[发明专利]一种机械-热开采水合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及开采水合物的方法，尤其涉及一种机械-热开采水合物的方法。

背景技术

天然气水合物是天然气和水在高压和低温条件下形成的类冰固体化合物。水合物沉积物广泛分布于陆地冻土环境与海洋、湖泊等深水地层环境。据估算，水合物的含碳量为全球已知化石燃料含量碳的二倍以上。我国在南海北部陆坡和祁连山冻土区分别取得了水合物沉积物样品，证实了我国水合物的开采潜力很大，并将水合物开采研究归入战略发展规划。

目前，国际上提出的水合物开采方法主要有注热法、降压法、注入抑制剂法和置换法等，并在加拿大Mallik和美国Alaska的水合物地层分别进行注热法、降压法联合和置换法、降压法联合的试验性开采。由于水合物分解需要吸收大量的热，且地层消耗90%以上注入的热量，因此，开采井筒周围的水合物分解范围受到限制，开采效率不高，难以达到商业性开采的要求。

发明内容

本发明针对现有技术的水合物开采效率不高，提出一种机械-热开采水合物的方法，以满足商业性开采的要求。

为了解决上述问题，本发明提供一种机械-热开采水合物的方法，包括如下步骤：

步骤1，挖掘水合物地层，将水合物沉积物粉碎成水合物沉积物颗粒，传送到分解仓；

步骤2，在分解仓中将较热海水与所述水合物沉积物颗粒进行搅拌混合，使水合物沉积物颗粒中的部分分解，并对得到的混合物进行分离，去掉分离得到的沉积物；

步骤3，将剩下的混合物沿着开采井筒向上输送，在输送过程中混合物中的水合物继续分解，剩余水合物以及产生的气体与混合物中的沉积物分离；

步骤4，在开采平台上收集得到的气体。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤1中，采用煤矿和深海挖掘设备挖掘水合物地层，所述煤矿和深海挖掘设备为如下设备中的一种或多种组合：

滚筒式采煤机、液压牵引采煤机、电牵引采煤机、深海海床金属矿挖掘机等。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤1中，采用颗粒破碎设备将水合物沉积物粉粉碎成水合物沉积物颗粒，所述颗粒破碎设备为如下设备中的一种或多种组合：

颚式破碎机、圆锥破碎机等。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述较热海水为：25℃左右的表层海水。

优选地，上述方法还具有以下特点：

在所述步骤2中，利用离心分离或者流态化等方式对得到的混合物进行分离。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述步骤2还包括：将分离得到的沉积物通过分解仓回填到挖掘后的地层中。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述步骤4还包括：利用气体膨胀转化成注海水和机械所需能量。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述步骤4还包括：将沉积物回填到挖掘后的地层中。

本发明的方法将水合物沉积物粉碎成能够随流体流动的小颗粒，借助海水这个巨大的热源供给水合物分解的热量，对流传热效率高；充分利用分解产生甲烷气体的膨胀功，转变成开采水合物所需要的机械能；将沉积物的回填，能够保证开采后地层具有足够的强度；水合物在分解仓内分解可避免气体从覆盖层的泄漏。本方法不受水合物分解范围的影响，开采效率高，适合大规模商业开采。

附图说明

图1是本发明实施例的机械-热开采水合物的示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

机械-热开采水合物是鉴于现有开采方法传热效率慢、开采效率低的问题提出的一种新型的开采方法，它的基本思路是像采煤采矿一样通过机械设备挖掘水合物地层并将水合物粉碎成颗粒；然后在预先设计的水合物分解仓内实现较热海水的供给、小颗粒与海水的配比掺混，并进行沉积物与水合物、水、气的部分分离与回填；接着水合物沉积物、水、气沿着开采井筒向上部输送，并且水合物分解产气和沉积物分离下沉；最后，气体在开采平台上收集，气体膨胀功转化成机械能，下沉的沉积物回填，如图1所示。

下面对本发明进行详细说明：

本发明实施例的一种机械-热开采水合物的方法包括如下步骤：

步骤1，挖掘水合物地层，将水合物沉积物粉碎成水合物沉积物颗粒，传送到分解仓；