立管流動控制的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]本發明涉及一種深海開采方法，該方法包括:
[0002]-挖掘水體底部的物質，
[0003]-操作立管系統以用于運送物質和水的料漿，
[0004]-從水體的底部將料漿向上運送至料漿處理基部。
[0005]ΕΡ2570340總體上涉及一種用于捕獲從水下源逸出的比水輕的流體的裝置。該裝置用于收集和臨時儲存從不受控的深海鉆孔逸出的油和/或氣體。ΕΡ2570340旨在提供用于收集和臨時儲存從水下源上升的流體的改進裝置，特別是相對于裝置的處理包含氣體的流體的能力而言進行了改進。ΕΡ2570340公開了一種立管，該立管具有流動限制器，比如布置在立管內的用于限制流體流動的扼流盤(choke disk) ο根據ΕΡ2570340，包含氣體的流體可從海床轉移至水下緩沖貯存器，而無需在海床處將氣體成分分離。這簡化了配置在水下源之上的結構。優選地沿著立管長度以規則間距布置的流動限制器降低了流體速度。
[0006]US6412562涉及一種立管內的電動潛入式井栗。隨著產品流體沿著井向上流動，壓力會降低并且溶液中的氣體變成自由氣體。US6412562的該發明能夠人為地加強立管壓力以提高產量并促使一些自由氣體回到溶液中。
[0007]W02010/092145 Α1涉及一種用于將埋在水底的水合物轉化成可銷售的碳氫化合物的方法。W02010/092145 Α1未考慮立管中的壓力控制，更不用說沿著立管長度的壓力控制。相反，W02010/092145 Α1尋求降低提升料漿所需功率的量，并且因此提供了包括料漿栗的料漿提升組件，該料漿栗由尾料流致動。
[0008]W02013050138(A2)涉及一種用于將料漿從鄰近于海床的位置運送至鄰近于海平面的位置的立管系統。W02013050138(A2)旨在提供一種能夠有效運行的立管系統，并且因此提供一種用于將料漿從鄰近于海床的位置運送至鄰近于海平面的位置的立管系統，該立管系統包括:第一立管和第二立管；用于將料漿沿著一個立管向上運送的料漿栗系統以及用于將廢水沿著一個立管向下返回的廢水栗系統；其中，料漿栗系統和廢水栗系統能選擇性地連接至每個立管，以允許每個立管用作料漿立管或者廢水立管。通過這樣的布置，如果料漿立管沿著其長度出現部分泄漏，則廢水立管可轉變成料漿立管，這樣使得操作能夠繼續。W02013050138(A2)的缺點為，進入系統的氣化水合物將在上升至表面的過程中的壓力降低的影響下開始離解。這妨礙了立管中的流動控制。
【發明內容】
[0009]當在海底(其被認為是高壓環境)挖掘底泥或礦物時，礦物被流體化成料漿并且通過立管從海底栗送至船只(其被認為是低壓環境)。如果栗送的混合物是可壓縮的，則該混合物會在壓力降低時膨脹。一些類型的底泥包含封住的氣體。當從海底向船只運送的過程中立管中的絕對壓力降低時，這些封住的氣體可能變成自由氣體。自由氣體可對立管中某些裝置(諸如離心栗)的功能造成問題，并且自由氣體在料漿速度增加且隨著氣體膨脹而波動時還導致料漿流的可控性降低。
[0010]本發明旨在提供一種具有改進的料漿流可控性的深海開采方法。
[0011]本發明的另一目的是改進已知的深海開采方法，其中，至少部分地解決與已知的深海開采方法相關的問題。
[0012]本發明的又一目的是提供一種可替換深海開采方法。
[0013]根據本發明的第一方面，通過一種深海開采方法來實現上述目的，該深海開采方法包括:
[0014]-挖掘位于水體的底部處的物質，
[0015]-操作立管系統以用于運送物質和水的料漿，
[0016]-將料漿從水體的底部向上運送至料漿處理基部，
[0017]-維持立管系統內的受控的立管系統壓力高于環境壓力，以用于避免在運送料漿過程中氣體的形成或釋放并避免包含在料漿中氣體的膨脹。
[0018]維持立管系統內的較高壓力有益地增加了料漿流的穩定性并且減少了來自底泥中的自由氣體的產生。
[0019]本發明涉及開采操作和料漿流，而EP2570340和US6412562不同地涉及與油流或氣流相關的操作。與開采操作相比，油和氣的操作是不同的技術領域，這主要是因為不同的流導致對系統和操作的不同要求。開采料漿流與油流或氣流的不同之處至少在于，料漿具有可變的密度并且是不均勻的。此外，開采料漿的固態內容物高得多。從系統和操作的角度來看，油和氣的操作由于水體提供過壓而無需主動栗送。此外，對于開采系統而言，與油氣系統中的爆裂風險相關的裝置也是無關的。
[0020]深海這里是指其深度至少為500米，優選至少為1000米。
[0021]在一實施例中，該方法包括測量立管系統壓力以用于提供立管系統壓力信號以及響應于該立管系統壓力信號而控制立管系統壓力的步驟。優選地，該方法包括將立管系統壓力控制為一預定的立管系統壓力閾值的步驟。這個閾值可取決于立管系統中的豎直位置。
[0022]在一實施例中，維持受控的立管系統壓力包括提供壓力控制裝置。該壓力控制裝置可包括主動裝置(active means，有源裝置)和/或被動裝置(passive means，無源裝置)。
[0023]在該方法的一實施例中，壓力控制裝置是從限制器、彎曲件系統、渦輪、用作渦輪的栗，以及栗中選出的。
[0024]在該方法的一實施例中，設置有一系列壓力控制裝置。這使得能夠沿著立管系統的長度控制壓力。
[0025]在該方法的一實施例中，該一系列壓力控制裝置沿著立管系統的長度布置，以用于控制立管系統中的壓力。這改進了沿著立管系統長度的壓力控制。
[0026]在該方法的一實施例中，相鄰的壓力控制裝置以一預定的相互距離布置。這進一步改進了沿著立管系統的長度的壓力控制。
[0027]在一實施例中，該方法包括通過壓力控制裝置從所運送的料漿回收能量的步驟。這使得能夠回收下游可能的能量剩余，這種能量剩余用于上游的壓力控制。
[0028]物質可包括氣化水合物。
[0029]根據本發明另一方面，通過在根據本發明的方法中使用的深海開采系統來實現上述目的，該深海開采系統包括:
[0030]-挖掘系統，用于挖掘位于水體的底部處的物質，
[0031]-立管系統，用于將物質和水的料漿從水體的底部向上運送至料漿處理基部，立管系統包括鄰近于水體的底部的可調節栗裝置，
[0032]-壓力控制裝置，用于維持立管系統內的受控的立管系統壓力高于環境壓力，從而避免在運送料漿的過程中氣體的形成或釋放并且避免包含在料漿中氣體的膨脹。
[0033]在一實施例中，該深海開采系統包括沿著立管系統的長度布置的一系列壓力控制裝置，以用于控制立管系統壓力。這改進了沿著立管系統的長度的壓力控制。
[0034]在該深海開采系統的一實施例中，相鄰的控制裝置以一預定的相互距離布置。
[0035]在該深海開采系統的一實施例中，壓力控制裝置包括主動裝置和/或被動裝置。
[0036]在該深海開采系統的一實施例中，壓力控