CN207776844U - 一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，包括绞吸式采矿车、甲烷激光拉曼光谱原位探测器、辅助机械臂、微波提纯罩、天然气水合物转移输送装置；所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器安装于绞吸式采矿车上；辅助机械臂一端安装在绞吸式采矿车上，另一端与微波提纯罩相连；所述微波提纯罩由天然气水合物微波分解装置和天然气水合物再生装置两部分组成；所述微波分解装置位于微波提纯罩下方大空腔，天然气水合物再生装置位于微波提纯罩上方小空腔；所述天然气水合物转移输送装置安装于绞吸式采矿车上；本实用新型能辅助绞吸式开采法将遗漏的小块天然气水合物搜集提纯并随主开采装置一同输送至海面，增大开采效率，降低遗失率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，具体涉及一种将绞吸式开采法遗漏的小块天然气水合物搜集提纯交由主开采装置一同输送至海面的辅助开采装置。
背景技术
天然气水合物是一种由甲烷气体和水分子在低温高压下形成的固体物质，其赋存的理想温度为0～10℃，压力在10MPa以上；海底天然气水合物是一种重要的战略资源，我国于2011年将天然气水合物的勘探与开发纳入了“十二五”能源发展规划。
海底天然气水合物开采方式分为三大类，第一类是在海底通过改变天然气水合物矿物层赋存条件加速天然气分解，然后将天然气收集至海面，包括改变压力的降压开采法以及改变温度的热激发开采法；第二类是通过化学反应在海底分解出天然气，包括加入化学试剂的注入法以及通过置换反应的CO2置换法；第三类是通过将海底固态天然气水合物提升至海面，然后进行分解的固态开采法。
研究显示微波开采天然气水合物是一种效率较高的开采方案，微波不仅具有加热作用、造缝作用还有非热效应，当前存在的主要问题是适用于大规模矿藏的大功率微波装置的研制；分解成气态的天然气水合物在在管道提升过程中会出现再生成现象，造成管道堵塞。
对于天然气水合物绞吸式开采法，会有大量被破碎天然气水合物颗粒遗落，而且海底本身也散落大量的天然气水合物在砂石等多孔介质之中；在现有的方案中，有公开号为CN106522958A的中国实用新型专利申请，存在不能去除砂石等多孔介质的问题，没有考虑拾取遗落天然气水合物的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，将绞吸式开采遗落的以及矿车周围赋存于砂土等多孔介质中的固相天然气水合物经过微波提纯罩提纯后送至天然气水合物转移输送装置，同主开采方案中的采集物一同提升输送至海面。
为了解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，包括绞吸式采矿车、甲烷激光拉曼光谱原位探测器、辅助机械臂、微波提纯罩、天然气水合物转移输送装置；所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器安装于绞吸式采矿车上，用于搜寻遗落的天然气水合物；辅助机械臂一端安装在绞吸式采矿车上，另一端与微波提纯罩相连；所述微波提纯罩由天然气水合物微波分解装置和天然气水合物再生装置两部分组成；所述微波分解装置位于微波提纯罩下方大空腔，天然气水合物再生装置位于微波提纯罩上方再生腔，所述下方大空腔与上方再生腔通过单向阀相连；所述单向阀安装方向为微波提纯罩下方大空腔为进口，微波提纯罩上方再生腔为出口；所述天然气水合物转移输送装置安装于绞吸式采矿车上。
作为本实用新型的一种优选方案，所述天然气水合物微波分解装置由微波发生器和另一个甲烷激光拉曼光谱原位探测器组成，分别安装在微波提纯罩下方大空腔顶部的两侧，微波发生器用于分解搜寻到的遗落天然气水合物，甲烷激光拉曼光谱原位探测器用于判断天然气水合物分解后的甲烷气体是否完全转移。
作为本实用新型的一种优选方案，所述天然气水合物再生装置包括再生腔、弹射器弹簧、弹射活塞、再生腔门；所述再生腔左端为封闭端，右端为出口端；所属弹射器弹簧左端固定在再生腔左端，右端与弹射活塞相连，弹射活塞可在再生腔内移动；所述再生腔门安装在再生腔出口端。
作为本实用新型的一种优选方案，所述天然气水合物转移输送装置包括长方体空腔和辅助泵；所述长方体空腔左端收集口与天然气水合物再生装置再生腔出口对接，用于接收再生腔中弹射而来的再生天然气水合物，右端与辅助泵相连，将再生天然气水合物同主开采方案中的采集物一同提升输送至海面。
本实用新型的有益效果是：本实用新型在海底天然气水合物绞吸式开采的基础上，增加辅助开采装置，将绞吸式开采遗落的以及矿车周围赋存于砂土等多孔介质中的固相天然气水合物经过微波提纯罩提纯后送至天然气水合物转移输送装置，同主开采方案中的采集物一同提升输送至海面，增加了开采效率，减少了小块天然气水合物遗弃。
附图说明
图1是本实用新型一种海底天然气水合物绞吸式开采的辅助开采装置的示意图。
图2是本实用新型辅助开采装置微波罩的正视图（剖视图）。
图3是本实用新型辅助开采装置微波罩的三维线框模型图。
图1中：1、绞吸式采矿车，2、绞刀，3、大块天然气水合物，4、管道吸口，5、泥浆泵，6、动力及控制系统，7、辅助泥浆泵，8、长方体空腔，8.1、收集口，9、辅助机械臂，10、含固相天然气水合物多孔介质或小块天然气水合物，11、微波提纯罩，11.1、甲烷激光拉曼光谱原位探测器，11.2、微波发生器，11.3、再生腔， 12、甲烷激光拉曼光谱原位探测器，13、输送软管，14、天然气水合物转移输送装置；图2中：10、含固相天然气水合物多孔介质或零碎天然气水合物， 11.1、甲烷激光拉曼光谱原位探测器，11.2、微波发生器，11.3、再生腔，11.4、单向阀钢球，11.5、单向阀弹簧，11.6、弹射器弹簧，11.7、弹射活塞，11.8、再生腔门。
具体实施方式
参看附图1，本实用新型的一个具体实施方式的结构包括：绞吸式采矿车1、甲烷激光拉曼光谱原位探测器12、辅助机械臂9、微波提纯罩11、天然气水合物转移输送装置14、动力及控制系统6；其中微波提纯罩包括天然气水合物微波分解装置和天然气水合物再生装置，天然气水合物分解装置由甲烷激光拉曼光谱原位探测器1号11.1和微波发生器11.2组成，天然气水合物再生装置由再生腔11.3、弹射器弹簧11.6、弹射活塞11.7和再生腔门11.8组成；天然气水合物转移输送装置由辅助泥浆泵7，长方体空腔8，收集口8.1组成。
所述动力和控制系统6、天然气水合物转移输送装置和甲烷激光拉曼光谱原位探测器12都安装于绞吸式采矿车1上；所述辅助机械臂9一端固定在绞吸式采矿车1上，另一端与微波提纯罩11相连。
所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器12搜寻到小块天然气水合物10的位置以后，辅助机械臂9将微波提纯罩11送到该位置罩在小块固相天然气水合物10上，打开微波发生器11.2和甲烷激光拉曼光谱原位探测器11.1，待小块固相天然气水合物10分解完毕全部进入再生腔11.3后，将微波提纯罩11送至收集口8.1，打开再生腔门11.8，触发弹射活塞11.7将再生成的纯净天然气水合物弹射送入长方体空腔8内，通过辅助泥浆泵7将其输送到绞吸式开采输送管道。
所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器11.1和微波发生器11.2位于微波提纯罩11下方大空腔顶部两侧；所述再生腔11.3、弹射器弹簧11.6，弹射活塞11.7和再生腔门11.8位于微波提纯罩11上方再生腔11.3内；所述下方大空腔与再生腔11.3通过单向阀相连，单向阀安装方向为微波提纯罩下方大空腔为进口，微波提纯罩上方再生腔11.3为出口；所述单向阀由单向阀钢球11.4和单向阀弹簧11.5构成；所述再生腔11.3左端为封闭端，右端为出口端；所述弹射器弹簧11.6左端固定在再生腔11.3左端，右端与弹射活塞11.7相连，弹射活塞11.7可在再生腔11.3内移动；所述再生腔门11.8安装在再生腔11.3出口端； 所述长方体空腔左端收集口8.1与天然气水合物再生装置再生腔门11.8对接，用于接收再生腔11.3中弹射而来的再生天然气水合物，右端与辅助泥浆泵7相连。
所述微波发生器11.2用来分解含杂质天然气水合物10；所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器11.1用于探测微波提纯罩11内部下方大空腔内天然气水合物是否全部离开进入再生成腔11.3。
一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，其工作原理：包括以下步骤：
步骤（a），搜寻附近小块天然气水合物：甲烷探测器12搜寻到采矿车附近的小块天然气水合物10存在的地点，动力及控制系统6控制机械臂9将提纯罩11送至该地点罩在小块天然气水合物10上；
步骤（b），分解过程：打开提纯罩11下方大空腔中的微波发生器11.2将所罩小块天然气水合物10分解成甲烷气体；
步骤（c），排气过程：分解得到的气体甲烷从提纯罩11下方大空腔顶部经过单向阀进入再生腔11.3；
步骤（d），再生成过程：甲烷气体和海水在再生腔11.3内形成纯净天然气水合物；
步骤（e），转移过程：待甲烷探测器11.1探测不到天然气水合物，机械臂9将提纯罩11送至收集口8.1，打开再生腔门11.8，弹射器将再生腔11.3中纯净天然气水合物弹射入长方体大空腔8内；
步骤（f），输送过程：辅助泥浆泵7将长方体大空腔8中天然气水合物一同绞吸至主绞吸管道，完成辅助开采。
上述方案仅作为本实用新型可实施技术方案提出，不作为对其技术本身的单一限制条件。
Claims (4)
1.一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，其特征在于：该辅助开采装置包括绞吸式采矿车、甲烷激光拉曼光谱原位探测器、辅助机械臂、微波提纯罩、天然气水合物转移输送装置；所述甲烷激光拉曼光谱原位探测器安装于绞吸式采矿车上；辅助机械臂一端安装在绞吸式采矿车上，另一端与微波提纯罩相连；所述微波提纯罩由天然气水合物微波分解装置和天然气水合物再生装置两部分组成；所述微波分解装置位于微波提纯罩下方大空腔，天然气水合物再生装置位于微波提纯罩上方小空腔，所述下方大空腔与上方小空腔通过单向阀相连；所述单向阀进口为微波提纯罩下方大空腔，出口为微波提纯罩上方小空腔；所述天然气水合物转移输送装置安装于绞吸式采矿车上。
2.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，其特征在于：所述天然气水合物微波分解装置由另一个甲烷激光拉曼光谱原位探测器和微波发生器组成，分别安装在微波提纯罩下方大空腔顶部的两侧。
3.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，其特征在于：所述天然气水合物再生装置包括再生腔、弹射器弹簧、弹射活塞、再生腔门；所述再生腔左端为封闭端，右端为出口端；所属弹射器弹簧左端固定在再生腔左端，右端与弹射活塞相连，弹射活塞可在再生腔内移动；所述再生腔门安装在再生腔出口端。
4.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物绞吸式开采法的辅助开采装置，其特征在于：所述天然气水合物转移输送装置包括长方体空腔和辅助泵；所述长方体空腔左端与天然气水合物再生装置再生腔出口对接，右端与辅助泵相连。
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