【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及本专利技术涉及海洋油气低碳开发领域，具体地涉及一种深水水下脱碳方法及应用该方法的s波形管道系统。
技术介绍
1、目前，海上ccus大多将海底油气连同co2伴生气一并举升到平台上，经过分离、压缩等工艺处理后再回注到海底。一方面，受经济成本、工程安全等多方面因素限制，海上平台通常被设计的较为紧凑，改造、新增碳捕集、加工、回注设备会进一步压缩有效作业空间；另一方面，将co2伴生气举升到平台上再回注其本身涉及复杂的工艺流程，对人力物力的成本消耗都较高，同时埋藏了诸如气体泄漏、压缩机爆炸等更多风险隐患。因此，在开采过程中，先对产物进行水下脱碳(部分甚至全部)，后举升到海上平台，减轻甚至消除平台上碳捕集、加工再回注的工艺需求，是助力海上ccus产业降本增效的有效途径之一。
2、包括co2在内的诸多小分子气体在合适的低温、高压环境下会被由水分子组成的笼型结构捕获，由气态转化为固态，形成对应的水合物。由于不同气体组分对应的相平衡条件也不同，因此水合物相变也被提出作为一种精细分离气体的手段。研究表明，在相同压力下，co2水合物对应的相平衡温度一般要明显高于以ch4为主的天然气水合物对应的相平衡温度，因此可以通过水合物相变的方式进行分离。相变速率可通过过冷度和表面活性剂调控。
3、深水本身具有低温、高压、波浪流载荷复杂等特性，尤其是结合水温梯度和地温梯度可知，海床表层泥线位置附近处的温度最低，是气态产物转化为固态水合物的理想环境。
技术实现思路
1、本专利技术旨在
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种深水水下脱碳方法及应用该方法的s波形管道系统，可以实现co2分离、水下脱碳、海底碳封存的目的。
3、一种深水水下脱碳方法，其特征在于，该方法基于co2水合物的相变，包括如下步骤：
4、a.预设构型，根据目标海域的海床表层环境，包括温度、压力、波浪流载荷参数，预设管道的s形构型，在管道上安装浮筒，根据管道在深水中的形态依次划分为上升段、悬浮段、下降段和回升段；
5、b.精细调控co2水合物相变，对上升段管道进行加热，确保海底油气产物安全流动，对下降段温度进行控制，使满足有且仅有co2组分满足水合物生成的条件，生成co2水合物；
6、c.co2组分水合物回注，在所述下降段的尾部分离油气混合物中的co2水合物，使固相的co2水合物重新排放到海床附近的海水中，使油气混合物中的气相组分沿所述回升段继续向上流动。
7、在该方法中，所述管道的s形构型，包括所述上升段的长度和坡度，所述悬浮段的长度以及下降段的坡度和长度。在实际中，依据井口油气产物的产出压力、在所述管道内的流速、油气产物的密度，以及co2水合物的反应时间以及完全析出的时间，计算所述上升段、所述悬浮段的长度，以及下降段的坡度和长度。
8、一种基于上述方法的s波形管道系统，包括管道、若干浮筒、伴热电缆、精细调温夹层、若干高敏压力探头、回排分支管道、单向阀和筛网，所述管道一端连接在井口上，另一端连接海上浮台，所述管道在深水中的形态整体呈s波形，具体可分为上升段、悬浮段、下降段和回升段，其中所述上升段的外壁上布设有所述伴生电缆，所述悬浮段的外壁上固定有若干所述浮筒，所述下降段的外壁上包覆有所述精细调温夹层，所述下降段的管腔内间隔设置有所述高敏压力探头，所述下降段的最底部连接有相贯通的所述回排分支管道，所述回排分支管道的管腔内安装有单向阀，所述回升段的管腔内靠近所述下降段的尾部设置有所述筛网。
9、进一步，还包括有举升泵，所述举升泵安装在所述回升段，用于为所述下降段尾部脱碳后的产物提供举升动力。
10、进一步，若干个所述高敏压力探头分布在所述管道的圆周面上，所述精细调温夹层内分布有多根与所述高敏压力探头对应的电热单元。
11、进一步，所述高敏压力探头与所述精细调温夹层的温控系统进行连锁，所述精细调温夹层的温控系统能根据所述高敏压力探头实时反馈的所述管道内压力值调整对应的所述电热单元的电热功率。
12、进一步，所述电热单元沿所述管道的轴向分布或环绕分布。
13、进一步，所述伴热电缆以s形遍布在所述上升段的管道上。
14、本专利技术的有益效果：一种深水水下脱碳方法，存在以下优点：利用海洋深水低温等自然环境条件，诱导产物中的co2转化为水合物，以浆状形态沉积，从而达到水下分离、脱碳的目的，精简了浮体上的配套设施和工业流程，节省了作业空间和时间，达到了降本增效的目的。
15、一种基于深水水下脱碳方法的s波形管道系统，利用管道的s波形态，在上升段与悬浮段缓冲产物流速，在下降段促使co2水合物的完全生成，利用重力促使生成的co2水合物浆体下滑，避免因co2水合物过度聚集沉积导致的管道堵塞风险，同时将浆体在靠近海床表层附近利用回排分支管道排放，利用回升管道，使分离了co2水合物的油气产物继续上升，该结构简单，操作方便，特设装备要求低，且s形海管结构本身更抗疲劳，宜于推广。
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1.一种深水水下脱碳方法，其特征在于，该方法基于CO2组分水合物的相变，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深水水下脱碳方法，其特征在于，所述管道的S形构型，包括所述上升段的长度和坡度，所述悬浮段的长度以及下降段的坡度和长度。
3.一种基于上述方法的S波形管道系统，其特征在于，包括管道、若干浮筒、伴热电缆、精细调温夹层、若干高敏压力探头、回排分支管道、单向阀和筛网，所述管道一端连接在井口上，另一端连接海上浮台，所述管道在深水中的形态整体呈S波形，具体可分为上升段、悬浮段、下降段和回升段，其中所述上升段的外壁上布设有所述伴生电缆，所述悬浮段的外壁上固定有若干所述浮筒，所述下降段的外壁上包覆有所述精细调温夹层，所述下降段的管腔内间隔设置有所述高敏压力探头，所述下降段的最底部连接有相贯通的所述回排分支管道，所述回排分支管道的管腔内安装有单向阀，所述回升段的管腔内靠近所述下降段的尾部设置有所述筛网。
4.根据权利要求3所述的S波形管道系统，其特征在于，还包括有举升泵，所述举升泵安装在所述回升段，用于为所述下降段尾部脱碳后的产物提供举升动力。p>
5.根据权利要求3所述的S波形管道系统，其特征在于，若干个所述高敏压力探头分布在所述管道的圆周面上，所述精细调温夹层内分布有多根与所述高敏压力探头对应的电热单元。
6.根据权利要求5所述的S波形管道系统，其特征在于，所述高敏压力探头与所述精细调温夹层的温控系统进行连锁，所述精细调温夹层的温控系统能根据所述高敏压力探头实时反馈的所述管道内压力值调整对应的所述电热单元的电热功率。
7.根据权利要求6所述的S波形管道系统，其特征在于，所述电热单元沿所述管道的轴向分布或环绕分布。
8.根据权利要求3所述S波形管道系统，其特征在于，所述伴热电缆以S形遍布在所述上升段的管道上。
...【技术特征摘要】
1.一种深水水下脱碳方法，其特征在于，该方法基于co2组分水合物的相变，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种深水水下脱碳方法，其特征在于，所述管道的s形构型，包括所述上升段的长度和坡度，所述悬浮段的长度以及下降段的坡度和长度。
3.一种基于上述方法的s波形管道系统，其特征在于，包括管道、若干浮筒、伴热电缆、精细调温夹层、若干高敏压力探头、回排分支管道、单向阀和筛网，所述管道一端连接在井口上，另一端连接海上浮台，所述管道在深水中的形态整体呈s波形，具体可分为上升段、悬浮段、下降段和回升段，其中所述上升段的外壁上布设有所述伴生电缆，所述悬浮段的外壁上固定有若干所述浮筒，所述下降段的外壁上包覆有所述精细调温夹层，所述下降段的管腔内间隔设置有所述高敏压力探头，所述下降段的最底部连接有相贯通的所述回排分支管道，所述回排分支管道的管腔内安装有单向阀，所述回升段的管腔内靠近所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈野，何宁，王辉，雷震名，田震，刘松，何建文，何杨，熊海荣，苑健康，杨琥，李旭，杨伟，戚晓明，潘悦然，
申请(专利权)人：海洋石油工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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