專利名稱：天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種海底礦物開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于傳統(tǒng)能源的大量消耗，能源問(wèn)題一直是國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。而天然氣水合物以其巨大儲(chǔ)量、高效儲(chǔ)能率和清潔的燃燒等優(yōu)勢(shì)已經(jīng)吸引了各國(guó)的目光，被普遍認(rèn)為是解決能源危機(jī)的最佳途徑。目前海底可燃冰的開(kāi)采還有很多有待解決的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全問(wèn)題，尚停留在論證與實(shí)驗(yàn)階段。氣態(tài)開(kāi)采是參考石油開(kāi)采的工藝過(guò)程，首先在地層中形成井筒，然后考慮如何人為地打破天然氣水合物穩(wěn)定存在的溫度和壓力條件，將蘊(yùn)藏在沉積物中的水合物進(jìn)行分解，最后再將天然氣采至地面。主要包括加熱法，降壓法和化學(xué)劑法等。但以上各種開(kāi)采技術(shù)都有其自身的局限性，如加熱法熱損大且效率低，降壓法開(kāi)采速度慢，化學(xué)劑法費(fèi)用昂貴寸。固態(tài)開(kāi)采是指在不使天然氣水合物分解的情況下，把天然氣水合物運(yùn)送到陸地上或海面上來(lái)進(jìn)行分解開(kāi)采。蘇聯(lián)Trofimuketal提出在海床中直接撈取可燃冰，即在深海中使可燃冰顆?；?，或?qū)⒖扇急b入一種可膨脹的軟式氣袋中且軟式氣袋的內(nèi)部保持可燃冰穩(wěn)定所需的溫壓條件，再由潛水艇把可燃冰拖到大陸架附近的淺水地區(qū)，在那里，可燃冰能夠緩慢地分解，釋放出天然氣和水。但該方法多余能耗過(guò)多，對(duì)能源要求過(guò)大，且機(jī)械復(fù)雜度較高。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200410051542. 8，名稱為 “一種海洋天然氣水合物開(kāi)采的方法及裝置”的專利，該專利實(shí)用鉆機(jī)開(kāi)采天然氣水合物， 在密封、監(jiān)測(cè)和控制等方面存在安全隱患，對(duì)環(huán)境有可能造成很大的影響，且該專利的水合物分解裝置只對(duì)應(yīng)一個(gè)鉆進(jìn)設(shè)備，開(kāi)采效率低下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)采。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)、高效且安全的大規(guī)模開(kāi)采、收集海底天然氣水合物，旨在解決天然氣水合物礦層開(kāi)采的問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括海洋鉆完機(jī)構(gòu)、礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)，其中礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)連接，海洋鉆完機(jī)構(gòu)與天然氣水合物礦層連接。所述的海洋鉆完機(jī)構(gòu)為射流鉆井車(chē)、射流開(kāi)采鉆組件或完井車(chē)，其中射流開(kāi)采鉆組件與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接，射流鉆井車(chē)、射流開(kāi)采鉆組件或完井車(chē)設(shè)置于天然氣水合物礦層上。所述的射流鉆井車(chē)包括固定結(jié)構(gòu)、射流鉆、若干個(gè)推進(jìn)組件、儲(chǔ)藏固化組件、控制組件和車(chē)體，其中若干個(gè)推進(jìn)組件對(duì)稱分布于車(chē)體上且與控制組件連接，控制組件設(shè)置于車(chē)體的內(nèi)部，固定結(jié)構(gòu)分別與車(chē)體和天然氣水合物礦層連接，射流鉆和儲(chǔ)藏固化組件均與車(chē)體連接，控制組件分別與固定結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)藏固化組件和射流鉆連接。所述的射流鉆由依次串聯(lián)連接的射流泵、射流水管路和鉆頭組成，其中射流水管路和鉆頭均設(shè)置于儲(chǔ)藏固化組件中，射流泵和射流水管路分別與車(chē)體和控制組件連接。所述的鉆頭包括鉆體、射流鉆進(jìn)牙和機(jī)械輔助牙，其中射流鉆進(jìn)牙和機(jī)械輔助牙均環(huán)繞于鉆體表面，鉆體與射流水管路連接。所述的射流開(kāi)采鉆組件由依次串聯(lián)連接的開(kāi)采鉆上部、輸運(yùn)升降管路和開(kāi)采鉆下部組成，其中開(kāi)采鉆上部與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接。所述開(kāi)采鉆頭上部包括外殼體、水合物抽吸組件、管路連接牽引裝置、注水組件、 射流水組件、分流結(jié)構(gòu)和安全閥盤(pán)，其中外殼體與分流結(jié)構(gòu)連接，安全閥盤(pán)與分流結(jié)構(gòu)的閥盤(pán)端連接，分流結(jié)構(gòu)的管路端分別與注水組件、射流水組件和水合物抽吸組件連接，管路連接牽引裝置分別與注水組件、射流水組件、水合物抽吸組件和輸運(yùn)升降管路連接，注水組件和射流水組件均與輸運(yùn)升降管路連接，水合物抽吸組件、注水組件和射流水組件均與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接。所述的輸運(yùn)升降管路包括吊纜、射流輸水管和注水輸水管，其中吊纜、射流輸水管和注水輸水管均與開(kāi)采鉆頭上部和開(kāi)采鉆頭下部連接，射流輸水管設(shè)置于注水輸水管內(nèi)，注水輸水管設(shè)置于吊纜內(nèi)。所述的開(kāi)采鉆頭下部包括下部殼體、若干個(gè)液壓射流組件和旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)與下部殼體連接且設(shè)置于下部殼體內(nèi)部，若干個(gè)液壓射流組件與下部殼體連接且以圓形陣列均勻分布于下部殼體外側(cè)，下部殼體和若干個(gè)液壓射流組件均與輸運(yùn)升降管路連接。所述的完井車(chē)包括若干個(gè)推進(jìn)器、密封蓋儲(chǔ)藏罐和車(chē)主體，其中若干個(gè)推進(jìn)器對(duì)稱分布于車(chē)主體上，密封蓋儲(chǔ)藏罐設(shè)置于車(chē)主體中間，密封蓋儲(chǔ)藏罐與天然氣水合物礦層連接。所述的礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)包括海底工作總站和海底二級(jí)工作站，其中海底工作總站分別與海底二級(jí)工作站和海洋平臺(tái)系統(tǒng)連接，海底二級(jí)工作站與射流開(kāi)采鉆組件連接。所述的海底工作總站包括收集沉降艙、分離提純艙、控制艙和保護(hù)外殼，其中 收集沉降艙與分離提純艙連接且收集沉降艙設(shè)置于分離提純艙的下面，控制艙分別與收集沉降艙和分離提純艙連接，保護(hù)外殼與收集沉降艙連接，分離提純艙和收集沉降艙分別與海洋平臺(tái)系統(tǒng)和海底二級(jí)工作站連接。所述的海底二級(jí)工作站包括收集沉降艙、分離提純艙、控制艙和保護(hù)外殼，其中 收集沉降艙與分離提純艙連接且收集沉降艙設(shè)置于分離提純艙的下面，控制艙分別與收集沉降艙和分離提純艙連接，保護(hù)外殼與收集沉降艙連接，收集沉降艙和分離提純艙分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)和海底工作總站連接。所述的海洋平臺(tái)系統(tǒng)包括加工處理站、若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙、海上控制部分和平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中加工處理站與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接，若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙以圓形陣列均勻包圍加工處理站且分別與加工處理站連接，海上控制部分分別與加工處理站和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙連接，平臺(tái)結(jié)構(gòu)分別與海上控制部分和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙連接。本發(fā)明海洋鉆完機(jī)構(gòu)中的海底鉆井車(chē)上的雙螺旋鉆頭鉆出開(kāi)采輔助井，同時(shí)安裝井口密封環(huán)；射流鉆井車(chē)將射流開(kāi)采鉆組件運(yùn)送至井口，由固定結(jié)構(gòu)放下射流開(kāi)采鉆組件， 使開(kāi)采鉆上部與密封環(huán)密封；開(kāi)采鉆下部下降至井底，在液壓驅(qū)動(dòng)下展開(kāi)工作臂，鉆頭下部旋轉(zhuǎn)上升且噴出射流水開(kāi)采可燃冰礦層，同時(shí)通過(guò)開(kāi)采鉆下部向井內(nèi)注水形成循環(huán)，將射流開(kāi)采得到的可燃冰固體顆粒由水流帶至井頂，經(jīng)開(kāi)采鉆上部的可燃冰抽吸泵抽吸作用輸送給海底二級(jí)工作站；待開(kāi)采完成后射流開(kāi)采鉆組件的工作臂收回，射流開(kāi)采鉆組件整體被固定結(jié)構(gòu)回收并由射流鉆井車(chē)運(yùn)送至下一個(gè)待開(kāi)采的井位；開(kāi)采后的井口由完井模塊安裝密封蓋，以免剩余可燃冰釋放造成危險(xiǎn)；同時(shí)對(duì)各已開(kāi)采井位進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢測(cè)，排除危險(xiǎn)。本發(fā)明的礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)能夠?qū)㈤_(kāi)采所得可燃冰固體顆粒礦物、雜質(zhì)和水的混合物經(jīng)海底二級(jí)工作站、海底工作總站的控制艙控制下經(jīng)過(guò)管道收集、輸運(yùn)到水合物收集沉降艙，通過(guò)離心力原理在分離提純艙進(jìn)行泥沙沉降，增大可燃冰顆粒濃度處理；通過(guò)壓力分級(jí)控制，最終將懸浮的可燃冰固體顆粒輸送至海洋平臺(tái)，沉降的泥沙通過(guò)收集沉降艙和分離提純艙收集，定期進(jìn)水并且排出泥沙。本發(fā)明的海洋平臺(tái)系統(tǒng)能夠?qū)⑻烊粴馑衔镌诩庸ぬ幚碚局羞M(jìn)行氣水分離提純并且進(jìn)行天然氣制備工序后，以天然氣形態(tài)儲(chǔ)存在天然氣儲(chǔ)藏艙中，定期由天然氣運(yùn)輸船運(yùn)走。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)的天然氣和開(kāi)采所得的一部分天然氣，供給海面上的天然氣燃料電池模塊，產(chǎn)生電能，為整套系統(tǒng)提供能源。本發(fā)明采用射流開(kāi)采鉆組件進(jìn)行開(kāi)采，利用高壓射流水沖擊礦層，并通過(guò)水循環(huán)收集天然氣水合物，在密封、控制、監(jiān)測(cè)等方面保證安全，不會(huì)對(duì)海底環(huán)境造成影響；采用分級(jí)的海底工作站利用離心力原理進(jìn)行泥沙分離，提高天然氣水合物的濃度，且一個(gè)工作站控制多個(gè)開(kāi)采鉆組件，實(shí)現(xiàn)多井同時(shí)開(kāi)采，提高開(kāi)采效率；采用海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)制備液化天然氣，同時(shí)利用一部分揮發(fā)的天然氣，供給海面上的燃料電池產(chǎn)生電能，為整套系統(tǒng)提供能源。本發(fā)明較好地克服了現(xiàn)有天然氣水合物開(kāi)采系統(tǒng)能量損耗大、設(shè)備成本高、經(jīng)濟(jì)性差、對(duì)環(huán)境造成破壞等諸多弊端。本系統(tǒng)通過(guò)燃料電池模塊提供能量，提高了能量的利用率，降低能量耗散和損失，且設(shè)備簡(jiǎn)單；射流開(kāi)采鉆組件在密封、控制、監(jiān)測(cè)等方面保證安全，具有較高安全性，不會(huì)對(duì)海底環(huán)境造成影響；開(kāi)采設(shè)備簡(jiǎn)便，功能單一，便于維護(hù)，從根本上提高了開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)性，為商業(yè)大規(guī)模開(kāi)采海底天然氣水合物提供了有效途徑。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為射流鉆井車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為射流開(kāi)采鉆組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為開(kāi)采鉆上部結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為輸運(yùn)升降管路結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為開(kāi)采鉆下部結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖(a)為俯視圖，圖(b)為局部仰視圖。
圖8為完井模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為海底工作總站和海底二級(jí)工作站結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為海洋平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例包括海洋鉆完機(jī)構(gòu)1、礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)2和海洋平臺(tái)系統(tǒng)3，其中礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)2分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)1和海洋平臺(tái)系統(tǒng)3連接，海洋鉆完機(jī)構(gòu)1與天然氣水合物礦層連接。所述的海洋鉆完機(jī)構(gòu)1包括射流鉆井車(chē)4、射流開(kāi)采鉆組件5和完井車(chē)6，其中 射流開(kāi)采鉆組件5與海底二級(jí)工作站39連接，射流鉆井車(chē)4、射流開(kāi)采鉆組件5或完井車(chē)6 設(shè)置于天然氣水合物礦層上。如圖2所示，所述的射流鉆井車(chē)4包括固定結(jié)構(gòu)7、射流鉆8、若干個(gè)推進(jìn)組件9、 儲(chǔ)藏固化組件10、控制組件11和車(chē)體12，其中若干個(gè)推進(jìn)組件9對(duì)稱分布于車(chē)體12上且與控制組件11連接，控制組件11設(shè)置于車(chē)體12的內(nèi)部，固定結(jié)構(gòu)7與車(chē)體12連接，射流鉆8和儲(chǔ)藏固化組件10均與車(chē)體12連接，控制組件11分別與固定結(jié)構(gòu)7、儲(chǔ)藏固化組件 10和射流鉆8連接，固定結(jié)構(gòu)7與天然氣水合物礦層連接。所述的射流鉆8由依次串聯(lián)連接的射流泵13、射流水管路14和鉆頭15組成，其中射流水管路14和鉆頭15均設(shè)置于儲(chǔ)藏固化組件10中，射流泵13和射流水管路14分別與車(chē)體12和控制組件11連接。如圖3所示，所述的鉆頭15包括鉆體16、射流鉆進(jìn)牙17和機(jī)械輔助牙18，其中 射流鉆進(jìn)牙17和機(jī)械輔助牙18均環(huán)繞于鉆體16表面，鉆體16與射流水管路14連接。如圖4所示，所述的射流開(kāi)采鉆組件5由依次串聯(lián)連接的開(kāi)采鉆上部19、輸運(yùn)升降管路20和開(kāi)采鉆下部21組成，其中開(kāi)采鉆上部19與海底二級(jí)工作站39連接。如圖5所示，所述開(kāi)采鉆上部19包括外殼體22、水合物抽吸組件23、管路連接牽引裝置對(duì)、注水組件25、射流水組件沈、分流結(jié)構(gòu)27和安全閥盤(pán)觀，其中外殼體22與分流結(jié)構(gòu)27連接，安全閥盤(pán)觀與分流結(jié)構(gòu)27的閥盤(pán)端連接，分流結(jié)構(gòu)27的管路端分別與注水組件25、射流水組件沈和水合物抽吸組件23連接，管路連接牽引裝置M分別與注水組件25、射流水組件沈、水合物抽吸組件23和吊纜連接，注水組件25和射流水組件沈分別與注水輸水管和射流輸水管連接，水合物抽吸組件23、注水組件25和射流水組件沈均與海底二級(jí)工作站39的收集沉降艙40連接。如圖6所示，所述的輸運(yùn)升降管路20包括吊纜四、射流輸水管30和注水輸水管 31，其中射流輸水管30設(shè)置于注水輸水管31內(nèi)，注水輸水管31設(shè)置于吊纜四內(nèi)，吊纜四分別與路連接牽引裝置6和下部殼體32連接，射流輸水管30分別與開(kāi)采鉆頭上部19的射流水組件沈和開(kāi)采鉆頭下部21的若干個(gè)液壓射流組件連接，注水輸水管31分別與注水組件25和開(kāi)采鉆頭下部21的下部殼體32連接。
如圖7所示，所述的開(kāi)采鉆下部21包括下部殼體32、若干個(gè)液壓射流組件33和旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)；34，其中旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)34與下部殼體32連接且設(shè)置于下部殼體32內(nèi)部， 若干個(gè)液壓射流組件33與下部殼體32連接且以圓形陣列均勻分布于下部殼體32外側(cè)，下部殼體32和若干個(gè)液壓射流組件33均與輸運(yùn)升降管路2連接。如圖8所示，所述的完井車(chē)6包括若干個(gè)推進(jìn)器35、密封蓋儲(chǔ)藏罐36和車(chē)主體 37，其中若干個(gè)推進(jìn)器35對(duì)稱分布于車(chē)主體37上，密封蓋儲(chǔ)藏罐36設(shè)置于車(chē)主體37中間，密封蓋儲(chǔ)藏罐36與天然氣水合物礦層連接。如圖1所示，所述的礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)2包括海底工作總站38和海底二級(jí)工作站39，其中海底工作總站38分別與海底二級(jí)工作站39和海洋平臺(tái)系統(tǒng)3連接，海底二級(jí)工作站39與射流開(kāi)采鉆組件5連接，海底工作總站38的收集沉降艙40與海底二級(jí)工作站 39的分離提純艙41連接。如圖9所示，所述的海底工作總站38包括收集沉降艙40、分離提純艙41、控制艙 42和保護(hù)外殼43，其中收集沉降艙40與分離提純艙41連接且收集沉降艙40設(shè)置于分離提純艙41的下面，控制艙42分別與收集沉降艙40和分離提純艙41連接，保護(hù)外殼43與收集沉降艙40連接，分離提純艙41與加工處理站44連接。如圖9所示，所述的海底二級(jí)工作站39包括收集沉降艙40、分離提純艙41、控制艙42和保護(hù)外殼43，其中收集沉降艙40與分離提純艙41連接且收集沉降艙40設(shè)置于分離提純艙41的下面，控制艙42分別與收集沉降艙40和分離提純艙41連接，保護(hù)外殼43 與收集沉降艙40連接，收集沉降艙40與射流開(kāi)采鉆組件5連接。如圖10所示，所述的海洋平臺(tái)系統(tǒng)3包括加工處理站44、若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙 45、海上控制部分46和平臺(tái)結(jié)構(gòu)47，其中加工處理站44與海底工作總站38連接，若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙45以圓形陣列均勻包圍加工處理站44且分別與加工處理站44連接，海上控制部分46分別與加工處理站44和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙45連接，平臺(tái)結(jié)構(gòu)47分別與海上控制部分46和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙45連接。本裝置通過(guò)海洋平臺(tái)系統(tǒng)3的燃料電池模塊為系統(tǒng)提供能量；本裝置通過(guò)海底射流開(kāi)采鉆組件5開(kāi)采得到可燃冰固液混合物，海底二級(jí)工作站39通過(guò)海底工作總站38將可燃冰混合物收集，除去泥沙，提純，最終將可燃冰固液混合物運(yùn)送到海洋平臺(tái)系統(tǒng)3，進(jìn)一步處理得到天然氣的液體，用天然氣船將其運(yùn)走。射流鉆井車(chē)4在未開(kāi)采礦區(qū)鉆出開(kāi)采輔助井，同時(shí)安裝井口密封環(huán)；運(yùn)輸車(chē)將射流開(kāi)采鉆組件5運(yùn)送至井口，放下射流開(kāi)采鉆組件5并使開(kāi)采鉆上部19與密封環(huán)密封；開(kāi)采鉆下部21下降至井底，在液壓驅(qū)動(dòng)裝置作用下展開(kāi)工作臂，開(kāi)采鉆下部21旋轉(zhuǎn)上升且噴出射流水開(kāi)采可燃冰礦層，同時(shí)通過(guò)開(kāi)采鉆下部21向井內(nèi)注水形成循環(huán)，將射流開(kāi)采得到的可燃冰固體顆粒由水流通過(guò)管路帶至井頂，經(jīng)開(kāi)采鉆上部19的可燃冰抽吸泵抽吸作用輸送給海底二級(jí)工作站39 ；待開(kāi)采完成后鉆頭15在液壓裝置作用下工作臂收回，射流開(kāi)采鉆組件5整體被回收運(yùn)至下一個(gè)待開(kāi)采的井位；完井車(chē)6移動(dòng)到井口，在開(kāi)采后的井口安裝密封蓋，以免剩余可燃冰釋放造成危險(xiǎn)；同時(shí)對(duì)各已開(kāi)采井位進(jìn)行實(shí)時(shí)地檢測(cè)，排除危險(xiǎn)?？扇急?、泥沙和水的混合物通過(guò)運(yùn)輸管路運(yùn)輸至海底二級(jí)工作站39，在收集沉降艙40中利用水流流速局部降低使泥沙沉降，并通過(guò)沉降排沙艙定期將泥沙排出。電力控制艙42中的控制裝置對(duì)壓強(qiáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)鉆頭15及各個(gè)工作車(chē)提供能量支持。通過(guò)排水管排出濃縮后多余的海水。混合物匯總至海底總工作站，海底總工作站再次對(duì)混合物提純，進(jìn)一步除去泥沙。海底總工作站對(duì)壓強(qiáng)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)并加壓，經(jīng)混合物向上運(yùn)輸，在運(yùn)輸管路中進(jìn)行實(shí)時(shí)壓強(qiáng)監(jiān)測(cè)，保證運(yùn)輸?shù)陌踩c可靠。 海洋平臺(tái)系統(tǒng)3整體采用張力腿型平臺(tái)結(jié)構(gòu)47，通過(guò)張力腿將主體布置在低溫高壓的水下，較小的能量模塊能布置在海面以上，二者通過(guò)小水線面的支柱相連，以減少海面環(huán)境影響，同時(shí)利于天然氣在天然氣儲(chǔ)藏艙45的貯藏。加工處理站44呈多級(jí)柱狀布置于平臺(tái)結(jié)構(gòu)47的軸心位置，最下部的抽吸泵系統(tǒng)提供壓力差，將開(kāi)采所得的礦物抽入平臺(tái)，進(jìn)入礦物分解及氣水分離模塊，礦物質(zhì)在加工處理站44分解、生產(chǎn)提純天然氣等，經(jīng)處理得到天然氣輸送至天然氣生產(chǎn)模塊，液化形成天然氣，輸送至天然氣儲(chǔ)藏艙45中進(jìn)行儲(chǔ)藏。 布置在海洋平臺(tái)上部燃料電池模塊，利用一部分生產(chǎn)、儲(chǔ)藏過(guò)程中揮發(fā)的天然氣及其收集到的天然氣，采用燃料電池模塊來(lái)為整個(gè)開(kāi)采系統(tǒng)提供能源。
權(quán)利要求
1.一種天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，包括海洋鉆完機(jī)構(gòu)、礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，其中礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)連接，海洋鉆完機(jī)構(gòu)與天然氣水合物礦層連接；所述的海洋鉆完機(jī)構(gòu)為射流鉆井車(chē)、射流開(kāi)采鉆組件或完井車(chē)，其中射流開(kāi)采鉆組件與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接，射流鉆井車(chē)、射流開(kāi)采鉆組件或完井車(chē)設(shè)置于天然氣水合物礦層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的射流鉆井車(chē)包括固定結(jié)構(gòu)、射流鉆、若干個(gè)推進(jìn)組件、儲(chǔ)藏固化組件、控制組件和車(chē)體， 其中若干個(gè)推進(jìn)組件對(duì)稱分布于車(chē)體上且與控制組件連接，控制組件設(shè)置于車(chē)體的內(nèi)部， 固定結(jié)構(gòu)分別與車(chē)體和天然氣水合物礦層連接，射流鉆和儲(chǔ)藏固化組件均與車(chē)體連接，控制組件分別與固定結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)藏固化組件和射流鉆連接；所述的射流開(kāi)采鉆組件由依次串聯(lián)連接的開(kāi)采鉆上部、輸運(yùn)升降管路和開(kāi)采鉆下部組成，其中開(kāi)采鉆上部與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接；所述的完井車(chē)包括若干個(gè)推進(jìn)器、密封蓋儲(chǔ)藏罐和車(chē)主體，其中若干個(gè)推進(jìn)器對(duì)稱分布于車(chē)主體上，密封蓋儲(chǔ)藏罐設(shè)置于車(chē)主體中間，密封蓋儲(chǔ)藏罐與天然氣水合物礦層連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述開(kāi)采鉆頭上部包括外殼體、水合物抽吸組件、管路連接牽引裝置、注水組件、射流水組件、 分流結(jié)構(gòu)和安全閥盤(pán)，其中外殼體與分流結(jié)構(gòu)連接，安全閥盤(pán)與分流結(jié)構(gòu)的閥盤(pán)端連接， 分流結(jié)構(gòu)的管路端分別與注水組件、射流水組件和水合物抽吸組件連接，管路連接牽引裝置分別與注水組件、射流水組件、水合物抽吸組件和輸運(yùn)升降管路連接，注水組件和射流水組件均與輸運(yùn)升降管路連接，水合物抽吸組件、注水組件和射流水組件均與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的輸運(yùn)升降管路包括吊纜、射流輸水管和注水輸水管，其中吊纜、射流輸水管和注水輸水管均與開(kāi)采鉆頭上部和開(kāi)采鉆頭下部連接，射流輸水管設(shè)置于注水輸水管內(nèi)，注水輸水管設(shè)置于吊纜內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的開(kāi)采鉆頭下部包括下部殼體、若干個(gè)液壓射流組件和旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)槳片結(jié)構(gòu)與下部殼體連接且設(shè)置于下部殼體內(nèi)部，若干個(gè)液壓射流組件與下部殼體連接且以圓形陣列均勻分布于下部殼體外側(cè)，下部殼體和若干個(gè)液壓射流組件均與輸運(yùn)升降管路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)包括海底工作總站和海底二級(jí)工作站，其中海底工作總站分別與海底二級(jí)工作站和海洋平臺(tái)系統(tǒng)連接，海底二級(jí)工作站與射流開(kāi)采鉆組件連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的海底工作總站包括收集沉降艙、分離提純艙、控制艙和保護(hù)外殼，其中收集沉降艙與分離提純艙連接且收集沉降艙設(shè)置于分離提純艙的下面，控制艙分別與收集沉降艙和分離提純艙連接，保護(hù)外殼與收集沉降艙連接，分離提純艙和收集沉降艙分別與海洋平臺(tái)系統(tǒng)和海底二級(jí)工作站連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的海底二級(jí)工作站包括收集沉降艙、分離提純艙、控制艙和保護(hù)外殼，其中收集沉降艙與分離提純艙連接且收集沉降艙設(shè)置于分離提純艙的下面，控制艙分別與收集沉降艙和分離提純艙連接，保護(hù)外殼與收集沉降艙連接，收集沉降艙和分離提純艙分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)和海底工作總站連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是，所述的海洋平臺(tái)系統(tǒng)包括加工處理站、若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙、海上控制部分和平臺(tái)結(jié)構(gòu)，其中 加工處理站與礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)連接，若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙以圓形陣列均勻包圍加工處理站且分別與加工處理站連接，海上控制部分分別與加工處理站和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙連接，平臺(tái)結(jié)構(gòu)分別與海上控制部分和若干個(gè)天然氣儲(chǔ)藏艙連接。
全文摘要
一種海底礦物開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域的天然氣水合物開(kāi)采完井收集運(yùn)輸平臺(tái)系統(tǒng)，包括海洋鉆完機(jī)構(gòu)、礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)，其中礦物收集運(yùn)輸系統(tǒng)分別與海洋鉆完機(jī)構(gòu)和海洋平臺(tái)系統(tǒng)連接，海洋鉆完機(jī)構(gòu)與天然氣水合物礦層連接。本發(fā)明能夠經(jīng)濟(jì)、高效且安全的大規(guī)模開(kāi)采、收集海底天然氣水合物，旨在解決天然氣水合物礦層開(kāi)采的問(wèn)題。
文檔編號(hào)E21C50/00GK102322264SQ201110138179
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者何蘊(yùn)哲, 周泉, 夏昊, 孫鳳鳴, 李曉天, 沈長(zhǎng)貴, 王志超, 王思航, 王磊, 麻紹鈞 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)