天然气的水合物态地下存储系统的制作方法

本发明属于天然气储存技术领域，特别涉及一种天然气的水合物态地下储存罐。

背景技术：

现有的天然气储存方式多为液化储存，是将气态天然气在温度为-165℃，压力为0.1mpa左右的条件下，液化为液态天然气。通过液化的方式储存天然气，一方面技术难度较高，对于设施设备要求严格，专业化程度高；另一方面液化天然气在外界因素影响下很容易转换为气态天然气，储存安全系数较低，容易发生危险。

现有的天然气多以液态形式进行储存，所要求的温压条件对于设备要求较高，存在一定的技术难度，且液态天然气受到外界条件影响很容易发生气化，存在安全隐患，

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种设备简单、安全可靠、能够高效储存天然气的天然气的水合物态地下存储系统。

本发明包括地上和地下两大部分，地上部分用于天然气的注入排出、水的注入、罐内污水杂质的排出和地下储存罐温度和压力的调节，地下部分用于储存天然气。

所述地下部分为密封储存罐，用于天然气与水进行反应，并储存天然气水合物；所述地上部分包括天然气注入装置、水注入装置、天然气排出装置、温度压力控制系统和排污装置；所述天然气注入装置包括天然气注入泵、天然气注入阀和注气管道，其中天然气注入泵固定在地面上，注气管道的一端与天然气注入泵连接，其另一端为封闭端，插入储存罐内的下部，注气管道在储存罐中部分的下部设有均匀分布的小孔，注气管道上设有天然气注入阀；

所述水注入装置包括注水泵、注水阀和注水管道，其中注水泵固定在地面上，注水管道的一端与注水泵连接，其另一端为封闭端，插入储存罐内的上部，注水管道在储存罐中部分的下部设有均匀分布的小孔，注水管道上设有注水阀；

所述天然气排出装置包括排气管道、天然气排出阀和天然气排出泵，其中天然气排出泵固定在地面上，排气管道的一端与天然气排出泵连接，其另一端为封闭端，插入储存罐内，设在注水管道的上面，排气管道在储存罐中的一段设有均匀分布的小孔，排气管道上设有天然气排出阀；

所述温度压力控制系统包括温压控制调节管道和温压控制装置，温压控制装置固定在地面上，温压控制调节管道的一端与温压控制装置连接，其另一端插入储存罐内中部，温压控制调节管道在储存罐内的部分为螺旋状，便于对罐内温度进行调节；

所述排污装置包括排污管道、排污阀和排污泵，其中排污泵固定在地面上，排污管道的一端与排污泵连接，其另一端与储存罐的底部连接，排污管道上设有排污阀。

所述罐体内各管道的连接上存在一定的上下顺序，最下方是注气管线，方便气体上移与注入水发生反应；中部是温压控制管线，管线设计为螺旋状便于对罐体内温度压力进行调节；上部稍靠下的位置是注水管线，使水在重力作用下下落与天然气反应；最上方是排气管线，便于气体的顺利排出。

气态天然气与水在温度为2-4℃，压力为3mpa条件下即可生成稳定的天然气水合物；在温度为-15～-5℃，常压条件下以亚稳态的形式长时间稳定储存。当大量天然气以天然气水合物的形式进行储存时，由于天然气水合物的热导率为18.7w/(m·℃)，比普通隔热材料27.7w/(m·℃)的热导率还要低，这使得天然气水合物的分解就十分缓慢。天然气注入泵将需要储存的天然气通过注气管道注入到储存罐内，注水泵将地面水通过注水管道注入到储存罐内，天然气排出泵将气态天然气通过排气管道抽至地面，排污泵将罐内多余的水和可能出现的污物通过排污管道抽到地面上。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、整套系统结构简单，运行成本低；

2、对于设备要求较低，技术上容易实施；

3、安全性高。

附图说明

图1是本发明的主视示意简图。

图中：1-天然气注入泵、2-天然气注入阀、3-注气管道、4-注水泵、5-注水阀、6-注水管道、7-密封储存罐、8-排气管道、9-天然气排出阀、10-天然气排出泵、11-温压控制调节管道、12-温压控制装置、13-排污管道、14-排污阀、15-排污泵、16-地层。

具体实施方式

在图1所示的天然气的水合物态地下存储系统示意图中，地下部分为密封储存罐7，用于天然气与水进行反应，并储存天然气水合物；地上部分包括天然气注入装置、水注入装置、天然气排出装置、温度压力调节系统和排污装置；天然气注入装置中的天然气注入泵1固定在地面上，注气管道3的一端与天然气注入泵连接，其另一端为密封端，插入密封储存罐内下部，注气管道在密封储存罐中部分的下部设有均匀分布的小孔，注气管道上设有天然气注入阀2；水注入装置中的注水泵4固定在地面上，注水管道6的一端与注水泵连接，其另一端为密封端，插入密封储存罐内上部，注水管道6在储存罐7中部分的下部设有均匀分布的小孔，注水管道上设有注水阀5；天然气排出装置中的天然气排出泵10固定在地面上，排气管道8的一端与天然气排出泵连接，其另一端为密封端，插入储存罐内，设在注水管道的上面，排气管道在储存罐中的一段设有均匀分布的小孔，排气管道上设有天然气排出阀9；温度压力控制系统中的温压控制装置12固定在地面上，温压控制调节管道11的一端与温压控制装置连接，其另一端插入储存罐内中部，在储存罐内的部分为螺旋状，便于对罐内温度进行调节；排污装置中的排污泵15固定在地面上，排污管道13的一端与排污泵连接，其另一端与储存罐的底部连接，排污管道上设有排污阀14。

储气时，打开天然气注入阀2，需要存储的天然气通过天然气注入泵1、注气管道3注入到地下储存罐7中，注气管道3在地下储存罐7中的部分均匀分布有小孔，作为天然气排入罐内的通道；打开注水阀5，地面水通过注水泵4、注水管道6注入到地下储存罐7中，注水管道6在地下储存罐7中的部分均匀分布有小孔，作为地面水排入罐内的通道；在天然气和水注入到地下储存罐7的同时，温压控制装置12通过温压控制调节管道11控制罐内温度和压力，使天然气和水反应生成天然气水合物；多余的水和罐内污物可打开排污阀14，通过排污泵15经由排污管道13抽至地面，经处理后重复利用，储气施工结束后，关闭天然气注入阀2、注水阀5、排污阀14。保存时，温压控制装置12通过温压控制调节管道11控制罐内温度和压力，使地下储存罐7保持在正常储存状态。排气时，打开天然气排出阀9，温压控制装置12通过温压控制调节管道11控制罐内温度和压力，使天然气水合物分解为天然气和水，天然气通过天然气排出泵10经由排气管道8抽至地面，分解出的水和罐内污物可打开排污阀14，通过排污泵15经由排污管道13抽至地面，经处理后重复利用，排气施工结束后，关闭天然气排出阀9、排污阀14。

技术特征：

技术总结
一种天然气的水合物态地下存储系统，其包括密封储存罐、天然气的注入装置、水的注入装置、天然气的排出装置、温度压力调节系统和排污装置，其中天然气注入泵、注水泵、天然气排出泵、排污泵和温压控制装置均固定在地面上，注气管道、注水管道、排气管道、排污管道和温压控制调节管道的一端分别与上述泵和温压控制装置连接，其另一端均插入储存罐内，排污管道的另一端与储存罐的底部连接，各管道上均设有阀门。本发明设备简单、安全可靠、能够高效储存天然气。

技术研发人员：李子丰;韩杰
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2018.05.24
技术公布日：2018.11.06