[发明专利]一种海底原油泄漏的早期收集方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于是石油技术领域，尤其涉及海底原油泄漏的早期收集方法及装置，在海底原油泄漏时，能够快速收集泄漏原油并燃烧掉，也可收集原油不让其进一步扩散，为事故处理争取到足够的时间。

背景技术

美国墨西哥湾的原油泄漏突显缺少一种能快速收集泄漏原油的技术，阻止形成生态灾难。

本发明人对美国墨西哥湾的原油泄漏事件的思考，应对此类事故，关键是一个“快”字，不需要快速一次性全盘解决，需要的是给事故处理方足够的缓冲时间，如果能给事故处理方足够时间，就不会造成这么大损失了。

海底泄漏事故处理的是收集石油与天然气的高压混合物，并且是在高压混合物进入低压海水时进行收集处理；通常高压天然气变成低压天然气需要吸收大量热量，容易出现结冰现象，石油与天然气的高压混合物喷射入低压海水使这种混合非常剧烈，容易形成很多化合物结晶体和胶状体，从海底到海面还有一个压力释放过程，混合形成的化合物结晶体和胶状体在上升过程中还会膨胀，更严重的情况是收集这些化合物结晶体和胶状体是在非封闭环境下进行的，无法提供强大的泵力，这时，如果采用小管道收集，堵塞必然发生，采用直径不大的均匀大小的管道，也容易堵塞。

2010年5月16日星期日的央视新闻报道，英国石油公司宣布，所有堵漏手段全部失败，我认为失败的症结是：面对的是一口高产量油井，在非封闭环境下，在石油与天然气的高压混合物进入低压海水时进行堵和收集处理，用小口径管道在海底到海面的压力释放过程中传输化合物结晶体和胶状体。使用的方案是：用罩子收集漏油，用小口径管道传输漏油，再用抽吸设备把漏油抽吸到油船上，没有充分使用浮力，也用不上浮力；或用小口径管道直接抽吸漏油，没有充分使用浮力，也用不上浮力；阻力比浮力大多了。只有高产量的海底油井泄漏事故才会造成上述问题。

发明内容

我们发现，石油与天然气的高压混合物喷射入低压海水形成的化合物结晶体和胶状体在漏油口堵塞了漏油采集器，但是在自由上升到海面的过程中全部消解，那么石油与天然气和海水形成的化合物结晶体和胶状体的物理特性是什么呢？它能形成多大的凝块？它的稳定性如何？上升多少高度它就开始消解呢？(一个大气压约等于10米水深)石油与天然气和海水形成的化合物结晶体和胶状体是气凝胶，在外界有压力的情况下，它反而稳定，能凝块；当与外界形成的0压力时，气凝胶非常脆弱；当与外界形成负压力时，气凝胶中的气体膨胀，会直接摧毁气凝胶凝块。由于海水的涌动，形成的是无法凝固的非稳态气凝胶，海水涌动带动非稳态气凝胶相互碰撞，也会增加凝块的不稳定性，激发大凝块的分裂，气凝胶上升的压力释放过程很容易让大块胶状体分解成小块，甚至消解。

因此我们注意到，只要保持压力不变，给一定时间，非稳态气凝胶会自动消解；又气凝胶上浮过程导致其所受外在压力降低，内部气体膨胀，加速气凝胶分裂和消解。

针对以上特性，只要采集漏油的罩子足够高宽或/和传输管道直径足够大，就能充分激发气凝胶大凝块的不稳定特性和分裂特性(直径大到气凝胶凝块走完从汇聚到消解的过程都不会堵塞)，让气凝胶(泄漏石油与海水混合形成的化合物结晶体和胶状体)能够按我们约束的路径自然上升到海面，自然就解决了漏油的收集问题。

本发明要实现的目标是把漏油导引到海面，不是抽吸到油船上，方案中没有抽吸设备，靠充分利用漏油的浮力。本发明要实现的目标是快速的安装漏油采集设备，快速收集到海底漏油，减少原油扩散，给全盘解决原油泄漏事故争取到足够的缓冲时间。现在没有在海上容易安装的大直径管道和设备，本发明的目标还要先突破大直径管道的生产、运输和海上安装的瓶颈，制作新的大直径管道，并能快速生产、运输和海上安装，本发明的目标还要做到体积小、成本低，这样，每个钻井平台才能配一个“一种海底原油泄漏的早期收集方法及装置”，多一种消灭生态灾难的手段。

本发明总的技术构思为，以大凝块的凝结特性和分裂特性为基础，设计大空间的漏油采集罩子或/和大直径的传输通道，激发气凝胶(泄漏石油与海水混合形成的化合物结晶体和胶状体)的分裂特性，防止堵塞现象发生，让高压漏油和低压海水激烈混合后形成的化合物结晶体和胶状体能自然上升到海面，可进一步细化为下列二个方案：