CN105840147A - 悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 - Google Patents
悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105840147A CN105840147A CN201610170961.6A CN201610170961A CN105840147A CN 105840147 A CN105840147 A CN 105840147A CN 201610170961 A CN201610170961 A CN 201610170961A CN 105840147 A CN105840147 A CN 105840147A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- natural gas
- collecting hood
- gas collecting
- sea
- suspension
- 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.)
- Granted
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 458
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 227
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 61
- 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 claims abstract description 39
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 28
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 25
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 22
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 20
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 10
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000009189 diving Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 11
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C50/00—Obtaining minerals from underwater, not otherwise provided for
-
- 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
- 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 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
-
- 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
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
-
- 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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- 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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法，涉及天然气采集技术领域。本发明的母船上设有天然气收储装置，所述天然气收储装置通过采气管路连接天然气收集罩顶部，所述天然气收集罩通过隔水管连接至母船底部，所述采气管路设于隔水管内；所述天然气收集罩底部四周布置有锚定系统，在天然气收集罩的底部设有压力调节系统，所述天然气收集罩内部设有温度调节系统和搅动系统，所述天然气收集罩外壁上设有推进系统；所述天然气收集罩的外部布置有若干吊环，所述吊环上通过缆绳连接有密度调节系统。本发明主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题。
Description
技术领域
本发明涉及天然气采集技术领域，尤其是海底天然气水合物采集技术。
背景技术
海底天然气水合物是甲烷气体在海底的低温高压环境下与水分子结合形成的结晶体，是一种储量巨大的清洁能源，有希望替代石油、煤炭成为主要能源。天然气水合物广泛分布于海底沉积层，具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致海底天然气水合物的大量分解、气化和自由释放。
由于天然气水合物主要分解为甲烷气体和水，然而甲烷气体是温室气体，大量释放到大气中会造成温室效应，对环境造成严重破坏。如何保证开采海底的天然气水合物的过程中天然气不泄露、不逸散以及如何高效率的分解天然气水合物，都是目前海底天然气水合物矿藏开发的主要研究方向。
现有天然气水合物开采技术中，通常通过降压法、注热法或者注化学试剂法等，将海底具的天然气水合物矿藏转化为气体和水，对转化后得到的气体进行收集，再通过水下生产设施或浮式生产设施进行生产，目前还没有一种成熟的海底天然气水合物的开采办法及系统正式投入商业运行，美国、日本等国均进行实验性质的开采。
主要原因是现有的开采办法都比较复杂，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷气体的泄漏，造成环境污染和大气的温室效应，开采效率也无法达到工业开发最低要求,均还处于试验室探索阶段，无法投入商业运营。因此，需要一种能够实现绿色环保，经济高效的开采系统，实现对海底天然气水合物的开采。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向；可见，本发明可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，包括母船和内空的天然气收集罩，所述母船上设有天然气收储装置，所述天然气收储装置通过采气管路连接天然气收集罩顶部，所述天然气收集罩通过隔水管连接至母船底部，所述采气管路设于隔水管内；所述天然气收集罩底部四周布置有锚定系统，在天然气收集罩的底部设有压力调节系统，所述天然气收集罩内部设有温度调节系统和搅动系统，所述天然气收集罩外壁上设有推进系统；所述天然气收集罩的外部布置有若干吊环，所述吊环上通过缆绳连接有密度调节系统，所述密度调节系统包括位于天然气收集罩外部的若干浮力模块，所述浮力模块为密封的内空箱体，所述浮力模块的底部设有挂环，所述挂环与吊环之间通过缆绳连接，所述浮力模块的顶部设有连通浮力模块内外的排水管，所述浮力模块内部设有气囊，所述气囊连接于可远程无线操控的压气机上。
由于上述结构，母船用于操作人员在海面上进行操作和控制。天然气收集罩可罩于指定区域的海底泥床上，并对该区域的海底泥床进行密封，并对该区域内的天然气进行收集，并通过天然气采气管路传送至母船上的天然气收储装置进行收储。隔水管用于将采气管路、气压管路、供氧管路和电缆等全部置于其中，避免海水对其的腐蚀，确保其寿命。锚定系统设于天然气收集罩底部四周，可将收集罩密封固定于海底泥床上，确保进行天然气收集过程中发生泄漏。压力调节系统可将收集罩内的液体排出，使密闭的收集罩内形成负压，促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采；温度调节系统，主要是用于当收集罩内温度值较低时，用于增加天然气收集罩内部的温度，从而提高天然气收集罩的内部温度，使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采。而搅动系统则，是可是在指定区域采集一定时间后，通过搅动系统对海底泥床进行搅动，从而促使海底泥床的深层水合物分解。推进系统，可用于将天然气收集罩下放到指定区域时，对收集罩进行微调，以确保收集罩的精确定位。而密度调节系统，则是对天然气收集罩本身的密度进行调节，从而控制收集罩的上提和下放。在天然气收集罩外部通过缆绳连接的若干浮力模块，可以减小天然气收集罩的体积和重量，从而减低其生产和运输成本，且通过外连的方式将浮力模块进行连接，更利于对浮力模块的监控和管理，其中整个天然气收集罩的密度由气囊大小进行控制，当气囊增大时，箱体内的水被排出密度减小，从而降低收集罩本身的密度进行上提；而当气囊减小时，水从箱体外部进入到箱体内部密度增大，使收集罩下放至海底泥床；而气囊的大小则由压气机控制，而压气机则由远程的无线操控，使得控制更加的方便快捷。本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向；可见，本发明可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述温度调节系统包括供氧管路、供氧装置和热发生器，所述供氧装置安装在母船上，所述供氧装置上连接供氧管路，所述供氧管路穿过隔水管伸入天然气收集罩内部，所述供氧管路位于天然气收集罩内部的部分呈螺旋状排布，其中供氧管路的螺旋部位上固定有若干热发生器。
由于上述结构，供氧装置产生氧气，通过供氧管路将氧气提供给热发生器，氧气与天然气在热发生器内发生反应，并产生热量提高天然气收集罩内部温度，利于促使海底泥床种的天然气水合物分解。其中供氧管路位于天然气收集罩内部的部分呈螺旋状排布，从而更能满足收集罩区域内最大程度的加热，从而促使收集罩整个区域内均匀升温，避免局部温差过大带来的天然气集聚而发生危险的技术问题。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述天然气收集罩包括壳体、顶部平台、挡板和吊环，所述壳体呈内空的金字塔形结构，所述壳体的顶部设为顶部平台，所述壳体的底边上密封连接有一圈环形挡板，所述壳体的外壁中部设有若干吊环。
由于上述结构，内空的金字塔形结构的壳体，使壳体便于生产制造，且结构更加可靠，更利于天然气集中于壳体的内顶部，便于天气的收集。内外层壳体之间可用于设置浮力模块，从而使得整个收集罩结构更紧凑；顶部平台用于连接隔水管，便于母船与收集罩之间进行连接。壳体的底边的环形挡板，可将收集罩底部与海底泥床进行密封，从而可确保收集罩内形成负压，促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采。吊环，一方面可用于将收集罩进行起吊，另一方面可用于连接漂浮的浮力模块，提高对收集罩浮力的控制能力。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述锚定系统设于天然气收集罩底部四周，所述锚定系统包括螺杆、电动机、传动装置和密闭的锚固壳，所述锚固壳固定于挡板上部，所述锚固壳内固定有电动机，所述电动机连接传动装置并驱动螺杆旋转运动，所述螺杆穿出锚固壳的底部。
由于上述结构，可利用电动机通过传动装置控制螺杆，将螺杆伸入到海底泥床中，将收集罩固定于海底泥床上，确保收集罩的密封性和稳定性，避免海底环境因素对收集罩的影响，从而可有效地避免在分解收集和开采的过程中，天然气的逸散和泄露的问题。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述采气管路的一端位于顶部平台并连通天然气收集罩内部，另一端位于母船上连接天然气收储装置；其中隔水管内穿设有采气管路、供氧管路和电缆。
由于上述结构，采气管路主要用于连接天然气收集罩和天然气收储装置，可将收集罩内收集的天然气，经采气管路将天然气传输至天然气收储装置。其中隔水管可用于将母船与收集罩之间连接的管路及电缆等，有效地对管路和电缆进行保护，使其寿命更加长久。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述压力调节系统设于天然气收集罩的底部，所述压力调节系统包括潜水泵和吸水箱，所述吸水箱置于天然气收集罩内部，所述潜水泵固定于天然气收集罩上，所述潜水泵通过进水软管连通吸水箱，所述潜水泵通过出水管连通至天然气收集罩外部。
由于上述结构，该压力调节系统可通过吸水箱，将收集罩内部的海水通过进水软管及潜水泵排出至收集罩外部，从而使收集罩内部形成负压，更利于促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率；同时压力调节系统还能确保天然气收集罩的内部压力稳定。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述天然气收集罩的内部下侧设有搅动系统，所述搅动系统包括行车和水射流装置，所述行车固定于壳体内壁，所述水射流装置安装于行车上能随行车移动。
由于上述结构，当同一指定海底区域内的天然气水合物采集一定时间后，启动搅动系统，控制水射流装置对准海底泥床并喷出高压水流，搅动海底泥床促使深层水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述推进系统包括有搭载平台、螺旋桨推进器和电机，所述搭载平台固定在天然气收集罩外侧中部，电机连接螺旋桨推进器安装在搭载平台上。
由于上述结构，当收集罩下放至接近预定位置时时，可启动推进系统将天然气收集罩进行位置微调，可确保收集罩到达预定位置，更利于对预定区域内天然气的收集。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，所述天然气收集罩内设有监测系统，所述监测系统包括温度与压力监测装置、及壳体应力监测装置，所述温度与压力监测装置安装在顶部平台内部，若干壳体应力监测装置安装在天然气收集罩的壳体外部；所述监测系统、推进系统、压力调节系统、锚定系统、搅动系统、温度调节系统及密度调节系统分别通过电缆连接于控制中心，所述控制中心设于母船上。
由于上述结构，监测系统可实施地监测收集罩内及收集罩上的压力值、温度值，从而可实时地对收集罩进行监控，避免天然气收集罩上的压力过大发生危险，确保操作安全可靠；或者温度过低不能进行天然气的采集，提高天然气的采集率。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气水合物采集方法，通过以下步骤实现：
步骤1、母船运输若干天然气收集罩到指定海底区域，控制密度调节系统内的气囊减小，使得向浮力模块内充水，控制天然气收集罩下放至接近预定位置时，启动推进系统将天然气收集罩进行位置微调；
步骤2、天然气收集罩达到预定位置后，控制环形挡板插入海底泥床，启动锚定系统使螺杆伸入海底泥床内，将天然气收集罩固定并密封；
步骤3、开启压力调节系统，排出天然气收集罩内部的海水，使天然气收集罩内部形成负压促使水合物分解，天然气水合物通过采气管路收集至天然气收储装置内处理与储存，同时监测系统监测天然气收集罩内部压力变化，实时调整压力调节系统的工作状态，确保天然气收集罩的内部压力稳定；
步骤4、监测系统监测天然气收集罩内部温度值，并将检测温度值与设定值进行比较，若温度值较低时，启动温度调节系统，供氧装置产生氧气，通过供氧管路将氧气提供给热发生器，控制氧气与天然气在热发生器内发生反应，并产生热量提高天然气收集罩的内部温度，当温度值达到预设值时，控制供氧装置停止产生氧气；
步骤5、当同一指定海底区域内的天然气水合物采集一定时间后，启动搅动系统，控制水射流装置对准海底泥床并喷出高压水流，搅动海底泥床促使深层水合物分；
步骤6、当指定海底区域的天然气开采完成后，密度调节系统通过压气机向气囊内供气，使浮力模块内的水排出，降低天然气收集罩的整体密度，锚定系统解除固定，天然气收集罩上并浮脱离与海底泥床的接触，推进系统推动天然气收集罩移动到下一个待开采域，重复步骤2至步骤5。
由于上述方法，通过精度的天然气收集罩的控制，应用在海底天然气收集上，为海底天然气水合物的开采提供新方向。本发明的采集方法，解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，能多次重复使用，寿命长久。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向。
2、本发明可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用，且构思新颖，结构巧妙，寿命长久，可广泛用于海底天然气采集，适用范围广，适合推广应用。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中浮力模块的示意图。
图中标记：1-天然气收集罩，101-壳体，102-顶部平台，103-挡板，104-吊环；2-密度调节系统，201-浮力模块，202-压气机，203-气囊，204-排水管；3-压力调节系统，301-潜水泵，302-吸水箱；4-温度调节系统，401-供氧管路，402-供氧装置， 403-热发生器；5-母船，6-推进系统，7-天然气收储装置，8-锚定系统，801-螺杆，802-电动机，803-传动装置；9-搅动系统，10-监测系统，11-壳体监测点，12-采气管路，13-隔水管。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1和图2所示，本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：包括母船5和内空的天然气收集罩1，所述母船5上设有天然气收储装置7，所述天然气收储装置7通过采气管路12连接天然气收集罩1顶部，所述天然气收集罩1通过隔水管13连接至母船5底部，所述采气管路12设于隔水管13内；所述天然气收集罩1底部四周布置有锚定系统8，在天然气收集罩1的底部设有压力调节系统3，所述天然气收集罩1内部设有温度调节系统4和搅动系统9，所述天然气收集罩1外壁上设有推进系统6；所述天然气收集罩1的外部布置有若干吊环104，所述吊环104上通过缆绳连接有密度调节系统2，所述密度调节系统2包括位于天然气收集罩1外部的若干浮力模块201，所述浮力模块201为密封的内空箱体，所述浮力模块201的底部设有挂环，所述挂环与吊环104之间通过缆绳连接，所述浮力模块201的顶部设有连通浮力模块201内外的排水管204，所述浮力模块201内部设有气囊203，所述气囊203连接于可远程无线操控的压气机202上。
其中所述温度调节系统4包括供氧管路401、供氧装置402和热发生器403，所述供氧装置402安装在母船5上，所述供氧装置402上连接供氧管路401，所述供氧管路401穿过隔水管13伸入天然气收集罩1内部，所述供氧管路401位于天然气收集罩1内部的部分呈螺旋状排布，其中供氧管路401的螺旋部位上固定有若干热发生器403。
其中所述天然气收集罩1包括壳体101、顶部平台102、挡板103和吊环104，所述壳体101呈内空的金字塔形结构，所述壳体101的顶部设为顶部平台102，所述壳体101的底边上密封连接有一圈环形挡板103，所述壳体101的外壁中部设有若干吊环104。
其中所述锚定系统8设于天然气收集罩1底部四周，所述锚定系统8包括螺杆801、电动机802、传动装置803和密闭的锚固壳，所述锚固壳固定于挡板103上部，所述锚固壳内固定有电动机802，所述电动机802连接传动装置803并驱动螺杆801旋转运动，所述螺杆801穿出锚固壳的底部。
其中所述采气管路12的一端位于顶部平台102并连通天然气收集罩1内部，另一端位于母船5上连接天然气收储装置7；其中隔水管13内穿设有采气管路12、供氧管路401和电缆。
其中所述压力调节系统3设于天然气收集罩1的底部，所述压力调节系统3包括潜水泵301和吸水箱302，所述吸水箱302置于天然气收集罩1内部，所述潜水泵301固定于天然气收集罩1上，所述潜水泵301通过进水软管连通吸水箱302，所述潜水泵301通过出水管连通至天然气收集罩1外部。
其中所述天然气收集罩1的内部下侧设有搅动系统9，所述搅动系统9包括行车901和水射流装置902，所述行车901固定于壳体101内壁，所述水射流装置902安装于行车901上能随行车移动。
其中所述推进系统6包括有搭载平台601、螺旋桨推进器602和电机603，所述搭载平台601固定在天然气收集罩1外侧中部，电机603连接螺旋桨推进器622安装在搭载平台601上。
其中所述天然气收集罩1内设有监测系统10，所述监测系统10包括温度与压力监测装置、及壳体应力监测装置，所述温度与压力监测装置安装在顶部平台102内部，若干壳体应力监测装置安装在天然气收集罩1的壳体101外部；所述监测系统10、推进系统6、压力调节系统3、锚定系统8、搅动系统9、温度调节系统4及密度调节系统2分别通过电缆连接于控制中心，所述控制中心设于母船5上。
母船用于操作人员在海面上进行操作和控制。天然气收集罩可罩于指定区域的海底泥床上，并对该区域的海底泥床进行密封，并对该区域内的天然气进行收集，并通过天然气采气管路传送至母船上的天然气收储装置进行收储。隔水管用于将采气管路、气压管路、供氧管路和电缆等全部置于其中，避免海水对其的腐蚀，确保其寿命。锚定系统设于天然气收集罩底部四周，可将收集罩密封固定于海底泥床上，确保进行天然气收集过程中发生泄漏。压力调节系统可将收集罩内的液体排出，使密闭的收集罩内形成负压，促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采；温度调节系统，主要是用于当收集罩内温度值较低时，用于增加天然气收集罩内部的温度，从而提高天然气收集罩的内部温度，使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采。而搅动系统则，是可是在指定区域采集一定时间后，通过搅动系统对海底泥床进行搅动，从而促使海底泥床的深层水合物分解。推进系统，可用于将天然气收集罩下放到指定区域时，对收集罩进行微调，以确保收集罩的精确定位。而密度调节系统，则是对天然气收集罩本身的密度进行调节，从而控制收集罩的上提和下放。在天然气收集罩外部通过缆绳连接的若干浮力模块，可以减小天然气收集罩的体积和重量，从而减低其生产和运输成本，且通过外连的方式将浮力模块进行连接，更利于对浮力模块的监控和管理，其中整个天然气收集罩的密度由气囊大小进行控制，当气囊增大时，箱体内的水被排出密度减小，从而降低收集罩本身的密度进行上提；而当气囊减小时，水从箱体外部进入到箱体内部密度增大，使收集罩下放至海底泥床；而气囊的大小则由压气机控制，而压气机则由远程的无线操控，使得控制更加的方便快捷。本发明的海底天然气水合物采集装置，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向；可见，本发明可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用。
本发明的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气水合物采集方法，通过以下步骤实现：
步骤一、母船5运输若干天然气收集罩1到指定海底区域，控制密度调节系统2内的气囊203减小，使得向浮力模块201内充水，控制天然气收集罩1下放至接近预定位置时，启动推进系统6将天然气收集罩1进行位置微调；
步骤二、天然气收集罩1达到预定位置后，控制环形挡板103插入海底泥床，启动锚定系统5使螺杆801伸入海底泥床内，将天然气收集罩1固定并密封；
步骤三、开启压力调节系统3，排出天然气收集罩1内部的海水，使天然气收集罩1内部形成负压促使水合物分解，天然气水合物通过采气管路12收集至天然气收储装置7内处理与储存，同时监测系统10监测天然气收集罩1内部压力变化，实时调整压力调节系统3的工作状态，确保天然气收集罩1的内部压力稳定；
步骤四、监测系统10监测天然气收集罩1内部温度值，并将检测温度值与设定值进行比较，若温度值较低时，启动温度调节系统4，供氧装置402产生氧气，通过供氧管路401将氧气提供给热发生器403，控制氧气与天然气在热发生器内403发生反应，并产生热量提高天然气收集罩1的内部温度，当温度值达到预设值时，控制供氧装置402停止产生氧气；
步骤五、当同一指定海底区域内的天然气水合物采集一定时间后，启动搅动系统9，控制水射流装置902对准海底泥床并喷出高压水流，搅动海底泥床促使深层水合物分；
步骤六、当指定海底区域的天然气开采完成后，密度调节系统2通过压气机202向气囊203内供气，使浮力模块201内的水排出，降低天然气收集罩1的整体密度，锚定系统8解除固定，天然气收集罩1上并浮脱离与海底泥床的接触，推进系统6推动天然气收集罩1移动到下一个待开采域，重复步骤二至步骤六。
通过精度的天然气收集罩的控制，应用在海底天然气收集上，为海底天然气水合物的开采提供新方向。本发明的采集方法，解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本发明突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，能多次重复使用，寿命长久。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：包括母船（5）和内空的天然气收集罩（1），所述母船（5）上设有天然气收储装置（7），所述天然气收储装置（7）通过采气管路（12）连接天然气收集罩（1）顶部，所述天然气收集罩（1）通过隔水管（13）连接至母船（5）底部，所述采气管路（12）设于隔水管（13）内；所述天然气收集罩（1）底部四周布置有锚定系统（8），在天然气收集罩（1）的底部设有压力调节系统（3），所述天然气收集罩（1）内部设有温度调节系统（4）和搅动系统（9），所述天然气收集罩（1）外壁上设有推进系统（6）；所述天然气收集罩（1）的外部布置有若干吊环（104），所述吊环（104）上通过缆绳连接有密度调节系统（2），所述密度调节系统（2）包括位于天然气收集罩（1）外部的若干浮力模块（201），所述浮力模块（201）为密封的内空箱体，所述浮力模块（201）的底部设有挂环，所述挂环与吊环（104）之间通过缆绳连接，所述浮力模块（201）的顶部设有连通浮力模块（201）内外的排水管（204），所述浮力模块（201）内部设有气囊（203），所述气囊（203）连接于可远程无线操控的压气机（202）上。
2.如权利要求1所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述温度调节系统（4）包括供氧管路（401）、供氧装置（402）和热发生器（403），所述供氧装置（402）安装在母船（5）上，所述供氧装置（402）上连接供氧管路（401），所述供氧管路（401）穿过隔水管（13）伸入天然气收集罩（1）内部，所述供氧管路（401）位于天然气收集罩（1）内部的部分呈螺旋状排布，其中供氧管路（401）的螺旋部位上固定有若干热发生器（403）。
3.如权利要求2所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述天然气收集罩（1）包括壳体（101）、顶部平台（102）、挡板（103）和吊环（104），所述壳体（101）呈内空的金字塔形结构，所述壳体（101）的顶部设为顶部平台（102），所述壳体（101）的底边上密封连接有一圈环形挡板（103），所述壳体（101）的外壁中部设有若干吊环（104）。
4.如权利要求3所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述锚定系统（8）设于天然气收集罩（1）底部四周，所述锚定系统（8）包括螺杆（801）、电动机（802）、传动装置（803）和密闭的锚固壳，所述锚固壳固定于挡板（103）上部，所述锚固壳内固定有电动机（802），所述电动机（802）连接传动装置（803）并驱动螺杆（801）旋转运动，所述螺杆（801）穿出锚固壳的底部。
5.如权利要求3所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述采气管路（12）的一端位于顶部平台（102）并连通天然气收集罩（1）内部，另一端位于母船（5）上连接天然气收储装置（7）；其中隔水管（13）内穿设有采气管路（12）、供氧管路（401）和电缆。
6.如权利要求3或4或5所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述压力调节系统（3）设于天然气收集罩（1）的底部，所述压力调节系统（3）包括潜水泵（301）和吸水箱（302），所述吸水箱（302）置于天然气收集罩（1）内部，所述潜水泵（301）固定于天然气收集罩（1）上，所述潜水泵（301）通过进水软管连通吸水箱（302），所述潜水泵（301）通过出水管连通至天然气收集罩（1）外部。
7.如权利要求6所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述天然气收集罩（1）的内部下侧设有搅动系统（9），所述搅动系统（9）包括行车（901）和水射流装置（902），所述行车（901）固定于壳体（101）内壁，所述水射流装置（902）安装于行车（901）上能随行车移动。
8.如权利要求6所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述推进系统（6）包括有搭载平台（601）、螺旋桨推进器（602）和电机（603），所述搭载平台（601）固定在天然气收集罩（1）外侧中部，电机（603）连接螺旋桨推进器（622）安装在搭载平台（601）上。
9.如权利要求8所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置，其特征在于：所述天然气收集罩（1）内设有监测系统（10），所述监测系统（10）包括温度与压力监测装置、及壳体应力监测装置，所述温度与压力监测装置安装在顶部平台（102）内部，若干壳体应力监测装置安装在天然气收集罩（1）的壳体（101）外部；所述监测系统（10）、推进系统（6）、压力调节系统（3）、锚定系统（8）、搅动系统（9）、温度调节系统（4）及密度调节系统（2）分别通过电缆连接于控制中心，所述控制中心设于母船（5）上。
10.一种采用权利要求1至9之一所述的悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置的海底天然气水合物采集方法，其特征在于：它通过以下步骤实现：
步骤1、母船（5）运输若干天然气收集罩（1）到指定海底区域，控制密度调节系统（2）内的气囊（203）减小，使得向浮力模块（201）内充水，控制天然气收集罩（1）下放至接近预定位置时，启动推进系统（6）将天然气收集罩（1）进行位置微调；
步骤2、天然气收集罩（1）达到预定位置后，控制环形挡板（103）插入海底泥床，启动锚定系统（5）使螺杆（801）伸入海底泥床内，将天然气收集罩（1）固定并密封；
步骤3、开启压力调节系统（3），排出天然气收集罩（1）内部的海水，使天然气收集罩（1）内部形成负压促使水合物分解，天然气水合物通过采气管路（12）收集至天然气收储装置（7）内处理与储存，同时监测系统（10）监测天然气收集罩（1）内部压力变化，实时调整压力调节系统（3）的工作状态，确保天然气收集罩（1）的内部压力稳定；
步骤4、监测系统（10）监测天然气收集罩（1）内部温度值，并将检测温度值与设定值进行比较，若温度值较低时，启动温度调节系统（4），供氧装置（402）产生氧气，通过供氧管路（401）将氧气提供给热发生器（403），控制氧气与天然气在热发生器内（403）发生反应，并产生热量提高天然气收集罩（1）的内部温度，当温度值达到预设值时，控制供氧装置（402）停止产生氧气；
步骤5、当同一指定海底区域内的天然气水合物采集一定时间后，启动搅动系统（9），控制水射流装置（902）对准海底泥床并喷出高压水流，搅动海底泥床促使深层水合物分解；
步骤6、当指定海底区域的天然气开采完成后，密度调节系统（2）通过压气机（202）向气囊（203）内供气，使浮力模块（201）内的水排出，降低天然气收集罩（1）的整体密度，锚定系统（8）解除固定，天然气收集罩（1）上并浮脱离与海底泥床的接触，推进系统（6）推动天然气收集罩（1）移动到下一个待开采域，重复步骤2至步骤5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610170961.6A CN105840147B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610170961.6A CN105840147B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105840147A true CN105840147A (zh) | 2016-08-10 |
| CN105840147B CN105840147B (zh) | 2019-01-01 |
Family
ID=56583316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610170961.6A Expired - Fee Related CN105840147B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105840147B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112282707A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-01-29 | 福州大学 | 海域天然气水合物筒式开采装置及其方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050092482A1 (en) * | 2003-11-04 | 2005-05-05 | Charles Wendland | System for extracting natural gas hydrate |
| US20080135257A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-12 | The University Of Tulsa | Extracting gas hydrates from marine sediments |
| US20120193103A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | The Texas A&M University System | Method and apparatus for recovering methane from hydrate near the sea floor |
| CN102959180A (zh) * | 2010-06-17 | 2013-03-06 | 艾尼股份公司 | 从不受控释放条件下的水下井输送回收烃以提取烃的设备 |
| CN103080466A (zh) * | 2010-06-22 | 2013-05-01 | 阿德里安·卡吉 | 水下油井发生井喷后的浮油处理方法及实现该方法的装置 |
| CN103119221A (zh) * | 2010-07-07 | 2013-05-22 | 阿兰·丹尼斯·柯克比 | 水下的油和气体的收集系统 |
| CN104278975A (zh) * | 2013-07-06 | 2015-01-14 | 李贤明 | 海床可燃冰的收集办法及系统 |
| US20150090124A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Saudi Arabian Oil Company | Apparatus and method for producing oil and gas using buoyancy effect |
| CN104854302A (zh) * | 2012-12-13 | 2015-08-19 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于海底烃类气体回收的组合件和方法 |
-
2016
- 2016-03-24 CN CN201610170961.6A patent/CN105840147B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050092482A1 (en) * | 2003-11-04 | 2005-05-05 | Charles Wendland | System for extracting natural gas hydrate |
| US20080135257A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-12 | The University Of Tulsa | Extracting gas hydrates from marine sediments |
| CN102959180A (zh) * | 2010-06-17 | 2013-03-06 | 艾尼股份公司 | 从不受控释放条件下的水下井输送回收烃以提取烃的设备 |
| CN103080466A (zh) * | 2010-06-22 | 2013-05-01 | 阿德里安·卡吉 | 水下油井发生井喷后的浮油处理方法及实现该方法的装置 |
| CN103119221A (zh) * | 2010-07-07 | 2013-05-22 | 阿兰·丹尼斯·柯克比 | 水下的油和气体的收集系统 |
| US20120193103A1 (en) * | 2011-01-28 | 2012-08-02 | The Texas A&M University System | Method and apparatus for recovering methane from hydrate near the sea floor |
| CN104854302A (zh) * | 2012-12-13 | 2015-08-19 | 哈利伯顿能源服务公司 | 用于海底烃类气体回收的组合件和方法 |
| CN104278975A (zh) * | 2013-07-06 | 2015-01-14 | 李贤明 | 海床可燃冰的收集办法及系统 |
| US20150090124A1 (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Saudi Arabian Oil Company | Apparatus and method for producing oil and gas using buoyancy effect |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112282707A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-01-29 | 福州大学 | 海域天然气水合物筒式开采装置及其方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105840147B (zh) | 2019-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105781497B (zh) | 一种海底天然气水合物采集装置 | |
| CN105865851A (zh) | 内置浮箱热水加热壁面的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105822267B (zh) | 一种开采深海天然气水合物的方法与开采装置 | |
| CN108412466B (zh) | 一种海底天然气水合物开采装置及开采方法 | |
| CN206636562U (zh) | 一种间断式深海矿产资源开采系统 | |
| CN103782937A (zh) | 一种深水网箱升降系统 | |
| CN103587653A (zh) | 海洋观测用潜标 | |
| CN109944548A (zh) | 海底钻机钻井系统及方法 | |
| CN105804704B (zh) | 悬置浮箱内壁加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN108561076A (zh) | 一种海底可燃冰钻式开采装备 | |
| CN105840149A (zh) | 外置浮箱壁面加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105863575B (zh) | 内置浮箱循环热水管道加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105840148A (zh) | 外浮箱阶梯管循环热水加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN109252833B (zh) | 一种天然气水合物开采方法 | |
| CN105822265A (zh) | 外置浮箱多层电热支架的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105804705B (zh) | 内置浮箱螺旋管道燃气加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105840147A (zh) | 悬置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105840150B (zh) | 内置浮箱多层支架的海底天然气采集装置及方法 | |
| CN111852409B (zh) | 一种天然气水合物开采装置及方法 | |
| CN202765235U (zh) | 海洋观测用潜标 | |
| CN105822283B (zh) | 悬置浮箱电力加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| JP6072840B2 (ja) | メタンハイドレートのガス化装置及び水底メタンハイドレートからのメタンガス回収方法 | |
| CN105781498B (zh) | 悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN105822282B (zh) | 外置浮箱螺旋管道加热的海底天然气收集装置及方法 | |
| CN109798092A (zh) | 内置加热管道的海底天然气接收设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| 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: 20190101 |