[發明專利]用于海底塊狀水合物開采的中繼站及塊狀水合物預處理方法

有效

• 申請號: 201811485801.6
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109441407B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 李彥龍;劉昌嶺;陳強;胡高偉;郝錫犖;孟慶國
• 申請（專利權）人: 青島海洋地質研究所
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;E21B43/017;E21B43/36
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

本發明屬于水合物開采技術領域，針對目前海底塊狀水合物的原位固態開采過程中，只能將水合物舉升至甲板進行分解，耗費較大量的能源，帶來較大的施工風險的問題，本發明提供一種用于海底塊狀水合物開采的中繼站，該中繼站主要由水合物漿體入口、表層熱海水入口、混合腔、回路隔板、攪拌器、泥砂傳送帶、回注緩沖腔構成。塊狀水合物預處理方法：首先將水合物漿體和熱海水輸在吼道內混合，混合漿體在分解腔內分解，氣體進入氣體緩沖腔，泥砂進入回注緩沖腔。該中繼站能夠在水合物舉升管路中進行水合物分解和泥砂分離處理，不僅可以減少泥砂舉升帶來的能量損耗，而且還可以減少平臺施工風險，降低對設備的耐壓等級要求。

技術領域

本發明屬于水合物開采技術領域，具體涉及一種用于海底塊狀水合物開采的中繼站及水合物預處理方法。

背景技術

海洋天然氣水合物主要有孔隙分散型天然氣水合物和滲漏型塊狀天然氣水合物兩種賦存形式。塊狀水合物以肉眼可見的“冰塊”形式存在，原位固態開采方法是淺層塊狀水合物開采的途徑之一，其主要方案是對原位水合物進行機械破碎，形成水合物固體、泥砂混合漿體，并隨著冷海水抽取到甲板進行分解處理。由于水合物砂漿體系中含有大量的泥砂和冷海水，因此在甲板進行分解，對舉升系統的要求就很苛刻，舉升大量泥砂至甲板然后分離回注不僅浪費舉升資源，而且帶來泥砂沖蝕帶來的工程風險。另外，水合物分解過程伴隨著高壓氣體的釋放，在甲板進行水合物分解和處理對設備耐壓等級要求較高。因此，如果能夠在舉升到一定高度后將水合物進行分解，分離水合物砂漿體系中的泥砂和冷海水，然后將分離的泥砂和冷海水回注，這樣不僅可以減少泥砂舉升帶來的能量損耗，而且還可以減少平臺施工風險，有助于降低對設備的耐壓等級要求。

公開號為CN101182771A的中國專利公開了一種海底天然氣開采裝置，該裝置中設置了中繼站，中繼站僅作為轉運礦石只用，并不能進行水合物的分解處理。因此，目前，并沒有能夠分解水合物的中繼站。

發明內容

針對目前海底塊狀水合物的原位固態開采過程中，只能將水合物舉升至甲板進行分解，耗費較大量的能源，帶來較大的施工風險的問題，本發明提供一種用于海底塊狀水合物開采的中繼站及塊狀水合物預處理方法，該中繼站能夠在水合物舉升管路中進行水合物分解和泥砂分離處理，兼具泥砂回注和緩沖上部舉升系統的作用，不僅可以減少泥砂舉升帶來的能量損耗，而且還可以減少平臺施工風險，降低對設備的耐壓等級要求。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于海底塊狀天然氣水合物開采的中繼站，包括中空的殼體，殼體內上部設置隔板，下部設置固相顆粒過濾網，將殼體內的空腔分隔成混合腔、分解腔和固相顆粒傳送腔；混合腔的前端為較窄的吼道，后端為逐漸變寬的擴散腔，擴散腔與分解腔貫通，殼體的上部吼道的前端并列設置冷水合物漿體入口和熱海水入口，熱海水入口處設置噴嘴；

分解腔處的殼體為雙層結構，包括外層和內襯，外層和內襯之間形成氣體緩沖腔；氣體緩沖腔的頂部設置分解水氣出口，分解水氣出口與上部舉升管路連接；

分解腔內殼體的內襯上橫向設置多級回路隔板，回路隔板呈上而下交替排布，形成流體通路；回路隔板上安裝電加熱裝置；回路隔板為雙層結構，上層為鋼板，下層為濾網，鋼板設置在通氣孔的上方，濾網設置在通氣孔的下方，分解腔內氣體通過通氣孔進入氣體緩沖腔必須經過濾網；

最后一級回路隔板的下方設置所述的固相顆粒過濾網，固相顆粒過濾網的下方設置固相顆粒傳送裝置，固相顆粒傳送裝置運移方向的殼體內壁向外膨大形成回注緩沖腔，回注緩沖腔的底部設置回注口；最后一級回路隔板與固相顆粒過濾網之間的殼體上設置分解水出口，分解水出口通過管道接入回注緩沖腔內。

進一步地，所述鋼板的自由端向分解腔的底部方向傾斜設置。

進一步地，所述在相鄰的回路隔板之間安裝攪拌器，攪拌器固定設置在殼體上。

進一步地，所述分解腔內設置電潛泵，電潛泵的入口設置在上部舉升管路中。