[發(fā)明專利]一種綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610239181.2
• 申請日: 2016-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN105750050B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國榮;張亦馳;周守為;王雷振;付強(qiáng);謝齊;楊婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): B02C18/24
• 分類號(hào): B02C18/24;B02C25/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司51214
• 代理人: 鐘瑩潔,錢成岑

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海底天然氣水合物開采的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來天然氣水合物得到諸多國家的深入研究，探索高效開采海洋天然氣水合物的開采方法，已成為當(dāng)前世界研究熱點(diǎn)。我國南海天然氣水合物資源儲(chǔ)存豐富。但其中約85％天然氣水合物以弱膠結(jié)形式(非成巖)賦存于深海海底淺層沉積物中。

目前針對成巖天然氣水合物的開采方法有注入法、降壓法、注化學(xué)劑法以及上述幾種方法的聯(lián)合應(yīng)用等。但目前已在南海進(jìn)行了兩次試采取樣，從取樣結(jié)果看，我國天然氣水合物具有埋藏淺、膠結(jié)性差的特點(diǎn)。針對這種海底淺層弱膠結(jié)的天然氣水合物，有專家提出固態(tài)流化開采的概念：在不改變天然氣水合物溫度的條件下，直接利用機(jī)械采掘的方法將水合物破碎成細(xì)小顆粒，然后與海水混合輸送至海面，最后利用海表的熱海水促使天然氣水合物顆粒分解生成天然氣。

但是，在固態(tài)流化開采過程中，為使得后續(xù)管輸過程更順利地進(jìn)行，開采出的非成巖水合物需進(jìn)行采掘后的二次或多次破碎過程，以達(dá)到合適的粒徑比。因該過程在海底進(jìn)行，綠色、節(jié)能是破碎工程中十分重要的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種在天然氣水合物固態(tài)流化開采方法中，能夠最大化利用能量且最小化對海底生態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生負(fù)面影響的綠色節(jié)能二次破碎方法和裝置。

本發(fā)明的一方面提供了綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置，所述二次破碎裝置包括破碎管道、海水注入單元、動(dòng)力單元、破碎單元和監(jiān)測控制單元，其中，

所述海水注入單元包括熱海水輸入管和設(shè)置在熱海水輸入管的入口處的電磁閥，所述熱海水輸入管從破碎管道的中部伸入破碎管道中并且所述熱海水輸入管包括與破碎管道垂直設(shè)置的垂直管段和與破碎管道同軸設(shè)置的平行管段，所述熱海水輸入管的出口與破碎管道的出口位于破碎管道的同一側(cè)；

所述動(dòng)力單元設(shè)置在破碎管道中并且包括旋轉(zhuǎn)軸、水動(dòng)力子單元和電動(dòng)力子單元，所述旋轉(zhuǎn)軸伸入所述熱海水輸入管中并與所述熱海水輸入管的平行管段同軸設(shè)置，所述水動(dòng)力子單元包括套裝在所述旋轉(zhuǎn)軸一端的若干組水動(dòng)力渦輪并且所述若干組水動(dòng)力渦輪位于所述熱海水輸入管的平行管段中，所述電動(dòng)力子單元包括電機(jī)并且所述電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)；

所述破碎單元設(shè)置在破碎管道中并且靠近破碎管道的入口設(shè)置，所述破碎單元包括若干組切削刀頭，其中，每組切削刀頭包括套裝在所述旋轉(zhuǎn)軸的另一端的動(dòng)刀片和固定在所述破碎管道內(nèi)壁面上的靜刀片；

所述監(jiān)測控制單元包括計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)以及與所述計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)電連接的粒度監(jiān)測子單元、溫度監(jiān)測子單元、流量監(jiān)測子單元和扭矩轉(zhuǎn)速監(jiān)測子單元。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述熱海水輸入管和旋轉(zhuǎn)軸均通過支撐結(jié)構(gòu)固定在破碎管道中，所述若干組水動(dòng)力渦輪通過所述支撐結(jié)構(gòu)和設(shè)置在熱海水輸入管與旋轉(zhuǎn)軸之間的軸承實(shí)現(xiàn)支撐與傳動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述水動(dòng)力子單元提供破碎非成巖水合物的主要?jiǎng)恿Γ划?dāng)水動(dòng)力子單元的動(dòng)力不足時(shí)，電動(dòng)力子單元提供破碎非成巖水合物的主要?jiǎng)恿η宜畡?dòng)力子單元提供非成巖水合物的輔助動(dòng)力。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述破碎單元至少包括三組切削刀頭，并且所述三組切削刀頭的動(dòng)刀片和靜刀片交錯(cuò)布置。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述粒度監(jiān)測子單元包括設(shè)置在所述破碎管道的入口處的第一粒度監(jiān)測儀和設(shè)置在所述破碎管道的出口處的第二粒度檢測儀。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述溫度監(jiān)測子單元包括設(shè)置在熱海水輸入管的入口處的第一溫度監(jiān)測儀、設(shè)置在熱海水輸入管的出口處的第二溫度監(jiān)測儀和設(shè)置在破碎管道的出口處的第三溫度監(jiān)測儀。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述流量監(jiān)測子單元包括設(shè)置在熱海水輸入管的入口處的第一流量監(jiān)測儀、設(shè)置在熱海水輸入管的出口處的第二流量監(jiān)測儀和設(shè)置在破碎管道的出口處的第三流量監(jiān)測儀。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述扭矩轉(zhuǎn)速監(jiān)測子單元包括設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)軸與熱海水輸入管的交接處的扭矩傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。

根據(jù)本發(fā)明綠色節(jié)能非成巖水合物二次破碎裝置的一個(gè)實(shí)施例，所述破碎裝置中的各組件均采用適合流體流動(dòng)的流線化結(jié)構(gòu)并且進(jìn)行防沖蝕表面處理。