[发明专利]一种海下可燃冰储层开采方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及海下可燃冰开采领域，具体而言涉及一种海下可燃冰储层开采方法和装置。

背景技术

随着传统能源的可开采储量的日益减少，且对环境产生严重影响，不符合国家发展的战略要求。商业开发新型的清洁能源的需求迫在眉睫。可燃冰作为一种甲烷含量高、资源储量大、燃烧后对环境无污染的新型能源引起了世界各地的广泛关注。在我国东海和南海海域都有大量分布，其储量大约为常规油气储量的二倍左右。可燃冰的形成条件有低温、高压、有充足的气源。根据其存在条件，全世界开采方式大致分为三种：①热激法：直接对可燃冰储层进行加热，破坏可燃冰的平衡状态，使可燃冰分解为甲烷和水的开采方法。②降压法：通过降低压力使可燃冰分解的开采方法。③化学试剂法:向可燃冰储层中注入化学试剂破坏其平衡条件，促使可燃冰分解的开采方法。但传统开采方法仍存在诸多不足，海下破坏其原有的稳态环境，可能会造成可燃冰储层不稳定、大面积垮塌，造成地震、海啸等大型灾难，或者产生温室气体泄漏，化学试剂污染等环境影响。除此之外，传统的开采方法经济成本高，开采难度大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种海下可燃冰储层开采方法和装置。

一种海下可燃冰储层开采方法，其主要包括如下步骤：

步骤S1，海上开采平台驶至待开采可燃冰储层上方海域。

特别说明，海上开采平台上载有甲烷收集压缩罐、水凝胶存储罐、热流发生装置、高压泵、过滤器、海下管道钻进模块以及伸缩型激光开采模块并由平台电机为各个模块供电。

步骤S2，海上开采平台释放海下管道钻进模块，模块在海上开采平台中工作人员的控制下，利用螺旋桨所提供的动力到达预定可燃冰钻探地点。

特别说明，每个海下管道钻进模块都有外壁带有螺纹的可伸缩管道与海上开采平台相连。

作为优选，管道直径为2-3m。且管壁由韧性材料制成、可伸缩。

特别说明，海下管道钻进模块内集成有热射流喷嘴。

步骤S3，达到钻探条件后，海下管道钻进模块通过固定系统固定，该模块所携带的环形钻头开始工作，对可燃冰储层进行开采，制造出一条开采竖井。与此同时，螺旋升降器带动可伸缩管道外壁上的螺纹控制环形钻的钻探深度。达到预定深度后，再由螺旋升降器控制收回一定长度的管道，此时管道作为可燃冰收集管道。

特别说明，步骤S3中所述的固定系统由海下管道钻进模块四周均布的四个固定射钉组成。

特别说明，步骤S3中所述的环形钻头为特制高强度、耐腐蚀钻头。

作为优选，环形钻头内环直径为2-3m。

步骤S4，海上开采平台释放多个伸缩型激光开采模块，到达可开采可燃冰储层后通过激光切割可燃冰，并通过螺旋桨提供动力进行推进。快速将大面积的可燃冰储层分割成若干可采集尺寸的可燃冰块。

特别说明，伸缩型激光开采模块通过外壁带有螺纹的可伸缩管道内部抵达至开采区域。

特别说明，伸缩型激光开采模块由管线和海上开采平台相连。由管线为激光开采模块提供电力、控制信号以及填充采空区所需的水凝胶。

作为优选，伸缩型激光开采模块展开前边界最长距离在50-60cm。

步骤S5，通过海上开采平台的高压泵提供吸力将开采出的可燃冰块通过管道运回。在经过海下管道钻进模块后，利用海下管道钻进模块内置热流喷嘴喷射热射流对可燃冰块进行二次处理，破坏其稳定状态，使其转化为甲烷气体，进行采集。

作为优选，热流喷嘴喷射的热射流温度控制在65-75C^°。

步骤S6，采集的气、液、固三类物质经由海上开采平台的过滤系统过滤掉固体杂质，再经由气液分离装置分离出甲烷气体，最后在海上开采平台上的甲烷搜集压缩罐中存储。

特别说明，分离后的废液经净化处理模块处理后排放回海洋。

步骤S7，伸缩型激光开采模块在完成开采任务后倒退释放水凝胶对可燃冰采空区进行回填，起到对原有地形骨架的支撑保护作用，防止发生采区塌陷等环境灾害。

一种海下可燃冰储层开采装置，所述的一种海下可燃冰储层开采装置主要由海上开采平台、外壁带有螺纹的可伸缩管道、海下管道钻进模块、伸缩型激光开采模块四部分组成。

优选地，所述外壁带有螺纹的可伸缩管道直径控制在2-3m。

优选地，所述海上开采平台载有甲烷收集压缩罐、水凝胶存储罐、热流发生装置、高压泵、过滤器、海下管道钻进模块以及伸缩型激光开采模块并由海上开采平台的电机为各个模块供电。