍了天然气水合物开采进程。针对出砂问题，传统的降压、热激、二氧化碳开采法主要采用经典的防砂筛管、砾石充填等，但针对细小颗粒的防砂精度效果不好，且设备灵活性较差。而“固态流化”开采法中提出一种新型的井下原位分离除砂法，是一种潜力巨大的海洋水合物除砂技术。中国专利申请号为201710796364.9的一种海底浅层非成岩天然气水合物领眼回拖射流开采方法及开采装置中公布基于“固态流化”的双层管开采法，其中公布采用井下分离器进行除砂回填，但具体的井下原位分离装置没有具体报道。中国专利申请号为201710796364.9的一种偏置对称并联式海底浅层天然气水合物原位分离装置、中国专利申请号为201910200179.8的一种大处理量的一体式水合物井下原位分离并联装置和专利中国专利申请号为201910009430.2的一种使用螺旋分离器的大处理量水合物井下分离并联装置，针对双层连续管水合物开采技术中井下原位分离器除砂处理量小的问题提出了一些解决方案。但针对水合物混合浆体中细小砂颗粒分离去除问题还几乎处于技术空白，中国专利申请号为201710965017.4的一种串联式海底浅层天然气水合物原位分离装置中公布了一种单层管式水合物井下原位分离装置，但此结构无法直接应用与双层管水合物开采中。
[0004]因此，如何解决现有技术中存在的如何实现双层连续管开采水合物和不能高纯度的分离处理储层中细小粒径砂颗粒等问题是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，主要解决现有技术中存在的如何实现双层连续管开采水合物和不能高纯度的分离处理储层中细小粒径砂颗粒等问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，包括外管，套置在外管两端且同时具有射流通道和回收通道的顶部接头和底部接头，多段设置在外管内部并与外管形成
环空管道的内管，多个串联安装在内管内部且呈多级分离的螺旋分离器，以及设置在外管内并用于同时连通相邻两个螺旋分离器和相邻两段内管的中部接头；所述螺旋分离器包括位于前端的螺旋分离入口，位于中部并与螺旋分离入口连通的螺旋分离腔，以及位于后端并与螺旋分离腔连通的分离器回收通道和排砂通道；
[0008]其中，第一级螺旋分离器的螺旋分离入口与底部接头的回收通道连通，最后一级螺旋分离器的分离器回收通道与顶部接头的回收通道连通，同时外管与内管和中部接头构成射流通道。
[0009]进一步地，还包括一端固定在外管上且另一端用于固定内管和中部接头的定位销，以及设置在内管内壁上并用于固定螺旋分离器的支撑板，其中，外管、内管和中部接头上均开设有用于安装定位销的销孔。
[0010]进一步地，所述底部接头包括设置在底部接头外部一侧并与外管连接的底部外管安装凸台，设置在底部接头外部另一侧并与内管连接的底部内管安装凸台，开设在底部接头上且与射流通道连通的底部射流通道，以及贯穿开设在底部接头中部并与第一级螺旋分离器的螺旋分离入口连通的水合物混合浆体回收通道。
[0011]进一步地，所述中部接头包括设置在其两端并用于与内管连接的中部内管安装凸台，多个间隔设置在中部接头外周并通过定位销固定且与外管实现密封的凸棱，贯穿开设在中部接头内部并用于连接相邻两个螺旋分离器出入口的串联通道，以及开设在中部接头上、且一端与前一级螺旋分离器的排砂通道连通、另一端与外管连通的中部排砂通道，其中，相邻凸棱之间的间隙与外管形成射流通道。
[0012]具体地，所述顶部接头包括设置在顶部接头外部一侧并与外管连接的顶部外管安装凸台，设置在顶部接头外部另一侧并与内管连接的顶部内管安装凸台，开设在顶部接头上并用于外接双层连续管的顶部连接端口，开设在顶部接头上且一端与顶部连接端口连通、另一端与射流通道连通的顶部射流通道，贯穿开设在顶部接头中部并与最后一级螺旋分离器的分离器回收通道连通的水合物回收通道，以及开设顶部接头上且一端与最后一级螺旋分离器的排砂通道连通、另一端与外管连通的顶部排砂通道。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0014](1)本专利技术装置同时具有射流通道和回收通道，从而保证了在实际开采过程中射流破碎与水合物井下原位分离除砂通道互不干涉，并且本专利技术的顶部接头外接双层连续管，从而实现双层连续管开采水合物。同时本专利技术的螺旋分离器可以实现多级串联，前一级螺旋分离器排出的水合物浆体注入到后一级螺旋分离器中实现再次分离，并且经过多级分离，可以将从储层中混杂在水合物混合浆体中的细小粒径砂颗粒进行全分离，从而获到高纯度的水合物。
[0015](2)本专利技术的螺旋分离器结构紧凑，采用轴向安装的方式进行串接，在不改变井下空间大小的情况下实现水合物混合浆体的高纯度分离除砂。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图。
[0017]图2为图1俯视图。
[0018]图3为图2中A
‑
A处的剖视图。
[0019]图4为图2中B
‑
B处的剖视图。
[0020]图5为本专利技术底部接头的结构示意图。
[0021]图6为图5的俯视图。
[0022]图7为图6中A
‑
A处的剖视图。
[0023]图8为本专利技术中部接头的结构示意图。
[0024]图9为图8中A
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A处的剖视图。
[0025]图10为图8的俯视图。
[0026]图11为本专利技术顶部接头的结构示意图。
[0027]图12为图11中A
‑
A处的剖视图。
[0028]图13为图11的俯视图。
[0029]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
[0030]1‑
外管，2
‑
顶部接头，21
‑
顶部外管安装凸台，22
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顶部内管安装凸台，23
‑
顶部连接端口，24
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，其特征在于，包括外管(1)，套置在外管(1)两端且同时具有射流通道和回收通道的顶部接头(2)和底部接头(3)，多段设置在外管(1)内部并与外管(1)形成环空管道的内管(4)，多个串联安装在内管(4)内部且呈多级分离的螺旋分离器(5)，以及设置在外管(1)内并用于同时连通相邻两个螺旋分离器和相邻两段内管的中部接头(6)；所述螺旋分离器(5)包括位于前端的螺旋分离入口(51)，位于中部并与螺旋分离入口(51)连通的螺旋分离腔，以及位于后端并与螺旋分离腔连通的分离器回收通道(52)和排砂通道(53)；其中，第一级螺旋分离器的螺旋分离入口(51)与底部接头(3)的回收通道连通，最后一级螺旋分离器的分离器回收通道(52)与顶部接头(2)的回收通道连通，同时外管(1)与内管(4)和中部接头(6)构成射流通道。2.根据权利要求1所述的一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，其特征在于，还包括一端固定在外管(1)上且另一端用于固定内管(4)和中部接头(6)的定位销，以及设置在内管(4)内壁上并用于固定螺旋分离器的支撑板(7)，其中，外管(1)、内管(4)和中部接头(6)上均开设有用于安装定位销的销孔(8)。3.根据权利要求2所述的一种双层管式串联螺旋水合物原位分离除砂装置，其特征在于，所述底部接头(3)包括设置在底部接头(3)外部一侧并与外管(1)连接的底部外管安装凸台(31)，设置在底部接头(3)外部另一侧并与内管(4)连接的底部内管安装凸台(32)，开设在底部接头...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱顺佐，王国荣，钟林，方兴，王腾，鲁鲜庆，叶家豪，
申请(专利权)人：宜宾学院，
类型：发明
国别省市：
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