一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于海洋油氣裝備領域，特別涉及海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質。天然氣水合物甲烷含量高，燃燒污染小。
[0003]天然氣水合物主要來源與海底的有機物沉淀，其中豐富的碳經過生物轉化，可產生充足的氣源。0°C時，在30個大氣壓即可生成，且壓力越高，水合物越不容易分解。海底是溫度、壓力和氣源三者同時具備的天然場所，在介質空隙中廣泛分布，儲量豐富，是現有天然氣、石油儲備的兩倍，具有廣闊的開發前景。
[0004]天然氣水合物的開采通過破壞上述的幾個存在條件來進行，包括傳統開采法、C02置換開采法和固體開采法等。但是天然氣水合物開采過程中要防止水合物中的甲烷氣體的不可控溢出及可能引發的地質結構崩塌，因此目前還未有大規模的天然氣水合物商業開采實踐。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于:提出一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備，整個開采裝備具有自力行走功能，而且可以利用開采的能源進發電，并提供自動行走所需動力，而且水合物的分解采用局部密閉加熱，所以該開采方法，對海底的生態無影響。
[0006]本發明的目的通過下述技術方案來實現:
一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，包括浮動式水面開采船和海底開采裝置，所述浮動式水面開采船包括:天然氣發電機、天然氣凈化及儲存裝置、線纜收放裝置和連續油管收放裝置，所述線纜收放裝置由動力線纜盤、控制線纜盤和線纜導向輪組成，所述連續油管收放裝置由動力油管盤、控制油管盤和油管導向輪組成，所述動力線纜盤和動力油管盤的動力由電機提供，所述電機與天然氣發電機相連接，所述線纜收放裝置上纏繞有動力線纜，所述動力線纜與天然氣發電機相連接，所述連續油管收放裝置纏繞有油管，所述油管與天然氣凈化及儲存裝置相連接，所述油管和動力線纜通過線管耦合裝置耦合成線管束，所述線管束與海底開采裝置相連接，所述海底開采裝置包括海底水合物分解裝置，所述海底水合物分解裝置上連接有電驅動履帶式海底挖掘設備、電驅動履帶式海底破碎抽吸設備和返排管，所述海底水合物分解裝置內設有電加熱裝置。
[0007]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述線管束上設有若干固定卡。
[0008]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置與電驅動履帶式海底挖掘設備和電驅動履帶式海底破碎抽吸設備之間的連接，采用柔性電纜和/或柔性管道連接。
[0009]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置上設有若干電纜接口和輸入管道接口。
[0010]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，所述海底水合物分解裝置上還連接有水下攝像機。
[0011 ]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，其特征在于，所述海底水合物分解裝置離海底距離為2-3m。
[0012]本發明的一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備的海底淺層天然氣水合物的開采方法，包括以下步驟:
(1)開采定位
開采區域定位，所述浮動式水面開采船通過自力行走至待開采區域；
(2)開采準備
在待開發區域處，將各部件組裝調試完成，將海底開采裝置放入海底指定位置:
(3)開采過程
通過天然氣發電機提供的電能驅動電驅動履帶式海底挖掘設備將海底含有天然氣水合物海底淺層結構破碎成塊，而然后通過電驅動履帶式海底破碎抽吸設備將成塊結構進一步破碎成較小顆粒，同時將含有天然氣水合物的多相流通過管道輸送到海底水合物分解裝置進行處理，所述海底水合物分解裝置通過加熱，使天然氣水合物分解，分解天然所通過線管束中油管進入天然氣凈化及儲存裝置，在線管束中的運動過程，依靠動力線纜工作時發出的熱量維持天然氣不發生相變，然后通過返排管將分解完的天然所水合物雜質返排回已開采區域；
(4)開采地的更換
當局部開采完成后，在浮動式水面開采船的自力行走作用下，行走至下塊待開采區域，繼續進行開采。
[0013]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是:提出一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備，整個開采裝備具有自力行走功能，而且可以利用開采的能源進行發電，并提供自動行走所需動力，而且水合物的分解采用局部密閉加熱，所以該開采方法，對海底的生態無影響。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備的示意圖；
附圖標記:1_浮動式水面開采船、2-線管束、3-海底開采裝置、4-連續油管收放裝置、5-線纜收放裝置、6-線管耦合裝置、7-天然氣發電機、8-天然氣凈化及儲存裝置、9-固定卡、10-海底水合物分解裝置、11-電驅動履帶式海底挖掘設備、12-電驅動履帶式海底破碎抽吸設備、13-返排管。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
[0016]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0017]圖1示出了本發明一種海底淺層天然氣水合物的開采方法及裝備的實施例，一種海底淺層天然氣水合物的開采裝備，包括浮動式水面開采船I和海底開采裝置3，所述浮動式水面開采船I包括:天然氣發電機7、天然氣凈化及儲存裝置8、線纜收放裝置5和連續油管收放裝置4，所述線纜收放裝置5由動力線纜盤、控制線纜盤和線纜導向輪組成，所述連續油管收放裝置4由動力油管盤、控制油管盤和油管導向輪組成，所述動力線纜盤和動力油管盤的動力由電機提供，所述電機與天然氣發電機7相連接，所述線纜收放裝置5上纏繞有動力線纜，所述動力線纜與天然氣發電機7相連接，所述連續油管收放裝置4纏繞有油管，所述油管與天然氣凈化及儲存裝置8相連接，所述油管和動力線纜通過線管耦合裝置6耦合成線管束2，所述線管束2與海底開采裝置3相連接，所述海底開采裝置3包括海底水合物分解裝置10，所述海底水合物分解裝置10上連接有電驅動履帶式海底挖掘設備11、電驅動履帶式海底破碎抽吸設備12和返排管13，所述海底水合物分解裝置10內設有電加熱裝置，所述線管束2上設有若干固定卡9，所述海底水合物分解裝置10與電驅動履帶式海底挖掘設備11和電驅動履帶式海底破碎抽吸設備12之間的連接，采用柔性電纜和/或柔性管道連接，所述海底水合物分解裝置10上設有若干電纜接口和輸入管道接口，所述海底水合物分解裝置10上還連接有水下攝像機，所述海底水合物分解裝置10離海底距離為2_3m。
[0018]一種淺層天然氣水合物的開采方法，包括以下步驟:
(1)開采定位
開采區域定位，所述浮動式水面開采船I通過自力行走至待開采區域；
(2)開采準備
在待開發區域處，將各部件組裝調試完成，將海底開采裝置3放入海底指定位置:
(3)開采過程
通過天然氣發電機7提供的電能驅動電驅動履帶式海底挖掘設備11將海底含有天然氣水合物海底淺層結構破碎成塊，而然后通過電驅動履帶式海底破碎抽吸設備12將成塊結構進一步破碎成較小顆粒，同時將含有天然氣水合物的多相流通過管道輸送到海底水合物分解裝置10進行處理，所述海底水合物分解裝置10通過加熱，使天然氣水合物分解，分解天然所通過線管束2中油管進入天然氣凈化及儲存裝置8，在線管束中的運動過程，依靠動力線纜工作時發出的熱量維持天然氣不發生相變，然后通過返排管13將分解完的天然所水合物雜質返排回已開采區域；
(4)開采地的更換
當局部開采完成后，在浮動式水面開采船I的自力行走作用下，行走至下塊待開采區域，繼續進行開采。
[0019]工作原理:
結合圖1，浮動式水面開采船I是本發明所述開采方法的水面設備，具有自行走和基本錨泊功能，是水合物開采的控制中心、動力中心及開采氣體儲存中心，同時還配有相關輔助設施及生活設施;海底開采裝置3是本發明所述開采方法的核心部分，主要功能是完成含有淺層水合物晶體塊地質結構的物理破碎、多相混合物抽吸、天然氣水合物可控分解及雜物返排功能;海底開采裝置3通過上端的線管束2連接浮動式水面開采船，其中連續油管是分解后的天然氣流向開采船的通道，而電纜包括動力電纜和控制電纜，動力電纜為海底全部開采設備提供動力，控制電纜用于控制這些海底設備按照工作人員指令進行工作。
[0020]其中，浮動式水面開采船I為自行走式船舶，可以在開采前后直接從基地開赴開采