TWI597095B - 將含水下甲烷水合物之沉積物轉換為可銷售產品 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種將含水下甲烷之水合物沈積物轉換為可銷售產品的方法。
該種方法自美國專利6,192,691及6,209,965、美國專利申請案US2003/0136585及國際專利申請案WO98/44078及WO2005/088071已知。
在已知方法中，一般自水底挖掘水合物沈積物，且隨後經由提昇器抽吸水合物、土壤及水之漿液至水面之浮動平台，在該處加熱水合物，且促使其解離成水及天然氣。
該等已知方法之一缺點為需要抽吸大量漿液至平台，其需要大直徑提昇器及大量能量。
本發明之一目標為提供以比已知方法更有效且更節省成本的方式將水下水合物沈積物轉換為可銷售產品的改良方法及系統。
根據本發明，提供一種將水底之含甲烷之水合物沈積物轉換為可銷售產品的方法，其包含：- 自水底挖掘甲烷水合物、沈降物及水之漿液；- 將漿液抽吸至水下處理站；- 經由溫水注入提昇器將來自水面附近的溫度比漿液溫度高的溫熱表面水抽吸至水下處理站中，在其中將溫熱表面水與漿液混合，藉此促使該甲烷水合物解離成水及甲
烷氣體；- 自漿液分離甲烷氣體；及- 將甲烷氣體轉移至表面生產平台，在其中將所產生之天然氣加工成可銷售產品，其適於轉移至輸出設施。
應瞭解本發明之方法可應用於地球表面之任何水體，諸如大洋、海、峽灣、湖或河，且水底可位於水面以下超過1公里，且術語海水及海床應解釋為指地球表面之任何水體及該水體之底部。
表面生產平台可浮動於水面且水下處理站可自浮動生產平台懸吊下來，以使水下處理站位於水底上方之選定高度，且可藉由移動式挖掘機自水底挖掘漿液並經由可撓性漿液輸送提昇器將漿液自挖掘機抽吸至水下處理站。
移動式挖掘機可具有輪、履帶及/或其他用於在所要側向方向上在水底移動挖掘機的構件，及上面安裝有漿液切割器之臂，該臂將切割器插入水底之水合物沈積物中至所要深度，以及來自浮動生產平台之控制室的用於控制移動式挖掘機、臂及漿液切割器移動的構件。
水下處理站除藉由所注入溫熱表面水流加熱之外亦可具有用於加熱漿液之電力構件或其他構件，且水下處理站、溫熱海水注入提昇器及用於自水下處理站轉移甲烷氣體之氣體提昇器可具有至少部分被絕熱層覆蓋之外表面。
漿液可在水下處理站中分離為甲烷氣體及甲烷耗盡之尾渣物流，該物流可自水下處理站經由尾渣處置管道抽吸至水底之尾渣處置場所，該尾渣處置管道自水下處理站以
相對於可撓性漿液輸送提昇器不同之側向方向延伸出來。
浮動生產平台可藉由動態定位系統保持在水面上水合物沈積物上方之預定位置，或藉由至少三條懸鏈狀繫泊索繫泊至水底，該等繫泊索自平台的不同側向方向延伸至水底之錨處。
本發明之方法及/或系統之此等及其他特徵、具體實例及優點描述於隨附申請專利範圍、摘要及以下隨附圖式中所描繪之非限制性具體實例之詳細描述中，在該描述中使用之參考數字係指圖式中描繪的相應參考數字。
本發明之方法能夠自離岸深水中之淺沈降物中埋藏之水合物沈積物產生可銷售之燃料(甲烷氣體)。
圖1顯示本發明方法包含使用為挖泥或深海開採其他商品而開發之類型的海床挖掘機1來挖掘海床。此舉將產生進入生產設施中之水合物、水及沈降物之漿液，產品自生產設施分離並被輸送至表面，如下文所述：海床挖掘機(1)破壞水合物沈積物(2)且混合所破壞之沈積物(2)與沈降物及環境海水，以產生甲烷水合物、顆粒沈降物及海水之漿液。使此漿液進入可撓性或活節漿液輸送提昇器(3)。將漿液沿提昇器向上傳送至海底處理站(4)中。下文提供海底處理設施之詳細描述。
溫熱表面海水經由表面水注入提昇器(5)自水面傳送至該海底處理站。注入提昇器(5)中之海水流足夠炔速，且提昇器壁之導熱性足夠低，因此當所抽吸之海水沿提昇
器向下傳送時其熱損失較低。海水與水合物漿液在海底處理站(4)內混合，以使所混合漿液的溫度超過甲烷水合物在環境壓力下的解離溫度。此舉使得混合物內之甲烷水合物解離，得到甲烷氣體及作為副產物之淡水。將甲烷氣體自混合物分離且進入氣體產生提昇器(6)中，甲烷氣體在其中向上流動至表面生產平台(7)。剩餘的海水、淡水及沈降物之混合物進入尾渣處置管道(8)，該混合物於其中水平轉移至適於尾渣處置之海床區域(9)。
圖2展示在海底處理站(4)及浮動於水面之生產平台(7)處之操作的流程圖。
甲烷水合物、沈降物及海水之漿液經由可撓性/活節提昇器(3)進入海底處理站(4)內，且穿過研磨機(10)，其確保在離開海底處理站(4)之前所有甲烷水合物晶體均小於確保完整解離所必需的最小尺寸。
接著，漿液穿過泵，其提供自挖掘機(1)經由可撓性/活節提昇器(3)將海水/水合物/沈降物漿液向上抽取至海底處理站(4)所必需之壓力差。
漿液隨後進入混合/解離容器(12)，在其中漿液與來自海水提昇器(5)之溫熱海水充分摻合，以使所得混合物之溫度高於環境壓力下甲烷水合物之穩定溫度。此舉使得甲烷水合物解離成甲烷氣體及淡水，從而形成氣體/沈降物/水漿液。引入混合/解離容器(12)中之溫熱海水之體積及溫度足以使所存在之所有甲烷水合物解離。混合/解離容器(12)之尺寸經設計以允許在容器中有足夠滯留時間，以
使所存在之所有甲烷水合物解離。
隨後所得氣體/沈降物/水漿液進入分離器(13)，在其中將甲烷氣體自沈降物/水漿液分離。將甲烷氣體送至氣體提昇器(6)且沈降物/水漿液送至尾渣處置管道(8)。
表面生產平台(7)，除提供用於海底挖掘及處理系統中進行操作的操作基地及自其懸吊提昇器(5)及(6)之浮力點之外，亦執行以下製程。
自開闊大洋之較淺深度抽取溫熱表面海水。其穿過過濾器(14)以移除固體。其隨後穿過泵，該泵提供自大洋抽取海水所必需之吸力及驅動溫熱海水沿海水提昇器(5)下降所必需之壓力。
甲烷氣體在高壓下自氣體提昇器進入脫水器(由於提昇器中氣體自身之重量，因此海底處理站(4)處之環境壓力小於頂部)。預期該氣體經水飽和。其穿過脫水器，在其中將水移除，留下純甲烷氣體。
隨後此氣體傳送至輸出設施，諸如水下天然氣輸送管線或浮動液化天然氣(Liquid Natural Gas，LNG)或氣體制液體(Gas To Liquid，GTL)生產設備，LNG或GTL輸送船可連接於該輸出設施以便卸載產品。
1‧‧‧挖掘機
2‧‧‧水合物沈積物
3‧‧‧可撓性/活節提昇器
4‧‧‧海底處理站
5‧‧‧海水提昇器
6‧‧‧氣體提昇器
7‧‧‧表面生產平台
8‧‧‧尾渣處置管道
9‧‧‧尾渣處置場所
10‧‧‧研磨機
11‧‧‧泵
12‧‧‧混合/解離容器
13‧‧‧分離器
14‧‧‧過濾器
15‧‧‧泵
16‧‧‧脫水器
圖1為本發明之水合物挖掘及轉換系統的示意性三維視圖；且圖2為生產平台及海底水合物轉換站所應用之轉換步驟的流程圖。
1‧‧‧挖掘機
2‧‧‧水合物沈積物
3‧‧‧可撓性/活節提昇器
4‧‧‧海底處理站
5‧‧‧海水提昇器
6‧‧‧氣體提昇器
7‧‧‧表面生產平台
8‧‧‧尾渣處置管道
9‧‧‧尾渣處置場所
Claims (13)
- 一種將水底中含甲烷之水合物沈積物轉換為可銷售產品的方法，該方法包含：自該水底挖掘甲烷水合物、沈降物及水之漿液；將該漿液抽吸至水下處理站；經由溫水注入提昇器將來自水面附近的溫度比該漿液溫度高的溫熱表面水抽吸至該水下處理站中，在其中將該溫熱表面水與該漿液混合，藉此促使該甲烷水合物解離成水及甲烷氣體；自該漿液分離該甲烷氣體；及將該甲烷氣體轉移至表面生產平台，在其中將該所產生之甲烷氣體加工成可銷售產品，其適於轉移至輸出設施。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中該水面附近之該溫熱表面水具有至少攝氏10度之溫度。
- 如申請專利範圍第2項之方法，其中該水面附近之該溫熱表面水具有至少攝氏15度之溫度。
- 如申請專利範圍第1項之方法，其中水深大於400公尺且接近該水底之水的環境溫度低於攝氏5度。
- 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之方法，其中該表面生產平台浮動於該水面且該水下處理站自該浮動生產平台懸吊下來，以使該水下處理站位於該水底上方之選定高度。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該漿液由移動式挖掘機自該水底挖掘並經由可撓性漿液輸送提昇器自該挖 掘機抽吸至該水下處理站。
- 如申請專利範圍第6項之方法，其中該移動式挖掘機具有輪、履帶及/或其他用於在所要側向方向上在該水底上移動該挖掘機的構件，及上面安裝有漿液切割器之臂，該臂使該切割器插入該水底之該水合物沈積物中至所要深度，以及來自位於該浮動生產平台之控制室的用於控制該移動式挖掘機、臂及漿液切割器移動的構件。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該水下處理站除藉由所注入溫熱表面水流加熱之外亦具有用於加熱該漿液之電力構件或其他構件。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該水下處理站、該溫熱海水注入提昇器及用於自該水下處理站轉移該甲烷之氣體提昇器具有至少部分被絕熱層覆蓋之外表面。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該漿液在該水下處理站中分離為甲烷氣體及甲烷耗盡之尾渣物流，該物流自該水下處理站經由尾渣處置管道抽吸至位於該水底之尾渣處置場所，該尾渣處置管道自該水下處理站以相對於該可撓性漿液輸送提昇器不同之側向方向延伸出來。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該浮動生產平台藉由至少三條懸鏈狀繫泊索繫泊至該水底，該等繫泊索自該平台的不同側向方向延伸至該水底之錨處。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該浮動生產平台藉由動態定位系統保持在該水面之預定位置。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中該生產平台具 有氣體脫水構件及/或其他用於將該甲烷氣體轉換為可銷售產品的構件。
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