一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋油氣裝備領(lǐng)域，特別涉及海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)。天然氣水合物甲烷含量高，燃燒污染小。
[0003]天然氣水合物主要來源與海底的有機物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。0°C時，在30個大氣壓即可生成，且壓力越高，水合物越不容易分解。海底是溫度、壓力和氣源三者同時具備的天然場所，在介質(zhì)空隙中廣泛分布，儲量豐富，是現(xiàn)有天然氣、石油儲備的兩倍，具有廣闊的開發(fā)前景。
[0004]天然氣水合物的開采通過破壞上述的幾個存在條件來進行，包括傳統(tǒng)開采法、C02置換開采法和固體開采法等。但是天然氣水合物開采過程中要防止水合物中的甲烷氣體的不可控溢出及可能引發(fā)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)崩塌，因此目前還未有大規(guī)模的天然氣水合物商業(yè)開采實踐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提出一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備，整個開采裝備具有自力行走功能，而且可以利用開采的能源進發(fā)電，并提供自動行走所需動力，而且水合物的分解采用局部密閉加熱，所以該開采方法，對海底的生態(tài)無影響。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，包括浮動式水面開采船和海底開采裝置，所述浮動式水面開采船包括:天然氣發(fā)電機、天然氣凈化及儲存裝置、線纜收放裝置和連續(xù)油管收放裝置，所述線纜收放裝置由動力線纜盤、控制線纜盤和線纜導向輪組成，所述連續(xù)油管收放裝置由動力油管盤、控制油管盤和油管導向輪組成，所述動力線纜盤和動力油管盤的動力由電機提供，所述電機與天然氣發(fā)電機相連接，所述線纜收放裝置上纏繞有動力線纜，所述動力線纜與天然氣發(fā)電機相連接，所述連續(xù)油管收放裝置纏繞有油管，所述油管與天然氣凈化及儲存裝置相連接，所述油管和動力線纜通過線管耦合裝置耦合成線管束，所述線管束與海底開采裝置相連接，所述海底開采裝置包括海底水合物分解裝置，所述海底水合物分解裝置上連接有電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備、電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備和返排管，所述海底水合物分解裝置內(nèi)設(shè)有電加熱裝置。
[0007]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述線管束上設(shè)有若干固定卡。
[0008]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置與電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備和電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備之間的連接，采用柔性電纜和/或柔性管道連接。
[0009]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置上設(shè)有若干電纜接口和輸入管道接口。
[0010]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置上還連接有水下攝像機。
[0011 ]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，其特征在于，所述海底水合物分解裝置離海底距離為2-3m。
[0012]本發(fā)明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備的海底淺層天然氣水合物的開采方法，包括以下步驟:
(1)開采定位
開采區(qū)域定位，所述浮動式水面開采船通過自力行走至待開采區(qū)域；
(2)開采準備
在待開發(fā)區(qū)域處，將各部件組裝調(diào)試完成，將海底開采裝置放入海底指定位置:
(3)開采過程
通過天然氣發(fā)電機提供的電能驅(qū)動電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備將海底含有天然氣水合物海底淺層結(jié)構(gòu)破碎成塊，而然后通過電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備將成塊結(jié)構(gòu)進一步破碎成較小顆粒，同時將含有天然氣水合物的多相流通過管道輸送到海底水合物分解裝置進行處理，所述海底水合物分解裝置通過加熱，使天然氣水合物分解，分解天然所通過線管束中油管進入天然氣凈化及儲存裝置，在線管束中的運動過程，依靠動力線纜工作時發(fā)出的熱量維持天然氣不發(fā)生相變，然后通過返排管將分解完的天然所水合物雜質(zhì)返排回已開采區(qū)域；
(4)開采地的更換
當局部開采完成后，在浮動式水面開采船的自力行走作用下，行走至下塊待開采區(qū)域，繼續(xù)進行開采。
[0013]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:提出一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備，整個開采裝備具有自力行走功能，而且可以利用開采的能源進行發(fā)電，并提供自動行走所需動力，而且水合物的分解采用局部密閉加熱，所以該開采方法，對海底的生態(tài)無影響。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備的示意圖；
附圖標記:1_浮動式水面開采船、2-線管束、3-海底開采裝置、4-連續(xù)油管收放裝置、5-線纜收放裝置、6-線管耦合裝置、7-天然氣發(fā)電機、8-天然氣凈化及儲存裝置、9-固定卡、10-海底水合物分解裝置、11-電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備、12-電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備、13-返排管。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]圖1示出了本發(fā)明一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備的實施例，一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，包括浮動式水面開采船I和海底開采裝置3，所述浮動式水面開采船I包括:天然氣發(fā)電機7、天然氣凈化及儲存裝置8、線纜收放裝置5和連續(xù)油管收放裝置4，所述線纜收放裝置5由動力線纜盤、控制線纜盤和線纜導向輪組成，所述連續(xù)油管收放裝置4由動力油管盤、控制油管盤和油管導向輪組成，所述動力線纜盤和動力油管盤的動力由電機提供，所述電機與天然氣發(fā)電機7相連接，所述線纜收放裝置5上纏繞有動力線纜，所述動力線纜與天然氣發(fā)電機7相連接，所述連續(xù)油管收放裝置4纏繞有油管，所述油管與天然氣凈化及儲存裝置8相連接，所述油管和動力線纜通過線管耦合裝置6耦合成線管束2，所述線管束2與海底開采裝置3相連接，所述海底開采裝置3包括海底水合物分解裝置10，所述海底水合物分解裝置10上連接有電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備11、電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備12和返排管13，所述海底水合物分解裝置10內(nèi)設(shè)有電加熱裝置，所述線管束2上設(shè)有若干固定卡9，所述海底水合物分解裝置10與電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備11和電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備12之間的連接，采用柔性電纜和/或柔性管道連接，所述海底水合物分解裝置10上設(shè)有若干電纜接口和輸入管道接口，所述海底水合物分解裝置10上還連接有水下攝像機，所述海底水合物分解裝置10離海底距離為2_3m。
[0018]一種淺層天然氣水合物的開采方法，包括以下步驟:
(1)開采定位
開采區(qū)域定位，所述浮動式水面開采船I通過自力行走至待開采區(qū)域；
(2)開采準備
在待開發(fā)區(qū)域處，將各部件組裝調(diào)試完成，將海底開采裝置3放入海底指定位置:
(3)開采過程
通過天然氣發(fā)電機7提供的電能驅(qū)動電驅(qū)動履帶式海底挖掘設(shè)備11將海底含有天然氣水合物海底淺層結(jié)構(gòu)破碎成塊，而然后通過電驅(qū)動履帶式海底破碎抽吸設(shè)備12將成塊結(jié)構(gòu)進一步破碎成較小顆粒，同時將含有天然氣水合物的多相流通過管道輸送到海底水合物分解裝置10進行處理，所述海底水合物分解裝置10通過加熱，使天然氣水合物分解，分解天然所通過線管束2中油管進入天然氣凈化及儲存裝置8，在線管束中的運動過程，依靠動力線纜工作時發(fā)出的熱量維持天然氣不發(fā)生相變，然后通過返排管13將分解完的天然所水合物雜質(zhì)返排回已開采區(qū)域；
(4)開采地的更換
當局部開采完成后，在浮動式水面開采船I的自力行走作用下，行走至下塊待開采區(qū)域，繼續(xù)進行開采。
[0019]工作原理:
結(jié)合圖1，浮動式水面開采船I是本發(fā)明所述開采方法的水面設(shè)備，具有自行走和基本錨泊功能，是水合物開采的控制中心、動力中心及開采氣體儲存中心，同時還配有相關(guān)輔助設(shè)施及生活設(shè)施;海底開采裝置3是本發(fā)明所述開采方法的核心部分，主要功能是完成含有淺層水合物晶體塊地質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理破碎、多相混合物抽吸、天然氣水合物可控分解及雜物返排功能;海底開采裝置3通過上端的線管束2連接浮動式水面開采船，其中連續(xù)油管是分解后的天然氣流向開采船的通道，而電纜包括動力電纜和控制電纜，動力電纜為海底全部開采設(shè)備提供動力，控制電纜用于控制這些海底設(shè)備按照工作人員指令進行工作。
[0020]其中，浮動式水面開采船I為自行走式船舶，可以在開采前后直接從基地開赴開采