CN215860111U - 一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，包括天然气水合物开采单元和发电装置，其中，所述天然气水合物开采单元的天然气输出口连接有发电装置的原料入口；所述发电装置的电能输出端连接海上风电机组的电源输入端；本实用新型既实现了能源的充分利用、保证了天然气水合物的高效开采，同时也可保证海上风机的就近能源供给，保障非常规油气事业和海上风电事业的双赢发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及天然气水合物勘探开发技术领域，特别涉及一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置。
背景技术
天然气水合物是天然气(CH4)和水在高压、低温环境下形成的一种似冰笼状固体化合物，主要分布在极地、高原等冻土带环境和深海、深水等水下地层环境。由于其燃烧对环境影响较小，属于一种新型高效清洁能源，具备替代传统燃料的巨大资源潜力，因此近年来备受各国和各大能源公司青睐。尽管目前已形成了降压法、热激发法、抑制剂法、CO2置换法和固体开采法等一系列天然气水合物开采方法，但由于单独使用各种天然气水合物开采方法均存在效率偏低、能耗偏大、成本偏高等问题，因此往往需联合两种甚至多种开采方法同时使用，以实现海底天然气水合物的经济持续开采。
发电产生的循环水、尾水和烟气往往携带大量热能，低于某温度阈值的冷却塔循环水将不再利用、直接排放，导致电厂热量利用率整体偏低。若将这类余热用作传统热激发法中的热源，可提高电厂热能利用率，同时也能大大降低天然气水合物开发过程中制造高温流体的耗能，从而控制天然气水合物的开采成本。同时，天然气水合物在分解过程中会产生大量低温海水流体，也可用于发电设备的尾部降温。因此，有必要提出一种新型联动开发装置，以实现电厂端和海底天然气水合物端的能源效率最大化。
除此之外，近年来，伴随着海上风电等新能源事业大力发展，海上风机的装机规模也逐年攀升。为了保证海上风机的正常运行，往往需要从陆地引长距离柔性电缆至风机，不仅耗材量大大增加，电能损失也相对较高。若能采用近风机能源进行现场供能，既可有效解决柔性电缆材料浪费的问题，同时也可避免能源的低效和浪费。
发明内容
本的目的在于提出一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，解决了现有的天然气水合物开采和海上风电均存在能源浪费的缺陷，本实用新型涉及的联动开发装置能够实现能源的充分利用、保证了天然气水合物的高效开采，同时也可保证海上风机的就近能源供给，保障非常规油气事业和海上风电事业的双赢发展。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
本实用新型提供的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，包括天然气水合物开采单元和发电装置，其中，所述天然气水合物开采单元的天然气输出口连接有发电装置的原料入口；所述发电装置的电能输出端连接海上风电机组的电源输入端。
优选地，天然气水合物开采单元包括开采装置，所述开采装置与伸入海底天然气水合物储层顶部的开采井连接；所述开采装置的天然气输出口连接有发电装置的原料入口。
优选地，所述开采装置的低温海水输出口连接发电装置的冷却系统的冷却水输入口。
优选地，天然气水合物开采单元还包括注热装置，所述注热装置与伸入至天然气水合物储层底部的注热井连接；所述注热装置的高温水输入口与发电装置的高温水输出口连接。
优选地，所述开采井和注热井的井深均应与天然气水合物储层对应深度一致。
优选地，所述发电装置的电能输入端通过柔性电缆与海水风电机组的电源输入端连额吉。
优选地，所述天然气水合物开采单元和发电装置均安装在海上浮式平台。
优选地，所述海上浮式平台上设置有两个并排布置的预制孔，两个预制孔分别安装有开采装置和注热装置；所述发电装置设置在开采装置和注热装置之间。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，将天然气水合物开采和海上风机发电进行联动开发，既实现了能源的充分利用、保证了天然气水合物的高效开采，同时也可保证海上风机的就近能源供给，保障非常规油气事业和海上风电事业的双赢发展。
进一步的，能够联合增温开采法对天然气水合物进行开发，提高了CH4的产气量和开采效率。
进一步的，能够将开采出的低温海水用于发电设备降温，避免提供多余降温设备和能源。
进一步的，能够将天然气水合物在海面直接燃烧用于发电，以实现对临近海上风机的现场供能。
附图说明
图1是本实用新型涉及的流程示意图；
图2是本实用新型涉及的结构示意图。
具体实施方式
下面结合参考附图详细说明本实用新型的实施方式。
参照图2，本实用新型提供的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，包括海上浮式平台1，海上浮式平台1上依次串联开采装置2、发电装置3和注热装置4；其中：
所述开采装置2通过海上浮式平台1上的预制孔与开采井6的上端相连，开采井6的下端则伸入海底天然气水合物储层顶部进行天然气水合物开采。
所述注热装置4则通过海上浮式平台1上另一预制孔与注热井7的上端相连，注热井7的下端则伸入天然气水合物储层底部以对其进行热激发。
所述发电装置3引出柔性电缆8，用于对邻近的海上风机运行进行供电；柔性电缆8的另一端则从风机底座9经风机塔筒10内部引至机舱11，用于启动风机叶片12。
所述的海上浮式平台1应具有足够的平台面积、且能提供可靠的浮力支撑，以保证开采装置2、发电装置3、注热装置4和相关配件均衡放置，且在常见风浪条件下不发生明显倾覆、变形和破坏。
所述的开采装置2可提供充足动力，以保证海底天然气水合物储层中的天然气水合物在降压条件下可被持续及有效开采，并在开采装置2平台部分将其分解为CH4气体和海水。
所述的发电装置3可将开采装置2分解得到的CH4气体进行充分燃烧，并通过发电设备进行发电。
开采装置2中产生的低温海水可注入发电装置3以对发电设备进行有效降温。
所述的注热装置4可将发电装置3中产生的高温流体注入天然气水合物储层，以提高天然气水合物的分解速率。
所述的开采井6和注热井7井深均应与天然气水合物储层对应深度一致，其耐压和耐热范围应略高于天然气水合物开采过程对应的温压状态。开采井6和注热井7管壁应选用保温性能和流体封闭性能良好、耐腐蚀性的材质。
所述的柔性电缆8一端应与发电装置3相接，另一端则通过风机基座9、塔筒10引至机舱11。柔性电缆8的输电效率应与发电装置3的发电功率匹配，电缆长度应结合海上发电浮式平台与风机间的实际距离综合考虑。
所述的风机底座9应以保证风机在运行阶段不发生显著变形和破坏为佳。
所述的机舱11和风机叶片12运行的需电功率应与发电装置3的发电功率一致。
参照图1，本实用新型的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置的工作过程：
步骤1，根据本实用新型的装置示意图，搭建天然气水合物开采与海上风电联动开发装置。
首先将海上浮式平台1置于天然气水合物储层正上方所对应海平面上；其次，分别搭建天然气水合物开采装置2、发电装置3和注热装置4，并依次将其置于海上浮式平台1上；再次，开采装置2和注热装置4分别通过海上浮式平台1上的预制孔向天然气水合物储层实施开采井6和注热井7，开采井6底部钻至储层顶部，注热井7底部钻至储层底部；最后，结合海上风资源和海洋地质条件，实施海上风机建造作业，由下至上依次建设风机底座9、塔筒10、机舱11和叶片12，并将柔性电缆8由发电装置3引出，并经风机底座9、塔筒10引至机舱11，完成联动开发装置搭建。
步骤2，依次启动开采装置2、发电装置3和注热装置4，观测海上平台和天然气水合物开采装置是否可正常、高效运行。
首先启动开采装置2，将分解产生的CH4气体导入发电装置3内的发电设备，并将分解产生的低温海水用于冷却发电装置3。待开采装置2运行一段时间后，启动发电装置3，调整发电设备功率，以保证产出的CH4气体可充分用于发电装置3发电，且产出的低温海水可对发电设备进行充分冷却。启动注热装置4，将发电装置3发电产生的高温流体导入注热装置4、并经注热井7通入天然气水合物储层以提高天然气水合物的开采速率。
步骤3，启动海上风机，并通过调试，使得发电装置的发电量可供风机正常运行。
在海上浮式平台1上装置运行正常后，通过发电装置3和海上风机之间的柔性电缆8将发电装置3产生的电量传输至海上风机的机舱11，以确保海上风机的正常运行。可通过调整风机和联动开发装置的相关参数，以确保发电装置3的发电量和风机的需电量有效匹配。在发电装置3的发电量无法保证风机正常运行时，可考虑利用其它电源和风机产生的部分电量进行补充。
本实用新型能够提供一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，可联合增温开采法和降压开采法等多种天然气水合物开发方法，以综合提高CH4的产气量和开采效率，同时，也能提供一种可有效利用发电高温余热的方式，提高了天然气水合物的开采效率。其次，该装置能够将开采出的低温海水用于发电设备降温，避免提供多余降温设备和能源。最后，其还能将天然气水合物在海面直接燃烧用于发电，以实现对临近海上风机的现场供能，在天然气水合物的开发设计领域具有较好的推广意义。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型的实施范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本实用新型涵盖的范畴。
Claims (8)
1.一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，包括天然气水合物开采单元和发电装置，其中，所述天然气水合物开采单元的天然气输出口连接有发电装置的原料入口；所述发电装置的电能输出端连接海上风电机组的电源输入端。
2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，天然气水合物开采单元包括开采装置，所述开采装置与伸入海底天然气水合物储层顶部的开采井(6)连接；所述开采装置的天然气输出口连接有发电装置的原料入口。
3.根据权利要求2所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，所述开采装置的低温海水输出口连接发电装置的冷却系统的冷却水输入口。
4.根据权利要求3所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，天然气水合物开采单元还包括注热装置(4)，所述注热装置(4)与伸入至天然气水合物储层底部的注热井连接；所述注热装置(4)的高温水输入口与发电装置的高温水输出口连接。
5.根据权利要求4所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，所述开采井和注热井的井深均应与天然气水合物储层对应深度一致。
6.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，所述发电装置的电能输入端通过柔性电缆(8)与海水风电机组的电源输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，所述天然气水合物开采单元和发电装置均安装在海上浮式平台(1)。
8.根据权利要求7所述的一种天然气水合物开采与海上风电联动开发装置，其特征在于，所述海上浮式平台(1)上设置有两个并排布置的预制孔，两个预制孔分别安装有开采装置和注热装置；所述发电装置设置在开采装置和注热装置之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |