[發(fā)明專利]一種海底表層天然氣水合物的開采方法及其開采裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510324134.3
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104948143B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧嶸;李向東;邱順佐;郭正偉;李孟華;豐波
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于天然氣開采領(lǐng)域的海底表層天然氣水合物的開采方法及其開采裝置。

背景技術(shù)

天然氣水合物是由水與氣體分子(以甲烷為主)在低溫高壓條件下形成的白色結(jié)晶狀固體物質(zhì)。1m³天然氣水合物蘊藏的能量相當于164m³天然氣的熱值。天然氣水合物主要分布在陸地永久凍土和深海海域，其中深海海域天然氣水合物的儲量約是陸地的100倍，是全球其他化石燃料儲量的2倍。因此,天然氣水合物被認為是未來最有遠景的、新型的、和凈潔性的接替能源。

目前開采天然氣水合物的開采方式很多，第一類是通過改變其形成的物理化學性質(zhì)使其分解，從而實現(xiàn)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(nèi)實現(xiàn)開采。第二類是在深海中海底利用機械把天然氣水合物以固體的形式開采,再利用海底集礦系統(tǒng)對表層的水合物進行初步的分離,然后利用水力提升系統(tǒng)將水合物提升到海平面。

針對此兩類方法開采天然氣水合物，大多面臨著儀器設(shè)備復雜、試劑價格昂貴、提升需要消耗大量能量等問題,尤其第二類開采方法還需要解決提升水合物的過程中復雜的三相流動問題。并且第一類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，然而深海淺層非成巖地層的天然氣水合物形成于海底表層，因此第一類不適合于海底表層的天然氣水合物開采。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：為了克服目前開采中試劑價格昂貴、儀器設(shè)備復雜以及提升需要消耗大量能量,且提升水合物的過程涉及復雜的三相流動等問題，特提出一種海底表層天然氣水合物的開采方法及其開采裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種海底表層天然氣水合物的開采方法，包括以下步驟：先開動采礦車上的開發(fā)裝置，帶動固定在采掘臂一端的切削頭，切削頭切削海底表層天然氣水合物，采掘臂另一端固定在旋轉(zhuǎn)平臺上控制切削頭的工作方位；然后通過輸送管路B將上述切削的海底表層天然氣水合物漿用吸嘴吸入顆粒細化裝置內(nèi)，再用抽漿泵泵入到采礦車上的天然氣水合物分解裝置中的右轉(zhuǎn)移室；其后啟動控制中心向控制閥A發(fā)出信號，控制閥A開啟，固液氣三相水合物流經(jīng)控制閥A進入右加熱室；在右加熱室海水流經(jīng)抽吸分離器上的孔排入海中，固態(tài)天然氣水合物被網(wǎng)孔擋著存入右加熱室中，隨著切削頭不斷地采集海底表層天然氣水合物，右加熱室中的固態(tài)天然氣水合物達到預定的積累量，觸發(fā)傳感器B分別向控制閥A和控制閥C發(fā)出信號，控制閥A關(guān)閉，微波管開始加熱，控制閥C打開，天然氣水合物流經(jīng)控制閥C通過輸送管路A進入左轉(zhuǎn)移室，右加熱室內(nèi)的固態(tài)天然氣水合物開始分解，天然氣經(jīng)輸氣管自動上升被工作船上的集氣裝置所收集；觸發(fā)傳感器A檢測到右加熱室反應(yīng)完畢，向控制閥B和控制閥D發(fā)送信號，控制閥B、D均開啟，海水經(jīng)控制閥B進入右加熱室沖洗分解后的水和砂石，水和砂石由排廢管排入海底。

在上述步驟中管柱與切削頭間安裝有顆粒細化裝置，使天然氣水合物在管柱內(nèi)的水力運輸顯得便利。微波管安裝在分解裝置的左右加熱室內(nèi)壁上，左右加熱室中間的隔熱室內(nèi)接入電纜，為微波管提供電能，在隔熱室內(nèi)電纜的周圍充滿隔熱材料，避免左右加熱室的分解發(fā)生干擾。左右加熱室內(nèi)設(shè)置有觸發(fā)傳感器來檢測加熱室內(nèi)的情況，左右分解裝置的設(shè)計保證分解反應(yīng)的連續(xù)性，進而提高開采效率。經(jīng)顆粒細化裝置細化后的天然氣水合物顆粒，分別交替送入右加熱室或左加熱室進行加熱分解，分解后的天然氣由輸氣管運送到工作船上的集氣裝置收集。