[发明专利]一种可燃冰固态开采方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可燃冰的开采技术。

背景技术

可燃冰是甲烷水合物，一立方米固态可燃冰在常压室温可以气化出160多立方米的甲烷，到目前为止，在海洋500-700米深的洋面下和陆地永久冻土层下面发现了大量的可燃冰。但是可燃冰的开采是一项难题。截至目前俄罗斯曾经采用注热气使地下固态可燃冰气化出气体甲烷后进行开采的方式进行试验，但成本很高，高于目前销售价格，当然试验是十分必要的 。

我国在南海洋面下、青海地下都发现了大量可燃冰。全世界能源紧张的现实，使各大国纷纷开展可燃冰封开采的研究，我国也在大学研究院进行了大量研究工作。

但是，由于可燃冰在低温高压下才能以固态稳定存在，由于开采固态可燃冰进行加压和降温要消耗大量能量，所以开采成本过大，不产生经济效益。因此研究出低成本产业化开采方式至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可燃冰固态开采方法，以解决大规模和低成本且采取简单易行的开采可燃冰的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所述一种可燃冰固态开采方法，其步骤如下：

1）、首先进行钻井，将钻孔钻到可燃冰层；

2）、然后扩孔到需要尺寸，下具有保温层的护管；

3）、通过护管布置对可燃冰进行密封包装的装置、可燃冰输送机构和机械手系统；

4）、对可燃冰层挖掘，并就地在挖掘位置用密封装置对可燃冰密封，密封时必须使可燃冰填充装满密封装置内腔，后迅速无空隙密封；

5）、通过螺旋上升方式、提拉方式或输送带输送方式，将开采的可燃冰以密封状态送至井口。

所述的下护管是带有套管的，也可以是单管无套管的，通常采用有套管的方式，并且套管可以是单层或多层的，通常是多层的。

对可燃冰采用密封袋抽真空密封、液体蜡固化密封或容器内锤压密封这三种方式的其中一种或混用；所涉及的密封装置有减压抽气管、密封袋输送装置和密封包装装置，或液体蜡固化密封装置，或锤压装置中的一种或几种。

本发明的有益效果如下：开采的成本较低，不需进行加压和降温而消耗大量能源；开采的方式简单易行，较适合产业化。

具体实施方式

本发明基于可燃冰的可挥发性的原理，对其进行密闭后开采。可燃冰作为固体，在常温、常压下，会产生挥发，开放式放置其可挥发空间无穷大，挥发多少都不会饱和，直至全部挥发完。如果将其存放在相对密闭的装置内，则和盛放可燃冰的容器的除可燃冰占据的容积外的容积有关，达到饱和则不在增加挥发量。那么如果除可燃冰占据的容积外的容积是零呢，这时可燃冰即使在可以挥发的环境温度和压力下，也不会挥发。

在实施本专利的过程中，对陆地开采，首先进行钻井，从地面向可燃冰层钻孔，孔径20厘米至60厘米；将钻孔钻到可燃冰层，然后扩孔到需要尺寸，下护管，可以是带有套管的，也可以是单管无套管的，通常采用有套管的方式，并且套管可以是单层或多层的，通常是，安置3-6层套管。然后在套管中充填保温材料、布置密封袋输送装置，需要时布置输蜡管，布置减压抽气管，布置锤压装置、密封装置、可燃冰输送机构和视频系统。在套管中还布置机械手系统，布置防爆电缆。所安装的护管上端有密闭装置，为避免所安装的护管内部压力过高，安装有压力控制安全阀，安全阀设定在0.6MP自动开启，0.2MP自动关闭。

可燃冰开采采用全自动机械开采。开采时，采用密封袋抽真空密封、采用液体蜡固化密封，采用容器内锤压密封这三种方式的其中一种或混用，将开采的可燃冰迅速无空隙密封，再通过螺旋上升方式，提拉方式，输送带输送等将开采的可燃冰密封状态送至井口。

开始开采，视频观测开采位置，机械手开采可燃冰，并且对其无空隙密封。具体的密封方式详细叙述如下：

其一，将固态可燃冰采下来后，迅速放入一个软的可以抽真空的完好密封的袋子中，迅速进行抽气，使袋子完全包覆住开采的可燃冰，立即封口密封。此时，可燃冰所在的容器中没有空隙；将密封在密封袋中的可燃冰运送到井上，放入准备好的杜瓦瓶中即可。

其二，将固态开采的可燃冰喷涂或浸涂上液体蜡，液体蜡遇低温的可燃冰迅速变成固体蜡，将可燃冰无空隙的密封起来，通过运送系统输送运至地面，放入杜瓦瓶中即可。

其三，将准备好的容器运至可燃冰开采工作面，机械手开采的可燃冰放入该容器到设定量时，专用锤压装置锤压容器内的可燃冰，使无空隙，然后盖上无空隙密封盖或灌上液蜡，密封完好，通过运输机构运至井口，放入准备好的杜瓦瓶中。