[发明专利]一种固体置换保压开采海底天然气水合物的方法

说明书

本发明公开了一种固体置换保压开采海底天然气水合物的方法，属于能源与环境领域。该方法通过在水合物层布置采场，利用温度压力传感器监测采场温度与压力并反馈给海上平台，根据水合物温压曲线及采用密封装置保持水合物赋存条件，使其不发生分解，保持水合物固体形态，进一步对水合物进行固态机械化开采、固液浆体输送、气体分离与液化运输，分离出的水合物骨架再次破碎并添加快速凝固材料后对空腔进行充填，能够有效防止海底滑坡、海啸及海底生态环境的破坏，达到绿色开采的目的。该方法系统简单，适用于有不渗透上下盖层的水合物承压层，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及开采海底天然气水合物技术领域，尤其涉及一种固体置换保压开采海底天然气水合物的方法。

背景技术

天然气水合物是由气体分子与水在低温高压条件下形成的白色结晶状物质，主要产于海底沉积物和陆上永久冻土带中，全球资源量预计达2.1×1016m 3，是煤炭、石油和天然气资源总量的两倍，具有巨大的能源开发潜力。

当前天然气水合物开采方式主要包括注热开采、降压开采、注化学试剂开采、CO2置换开采及固态流化开采(深海浅层)等，但是这几种方法都有一定的缺点，存在注热开采热量损耗严重、化学试剂昂贵等问题，并且这些方法易引起海床变形，引发海底滑坡、海啸、海洋生态环境破坏等灾害。因此，当前采用以上方法进行大规模商业开采存在一定安全隐患。

实用新型内容

为解决上述问题，本发明提供一种固体置换保压开采海底天然气水合物的方法，通过密封装置，将水合物采场保持适当温压，水合物不分解，利用智能机械将天然气水合物固体采出，并及时充填采场空腔，以达到安全高效开采与海底生态保护的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：本发明提供一种固体置换保压开采海底天然气水合物的方法，包括以下步骤：

a.建设海上半潜式钻井开采平台，海上半潜式钻井开采平台主要布置有：天然气过滤液化储存装置、智能操控平台、管道提升稳定塔、海水过滤注入装置、液压加压装置、物料输送平台；

b.在海上半潜式钻井开采平台上，穿过海水层向海底布置水合物开采带有井口密封装置的固定基台，隔水管下端用球形挠性接头与固定基台连接，上端伸缩节与海上半潜式钻井开采平台相连；

c.固定基台搭建开采水合物装置，主要包括：天然气水合物分解装置、进出废料控制装置、浆体抽送动力装置、泄气保压装置，遥控海底机器人经由双向控制阀对水合物层废石与充填料输送；

d.智能操控平台通过光纤或管线分别与钻机智能系统、二次破碎机、固液混合装置、液压油管进出阀、井口密封闸门装置、泄气保压装置、浆体抽送动力装置、进出废料控制装置、天然气水合物分解装置、双向控制阀相连，控制各装置的开关运行；

e.智能钻机送至隔水管，经由两道井口密封闸门装置对上覆层进行钻井，直至钻至水合物层；

f.预设好采场角度、长度及相间距离，进行定向连续开采，依据设置的支护间隔，控制液压油管进出阀，将柔性支护装置充满液压油，关闭液压油管进出阀保持压力，依次支护；开采的水合物进行二次破碎，输送至固液混合装置，与海水混合输送至天然气水合物分解装置进行分解；运输至天然气过滤液化储存装置，并输送至液化天然气船；

g.在天然气水合物分解装置分解后，水合物废石排至海底，遥控海底机器人输送充填浆体，压送至开采点；柔性支护泄压，进行后退充填，同时达到绿色开采；

h.在开采充填过程中，机械开采温度变化不大，若温压有变，温压探测装置，反馈至智能操控平台，根据水合物温压曲线，及时通过泄气保压装置，放压达到温压平衡，保持水合物固态；

i.根据天然气水合物开采布置图进行依次开采，一号井开采结束后，撤出开采设备，封闭一号井，依次进行二号井、三号井的开采。