[发明专利]海底浅表层块状水合物采矿机及吞吐式开采方法

说明书

针对现有的浅表层天然气水合物的开采方法操作复杂、耗能大、存在环境污染的问题，本发明提供一种海底浅表层块状水合物采矿机及吞吐式开采方法，属于水合物开采领域。所述采矿机包括吞吐工作箱，其底部设置行走装置，前端设置水合物入口和吸入管，吸入管内设置超声波碎冰器，吸入管前端设置掘冰器，掘冰器与方向控制器相连；吞吐工作箱内设置旋转杆，旋转杆的上下对称设置水合物收集分解箱；吞吐工作箱的顶部设置排水口，吞吐工作箱的内壁上水合物入口的上方设置隔板，隔板的后端与吞吐工作箱的后端之间留有水流通道，水流通道处设置过滤网；吞吐工作箱的底部设置微波磁控管、排污阀和输气管。本发明实现开采分离一体化，操作简单，绿色环保。

技术领域

本发明属于天然气水合物开采技术领域，是一种海底浅表层块状水合物采矿机及吞吐式开采方法。

背景技术

天然气水合物是一种极具潜力的能量资源，广泛分布于世界各地海洋和永冻土中，按照海底天然气水合物产出的位置，可以把水合物分为一种埋深较大的水合物和一种是浅表层水合物。浅表层水合物主要出产于海底或者海底以下很浅的位置。海底天然气水合物的开采方法主要为减压开采法、化学试剂注入法、热激发开采发和二氧化碳置换法，但针对于裸露于海底或埋藏很浅的天然气水合物，因难以构建封闭的开采环境，所以这几种方法都难以实施。目前拥有的海底矿物固体开采法操作复杂，对浅表层天然气水合物的开采方法尚未深入研究，且大多数开采方法是将开采的水合物碎块通过管道提升至海面升温释压或引入上层海水对水合物加热分解，操作复杂耗能大且忽视了对海底开采破坏所造成的环境污染，且操作灵活程度差，成本高。

专利“CN 106837257A”提出的“一种海洋非成岩天然气水合物藏开采系统及其开采工艺”是利用了钻井开采方式，核心开采装置是利用与垂向钻孔相垂直的水平管道进行水合物开采，开采目标针对的是海底一定深度范围内的水合物藏，该专利是在水合物储层中分别布设有相互垂直的生产通道和采掘通道，但考虑实际作业中采掘巷道的布设具有很大难度，施工困难且成本高，操作复杂，灵活性与可实现性较差。专利“CN 106837257A”是将回填物从作业船上通过井通道运输至采空巷道，过程复杂，耗能大。

专利“CN 108222892”提出“一种连续开采海洋天然气水合物的开采装置及方法”。该专利是利用钻探方式，将钻管伸入到水合物储层(海底以下一定深度)，利用高压水流沿着储层进行破碎，其开采原理是基于固态流化法，主要针对海底一定深度范围内水合物矿藏开采，水合物的分解是使用船上的固液分离器和气液分离器，操作流程复杂。

发明内容

针对现有的浅表层天然气水合物的开采方法大多数是将开采的水合物碎块通过管道提升至海面升温释压或引入上层海水对水合物加热分解，操作复杂、耗能大、对海底造成严重环境污染且操作灵活程度差，成本高的上述问题，本发明提供一种海底浅表层块状水合物采矿机及吞吐式开采方法，实现开采分离一体化，操作简单，防止海底环境污染，降低能耗，为海底浅表层天然气水合物开采提供了新的途径。

本发明提供一种海底浅表层块状水合物采矿机，包括吞吐工作箱，吞吐工作箱的底部设置行走装置，吞吐工作箱的前端设置水合物入口，水合物入口上连接吸入管，吸入管内设置超声波碎冰器，吸入管的前端具有喇叭形开口，喇叭形开口处设置双螺旋齿轮掘冰器，双螺旋齿轮掘冰器与掘冰头旋转及方向控制器相连；吞吐工作箱内水合物入口的下方设置旋转杆，旋转杆的上下两侧对称设置水合物收集分解箱；吞吐工作箱的顶部设置排水口，排水口处设置涡轮排水器，吞吐工作箱的内壁上水合物入口的上方设置隔板，隔板的后端与吞吐工作箱的后端之间留有水流通道，水流通道处设置过滤网；吞吐工作箱的底部设置微波磁控管和排污阀，吞吐工作箱侧面旋转杆的下方连接输气管。

进一步地，所述吞吐工作箱的底部的行走装置为履带。

进一步地，所述超声波碎冰器为若干个，在吸入管的管壁上交错设置。

本发明还提供一种海底浅表层块状水合物吞吐式开采方法，采用权利要求所述的海底浅表层块状水合物采矿机，具体步骤如下：