[發明專利]一種海底表層天然氣水合物開采方法及開采裝置

有效

• 申請號: 201410469346.6
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104265300B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 鄧嶸;黃志強;郭正偉;豐波;劉勇;安美;唐東
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于天然氣開采領域的海底表層天然氣水合物開采方法及開采裝置。

背景技術

天然氣水合物是清潔、優質的能源，世界上天然氣水合物的總資源量相當于全球已知煤、石油和天然氣的2倍，可滿足人類1000年的需求。它將是21世紀人類最重要的能源。成功開采天然氣水合物，對解決能源危機以及人類的發展都有極具重要的意義。

目前針對開采天然氣水合物的開采方式很多，但是都是通過改變其形成的物理化學性質使其分解，從而實現天然氣水合物的開采。如減壓法，熱刺激法，化學試劑法，二氧化碳置換法。這些開采方式適合于水合物表面有堅硬的凍土層，通過鉆井，然后在井筒內實現開采。

不管是采用減壓法，熱刺激法、化學試劑法，還是采用二氧化碳置換、水力提升、微波加熱等新方法開采天然氣水合物，大多面臨著儀器設備復雜、試劑價格昂貴等問題。并且以上幾種方法只適合于水合物上層具有良好的不可分解的覆蓋層的礦藏，否則都不可行。而海底的部分天然氣水合物形成于海底表層，以上幾種方法都不適合于海底表層的天然氣水合物開采。

發明內容

本發明的目的是：為了克服現有技術不適合于海底表層天然氣水合物的開采，且試劑價格昂貴、儀器設備復雜等缺陷，特提供一種海底表層天然氣水合物開采方法及開采裝置。先將海底表層天然氣水合物切削后，用抽漿泵將天然氣水合物漿通過管柱等結構抽吸到工作船上，然后在工作船上完成天然氣水合物的分解并利用。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：一種海底表層天然氣水合物開采方法，包括以下步驟：

1)在工作船上用柴油機帶動轉盤旋轉，轉盤將轉矩通過管柱、萬向節、調整臂、減速器、切削頭轉動軸逐步傳遞到切削頭上，切削頭通過切削齒切削海底表層天然氣水合物；

2)開動工作船上的抽漿泵，將上述切削的海底表層天然氣水合物漿通過吸嘴吸入，流經調整臂的內腔、管柱的內腔，最終被抽吸到工作船上的天然氣水合物分解設備中；

3)在天然氣水合物分解設備中，將分離出的天然氣收集起來與用戶端相連接，將分離出的水和砂石直接排入海底。

在步驟1)中管柱與切削頭間安裝有調整臂，使切削頭能適應在海底高低不平的地勢，有效切削海底表層天然氣水合物。

在步驟2)中吸嘴安裝在收集倉上且靠近切削齒切削海底表層天然氣水合物處，收集倉固定在調整臂上，天然氣水合物漿進入吸嘴后到達收集倉內，再由通孔依次進入調整臂內腔、管柱內腔，最終達到工作船上的天然氣水合物分解設備中。

一種海底表層天然氣水合物開采裝置，是由海底開采部分和海上工作船部分組成，海底開采部分至少包括管柱、調整臂、收集倉、減速器和切削頭。管柱與調整臂用萬向節連接，萬向節外部由軟管A包裹并且密封；調整臂與減速器用聯軸器連接，調整臂進入減速器的外殼處用密封圈A密封；收集倉安裝在調整臂與切削頭聯接處，收集倉的下端安裝在切削頭轉動軸上，用軸承A密封連接，收集倉的上端安裝在調整臂上，用軸承B密封連接；切削頭轉動軸進入減速器的外殼處用密封圈B密封；切削齒安裝在切削頭的外圍，吸嘴安裝在收集倉上且靠近切削齒切削處；海上工作船部分設有抽漿泵、轉盤和天然氣水合物分解設備，抽漿泵與天然氣水合物分解設備之間用軟管B連接，轉盤卡住管柱直接傳遞轉矩，抽漿泵與管柱管口用軟管連接。

所述萬向節保證傳遞到調整臂的力不受海底高低不平而改變，保證調整臂處于平穩的工作狀態。

所述減速器將調整臂上的力的方向改變90度傳遞到切削頭轉動軸上，整個減速器與海水隔絕。

所述調整臂在收集倉內包裹處的半徑比原管半徑大1-5倍，且此處四周布滿通孔，便于天然氣水合物漿流入到調整臂中。

本發明具有以下的有益效果：(1)本發明的開采方法原理簡單、實用，能方便實現海底表層天然氣水合物的連續開采；(2)本開采方法的開采裝置結構簡單，能耗少，易于實施，用于海底天然氣水合物的開采。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1為本發明海底表層天然氣水合物的開采裝置的結構示意圖。

圖2為本開采裝置中萬向節以下部分俯視圖(俯視為向海底下看方向)。

圖3為本開采裝置中萬向節以下部分正視圖。