[發明專利]一種海底淺層非成巖天然氣水合物固態流化開采裝置及方法

有效

• 申請號: 201710249143.X
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106939780B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王國榮;黃蓉;劉清友;周守為;王雷振;付強;李清平
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種海底淺層非成巖天然氣水合物固態流化開采裝置，它包括水力射流噴嘴組合、連續軟管、設置于海面上的水合物收集船、設置于海水中的中轉站、設置于海底表面層內的隔水導管，隔水導管內設置有導向座，導向座內設置有水力射流噴嘴組合，噴嘴本體的外部套設有與中轉站連接的輸送管，輸送管與噴嘴本體的接觸處設置有開口，中轉站與水合物收集船連接，連續軟管的一端連接在水合物收集船上，另一端自上而下貫穿輸送管且連通噴嘴本體的流道；它還公開了海底淺層非成巖水合物的采集方法。本發明的有益效果是：節約了能源、避免對海洋造成污染、降低天然氣的開采成本、采集效率高。

技術領域

本發明涉及到海底天然氣水合物開采技術領域，特別是一種海底淺層非成巖天然氣水合物固態流化開采裝置及方法。

背景技術

天然氣水合物又稱“可燃冰”，由甲烷為主的烴類氣體和水在一定的溫度壓力條件下形成的“籠型化合物”，呈白色晶狀結構。其碳含量相當于全世界已知煤炭、石油和天然氣等能源總儲量的兩倍。因此，天然氣水合物特別是海洋天然氣水合物被普遍認為將是21世紀替代煤炭、石油和天然氣的新型的潔凈的能源資源，同時也是目前尚未開發的儲量大的一種新能源。

按照水合物分解氣化后礦層的骨架結構是否能夠保持不散不塌（能夠承力），海底天然氣水合物礦層可分為成巖型與非成巖型兩類；目前主流意見認為成巖型水合物較非成巖型在技術層面更容易實現開采，但海底水合物絕大多數是非成巖型。

目前，國內外考慮用于開采水合物的主要方法有注熱法、降壓法、二氧化碳置換法、注化學試劑法等，這些開采方式要求水合物上層具有良好的封閉蓋層，封閉蓋層厚度大、結構堅實，且礦層本身在水合物開采分解后礦層骨架仍能夠保持不散即成巖型水合物礦層，否則當水合物分解出氣體后，礦層的骨架結構將不復存在，且分解產生的大量氣體將會改變地層壓力，且上述開采方法不能有效地控制水合物的分解速度、礦層空間上的分解范圍，將有可能引發地質環境災害，因為一旦形成水合物分解連鎖反應將引起重大災難；另外一個風險是水合物分解氣化后，如果封閉蓋層不好，氣體有可能穿透蓋層發生擴散。綜上上述開采方法至今仍未能有效解決上述問題，在商業化開采方面遙遙無期。

針對深海表面的天然氣水合物，一些學者提出了“固態流化”的開采方法，該方法是在不主動改變海底水合物礦層溫度和壓力的情況下，即避免水合物發生分解，以及由此引起的環境、地質災害，直接將天然氣水合物破碎成固體顆粒，通過密閉管道將天然氣水合物顆粒與海水的混合物泵送至海面，而后再進行分離、分解氣化等處理。

固態流化為深海淺層非成巖天然氣水合物的開采提供了新思路。目前針對海底表層的水合物開采裝置為自行式采礦車，但是對于海底淺層具有一定埋深的水合物不適應經濟性不高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種結構緊湊、節約了能源、避免對海洋造成污染、降低天然氣的開采成本、采集效率高的海底淺層非成巖天然氣水合物固態流化開采裝置。