[发明专利]深海可燃冰的开采及安全储运技术

说明书

本发明为深海可燃冰的开采及安全储运技术。针对以往在复杂的深海环境下，可燃冰的开采难度及操控难度巨大，实施成本投入过高以及在安全储运方面存在的种种技术难题，本发明提出一种深海可燃冰的开采及安全储运技术，这是一种利用甲烷气体在水温和压力适宜环境条件下，会出现二次生成现象，气体和水能重新结合，形成固态的天然气水合物的特性，在海底设置特殊的装置，运用特殊的方法按需得到大量纯净的固态可燃冰成品，并实现安全储运。本发明整个开采过程安全可控，它摆脱了以往油气井必须的，通往输送到平台的输送管路，这是一套完整独立的深海可燃冰开采及储运技术。

技术领域

本发明涉及海洋油气资源开采技术领域，具体为一种深海可燃冰的开采及安全储运技术。

背景技术

可燃冰即天然气水合物，它是甲烷气体与水在高压低温的特殊条件下形成的类冰状结晶体，遇火即可燃烧，每立方不同密度的可燃冰在常温常压下能产生160-180多倍体积的天然气及0.8立方的水，且燃烧后只剩水和少量二氧化碳，几乎不会产生任何残渣，全球矿藏储量巨大，多分布于深海海底岩层和永久冻土地带，可燃冰作为一种清洁的绿色未来能源有着诸多的优良特性，给人类带来了新的能源前景。由于自然界中的可燃冰多为固体状态，它不可能像开采石油、天然气一样的自己喷流而出，又不能像煤矿采煤那样直接将固态水合物挖掘出来，所以获取非常困难。为了能够得到这种清洁的优质能源，人们提出了使用降压法、热解法、置换法、化学药剂注入法等分解方法，去改变海底可燃冰的相态，使其成为流体之后，再用像以往抽取石油、天然气一样的常规方式去开采的方案，然而这样仅在理论上以及不计成本的试验性开采时勉强可行，但在复杂的深海环境下作业却困难重重；要想得到固态可燃冰，只有原位分解后再合成的方法才具有可行性，但实现量产更加困难；以往提出的热解法，由于常见的热源成本高、不经济，因而不具备推广前景。目前被广泛看好的是抽水降压分解法，它是通过抽水来降低储层压力使水合物分解的，以往的试开采都是采用潜水泵由井口将储层内的流体，通过井筒管路抽吸至开采平台再分离出天然气的，这种开采方法的缺点是不可避免地都会发生大量出砂现象，流体中天然气的占比较小，泥沙一部分随流体抽至平台，一部分则会在井筒内沉积或由于温、压变化使已分解的甲烷气体，重新在井筒内形成水合物堵塞管路，流体中的泥沙也会对设备造成磨损，导致工作效率及使用寿命降低，若正在运转的潜水泵突然停车或减速，都会导致回流的泥沙严重沉积而堵塞管路，造成不可逆转的损失；就目前而言，无论使用哪一种分解方法开采，都存在着实施成本投入过高，水合物分解的速度不可控制，提高产量难度大等技术难题。在储运方面，由于开采平台远离陆地，若采用管道方式输送得到的天然气，需长距离铺设输气管道，相关设施在高盐的海洋环境中极易腐蚀，且复杂的海底洋流使之容易损毁；如将天然气液化储运，液化过程需要在开采平台上完成，需要配置相应的大型压缩设备及大量的存储设施，且液化、净化等工艺繁杂，会耗费大量人力物力，并且整个作业区域易燃易爆极不安全；可燃冰的固态储运在安全等方面，虽然有着诸多的优点，但在常温常压下的天然气水合物，很难长时间维持它的固体形态，因此无论是以液态、固态或气态形式，在开采及储运方面都还存在着相当多的技术难题；甲烷的温室效应是二氧化碳的二十几倍，若开采不当大量的甲烷气体逃逸到大气中去，更会给环境造成无法估量的不良后果，至今国内外尚无任何一种安全、环保、高效的，用于深海可燃冰量产及安全储运的可靠方案。

发明内容

为了解决在复杂的深海环境下，可燃冰的开采难度及操控难度巨大，实施成本投入过高以及在安全储运方面存在的种种技术难题，本发明提出一种深海可燃冰的开采及安全储运技术：在海底开采区域上方设置巨大的水下收集装置及成型装置，深海矿层中的水合物被分解后，大量的甲烷气体以气泡形式源源不断的随流体喷涌而出，所述水下收集装置所收集到的甲烷气体与水重新结合形成水合物，再由所述的成型装置包装成型，从而在海底原位得到大量纯净的、规格一致的固态可燃冰成品，再将这种固态可燃冰成品装入储运专用的外包装中，进而实现安全储运的目的。