[發明專利]海底天然氣水合物電噴泵組合開采方法及裝置

有效

• 申請號: 201110402033.5
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102392646A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 何巖峰;于曉玲
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及海底天然氣水合物的開采方法及裝置，用于開采海底天然氣水合物。

背景技術

海底天然氣水合物的蘊藏量巨大，極有可能成為今后重要的化石能量來源。目前對海底散布的低豐度的天然氣水合物的開采技術主要包括固體開采法、水力提升法、熱激發開采法、微波開采法等。例如：中國專利號為200710168759.0、名稱為“一種海底天然氣水合物開采方法及裝置”公開的固體開采法，用海底軟管吸入固體形式的天然氣水合物，并通過海底中轉站將泥漿輸送到海面，然后利用高溫海水分解采集到的天然氣水合物。水力提升法是開采海底淺層天然氣水合物，使用海底中轉泵提升多相混合流動的水合物，然后再用熱水分解水合物，要將電流輸入海底驅動中轉泵，需要消耗大量能量，且對電纜連接頭的絕緣性要求較高。海底設備結構復雜、運轉部件多、產液不穩定、設備可靠性低。中國專利申請號為200910235236.2、名稱為“一種海底天然氣水合物開采方法”?公開一種熱激發開采法，該方法主要的開采對象為海底巖層中的天然氣水合物，需要鉆兩口井，成本高、工藝流程復雜、經濟性差，熱利用效率低、加熱區域小。此外，中國專利申請號為200910194333.1、名稱為“一種利用風能供電的天然氣水合物微波原位開發系統”公開了利用風能供電的微波開采方法，利用風力發電機的電流，在井下采用微波進行加熱。該方法加熱區域小，微波穿透率低，設備壽命較短。???

綜上所述，現有的天然氣水合物的開采方法和設備均未考慮到天然氣水合物儲藏豐度低、分布面積廣、分布厚度薄的特點，也未考慮如何充分利用自然的能量將海底表面的天然氣水合物收集到海面，開采中需要建設海底中轉站、下入微波發生器或鉆分支井等，工藝流程復雜。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術不足，基于陸上石油開采中較為成熟的氣舉技術和天然氣的相變理論而提出一種結構簡單、流道內活動部件少、天然氣水合物采出物相態可調、開采成本低廉、占地面積小、適用于深水的海底天然氣水合物電噴泵組合開采方法，同時提出一種排量大、吸入能力強、適用于任意角度和深海、占地面積小、海下活動部件少的海底天然氣水合物電噴泵組合開采裝置。

本發明海底天然氣水合物電噴泵組合開采方法采用的技術方案是：先是海面采氣平臺或船舶上的電動離心泵從動力液管道注入加壓后的海水作為動力液，動力液從噴射泵的噴嘴入口進入，在噴嘴出口造成低壓區；接著，海底天然氣水合物與泥沙混合層中的天然氣水合物、海水及泥沙的混合物被吸入采氣管道入口，經過采氣管道到噴射泵被吸入噴嘴出口的低壓區與所述動力液混合形成混合液體，最后，混合液體經過噴射泵的出液口進入采氣管道，沿采氣管道與動力液管之間的環形空腔向上流動，直至海面采氣平臺或船舶上的多相分離與儲存系統，完成多相分離及儲存。

本發明海底天然氣水合物電噴泵組合開采裝置采用的技術方案是：海面采氣平臺或船舶上設有電動離心泵和天然氣的多相分離與儲存系統，其特征是：多相分離與儲存系統通過采氣管道連接海底天然氣水合物與泥沙混合層，采氣管道串接海面下的噴射泵；電動離心泵通過動力液管道連接噴射泵且動力液管道空套在采氣管道中；采氣管道的下端連接采氣管道入口；所述噴射泵具有噴嘴和出液口。

本發明的有益效果是：

1、本發明利用海面船舶上安裝的大排量電動離心泵將海水注入采氣管道中的動力液管道出口安裝的噴射泵的噴嘴，利用噴射泵在采氣管道入口處形成吸入水流，將海床上的天然氣水合物顆粒和沙粒等一起攜帶到海面，天然氣外輸，泥沙返排海底。能提高海底水合物分解的效率、節約分解天然氣水合物所需的能量。

2、開采裝置排量大，噴射泵不受海床深度和管道傾斜角度的影響，吸入能力強，尤其適合開采散布于海床上的低豐度天然氣水合物；能連續生產，不易發生沙埋和水合物堵塞；無需增加井下加熱裝置或向海床注入熱介質，節約能量；海面下井筒內沒有活動部件和電熱部件，地面流程和全部生產結構簡單、工作狀態穩定；開采位置的海床深度不受限制，尤其適用于深海開采天然氣水合物。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明；

圖1是本發明裝置的組成示意圖；

圖2是圖1中采氣管道入口7的結構放大示意圖；

圖3是圖1中噴射泵6的結構放大剖視圖及工作原理示意圖；