CN101725334A - 一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 - Google Patents
一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101725334A CN101725334A CN200910194333A CN200910194333A CN101725334A CN 101725334 A CN101725334 A CN 101725334A CN 200910194333 A CN200910194333 A CN 200910194333A CN 200910194333 A CN200910194333 A CN 200910194333A CN 101725334 A CN101725334 A CN 101725334A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- transmission line
- natural gas
- gas hydrate
- development system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Natural gas hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，包括设置于海面上的开采平台，储气装置，在开采平台上、朝向海面下设有井口装置，包括有设置在开采平台上的风力发电机组、微波发生装置，微波发生装置一端与风力发电机组连接，另一端通过地面微波传输线依次连接到微波转换装置和微波检测装置，还包括有井下微波传输线，井下微波传输线一端与微波检测装置连接，另一端从井口装置伸入后与设置在海底天然气水合物储层附近的辐射天线连接；在井下微波传输线旁侧设有采气通道，该采气通道上端与储气装置连通。本发明开发系统能高效的将可再生能源转化成储层中天然气水合物分解所需要的能量，作用速度快，并且整个过程中不产生任何污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底天然气水合物开采系统，尤其是一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统。
背景技术
天然气水合物是在低温高压条件下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的笼形结晶化合物。标准状态下1m3的水合物可储存约160m3的天然气。天然气水合物遇火即可燃烧，俗称“可燃冰”。自然界的天然气水合物大多储存在海底及陆地永久冻土带沉积物中，据估计，存储在天然气水合物中的碳约是已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然气)中碳含量总和的两倍，天然气水合物被认为是21世纪最具开发前景的替代能源，具有分布范围广、储藏规模大、能量密度高的特点。目前全球直接或间接探测到的天然气水合物气藏有一百多处，我国已在南海及青海冻土带成功发现天然气水合物藏。
由于天然气水合物的开发面临经济和技术上的可行性问题，天然气水合物的开发技术尚处于实验阶段。天然气水合物开采的思路基本上是首先将蕴藏于沉积物中的天然气水合物进行分解，然后获取天然气，现阶段提出的方法一般分为以下几种：(1)热激法；(2)降压分解法；(3)注入化学剂法。然而直接采用热激法开采天热气水合物容易造成能量的消耗和环境的污染。
微波是指频率为300～300000MHz的电磁波，微波加热具有作用速度快、体积性加热、选择性加热、灵活性高及无物质注入的特点，已广泛应用于食品、医药等行业，并在油气开发的应用中引起人们的重视。现在的微波发生器已经可以做到功率连续可调，透微波材料的制造工艺也已经有了很大进展。除了注热(盐)水、蒸汽等常规热激法外，微波加热可作为一种新的热激方式应用到天然气水合物工业中。实验证明微波可以加快水合物分解，操作比较简单，且利用微波加热水合物储层可避免其他注热方式在井口到井底部分的热损失。微波作用下天然气水合物气藏中次生微裂缝的产生使地层的渗透率提高，可实现天然气水合物气藏的高渗开发。但利用微波加热开采海底天然气水合物过程中需要解决孤立开采平台上的微波源电能供给问题。
发明内容
本发明的目的在于降低海上热激法开采天然气水合物的能量消耗和环境污染，利用现有的微波技术和风力发电技术，提供一种风力发电联合微波加热开采海底天然气水合物的系统。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，包括设置于海面上的开采平台，设置在开采平台上的储气装置，在开采平台上、朝向海面下设有井口装置，包括有设置在开采平台上的风力发电机组、微波发生装置、微波转换装置、微波检测装置，所述 微波发生装置一端与所述风力发电机组连接，另一端通过地面微波传输线依次连接到所述微波转换装置和微波检测装置，还包括有井下微波传输线，所述井下微波传输线一端与微波检测装置连接，另一端从井口装置伸入后与设置在海底天然气水合物储层附近的辐射天线连接；在所述井下微波传输线旁侧设有采气通道，该采气通道上端与所述储气装置连通。
热激法开采海底天然气水合物消耗的能量来源于海上风能，并通过微波电磁能的形式高效的由海面传输到水合物藏区；本发明通过海上风力发电机组发电，微波发生装置由风力发电机组供电并利用电能产生微波；产生的微波经由地面微波传输线、微波转换装置和微波检测装置到达井口装置；微波再从井口装置经由井下微波传输线输送到达水合物储层中的辐射天线，辐射天线辐射微波加热水合物储层；水合物储层分解得到的天然气和水由采气通道输出到海面，气水分离后储存到储气装置中，并运输天然气；上述微波检测装置可实时测量微波传输功率，并根据开采需要调整微波功率。
在所述辐射天线外套设有透微波天线套管。辐射天线的套管应由高强度的透微波材料制成，一方面能有效保护辐射天线不受外界环境的影响，另一方面也不会影响微波投射的能力。
在所述井下微波传输线外套设有微波传输线套管。海底的微波传输线耐压强度有限，通过高强度微波传输线套管给予保护。
在所述采气通道上、靠近天然气水合物储层的位置处开设有多个进气口。天然气从进口中进入到采气通道，方便气体的收集存储。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：风能发电在可再生能源利用技术中已经相对成熟，且成本也更低。正是因为风力发电技术不断发展进步，风力发电机组也将越来越便宜与高效，增大风力发电机组的单机容量后，基础设施的成本相对减少；海上风力发电已经悄然兴起并且将会成为重要能源形式，海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，从而使海上风力发电技术成为最近的研究和应用热点；风力发电联合微波加热开采海底天然气水合物技术可就地利用海上风能，高效的将可再生能源转化成储层中天然气水合物分解所需要的能量，作用速度快，经济效益高，并且整个过程中不产生任何污染。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
附图标记说明：1-风力发电机组，2-微波发生装置，3-微波转换装置，4-微波检测装置，5-地面微波传输线，6-井口装置，7-储气装置，8-开采平台，9-井下微波传输线，10-微波传输线套管，11-采气通道，12-辐射天线，13-透微波天线套管，14-进气口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
设计一个日产气量为5万立方米的洋底水合物天然气井，按1∶160的储气比例计算，则需要加热分解0.03125万立方米水合物，储层沉积物中水合物含量取40％，则需加热的储层为0.07813万立方米。加热分解水合物使储层温度上升8摄氏度，水合物分解热为53kJ/mol，则估算加热功率为1.5MW。据此，配置的高功率微波发生装置2的平均输出功率应为1.5MW，频率可为工业常用的915MHz，微波传输线采用国家标准BJ-9波导。多级永磁同步风力发电机组具有无齿轮、运行速度低、重量轻、可靠性高及维护量小等特点，因此本实例配备一台更适合海上恶劣环境的直驱多级永磁同步风力发电机组，额定功率1.5MW。
采用如图1所示的装置，一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，包括设置于海面上的开采平台8，设置在开采平台8上的储气装置7，在开采平台8上、朝向海面下设有井口装置6，还包括有设置在开采平台8上的风力发电机组1、微波发生装置2、微波转换装置3、微波检测装置4，微波发生装置2一端与风力发电机组1连接，另一端通过地面微波传输线5依次连接到微波转换装置3和微波检测装置4，还包括有井下微波传输线9，井下微波传输线9一端与微波检测装置4连接，另一端从井口装置6伸入后与设置在海底天然气水合物储层附近的辐射天线12连接；在井下微波传输线9旁侧设有采气通道11，该采气通道11上端与储气装置7连通。
其工作流程为：风力发电机组1利用海上风能发电，电能供给微波发生装置2产生微波，微波通过微波传输线5和微波转换装置3输送到井口装置6，再由井下微波传输线9到达放置于天然气水合物储存的辐射天线12，辐射天线12辐射微波能加热天然气水合物储层，天然气水合物储层中水合物发生分解，分解得到的天然气由采气通道11输送到井口装置6，经气水分离后在储气装置7中储存。
本实施例进一步在辐射天线12外套设有透微波天线套管13，在井下微波传输线9外套设有微波传输线套管10，以保护辐射天线12和井下微波传输线9。
在采气通道11上、靠近天然气水合物储层的位置处开设有多个进气口14。该进气口14与天然气水合物储层相通。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (4)
1.一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，包括设置于海面上的开采平台(8)，设置在开采平台(8)上的储气装置(7)，在开采平台(8)上、朝向海面下设有井口装置(6)，其特征在于：包括有设置在开采平台(8)上的风力发电机组(1)、微波发生装置(2)、微波转换装置(3)、微波检测装置(4)，所述微波发生装置(2)一端与所述风力发电机组(1)连接，另一端通过地面微波传输线(5)依次连接到所述微波转换装置(3)和微波检测装置(4)，还包括有井下微波传输线(9)，所述井下微波传输线(9)一端与微波检测装置(4)连接，另一端从井口装置(6)伸入后与设置在海底天然气水合物储层附近的辐射天线(12)连接；在所述井下微波传输线(9)旁侧设有采气通道(11)，该采气通道(11)上端与所述储气装置(7)连通。
2.如权利要求1所述的一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，其特征在于：在所述辐射天线(12)外套设有透微波天线套管(13)。
3.如权利要求1所述的一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，其特征在于：在所述井下微波传输线(9)外套设有微波传输线套管(10)。
4.如权利要求1所述的一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统，其特征在于：在所述采气通道(11)上、靠近天然气水合物储层的位置处开设有多个进气口(14)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910194333A CN101725334A (zh) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | 一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910194333A CN101725334A (zh) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | 一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101725334A true CN101725334A (zh) | 2010-06-09 |
Family
ID=42446816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910194333A Pending CN101725334A (zh) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | 一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101725334A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102778469A (zh) * | 2012-08-16 | 2012-11-14 | 合肥奥意克斯光电科技有限公司 | 一种基于γ射线康普顿背散射扫描技术的深海可燃冰探测仪 |
| CN104324916A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-02-04 | 中国海洋石油总公司 | 水合物治理橇 |
| CN104929601A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-23 | 华北理工大学 | 一种海洋气体水合物变频振动开采方法 |
| CN109779574A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 大连理工大学 | 一种基于风电补偿的天然气水合物开采系统及方法 |
| CN111505024A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-08-07 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种基于微波技术的含水率复合检测装置及检测方法 |
| CN111734358A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-02 | 陕西工业职业技术学院 | 一种冻土区可燃冰综合开采方法 |
| CN112240188A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-19 | 吉林大学 | 一种利用微波反射墙辅助开采天然气水合物的方法 |
-
2009
- 2009-12-01 CN CN200910194333A patent/CN101725334A/zh active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102778469A (zh) * | 2012-08-16 | 2012-11-14 | 合肥奥意克斯光电科技有限公司 | 一种基于γ射线康普顿背散射扫描技术的深海可燃冰探测仪 |
| CN104324916A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-02-04 | 中国海洋石油总公司 | 水合物治理橇 |
| CN104929601A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-23 | 华北理工大学 | 一种海洋气体水合物变频振动开采方法 |
| CN109779574A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-21 | 大连理工大学 | 一种基于风电补偿的天然气水合物开采系统及方法 |
| CN109779574B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-04-20 | 大连理工大学 | 一种基于风电补偿的天然气水合物开采系统及方法 |
| CN111505024A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-08-07 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种基于微波技术的含水率复合检测装置及检测方法 |
| CN111505024B (zh) * | 2020-06-08 | 2023-07-04 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种基于微波技术的含水率复合检测装置及检测方法 |
| CN111734358A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-10-02 | 陕西工业职业技术学院 | 一种冻土区可燃冰综合开采方法 |
| CN112240188A (zh) * | 2020-10-15 | 2021-01-19 | 吉林大学 | 一种利用微波反射墙辅助开采天然气水合物的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101725334A (zh) | 一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统 | |
| US9649582B2 (en) | Deep sea collection of solid materials from geothermal fluid | |
| US8001784B2 (en) | Hydrothermal energy and deep sea resource recovery system | |
| CN101435328B (zh) | 一种海底天然气水合物开采方法及装置 | |
| CN101666286B (zh) | 一种海洋能源一体化开发系统 | |
| US9394169B2 (en) | Gas hydrate conversion system for harvesting hydrocarbon hydrate deposits | |
| JP2015028339A (ja) | 補足される海洋熱エネルギー変換（ｓｏｔｅｃ）システムの効率の増加 | |
| CN102704894A (zh) | 原位开采海底天然气水合物的装置及其方法 | |
| CN112161196A (zh) | 一种基于现有海上风电场的海水制氢输送系统及方法 | |
| CN105422055A (zh) | 一种协同开发天然气、水溶气和天然气水合物的系统及方法 | |
| CN207829866U (zh) | 基于太阳能-海水能联合供热的天然气水合物开采装置 | |
| CN110578564A (zh) | 太阳能燃气互补联合风电制备合成气循环热发电装置 | |
| CN101915075A (zh) | 低温固体氧化物燃料电池法开采天然气水合物及其装置 | |
| US9673681B2 (en) | Methods and systems for power generation by changing density of a fluid | |
| CN109779574B (zh) | 一种基于风电补偿的天然气水合物开采系统及方法 | |
| CN215860111U (zh) | 一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置 | |
| WO2023091026A1 (en) | System and method for production of green hydrogen | |
| CN211144451U (zh) | 一种可再生能源多能互补开采天然气水合物的系统 | |
| Mia et al. | Powering Offshore Structure Using Renewable Energy: A Review Study | |
| CN110685647B (zh) | 一种可再生能源多能互补开采天然气水合物的系统 | |
| CN101881249A (zh) | 一种新型电解水发电方法 | |
| CN113586014B (zh) | 一种基于热管技术的天然气水合物开采方法及装置 | |
| JP2014118813A (ja) | 海洋熱水発電システム | |
| Smith | Renewable energy: Power beneath our feet | |
| Smith | Going underground |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100609 |