[發明專利]海底天然氣水合物的開采辦法及系統

無效

• 申請號: 201310181811.1
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103277072A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 李賢明;李樂水;李永紅
• 申請（專利權）人: 李賢明
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及一種海底天然氣水合物(又名“甲烷水合物”和“可燃冰”)的開采辦法及系統，尤其是一種結構簡單、運行可靠成本低、節能環保、安全可控無污染物排放的海洋油氣資源開采辦法及系統，技術領域屬于海洋油氣資源開采領域。

(二)背景技術

海底天然氣水合物是甲烷氣體在低溫高壓環境下與水分子結合形成的結晶體，加熱減壓分解后產生的主要氣體成分是純度很高的甲烷，甲烷分子只有一個碳原子，燃燒后排放的二氧化碳少，且沒有硫化物產生，是一種理想的清潔能源。目前，世界上還沒有一種成熟的海底天然氣水合物的開采辦法及系統正式投入商業運行，原因是現有的開采辦法都比較復雜，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷氣體的泄漏，造成環境污染和大氣的溫室效應，還處于試驗室探索階段，無法投入商業運營。

(三)發明內容

本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種結構簡單、運行可靠、成本低、節能環保、安全可控無污染物排放的海底天然氣水合物的開采辦法以及系統

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的特殊之處在于：通過海上鉆井平臺鉆兩個豎井到海底下面含有天然氣水合物的礦層的中下部，兩個豎井的深度略有不同，間距不要太遠。再向較深一點的豎井底部注入加熱后的高溫海水，使甲烷從固態變成氣態，氣態甲烷從另一個豎井中噴出，經過加壓和冷卻除去其中的水分，經過氮氣壓縮制冷機再次冷卻變液體甲烷或者再次做成天然氣水合物儲存備用。所開采的甲烷的一部分用作海水加熱的燃料。

本發明的有益效果是：1、由于該發明是通過向海底下面有天然氣水合物的礦層注入高溫海水，使甲烷從固態變成氣態的，在注入熱海水之前有充分的時間做好管道的密封防漏工作，由于甲烷的分解過程需要吸收熱量，在開采的過程中只要停止注入高溫海水，天然氣水合物就會在短時間內停止其分解過程，不會造成甲烷的泄漏。2、所開采的部分甲烷在燃燒加熱爐內燃燒后加熱海水，高溫海水的熱量一部分在海底下面被天然氣水合物吸收，剩余部分上升到上面以后經過換熱器換熱再次加熱海水得到循環利用。甲烷燃燒后產生的高溫廢氣經過儲水罐后再排到大氣中，廢氣中的水分和熱量再次得到充分吸收和利用，廢氣中的一部分二氧化碳變成碳酸混合入罐內的海水中再次注入海底。排放物只有少量二氧化碳。整套系統絕大多數管路和容器罐采用保溫措施，幾乎沒有熱能的浪費。3、該系統采用柴油發電機組供電，造價低，運行可靠，維護方便。4、該開采辦法屬于空隙滲透置換法，而非挖掘法，不會產生很大的空腔，注入海底下面的海水填充了原來天然氣水合物所占的空隙，不會造成海底坍塌。5、所開采的甲烷沒有散發到大氣中，經過多次循環利用達到開采率最大化。6、該系統的排放物只有二氧化碳，其他廢棄物全部回填海底下面得到再利用，無污染物排放。

(四)附圖說明

附圖1為本發明海底天然氣水合物開采辦法及系統的示意圖；

附圖2為本發明海底天然氣水合物開采辦法及系統的簡化示意圖；

其中：1熱水(氣)輸入管路，2增壓水泵，3燃燒加熱爐，4增壓風機，5儲水罐，6柴油發電機組，7氮氣壓縮制冷機，8儲存罐，9氣體壓縮分離器，10換熱器，11鉆井工作平臺，12天然氣輸出管路，13供水泵，14控制中心。

(五)具體實施方式

如圖1、2所示為本發明海底天然氣水合物開采辦法以及系統的一種具體實施例。包括：熱水(氣)輸入管路(1)，增壓水泵(2)，燃燒加熱爐(3)，增壓風機(4)，儲水罐(5)，柴油發電機組(6)，氮氣壓縮制冷機(7)，儲存罐(8)，氣體壓縮分離器(9)，換熱器(10)，鉆井工作平臺(11)，天然氣輸出管路(12)，和供水泵(13)，控制中心(14)。

實施時可以通過海上鉆井平臺，鉆兩個豎井深度達到海底天然氣水合物儲層的中下部，在豎井中分別放入熱水(氣)輸入管路(1)和天然氣輸出管路(12)并與豎井內壁之間密封好，防止天然氣泄露，然后在豎井的底部同時用適量的炸藥炸出兩個空腔并盡可能確保貫通，爆炸后熱水(氣)輸入管路(1)開始向炸藥炸出兩個空腔注入高溫海水，空腔內的天然氣水合物受熱后分解出具有一定壓力的含有水蒸氣的氣態天然氣，連同先前爆炸分解出的天然氣一起從天然氣輸出管路(12)上升到海面以上進入換熱器(10)進行冷卻；天然氣經換熱器(10)冷卻后分離出的冷凝水流進儲水罐(5)內。