[實用新型]海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN204060641U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 張玉
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉勇;楊靜

技術領域

本實用新型涉及深海能源開采技術領域，具體涉及一種海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)。

背景技術

目前，能源早已成了維持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎，而傳統(tǒng)能源的日益枯竭時刻威脅著人類的發(fā)展，這迫使世界各國不得不尋找更高效、更清潔的替代能源。為開辟新能源，近幾十年來，越來越多的國家將目光投向一種鮮為人知的新型能源──天然氣水合物，它分布廣、能量密度高，被各國科學家公認為是21世紀最具前景的、最理想的清潔能源和替代能源。

據(jù)估計，全球海底天然氣水合物中甲烷資源量約為2.1×1016m³，甲烷中的碳總量相當于當前已知煤、石油和天然氣等化石燃料總資源量的兩倍。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)天然氣水合物礦藏主要分布在水深為300～4000m的海底，約占全球天然氣水合物總量的90％。天然氣水合物在高壓條件下形成，并賦存于海底以下0～1500m的松散沉積層中；因此，未來天然氣水合物開采的主要場合是海底。

目前，開采海底天然氣水合物的系統(tǒng)包括海底采集車、提升泵、硬管和分解平臺，分解平臺設置于海面上并設置有分解倉和收集倉，分解倉用于分解天然氣水合物，收集倉用于收集分解后的天然氣；硬管一端與分解平臺連接，提升泵懸掛在硬管上，提升泵通過軟管與海底采集車連接；海底采集車采集包含有天然氣水合物的海底沉積物并經(jīng)初步篩選后通過軟管提供給提升泵；提升泵將天然氣水合物及海水加壓后向海面輸送，帶有天然氣水合物的海水經(jīng)硬管被輸送至海面的分解平臺上，分解完成后，天然氣收集于收集倉內。

上述這種采集方式必須要有高揚程、大流量、高功率的提升泵，否則無法將海底幾千米的天然氣水合物輸送至海面；然而，提升泵通常設置在距海底幾十米的位置，一旦輸送管道出現(xiàn)堵塞，提升泵的負載必然加大，輸送管道內的壓力也會急劇增加，容易引起嚴重的生產(chǎn)事故。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提出一種海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)及控制方法。

一方面，本實用新型提出了一種海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)，包括海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；所述浮體球均勻分布在所述供料軟管上；所述分解平臺設置于海面上，并包括分解倉和收集倉；所述分解倉用于分解天然氣水合物，所述收集倉用于收集分解后得到的天然氣；所述硬管的一端與所述分解平臺連接，所述提升泵懸掛在硬管上，且所述提升泵通過供料軟管與海底采集車連接；所述海底采集車用于采集海底的天然氣水合物，并通過供料軟管將天然氣水合物與海水的混合物輸送給提升泵；所述提升泵用于將天然氣水合物加壓后輸送至海面的分解平臺上；所述壓力監(jiān)測裝置包括多個壓力傳感器，多個所述壓力傳感器設置于硬管的預定位置，用于檢測所述硬管內不同位置的壓力；所述控制器用于根據(jù)壓力監(jiān)測裝置監(jiān)測到的壓力控制所述提升泵的輸出流量。

在優(yōu)選技術方案中，多個所述壓力傳感器等距分布在所述硬管上。

在優(yōu)選技術方案中，所述壓力傳感器檢測到的壓力大于預定安全壓力時，所述控制器控制所述提升泵停止作業(yè)。

在優(yōu)選技術方案中，所述分解平臺上還設置有海水泵；所述海水泵的出口與分解倉連通，用于將海面的海水泵入所述分解倉。

在優(yōu)選技術方案中，所述海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)還設置有尾礦管；所述尾礦管的頂端與所述分解倉連接。

本實用新型提出的海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)設置有海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；壓力監(jiān)測裝置設置有多個壓力傳感器，多個壓力傳感器分布檢測硬官內不同位置的壓力，控制器根據(jù)各個壓力傳感器檢測到的壓力來控制提升泵的輸出流量，進而防止硬管內的壓力過高；當硬管內某處出現(xiàn)局部堵塞或流動不暢時，相應地，硬管內某些部位的壓力會增加，當與之相對的壓力傳感器檢測到的壓力大于預定的壓力時，控制器控制提升泵在安全范圍內適當減少或增加流量，在安全范圍內適當增加流量可以將堵塞部位的堵塞物沖開，減少流量可以避免硬管內的壓力繼續(xù)增加進而威脅作業(yè)安全，從而為正常作業(yè)提供安全保障。因此，利用本實用新型提出的海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)可以有效提升天然氣水合物開采過程的安全性。

附圖說明

圖1為本實用新型具體實施例提供的海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本實用新型具體實施例提供的海底天然氣水合物開采過程控制系統(tǒng)的控制框圖。

附圖標記說明：

1—海底采集車??2—提升泵??3—分解平臺??4—運輸船