[发明专利]海底天然气水合物浆体分解分离与除泥沙模块化开采系统

说明书

技术领域

本发明涉及非常规油气资源开发技术领域，特别是海底天然气水合物浆体分解分离与除泥沙模块化开采系统。

背景技术

煤、石油、天然气是当今世界各国的主要矿物能源。然而据估计，再有40余年，人类就要面临这些矿物能源枯竭的局面。于是，一种储量极大被称为“可燃冰”的能源——天然气水合物的开发和利用，开始进入众多国家的视线。近年来，我国能源供需矛盾日益突出，传统化石燃料已不能满足我国经济发展、环境保护的要求，仅2014年进口原油3.1亿吨，对外依存度60%；进口天然气620亿立方米，对外依存度32%。我国今后对能源的需求将随着经济的快速发展而急剧增加，对国外石油、天然气资源的依赖程度不断加大，如何保证我国能源安全和后续能源供应，直接关系到我国经济、社会的可持续发展，战略意义重大。

天然气水合物俗称“可燃冰”，是近20年来在海洋和冻土带发现的新型洁净能源，是天然气和水在一定的温度、压力条件下相互作用而形成的貌似冰状的可燃固体。天然气水合物是一种主-客体化合物，水分子形成一种点阵结构，天然气分子则填充于点阵间的空穴，形成点阵的水分子之间以较强的氢键结合，天然气分子与水分子之间则以较弱的范德华力相互吸引。从能源的角度看，“可燃冰”可视为被高度压缩的天然气资源，每立方米能分解释放出160～180m³(标准)的天然气。据估算，全球天然气水合物中蕴藏的天然气总量约为1.8×10¹⁶～2.1×10¹⁶m³，相当于全球已探明传统化石燃料总碳量的2倍。

天然气水合物主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地等构造单元内。目前探测的水合物资源主要储存在极地沙岩、海洋沙岩以及泥岩、粉质沙岩中。对具有良好封闭的储存在沙岩中的水合物资源可以通过常规的开采方式，如降压法、注热法、注剂法和注二氧化碳气体置换法等方式进行开发。然而，对于储存在海底表层百米之内亚稳态的天然气水合物藏，由于没有封闭的盖层，上述常规开采方法都不能直接使用。

因此，人们提出了“深海海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法”，CN103628844A，该发明以固态形式采掘所述天然气水合物藏，将含所述天然气水合物的固体物质进行收集并粉碎为颗粒物，将海水与所述颗粒物通过引射混合形成气液固多相混合物流；将所述气液固多相混合物流，通过具有增压系统的密闭管道将所述气液固多相混合物流提升至海上；对通过密闭管道提升至海上的所述气液固多相混合物进行分离和处理，得到天然气。

由于该发明需要将海底天然气水合物藏通过固态流化方式直接输送到海面进行分离处理，所以在举升大量泥沙和海水过程中需要消耗巨大能量，同时还存在泥沙堵塞输送管道，存在水合物冰堵和管道内压力剧变爆管等风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种海底天然气水合物浆体分解分离与除泥沙模块化开采系统，解决了目前直接采用管道输送水合物浆体的缺陷，即直接举升含泥沙浆体输送过程中耗能巨大，管道输送过程中容易出现沙堵和管道内压力突变爆管等难题。