DE19906147A1 - Process for the production of frozen gas on the sea floor - Google Patents

Process for the production of frozen gas on the sea floor

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Abstract

The invention relates to a method for extracting methane hydrate on the ocean floor, wherein a tube that is open on both ends is guided into the area of the methane hydrate and high-pressure air is built up in the lower section of the tube, wherein solid methane hydrate is swept along by the strong flow generated in the tube from the bottom upward and substantially thawed as it passes through the tube from the bottom upward. The resulting methane gas fraction is collected on the top section of the tube and stored in appropriate containers for further use.

Description

Auf dem Meeresgrund gibt es gräulich-weiße Brocken, das sog. dreckige Eis. Dieses unscheinbare Material kann die Lösung aller Energieprobleme sein.On the seabed there are grayish-white chunks, the so-called dirty ice. This inconspicuous material can be the solution to all energy problems.

Es handelt sich um ein Gashydrat, einer Substanz aus Wasser und Gas. Unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen sind Wassermoleküle zu einem festen Gitter um Gasteilchen geworden.It is a gas hydrate, a substance made of water and gas. Under high pressure and low temperatures, water molecules form a tight lattice around gas particles become.

Wenn die Struktur dieses "Eisgases" durch Wärme oder Druckverlust aufgelöst wird, entweicht das Gas, und das wiederum ist in Wärme umsetzbar. Es wird auch als gefrorenes Methan bezeichnet.If the structure of this "ice gas" is dissolved by heat or pressure loss, it escapes the gas, which in turn can be converted into heat. It is also called frozen methane designated.

Allein auf dem Meeresboden im Bereich der Ost- und Westküste der USA, schätzt man die Vorräte auf 11 Brd. m3 Methangas. Das ist das 80.000 fache des weltweit bekannten Erdgasvorkommens. Diese Kohlenstoffmenge übersteigt alles, was bisher bekannt ist.On the ocean floor in the area of the east and west coast of the USA alone, the inventories are estimated at 11 br. M 3 methane gas. That is 80,000 times the world's known natural gas deposit. This amount of carbon exceeds everything that is known so far.

Wenn nur 1% dieses Hydrates zugänglich gemacht würde, würden die Gasressourcen der USA mehr als verdoppelt werden. Damit würden die USA ihren Gasbedarf nicht mehr nur für 40 Jahre, sondern bereits dann für 80 Jahre decken können.If only 1% of this hydrate were made accessible, the gas resources of the USA more than doubled. This would mean that the US would no longer only need 40 gas Years, but can already cover for 80 years.

Die Problematik besteht im Gewinnen und Fördern dieser gefrorenen, gasführenden Schichten. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß auf dem Grund des Meeres ferngesteuerte Bagger das Gestein zu einer Aufbereitungsstelle führen, wenn es zu groß ist, ansonsten direkt an den Beginn einer Rohrleitung, die je nach der Größe der Steine unten auf dem Meeresgrund einen Durchmesser bis zu mehreren Metern haben können. An der tiefsten Rohrstelle sind unten im Bereich des Einlasses Düsen angebracht, die entsprechend der Tiefe des dort lagernden Gesteins mit mehreren 100 Bar Druckluft, da diese Druckluft stufenweise, vorzugsweise als Ringdüse im Förderrohr ausgebildet ist, das durch die spezifische Veränderung des tragenden Mediums, das Gestein nach dem Mammutpumpenprinzip, die Gesteine vom Meeresboden nach Übertage gefördert werden, und auf dem Weg nach oben, bereits bei entsprechenden geringen Fördergeschwindigkeiten das Eis auftaut, die Gasmengen freiwerden und diese einen eigenen Auftrieb erzeugen und oben in Entspannungskesseln das Gas abgegeben wird. Eventuell im Eis mit eingebundene Gesteinsanteile werden dann, wenn das Eis geschmolzen und das Gas entwichen ist aufgrund der spezifisch eingestellten Schwertrübeflüssigkeit langsam nach unten absacken und den Freiraum wo das Gaseis gewonnen wurde, zum Teil wieder auffüllen.The problem lies in the extraction and extraction of these frozen, gas-bearing layers. According to the invention it is therefore proposed that remote-controlled on the bottom of the sea Excavators guide the rock to a processing point if it is too large, otherwise directly at the beginning of a pipeline, depending on the size of the stones at the bottom of the sea can have a diameter of up to several meters. Are at the deepest pipe point  at the bottom in the area of the inlet nozzles that correspond to the depth of there stored rock with several 100 bar compressed air, since this compressed air gradually, is preferably designed as an annular nozzle in the delivery pipe, which is characterized by the specific Change in the supporting medium, the rock according to the mammoth pump principle, the Rocks are mined from the ocean floor to surface, and on the way up, the gas thaws even at corresponding low conveying speeds, the gas quantities become free and generate their own buoyancy and the above in relaxation boilers Gas is released. Possibly in the ice with integrated rock shares are then, if the ice melted and the gas escaped due to the specific set Slowly sink the clouding liquid down and the free space where the gas ice won, partially fill up again.

In der beiliegenden Zeichnung ist dargestellt: 1 das Meer bzw. Gewässer
2 der Meeresboden zum Beispiel 800 m tief
3 das Förderrohr mit etwa 5 m Durchmesser, welches sich nach oben erweitert
4 Ringformdüsen, die Druckluft in das tragende Medium eindrücken. Die Druckluft kann vorgewärmt sein z. B. als Heißluft und wird durch die Expansion zum Teil wieder abgekühlt. Die höhere Temperatur trägt aber dazu bei, daß dieses Formeis schmilzt
5 aufsteigendes Gashydratgeröll
6 aus dem aufsteigenden Gashydratgeröll freiwerdendes Gas
7 der Gasauffangbehälter
8 die Wasser-Schwertrübe Trennung
9 das Druckluft-Schwertrübe Gemisch
10 die Verdichter Einheit
11 der Druckbehälter
The attached drawing shows: 1 the sea or water
2 the seabed, for example, 800 m deep
3 the conveyor pipe with a diameter of about 5 m, which widens upwards
4 ring-shaped nozzles that press compressed air into the supporting medium. The compressed air can be preheated e.g. B. as hot air and is partially cooled by the expansion. However, the higher temperature contributes to the melting of this form ice
5 rising gas hydrate scree
6 gas released from the rising gas hydrate scree
7 the gas collector
8 the water-turbid separation
9 the compressed air-heavy slurry mixture
10 the compressor unit
11 the pressure vessel

Auf dem Meeresboden (2) sind mechanische Einrichtungen, die das gefrorene Gas mit Greifern oder Kratzern an den Eintrag des Rohres heranführen und in das Systemförderrohr einschleusen. On the seabed ( 2 ) there are mechanical devices that move the frozen gas to the entry of the pipe with grippers or scratches and insert it into the system delivery pipe.

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im unteren Bereich der Mammutpumpe, dort wo das Heben des gasgefrorenen Gerölls beginnt, eine entsprechende Schwertrübeflüssigkeit mit der Druckluft und/oder allein eingepumpt bzw. gedrückt wird, so daß eine Auftriebskraft vorhanden ist, aufgrund der hohen spezifischen Dichte der Schwertrübeflüssigkeit, so daß die zu fördernden Massen nach oben gespült werden, und das gefrorene Gashydratgeröll selber auf dem Weg nach oben, durch zusätzliche Aufwärtsbewegung der enteisten und freiwerdenden Gase - nun die Auftriebskraft nochmals erweitern und entsprechend der Ausdehnung des Gases auch eine Erweiterung der Rohrleitung vorgesehen ist, so daß eine etwa gleichbleibende Geschwindigkeit für das Heben der gefrorenen und sich abtauenden Massen gegeben ist.It is further proposed according to the invention that in the lower region of the mammoth pump, a corresponding one where the gas-frozen scree begins to be lifted Heavy turbidity liquid is pumped in or pressed with the compressed air and / or alone, so that there is a buoyancy due to the high specific density of the Heavy turbidity liquid, so that the masses to be conveyed are flushed up, and that frozen gas hydrate scree itself on the way up, through additional Upward movement of the de-iced and released gases - now the buoyancy again expand and according to the expansion of the gas also an expansion of the pipeline is provided so that an approximately constant speed for lifting the frozen and defrosting masses.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß oben am Überlauf der Mammutpumpe ein Gasauffangbehälter und eine Wasser-Schwertrübe Trennung vorgenommen wird, so daß wie beabsichtigt das Gas aufgefangen werden kann. Nach der Trennung von Wasser und Trübe kann die Schwertrübe wiederum durch Pumpen nach unten zum Einlauf des Mammutpumpensystems eingedrückt werden.In a further embodiment according to the invention it is proposed that on Overflow of the mammoth pump, a gas collection container and a water-heavy cloudy separation is made so that the gas can be collected as intended. After Separation of water and turbidity can turn the heavy turbidity down by pumping it down be pushed in at the inlet of the mammoth pump system.

Das Verfahren ist nicht auf die Anwendung auf dem Meer bzw. dem Meeresboden beschränkt, sondern kann erfindungsgemäß selbstverständlich auch in Festlandsbereichen eingesetzt werden. Hier kann es zum Beispiel erforderlich sein mit einem Isolierrohr gegen Kälte zu arbeiten und mit spezifisch aufbereitetem Wasser, um aus mehreren 100 Metern Tiefe gefrorenes Gaseis zu gewinnen.The method is not limited to use on the sea or the seabed, but according to the invention can of course also be used in mainland areas become. Here, for example, it may be necessary to use an insulating pipe to protect against cold work and with specifically treated water to from several 100 meters depth to win frozen gas ice.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen beschriebenen und ausgeführten Ausbildungsformen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen möglich ohne jedoch von dem Grundgedanken abzuweichen, ein Transportrohr bis in die Nähe des Meeresbodens herunter zu lassen. Dieses Förderrohr ist erfindungsgemäß mit Düsen vorzugsweise in Ringformdüsen versehen, so daß die spezifische Förderwassermenge ausreicht, um die gefrorenen "Gasbrocken" nach Übertage zu fördern unter möglicher Anwendung einer Schwertrübe, wobei erfindungsgemäß die Fördergeschwindigkeit und evtl. auch nach Bedarf die Druckluft vorgewärmt, zur schnelleren Erwärmung der "Gasbrocken" beiträgt und das entweichende Gas, das Hebeprinzip erfindungsgemäß dieser Mammutpumpensystemtechnik mit betreibt, und das oberhalb des Endbereiches, über dem Meeresspiegel oder auch unter dem Meeresspiegel angebrachte Behälter das Gasvolumen aufnehmen und es zur weiteren Verwendung, wie zum Beispiel als Flüssiggas, bereitstellen, in einem weiteren Verfahrensschritt das Wasser und die Schwertrübe getrennt werden und die zwangsläufig vorhandenen tauben Steine zum Meeresboden absinken, wobei auch ein Einsatz auf dem Festland mit einem Mammutpumpensystem mit Schwertrübeflüssigkeit und Isolierrohren gegen Kälte erfolgen kann, unter Anwendung von spezifisch aufbereitetem Wasser um das gefrorene Gaseis aus mehreren 100 Metern Tiefe zu gewinnen.Of course, the invention is not limited to that described in detail above and executed training forms limited, but there are numerous changes possible without deviating from the basic idea, a transport pipe up close of the sea floor. This delivery pipe is according to the invention with nozzles preferably provided in ring-shaped nozzles, so that the specific amount of pumped water is sufficient to extract the frozen "gas chunks" above ground under possible Use of a slurry, whereby according to the invention the conveying speed and possibly the compressed air is also preheated as required, for faster heating of the "gas chunks"  contributes and the escaping gas, the lifting principle according to the invention Mammoth pump system technology also operates, and that above the end area, above the Sea level or containers placed below sea level the gas volume record and make it available for further use, such as liquid gas, in a further process step, the water and the heavy sludge are separated and the inevitably existing deaf stones sink to the sea floor, also an insert on the mainland with a mammoth pump system with heavy cloud liquid and Insulating pipes against cold can be done using specially prepared Water to extract the frozen gas ice from a depth of several hundred meters.

Claims (5)

1. Verfahren zur Gewinnung von gefrorenem Gas aus dem Meeresbodenbereich, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr in die Nähe des Meeresbodens geführt wird und durch das Heranführen von Hochdruckluft, die spezifische Wichte des Fördermediums Wasser verändert wird, wobei insbesondere im aufsteigenden Bereich des Rohres und durch Druckentlastung, Teilmengen des gefrorenen Gases durch entsprechende Förderverweilzeit im Förderrohr auftauen, und erfindungsgemäß dadurch eine Aufwärtsbewegung für das zu fördernde Eisgas gewährleistet ist.1. A process for the recovery of frozen gas from the seabed area, thereby characterized in that a pipe is led near the seabed and through the Introducing high-pressure air, which changes the specific gravity of the pumped medium water is, especially in the ascending area of the pipe and by pressure relief, Partial quantities of the frozen gas due to the corresponding delivery time in the delivery pipe thaw, and according to the invention thereby an upward movement for the ice gas to be conveyed is guaranteed. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Mammutpumpe, dort wo der Auftrieb des gefrorenen Gashydratgerölls beginnt, eine entsprechende Schwertrübeflüssigkeit mit der Druckluft und/oder allein eingepumpt bzw. gedrückt wird, so daß aufgrund der hohen spezifischen Dichte der Schwertrübeflüssigkeit eine Auftriebskraft vorhanden ist und die Massen nach oben gespült werden, sowie das gefrorene Gashydratgeröll selber auf dem Weg nach oben, durch zusätzliche Aufwärtsbewegung der enteisten und freiwerdenden Gase die Auftriebskraft nochmals erweitern und entsprechend der Ausdehnung des Gases auch eine Erweiterung der Rohrleitung vorgesehen ist, so daß eine etwa gleichbleibende Geschwindigkeit für das Heben der gefrorenen und abtauenden Massen gegeben ist.2. The method according to claim 1, characterized in that in the lower region Mammoth pump, where the buoyancy of the frozen gas hydrate scree begins, one Corresponding heavy turbidity liquid with the compressed air and / or pumped in alone or is pressed so that due to the high specific gravity of the heavy cloud liquid Buoyancy is present and the masses are washed up, as well as the frozen Gas hydrate scree itself on the way up, by additional upward movement of the de-iced and released gases further increase the buoyancy and according to the Expansion of the gas is also an extension of the pipeline, so that a about constant speed for lifting the frozen and defrosting masses given is. 3. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß oben am Überlauf der Mammutpumpe ein Gasauffangbehälter und eine Wasser-Schwertrübe Trennung vorgenommen wird, so daß das Verfahren die Schwertrübeflüssigkeit wiederum durch Pumpen aufnimmt und nach unten zum Einlauf des Mammutpumpensystems eindrückt. 3. The method according to claim 1-2, characterized in that the top of the overflow Mammoth pump a gas collector and a water-heavy turbid separation is carried out so that the process in turn the heavy turbidity liquid by pumping picks up and pushes down to the inlet of the mammoth pump system.   4. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Festland ein Mammutpumpensystem mit Schwertrübeflüssigkeit und Isolierrohren gegen Kälte unter Anwendung von spezifisch aufbereitetem Wasser verwendet wird, um das gefrorene Gaseis aus mehreren 100 Metern Tiefe zu gewinnen.4. The method according to claim 1-3, characterized in that on the mainland Mammoth pump system with heavy turbidity liquid and insulating pipes against cold below Application of specially treated water is used to the frozen gas ice win from several 100 meters depth. 5. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß durch das Schmelzen freigesetztes taubes Gestein aufgrund höherer Dichte als das Gasgestein nach unten absackt.5. The method according to claim 1-4 characterized in that by the melting Released deaf rock due to higher density than the gas rock sags down.
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