[发明专利]海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法及开采装置

权利要求书

1.一种海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法，其特征在于，所述绿色开采方法包括以下步骤：

A、在不改变海底天然气水合物地层周围温度和压力的情况下，利用海底采矿的方式采掘天然气水合物并二次破碎得到天然气水合物颗粒与海水的混合物；

B、将所述天然气水合物颗粒与海水的混合物直接在海底进行密封环境下的热分解得到天然气；

C、将所述天然气输送至海面进行后处理并得到液化天然气；

其中，热分解所需的能量来源于天然气膨胀作功和天然气输送管路的内外压差作功，密封分解仓内的加热途径有两个：其一是通过电加热子单元进行加热，其动力由发电机提供，发电机的动力由与之相连的涡轮机提供，涡轮机的动力由天然气流动驱动；其二是通过注入海表面的热海水进行加热，通过热海水输送管注入海底的密封分解仓中为天然气水合物的分解提供热量，热海水输送管嵌套在天然气输送管内，既有效防止海水热量散失，又减少天然气的散热，从而降低天然气在输送过程中二次生成水合物的风险；在步骤B中，还包括在热分解的同时向密封环境外排出海水和泥沙的步骤；经过二次破碎后的天然气水合物颗粒通过第一输送管转移到密封分解仓中，利用过滤子单元先过滤出部分的海水，从而减少为加热天然气水合物而耗费的热能；通过与引入的热海水进行热交换，从而将密封分解仓内的天然气水合物全部分解、输送并收集；在步骤C中，所述后处理包括净化处理和液化处理。

2.根据权利要求1所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法，其特征在于，在步骤B中，将所述天然气水合物热分解时气体膨胀作功产生的能量转化为电能并用于热分解和步骤A中的采掘和二次破碎。

3.根据权利要求1或2所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法，其特征在于，在步骤B中，热分解所需的能量还来源于海洋表面热海水的能量，其中，将所述海洋表面热海水输送至海底的密封环境中并且将所述海洋表面热海水的能量用于热分解。

4.一种应用如权利要求1所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采方法的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述绿色开采装置包括采掘破碎单元、第一输送管、分解单元、天然气输送管、能量供给单元和海面支持单元，其中，

所述采掘破碎单元包括采掘头和二次破碎子单元，所述采掘破碎单元通过第一输送管与分解单元连接；

所述分解单元包括密封分解仓和设置在密封分解仓中的电加热子单元，所述分解单元通过天然气输送管与海面支持单元连接；

所述能量供给单元包括发电机和设置在所述天然气输送管中的涡轮机，所述采掘破碎单元和电加热子单元与所述能量供给单元电连接；

所述海面支持单元包括海面支持船和设置在海面支持船上的后处理单元。

5.根据权利要求4所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述绿色开采装置还包括辅助能量供给单元，所述辅助能量供给单元包括设置在所述海面支持船上的热海水泵和连接所述热海水泵与密封分解仓的热海水输送管。

6.根据权利要求5所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述热海水输送管嵌套在所述天然气输送管内。

7.根据权利要求4所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述采掘破碎单元为集成有所述采掘头和二次破碎子单元的自行式采矿车，所述第一输送管为软管并且所述软管上还设置有若干个浮球。

8.根据权利要求4所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述分解单元还包括用于分离海水的过滤子单元、用于排出海水的海水泵和用于排出泥沙的螺杆砂浆泵。

9.根据权利要求4所述的海底浅层非成岩天然气水合物的绿色开采装置，其特征在于，所述后处理单元包括天然气净化子单元、LNG液化子单元和外输子单元。