[发明专利]海底天然气水合物电喷泵组合开采方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及海底天然气水合物的开采方法及装置，用于开采海底天然气水合物。

背景技术

海底天然气水合物的蕴藏量巨大，极有可能成为今后重要的化石能量来源。目前对海底散布的低丰度的天然气水合物的开采技术主要包括固体开采法、水力提升法、热激发开采法、微波开采法等。例如：中国专利号为200710168759.0、名称为“一种海底天然气水合物开采方法及装置”公开的固体开采法，用海底软管吸入固体形式的天然气水合物，并通过海底中转站将泥浆输送到海面，然后利用高温海水分解采集到的天然气水合物。水力提升法是开采海底浅层天然气水合物，使用海底中转泵提升多相混合流动的水合物，然后再用热水分解水合物，要将电流输入海底驱动中转泵，需要消耗大量能量，且对电缆连接头的绝缘性要求较高。海底设备结构复杂、运转部件多、产液不稳定、设备可靠性低。中国专利申请号为200910235236.2、名称为“一种海底天然气水合物开采方法” 公开一种热激发开采法，该方法主要的开采对象为海底岩层中的天然气水合物，需要钻两口井，成本高、工艺流程复杂、经济性差，热利用效率低、加热区域小。此外，中国专利申请号为200910194333.1、名称为“一种利用风能供电的天然气水合物微波原位开发系统”公开了利用风能供电的微波开采方法，利用风力发电机的电流，在井下采用微波进行加热。该方法加热区域小，微波穿透率低，设备寿命较短。   

综上所述，现有的天然气水合物的开采方法和设备均未考虑到天然气水合物储藏丰度低、分布面积广、分布厚度薄的特点，也未考虑如何充分利用自然的能量将海底表面的天然气水合物收集到海面，开采中需要建设海底中转站、下入微波发生器或钻分支井等，工艺流程复杂。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术不足，基于陆上石油开采中较为成熟的气举技术和天然气的相变理论而提出一种结构简单、流道内活动部件少、天然气水合物采出物相态可调、开采成本低廉、占地面积小、适用于深水的海底天然气水合物电喷泵组合开采方法，同时提出一种排量大、吸入能力强、适用于任意角度和深海、占地面积小、海下活动部件少的海底天然气水合物电喷泵组合开采装置。

本发明海底天然气水合物电喷泵组合开采方法采用的技术方案是：先是海面采气平台或船舶上的电动离心泵从动力液管道注入加压后的海水作为动力液，动力液从喷射泵的喷嘴入口进入，在喷嘴出口造成低压区；接着，海底天然气水合物与泥沙混合层中的天然气水合物、海水及泥沙的混合物被吸入采气管道入口，经过采气管道到喷射泵被吸入喷嘴出口的低压区与所述动力液混合形成混合液体，最后，混合液体经过喷射泵的出液口进入采气管道，沿采气管道与动力液管之间的环形空腔向上流动，直至海面采气平台或船舶上的多相分离与储存系统，完成多相分离及储存。

本发明海底天然气水合物电喷泵组合开采装置采用的技术方案是：海面采气平台或船舶上设有电动离心泵和天然气的多相分离与储存系统，其特征是：多相分离与储存系统通过采气管道连接海底天然气水合物与泥沙混合层，采气管道串接海面下的喷射泵；电动离心泵通过动力液管道连接喷射泵且动力液管道空套在采气管道中；采气管道的下端连接采气管道入口；所述喷射泵具有喷嘴和出液口。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用海面船舶上安装的大排量电动离心泵将海水注入采气管道中的动力液管道出口安装的喷射泵的喷嘴，利用喷射泵在采气管道入口处形成吸入水流，将海床上的天然气水合物颗粒和沙粒等一起携带到海面，天然气外输，泥沙返排海底。能提高海底水合物分解的效率、节约分解天然气水合物所需的能量。

2、开采装置排量大，喷射泵不受海床深度和管道倾斜角度的影响，吸入能力强，尤其适合开采散布于海床上的低丰度天然气水合物；能连续生产，不易发生沙埋和水合物堵塞；无需增加井下加热装置或向海床注入热介质，节约能量；海面下井筒内没有活动部件和电热部件，地面流程和全部生产结构简单、工作状态稳定；开采位置的海床深度不受限制，尤其适用于深海开采天然气水合物。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明；

图1是本发明装置的组成示意图；

图2是图1中采气管道入口7的结构放大示意图；

图3是图1中喷射泵6的结构放大剖视图及工作原理示意图；