CN104265300B - 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置 - Google Patents

一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104265300B
CN104265300B CN201410469346.6A CN201410469346A CN104265300B CN 104265300 B CN104265300 B CN 104265300B CN 201410469346 A CN201410469346 A CN 201410469346A CN 104265300 B CN104265300 B CN 104265300B
Authority
CN
China
Prior art keywords
natural gas
gas hydrate
adjustment arm
bit
surface layer
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410469346.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104265300A (zh
Inventor
邓嵘
黄志强
郭正伟
丰波
刘勇
安美
唐东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201410469346.6A priority Critical patent/CN104265300B/zh
Publication of CN104265300A publication Critical patent/CN104265300A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104265300B publication Critical patent/CN104265300B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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

Abstract

本发明涉及一种用于天然气开采领域的海底表层天然气水合物开采方法及开采装置。它能方便地将海底表层天然气水合物切削后，通过管柱抽吸到工作船上完成分解利用。技术方案是：先用柴油机带动转盘旋转，转盘将转矩通过管柱、调整臂、减速器传递到切削头，切削头上切削齿切削海底表层天然气水合物；开动工作船上的抽浆泵将天然气水合物浆通过吸嘴吸入，流经调整臂、管柱，最后流到天然气水合物分解设备中；在分解设备中，将分离出的天然气收集起来与用户端链接，将分离出的水和砂石排入海底。本开采方法原理简单、实用，能方便实现海底表层天然气水合物的连续开采；本开采装置结构简单、耗能少，易于实施，用于海底表层天然气水合物的开采。

Description

一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置
技术领域
本发明涉及一种用于天然气开采领域的海底表层天然气水合物开采方法及开采装置。
背景技术
天然气水合物是清洁、优质的能源，世界上天然气水合物的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍，可满足人类1000年的需求。它将是21世纪人类最重要的能源。成功开采天然气水合物，对解决能源危机以及人类的发展都有极具重要的意义。
目前针对开采天然气水合物的开采方式很多，但是都是通过改变其形成的物理化学性质使其分解，从而实现天然气水合物的开采。如减压法，热刺激法，化学试剂法，二氧化碳置换法。这些开采方式适合于水合物表面有坚硬的冻土层，通过钻井，然后在井筒内实现开采。
不管是采用减压法，热刺激法、化学试剂法，还是采用二氧化碳置换、水力提升、微波加热等新方法开采天然气水合物，大多面临着仪器设备复杂、试剂价格昂贵等问题。并且以上几种方法只适合于水合物上层具有良好的不可分解的覆盖层的矿藏，否则都不可行。而海底的部分天然气水合物形成于海底表层，以上几种方法都不适合于海底表层的天然气水合物开采。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术不适合于海底表层天然气水合物的开采，且试剂价格昂贵、仪器设备复杂等缺陷，特提供一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置。先将海底表层天然气水合物切削后，用抽浆泵将天然气水合物浆通过管柱等结构抽吸到工作船上，然后在工作船上完成天然气水合物的分解并利用。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：
1)在工作船上用柴油机带动转盘旋转，转盘将转矩通过管柱、万向节、调整臂、减速器、切削头转动轴逐步传递到切削头上，切削头通过切削齿切削海底表层天然气水合物；
2)开动工作船上的抽浆泵，将上述切削的海底表层天然气水合物浆通过吸嘴吸入，流经调整臂的内腔、管柱的内腔，最终被抽吸到工作船上的天然气水合物分解设备中；
3)在天然气水合物分解设备中，将分离出的天然气收集起来与用户端相连接，将分离出的水和砂石直接排入海底。
在步骤1)中管柱与切削头间安装有调整臂，使切削头能适应在海底高低不平的地势，有效切削海底表层天然气水合物。
在步骤2)中吸嘴安装在收集仓上且靠近切削齿切削海底表层天然气水合物处，收集仓固定在调整臂上，天然气水合物浆进入吸嘴后到达收集仓内，再由通孔依次进入调整臂内腔、管柱内腔，最终达到工作船上的天然气水合物分解设备中。
一种海底表层天然气水合物开采装置，是由海底开采部分和海上工作船部分组成，海底开采部分至少包括管柱、调整臂、收集仓、减速器和切削头。管柱与调整臂用万向节连接，万向节外部由软管A包裹并且密封；调整臂与减速器用联轴器连接，调整臂进入减速器的外壳处用密封圈A密封；收集仓安装在调整臂与切削头联接处，收集仓的下端安装在切削头转动轴上，用轴承A密封连接，收集仓的上端安装在调整臂上，用轴承B密封连接；切削头转动轴进入减速器的外壳处用密封圈B密封；切削齿安装在切削头的外围，吸嘴安装在收集仓上且靠近切削齿切削处；海上工作船部分设有抽浆泵、转盘和天然气水合物分解设备，抽浆泵与天然气水合物分解设备之间用软管B连接，转盘卡住管柱直接传递转矩，抽浆泵与管柱管口用软管连接。
所述万向节保证传递到调整臂的力不受海底高低不平而改变，保证调整臂处于平稳的工作状态。
所述减速器将调整臂上的力的方向改变90度传递到切削头转动轴上，整个减速器与海水隔绝。
所述调整臂在收集仓内包裹处的半径比原管半径大1-5倍，且此处四周布满通孔，便于天然气水合物浆流入到调整臂中。
本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的开采方法原理简单、实用，能方便实现海底表层天然气水合物的连续开采；(2)本开采方法的开采装置结构简单，能耗少，易于实施，用于海底天然气水合物的开采。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明海底表层天然气水合物的开采装置的结构示意图。
图2为本开采装置中万向节以下部分俯视图(俯视为向海底下看方向)。
图3为本开采装置中万向节以下部分正视图。
图中：1.切削齿、2.切削头、3.减速器、4.轴承A、5.收集仓、6.吸嘴、7.调整臂、8.万向节、9.工作船、10.切削头转动轴、11.抽浆泵、12.天然气水合物分解设备、13.管柱、14.通孔、15.软管A、16.轴承B、17.密封圈A、18.密封圈B、19.软管B、20.转盘、21.联轴器。
具体实施方式
本发明提供的海底表层天然气水合物开采方法，包括以下步骤：
1)在工作船9上用柴油机带动转盘20旋转，转盘20将转矩通过管柱13、万向节8、调整臂7、减速器3、切削头转动轴10逐渐传递到切削头2上，切削头2通过切削齿1切削海底表层天然气水合物；
2)开动工作船9上的抽浆泵11，将上述切削的海底表层天然气水合物浆通过吸嘴6吸入，流经调整臂7的内腔、管柱13的内腔，最终被抽吸到工作船9上的天然气水合物分解设备12中；
3)在天然气水合物分解设备12中，将分离出的天然气收集起来与用户端相连接，将分离出的水和砂石直接排入海底。
本发明的海底表层天然气水合物开采装置的结构如图1、图2、图3所示，海底开采部分至少包括管柱13、调整臂7、收集仓5、减速器3、切削头2，管柱13与调整臂7用万向节8连接，万向节8外部由软管A15包裹且密封；调整臂7与减速器3用联轴器21连接，调整臂7进入减速器3的外壳处用密封圈A17密封；收集仓5安装在调整臂7与切削头2联接处，收集仓5的下端安装在切削头转动轴10上，用轴承A4密封连接，收集仓5的上端安装在调整臂7上，用轴承B16密封连接；切削头转动轴10进入减速器3的外壳处用密封圈B18密封；切削齿1安装在切削头2的外圈，吸嘴6安装在收集仓5上且靠近切削齿1切削处；在海上工作船9上安装有抽浆泵11、天然气水合物分解设备12和转盘20，抽浆泵11与天然气水合物分解设备12之间用软管B19连接，转盘20卡住管柱13直接传递转矩，抽浆泵11与管柱13管口用软管连接。
其工作原理如下：工作船9上的转盘20转动提供动力，带动管柱13转动，管柱13将转矩通过万向节8传递到调整臂7上，然后调整臂7将转矩传递到减速器3上，提供的动力使减速器3中的齿轮转动，继而使切削头转动轴10转动，最终使切削头2转动，切削头2转动起来使切削齿1对海底表层天然气水合物进行切削。
工作船9上的抽浆泵11将天然气水合物浆由吸嘴6吸入到收集仓5，然后天然气水合物浆从调整臂7上的通孔14进入到调整臂7内腔，天然气水合物浆再通过万向节8到达管柱13内腔，并最终被抽吸到工作船9上的天然气水合物分解设备12中，最后将分离出的天然气收集起来与用户端相连接，将分离出的水和砂石直接排入海底。

Claims (3)

1.一种海底表层天然气水合物开采方法，其特征在于：该开采方法包括以下步骤：
1)在工作船(9)上用柴油机带动转盘(20)旋转，转盘(20)将转矩通过管柱(13)、万向节(8)、调整臂(7)、减速器(3)、切削头转动轴(10)逐步传递到切削头(2)上，切削头(2)通过切削齿(1)切削海底表层天然气水合物；
2)开动工作船(9)上的抽浆泵(11)，将上述切削的海底表层天然气水合物浆通过吸嘴(6)吸入，流经调整臂(7)的内腔、管柱(13)的内腔，最终被抽吸到工作船(9)上的天然气水合物分解设备(12)中，吸嘴(6)安装在收集仓(5)上，收集仓(5)安装在调整臂(7)及切削头转动轴(10)上，工作时天然气水合物浆进入吸嘴(6)后到达收集仓(5)内，再由通孔(14)进入调整臂(7)的内腔；
3)在天然气水合物分解设备(12)中，将分离出的天然气收集起来与用户端相连接，将分离出的水和砂石直接排入海底。
2.一种用于权利要求1所述海底表层天然气水合物开采方法的开采装置，是由海底开采部分和海上工作船部分组成，其特征在于：海底开采部分管柱(13)与调整臂(7)用万向节(8)连接，万向节(8)外部由软管A(15)包裹且密封；调整臂(7)与减速器(3)用联轴器(21)连接，调整臂(7)进入减速器(3)的外壳处用密封圈A(17)密封；收集仓(5)安装在调整臂(7)与切削头(2)联接处，收集仓(5)的下端安装在切削头转动轴(10)上，用轴承A(4)密封连接，收集仓(5)的上端安装在调整臂(7)上，用轴承B(16)密封连接；切削头转动轴(10)进入减速器(3)的外壳处用密封圈B(18)密封；切削齿(1)安装在切削头(2)的外圈，吸嘴(6)安装在收集仓(5)上且靠近切削齿(1)切削处；在海上工作船(9)上安装有抽浆泵(11)、天然气水合物分解设备(12)和转盘(20)，抽浆泵(11)与天然气水合物分解设备(12)之间用软管B(19)连接，转盘(20)卡住管柱(13)直接传递转矩，抽浆泵(11)与管柱(13)管口用软管连接。
3.根据权利要求2所述的海底表层天然气水合物开采装置，其特征在于：调整臂(7)在收集仓(5)内包裹处的半径比原管半径大1-5倍且该处周围布满通孔(14)。
CN201410469346.6A 2014-09-16 2014-09-16 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置 Expired - Fee Related CN104265300B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410469346.6A CN104265300B (zh) 2014-09-16 2014-09-16 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410469346.6A CN104265300B (zh) 2014-09-16 2014-09-16 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104265300A CN104265300A (zh) 2015-01-07
CN104265300B true CN104265300B (zh) 2017-02-15

Family

ID=52156858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410469346.6A Expired - Fee Related CN104265300B (zh) 2014-09-16 2014-09-16 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104265300B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104948143B (zh) * 2015-06-15 2017-06-16 西南石油大学 一种海底表层天然气水合物的开采方法及其开采装置
CN104948144B (zh) * 2015-06-15 2017-08-04 西南石油大学 一种利用超声波开采海底表层天然气水合物的方法及装置
CN106522958A (zh) * 2015-09-09 2017-03-22 中南大学 一种海底天然气水合物绞吸式开采方法
CN105804704B (zh) * 2016-03-24 2019-09-24 西南石油大学 悬置浮箱内壁加热的海底天然气收集装置及方法
CN105952457B (zh) * 2016-05-23 2018-09-18 中南大学 一种深海底锰结核矿采集装置及方法
CN106194191A (zh) * 2016-07-13 2016-12-07 中南大学 一种深海底多金属结核大规模集矿机
CN106837338A (zh) * 2017-03-14 2017-06-13 辽宁石油化工大学 一种深海天然气水合物开采控制方法
RU2668607C1 (ru) * 2017-09-04 2018-10-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук Способ добычи газогидратов со дна и морской комплекс для его реализации
CN108412468A (zh) * 2018-04-27 2018-08-17 四川宏华石油设备有限公司 一种天然气水合物开采装置
CN112282707B (zh) * 2020-12-18 2021-11-19 福州大学 海域天然气水合物筒式开采装置及其方法
CN112343557B (zh) * 2020-12-18 2021-11-23 福州大学 海域天然气水合物自入式开采装置及开采方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19715284A1 (de) * 1997-04-11 1998-10-22 Wirth Co Kg Masch Bohr Unterwasser-Mineralgewinnungsgerät
CN101498219B (zh) * 2009-03-06 2010-12-01 长沙矿山研究院 一种海底热液硫化物矿采矿车
DE102012016052A1 (de) * 2012-08-14 2014-02-20 Atlas Elektronik Gmbh Einrichtung und Verfahren zum Abbau von Feststoffen am Meeresgrund
CN103046930B (zh) * 2013-01-15 2015-05-13 中国科学院力学研究所 一种绞吸式水合物开采装置及开采方法
CN103628880B (zh) * 2013-11-21 2016-03-02 中国海洋石油总公司 深海海底浅层非成岩地层天然气水合物的绿色开采系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN104265300A (zh) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104265300B (zh) 一种海底表层天然气水合物开采方法及开采装置
CN108049845B (zh) 一种海底浅层非成岩天然气水合物举升方法及装置
CN108643869A (zh) 一种海底浅层天然气水合物固态流化绿色开采装置及方法
CN108798608B (zh) 一种天然气水合物开采系统和方法
CN104948144B (zh) 一种利用超声波开采海底表层天然气水合物的方法及装置
CN104948143B (zh) 一种海底表层天然气水合物的开采方法及其开采装置
CN109763771B (zh) 一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统
CN2820441Y (zh) 水力自旋式可控磨料射流切割装置
WO2013178012A1 (zh) 一种深层煤炭水力开采流体承运的方法
WO2009021037A3 (en) Rotating and reciprocating swivel apparatus and method
CN204728997U (zh) 液压回转钻机潜孔破碎入岩钻
CN101629474B (zh) 一种油水井用地面驱动井下水平钻孔方法
CN202706018U (zh) 双管旋喷注浆钻机
CN103147710A (zh) 一种煤层气井底煤粉震荡解堵装置
CN207660575U (zh) 一种便携式井筒切割装置
CN202023504U (zh) 一种旋转偏心式套管内钻孔装置
CN206545511U (zh) 一种应用于复杂地质条件下的钻掘装置
CN215256139U (zh) 一种采卤水平井中筛管的防堵塞装置
CN202228024U (zh) 潜水泥浆泵式反循环钻井机
CN209323551U (zh) 取土平台装置
CN202249737U (zh) 旋转取芯钻具
CN209976457U (zh) 用于石油钻机的钻进驱动装置
CN203783514U (zh) 油井带压作业封井装置
CN106368630A (zh) 一种冲砂方法及专用工具
CN206693923U (zh) 极地积雪层快速钻进用空气旋喷钻头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170215

Termination date: 20190916