[發明專利]用于從水下環境中提取滯留氣體，將其轉化為籠合物，并安全輸送以供消耗的方法和系統

有效

• 申請號: 201680071348.7
• 申請日: 2016-10-07
• 公開（公告）號: CN108698951B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 斯圖爾特·L·保尼斯;邁克爾·T·凱齊里安
• 申請（專利權）人: 斯圖爾特·L·保尼斯;邁克爾·T·凱齊里安
• 主分類號: C07C1/12
• 分類號: C07C1/12;B01J8/00;C10G2/00
• 代理公司: 深圳鷹翅知識產權代理有限公司 44658
• 代理人: 黃幸兒;高杰

本發明提供了用于從地下環境(例如海底下)中提取滯留氣體(例如天然氣或氫氣)或油與天然氣的混合物并將其轉化為諸如籠合物的固體水合物的方法和系統，包括a)提取滯留氣體(例如天然氣或氫氣)或油與天然氣的混合物；b)任選地在第一儲罐或容器中將天然氣從油與天然氣的混合物中分離出來；c)將滯留氣體輸送到第二儲罐或容器；d)將海水引入第二儲罐或容器；e)混合滯留氣體和水以形成籠形水合物/水漿；f)從籠形水合物漿中除去多余的水以形成包括籠形水合物的固體；和g)將包括籠形水合物的固體處理成可輸送形式；和h)任選地將氣體收集到可運輸的容器中。

技術領域

本發明涉及從諸如深海的地下環境中提取天然氣或氫之類的滯留氣體(strandedgas)。此外，本發明涉及分離油和滯留氣體，并將滯留氣體轉化成易于輸送的形式。

背景技術

氣體籠形水合物是在一定的相對高壓和低溫條件下由水和氣體反應形成的非化學計量的結晶固體(見，例如Sloan et al.,Clathrate Hydrates of Natural Gases.3rded.；CRC Press,TaylorFrancis Group: Boca Raton,FL,2008)。一些努力旨在發展天然氣水合物(NGH)離岸和陸上供應鏈，以有效地將天然氣水合物輸送到再氣化和最終消耗的地點(見，例如Gudmundsson et al.,Transport of Natural Gas as FrozenHydrate.International Society of Offshore and Polar Engineers, 1995；Nogami etal.,Development Of Natural Gas Supply Chain By Means Of Natural Gas Hydrate(NGH).International Petroleum Technology Conference:2008；Rehder et al.,Energies 2012； 5(7):2499-2523；Tamsilian et al.,J.Dispersion Sci.Technol.2013；34(2):259-267)。希望找到安全、高效和環保的方法從水下環境中獲得天然氣或氫氣等滯留氣體并將其安全地輸送以供消耗。由于甲烷是天然氣的主要組分，所以研究文獻通常側重于甲烷籠形水合物 (MCH)的形成。然而，視乎產地，可能的氣體組成可以是幾乎純的甲烷以至復雜的混合物，富含較重的揮發性烴。本文所述的處理更一般地指天然氣籠形水合物(NGCH)的形成，其中起始天然氣可以是約85重量％的甲烷、10重量％的乙烷和5重量％的丙烷。這種處理可以容易地適用于其他組成。一個關鍵方面是，在相同的溫度下，從天然氣混合物形成NGCH通常比從純甲烷形成MCH需要更低的靜水壓力(圖1)。另外，涉及更少甲烷和更多乙烷、丙烷、丁烷和異戊烷等的其他較不常見或人工混合的烴氣體混合物也會形成固體籠形水合物，并且這些較高分子量氣體組分的比例越高，所需的壓力越低。然而，形成籠合物的溫度范圍變得更窄，對于從這些純烴氣體形成籠形水合物所需的溫度和壓力范圍而言，其中從純丁烷形成需要低于4℃的水溫(圖2)。

MCH和NGCH處理的基礎是利用在海底下800米深度的6℃或更低的水溫，其中相應的壓力為8.24MPa(～1200psi)(圖1)。在這樣的壓力和深度下，甲烷氣泡注入海水時，像天然氣一樣很快形成小MCH球體和薄片(見，例如et al.,Journal of GeophysicalResearch:Oceans 2012；117；Warzinski et al.,Geophysical Research Letters 2014；41(19):2014GL061665)。海洋中的溫度分布在全球不同的地點有所不同。墨西哥灣往往比北海溫度稍高一些，因此在類似的溫度范圍下前者需要更大的深度來快速形成MCH。這里要補充的另外一點是在勘探深海石油儲備時，天然氣被認為是不期望的組分。有時候，為了防止氣體燃燒，滯留氣體會被燃燒或者泵回地下。氣體含量是選擇生產哪個儲備的標準，而氣體含量過高會阻礙開發。