懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置及方法，屬于天然氣采集技術領域。本發(fā)明包括母船和內(nèi)空的天然氣收集罩，所述母船上設有天然氣收儲裝置，所述天然氣收儲裝置通過采氣管路連接天然氣收集罩頂部，所述天然氣收集罩通過隔水管連接至母船底部，所述采氣管路設于隔水管內(nèi)；所述天然氣收集罩底部四周布置有錨定系統(tǒng)，在天然氣收集罩的底部設有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述天然氣收集罩外壁上設有推進系統(tǒng)，所述天然氣收集罩的外壁上設有密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述天然氣收集罩內(nèi)部設有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和攪動系統(tǒng)。本發(fā)明主要解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題。
【專利說明】
懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及天然氣采集技術領域，尤其是海底天然氣水合物采集技術。
【背景技術】
[0002]海底天然氣水合物是甲烷氣體在海底的低溫高壓環(huán)境下與水分子結合形成的結晶體，是一種儲量巨大的清潔能源，有希望替代石油、煤炭成為主要能源。天然氣水合物廣泛分布于海底沉積層，具有儲量大、弱膠結、穩(wěn)定性差的特點，一旦所在區(qū)域的溫度、壓力條件發(fā)生變化，就可能導致海底天然氣水合物的大量分解、氣化和自由釋放。
[0003]由于天然氣水合物主要分解為甲烷氣體和水，然而甲烷氣體是溫室氣體，大量釋放到大氣中會造成溫室效應，對環(huán)境造成嚴重破壞。如何保證開采海底的天然氣水合物的過程中天然氣不泄露、不逸散以及如何高效率的分解天然氣水合物，都是目前海底天然氣水合物礦藏開發(fā)的主要研究方向。
[0004]現(xiàn)有天然氣水合物開采技術中，通常通過降壓法、注熱法或者注化學試劑法等，將海底具的天然氣水合物礦藏轉化為氣體和水，對轉化后得到的氣體進行收集，再通過水下生產(chǎn)設施或浮式生產(chǎn)設施進行生產(chǎn)，目前還沒有一種成熟的海底天然氣水合物的開采辦法及系統(tǒng)正式投入商業(yè)運行，美國、日本等國均進行實驗性質(zhì)的開采。
[0005]主要原因是現(xiàn)有的開采辦法都比較復雜，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷氣體的泄漏，造成環(huán)境污染和大氣的溫室效應，開采效率也無法達到工業(yè)開發(fā)最低要求，均還處于試驗室探索階段，無法投入商業(yè)運營。因此，需要一種能夠實現(xiàn)綠色環(huán)保，經(jīng)濟高效的開采系統(tǒng)，實現(xiàn)對海底天然氣水合物的開采。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置及方法，主要解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，為海底天然氣水合物的開采提供新方向；可見，本發(fā)明可通過對密度、壓力、溫度的控制以保證穩(wěn)定生產(chǎn)，天然氣采集方便、采集效率高，能多次重復使用。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案如下:
本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，包括母船和內(nèi)空的天然氣收集罩，所述母船上設有天然氣收儲裝置，所述天然氣收儲裝置通過采氣管路連接天然氣收集罩頂部，所述天然氣收集罩通過隔水管連接至母船底部，所述采氣管路設于隔水管內(nèi)；所述天然氣收集罩底部四周布置有錨定系統(tǒng)，在天然氣收集罩的底部設有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述天然氣收集罩外壁上設有推進系統(tǒng)，所述天然氣收集罩的外壁上布置有若干吊環(huán)，所述吊環(huán)上通過纜繩連接有密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，所述天然氣收集罩內(nèi)部設有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和攪動系統(tǒng)，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括加熱裝置和支架，所述殼體內(nèi)布置有若干并排的支架，其中所述支架上固定有若干加熱裝置，所述加熱裝置連接于電纜上，所述電纜穿過隔水管連接至母船上的控制中心。
[0008]由于上述結構，母船用于操作人員在海面上進行操作和控制。天然氣收集罩可罩于指定區(qū)域的海底泥床上，并對該區(qū)域的海底泥床進行密封，并對該區(qū)域內(nèi)的天然氣進行收集，并通過天然氣采氣管路傳送至母船上的天然氣收儲裝置進行收儲。隔水管用于將采氣管路、氣壓管路、供氧管路和電纜等全部置于其中，避免海水對其的腐蝕，確保其壽命。錨定系統(tǒng)設于天然氣收集罩底部四周，可將收集罩密封固定于海底泥床上，確保進行天然氣收集過程中發(fā)生泄漏。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將收集罩內(nèi)的液體排出，使密閉的收集罩內(nèi)形成負壓，促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采。而攪動系統(tǒng)則，是可是在指定區(qū)域采集一定時間后，通過攪動系統(tǒng)對海底泥床進行攪動，從而促使海底泥床的深層水合物分解。推進系統(tǒng)，可用于將天然氣收集罩下放到指定區(qū)域時，對收集罩進行微調(diào)，以確保收集罩的精確定位。而密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，則是對天然氣收集罩本身的密度進行調(diào)節(jié)，從而控制收集罩的上提和下放。在天然氣收集罩外部通過纜繩連接的若干浮力模塊，可以減小天然氣收集罩的體積和重量，從而減低其生產(chǎn)和運輸成本，且通過外連的方式將浮力模塊進行連接，更利于對浮力模塊的監(jiān)控和管理；另外，所有浮力模塊設于收集罩外壁上，使對浮力模塊通過浮力對收集罩的影響和控制更準確。其中在天然氣收集罩內(nèi)布置若干并排的支架，這些支架被安裝和固定于收集罩的內(nèi)壁上，使收集罩的連接更加的溫靠;另外一方面支架并排布置在收集罩內(nèi)，使收集罩在縱向上均布有支架，而每個支架上均設計有加熱裝置，當收集罩內(nèi)溫度過低時，可通過電加熱的方式對收集罩內(nèi)進行加熱，并使收集罩內(nèi)部的溫度均勻，從而避免收集罩內(nèi)局部溫度過高，形成較大的溫差，造成天然氣瞬間膨脹壓力瞬間增大，而帶來的危險事故，確保生產(chǎn)安全。且通過母船上的控制中心通過電纜進行控制，使得控制更加方便快捷可靠，操作更加簡便。本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，主要解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，為海底天然氣水合物的開采提供新方向；可見，本發(fā)明可通過對密度、壓力、溫度的控制以保證穩(wěn)定生產(chǎn)，天然氣采集方便、采集效率高，能多次重復使用。
[0009]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括位于天然氣收集罩外部的若干浮力模塊，所述浮力模塊為密封的內(nèi)空箱體，所述浮力模塊的底部設有掛環(huán)，所述掛環(huán)與吊環(huán)之間通過纜繩連接，所述浮力模塊的頂部設有連通浮力模塊內(nèi)外的排水管，所述浮力模塊內(nèi)部設有氣囊，所述氣囊連接于可遠程無線操控的壓氣機上。
[0010]由于上述結構，在天然氣收集罩外部通過纜繩連接的若干浮力模塊，可以減小天然氣收集罩的體積和重量，從而減低其生產(chǎn)和運輸成本，且通過外連的方式將浮力模塊進行連接，更利于對浮力模塊的監(jiān)控和管理，其中整個天然氣收集罩的密度由氣囊大小進行控制，當氣囊增大時，箱體內(nèi)的水被排出密度減小，從而降低收集罩本身的密度進行上提；而當氣囊減小時，水從箱體外部進入到箱體內(nèi)部密度增大，使收集罩下放至海底泥床;而氣囊的大小則由壓氣機控制，而壓氣機則由遠程的無線操控，使得控制更加的方便快捷。
[0011]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述天然氣收集罩包括殼體、頂部平臺、擋板和吊環(huán)，所述殼體包括內(nèi)外層殼體，所述殼體呈內(nèi)空的金字塔形結構，所述殼體的頂部設為頂部平臺，所述殼體的底邊上密封連接有一圈環(huán)形擋板。
[0012]由于上述結構，內(nèi)空的金字塔形結構的殼體，使殼體便于生產(chǎn)制造，且結構更加可靠，更利于天然氣集中于殼體的內(nèi)頂部，便于天氣的收集。內(nèi)外層殼體之間可用于設置浮力模塊，從而使得整個收集罩結構更緊湊;頂部平臺用于連接隔水管，便于母船與收集罩之間進行連接。殼體的底邊的環(huán)形擋板，可將收集罩底部與海底泥床進行密封，從而可確保收集罩內(nèi)形成負壓，促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采。吊環(huán)，一方面可用于將收集罩進行起吊，另一方面可用于連接漂浮的浮力模塊，提高對收集罩浮力的控制能力。
[0013]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述錨定系統(tǒng)設于天然氣收集罩底部四周，所述錨定系統(tǒng)包括螺桿、電動機、傳動裝置和密閉的錨固殼，所述錨固殼固定于擋板上部，所述錨固殼內(nèi)固定有電動機，所述電動機連接傳動裝置并驅動螺桿旋轉運動，所述螺桿穿出銷固殼的底部。
[0014]由于上述結構，可利用電動機通過傳動裝置控制螺桿，將螺桿伸入到海底泥床中，將收集罩固定于海底泥床上，確保收集罩的密封性和穩(wěn)定性，避免海底環(huán)境因素對收集罩的影響，從而可有效地避免在分解收集和開采的過程中，天然氣的逸散和泄露的問題。
[0015]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述采氣管路的一端位于頂部平臺并連通天然氣收集罩內(nèi)部，另一端位于母船上連接天然氣收儲裝置;其中隔水管內(nèi)穿設有采氣管路、氣壓管路、供氧管路和電纜。
[0016]由于上述結構，采氣管路主要用于連接天然氣收集罩和天然氣收儲裝置，可將收集罩內(nèi)收集的天然氣，經(jīng)采氣管路將天然氣傳輸至天然氣收儲裝置。其中隔水管可用于將母船與收集罩之間連接的管路及電纜等，有效地對管路和電纜進行保護，使其壽命更加長久。
[0017]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設于天然氣收集罩的底部，所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括潛水栗和吸水箱，所述吸水箱置于天然氣收集罩內(nèi)部，所述潛水栗固定于天然氣收集罩上，所述潛水栗通過進水軟管連通吸水箱，所述潛水栗通過出水管連通至天然氣收集罩外部。
[0018]由于上述結構，該壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可通過吸水箱，將收集罩內(nèi)部的海水通過進水軟管及潛水栗排出至收集罩外部，從而使收集罩內(nèi)部形成負壓，更利于促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率；同時壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)還能確保天然氣收集罩的內(nèi)部壓力穩(wěn)定。
[0019]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述天然氣收集罩的內(nèi)部下側設有攪動系統(tǒng)，所述攪動系統(tǒng)包括行車和水射流裝置，所述行車固定于殼體內(nèi)壁，所述水射流裝置安裝于行車上能隨行車移動。
[0020]由于上述結構，當同一指定海底區(qū)域內(nèi)的天然氣水合物采集一定時間后，啟動攪動系統(tǒng)，控制水射流裝置對準海底泥床并噴出高壓水流，攪動海底泥床促使深層水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率。
[0021]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述推進系統(tǒng)包括有搭載平臺、螺旋槳推進器和電機，所述搭載平臺固定在天然氣收集罩外側中部，電機連接螺旋槳推進器安裝在搭載平臺上。
[0022]由于上述結構，當收集罩下放至接近預定位置時，可啟動推進系統(tǒng)將天然氣收集罩進行位置微調(diào)，可確保收集罩到達預定位置，更利于對預定區(qū)域內(nèi)天然氣的收集。
[0023]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，所述天然氣收集罩內(nèi)設有監(jiān)測系統(tǒng)，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度與壓力監(jiān)測裝置、及殼體應力監(jiān)測裝置，所述溫度與壓力監(jiān)測裝置安裝在頂部平臺內(nèi)部，若干殼體應力監(jiān)測裝置安裝在天然氣收集罩的殼體外部;所述監(jiān)測系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、錨定系統(tǒng)、攪動系統(tǒng)及密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)分別通過電纜連接于控制中心。
[0024]由于上述結構，監(jiān)測系統(tǒng)可實施地監(jiān)測收集罩內(nèi)及收集罩上的壓力值、溫度值，從而可實時地對收集罩進行監(jiān)控，避免天然氣收集罩上的壓力過大發(fā)生危險，確保操作安全可靠;或者溫度過低不能進行天然氣的采集，提高天然氣的采集率。
[0025]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣采集方法，通過以下步驟實現(xiàn):
步驟一、母船運輸若干天然氣收集罩到指定海底區(qū)域，控制密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的氣囊減小，使得向浮力模塊內(nèi)充水，控制天然氣收集罩下放至接近預定位置時，啟動推進系統(tǒng)將天然氣收集罩進行位置微調(diào)；
步驟二、天然氣收集罩達到預定位置后，控制環(huán)形擋板插入海底泥床，啟動錨定系統(tǒng)使螺桿伸入海底泥床內(nèi)，將天然氣收集罩固定并密封；
步驟三、開啟壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，排出天然氣收集罩內(nèi)部的海水，使天然氣收集罩內(nèi)部形成負壓促使水合物分解，天然氣水合物通過采氣管路收集至天然氣收儲裝置內(nèi)處理與儲存，同時監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測天然氣收集罩內(nèi)部壓力變化，實時調(diào)整壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保天然氣收集罩的內(nèi)部壓力穩(wěn)定；
步驟四、監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測天然氣收集罩內(nèi)部溫度值，并將檢測溫度值與設定值進行比較，若溫度值較低時，控制中心控制布置于支架上的加熱裝置進行電加熱，產(chǎn)生熱量提高天然氣收集罩的內(nèi)部溫度，當溫度值達到預設值時，控制加熱裝置停止工作；
步驟五、當同一指定海底區(qū)域內(nèi)的天然氣水合物采集一定時間后，啟動攪動系統(tǒng)，控制水射流裝置對準海底泥床并噴出高壓水流，攪動海底泥床促使深層水合物分解；
步驟六、當指定海底區(qū)域的天然氣開采完成后，密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過壓氣機向氣囊內(nèi)供氣，使浮力模塊內(nèi)的水排出，降低天然氣收集罩的整體密度，錨定系統(tǒng)解除固定，天然氣收集罩上并浮脫離與海底泥床的接觸，推進系統(tǒng)推動天然氣收集罩移動到下一個待開采域，重復步驟二至步驟五5。
[0026]由于上述方法，通過精度的天然氣收集罩的控制，應用在海底天然氣收集上，為海底天然氣水合物的開采提供新方向。本發(fā)明的采集方法，解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，能多次重復使用，壽命長久。
[0027]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置及方法，主要解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，為海底天然氣水合物的開采提供新方向。
[0028]2、本發(fā)明可通過對密度、壓力、溫度的控制以保證穩(wěn)定生產(chǎn)，天然氣采集方便、采集效率高，能多次重復使用，且構思新穎，結構巧妙，壽命長久，可廣泛用于海底天然氣采集，適用范圍廣，適合推廣應用。
【附圖說明】
[0029]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明中支架的結構示意圖。
[0031 ]圖3是本發(fā)明中浮力模塊的示意圖。
[0032]圖中標記:1-天然氣收集罩，101-殼體，102-頂部平臺，103-擋板，104-吊環(huán)；2_密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，201-浮力模塊，202-壓氣機，203-氣囊，204-排水管;3-壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，301-潛水栗，302-吸水箱;4-溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，401-加熱裝置，402-支架;5-母船，6-推進系統(tǒng)，7-天然氣收儲裝置，8-錨定系統(tǒng)，801-螺桿，80 2-電動機，80 3-傳動裝置;9-攪動系統(tǒng)，I O-監(jiān)測系統(tǒng)，12-采氣管路，13-隔水管。
【具體實施方式】
[0033]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0034]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0035]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，包括母船5和內(nèi)空的天然氣收集罩I，所述母船5上設有天然氣收儲裝置7，所述天然氣收儲裝置7通過采氣管路12連接天然氣收集罩I頂部，所述天然氣收集罩I通過隔水管13連接至母船5底部，所述采氣管路12設于隔水管13內(nèi)；所述天然氣收集罩I底部四周布置有錨定系統(tǒng)8，在天然氣收集罩I的底部設有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3，所述天然氣收集罩I外壁上設有推進系統(tǒng)6，所述天然氣收集罩I的外壁上布置有若干吊環(huán)104，所述吊環(huán)104上通過纜繩連接有密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，所述天然氣收集罩I內(nèi)部設有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4和攪動系統(tǒng)9，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)4包括加熱裝置401和支架402，所述殼體101內(nèi)布置有若干并排的支架402，其中所述支架402上固定有若干加熱裝置401，所述加熱裝置401連接于電纜上，所述電纜穿過隔水管13連接至母船5上的控制中心。
[0036]其中所述密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2包括位于天然氣收集罩I外部的若干浮力模塊201，所述浮力模塊201為密封的內(nèi)空箱體，所述浮力模塊201的底部設有掛環(huán)，所述掛環(huán)與吊環(huán)104之間通過纜繩連接，所述浮力模塊201的頂部設有連通浮力模塊201內(nèi)外的排水管204，所述浮力模塊201內(nèi)部設有氣囊203，所述氣囊203連接于可遠程無線操控的壓氣機202上。
[0037]其中所述天然氣收集罩I包括殼體101、頂部平臺102、擋板103和吊環(huán)104，所述殼體101包括內(nèi)外層殼體，所述殼體101呈內(nèi)空的金字塔形結構，所述殼體101的頂部設為頂部平臺102，所述殼體101的底邊上密封連接有一圈環(huán)形擋板103，所述殼體101的外壁中部設有若干吊環(huán)104。
[0038]其中所述錨定系統(tǒng)8設于天然氣收集罩I底部四周，所述錨定系統(tǒng)8包括螺桿801、電動機802、傳動裝置803和密閉的錨固殼，所述錨固殼固定于擋板103上部，所述錨固殼內(nèi)固定有電動機802，所述電動機802連接傳動裝置803并驅動螺桿801旋轉運動，所述螺桿801穿出銷固殼的底部。
[0039]其中所述采氣管路12的一端位于頂部平臺102并連通天然氣收集罩I內(nèi)部，另一端位于母船5上連接天然氣收儲裝置7;其中隔水管13內(nèi)穿設有采氣管路12、氣壓管路203、供氧管路401和電纜。
[0040]其中所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3設于天然氣收集罩I的底部，所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3包括潛水栗301和吸水箱302，所述吸水箱302置于天然氣收集罩I內(nèi)部，所述潛水栗301固定于天然氣收集罩I上，所述潛水栗301通過進水軟管連通吸水箱302，所述潛水栗301通過出水管連通至天然氣收集罩I外部。
[0041]其中所述天然氣收集罩I的內(nèi)部下側設有攪動系統(tǒng)9，所述攪動系統(tǒng)9包括行車901和水射流裝置902，所述行車901固定于殼體101內(nèi)壁，所述水射流裝置902安裝于行車901上能隨行車移動。
[0042]其中所述推進系統(tǒng)6包括有搭載平臺601、螺旋槳推進器602和電機603，所述搭載平臺601固定在天然氣收集罩I外側中部，電機603連接螺旋槳推進器622安裝在搭載平臺601 上。
[0043]其中所述天然氣收集罩I內(nèi)設有監(jiān)測系統(tǒng)10，所述監(jiān)測系統(tǒng)10包括溫度與壓力監(jiān)測裝置、及殼體應力監(jiān)測裝置，所述溫度與壓力監(jiān)測裝置安裝在頂部平臺102內(nèi)部，若干殼體應力監(jiān)測裝置安裝在天然氣收集罩I的殼體101外部;所述監(jiān)測系統(tǒng)10、推進系統(tǒng)6、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、錨定系統(tǒng)8、攪動系統(tǒng)9及密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2分別通過電纜連接于控制中心。
[0044]母船用于操作人員在海面上進行操作和控制。天然氣收集罩可罩于指定區(qū)域的海底泥床上，并對該區(qū)域的海底泥床進行密封，并對該區(qū)域內(nèi)的天然氣進行收集，并通過天然氣采氣管路傳送至母船上的天然氣收儲裝置進行收儲。隔水管用于將采氣管路、氣壓管路、供氧管路和電纜等全部置于其中，避免海水對其的腐蝕，確保其壽命。錨定系統(tǒng)設于天然氣收集罩底部四周，可將收集罩密封固定于海底泥床上，確保進行天然氣收集過程中發(fā)生泄漏。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將收集罩內(nèi)的液體排出，使密閉的收集罩內(nèi)形成負壓，促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采。而攪動系統(tǒng)則，是可是在指定區(qū)域采集一定時間后，通過攪動系統(tǒng)對海底泥床進行攪動，從而促使海底泥床的深層水合物分解。推進系統(tǒng)，可用于將天然氣收集罩下放到指定區(qū)域時，對收集罩進行微調(diào)，以確保收集罩的精確定位。而密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，則是對天然氣收集罩本身的密度進行調(diào)節(jié)，從而控制收集罩的上提和下放。在天然氣收集罩外部通過纜繩連接的若干浮力模塊，可以減小天然氣收集罩的體積和重量，從而減低其生產(chǎn)和運輸成本，且通過外連的方式將浮力模塊進行連接，更利于對浮力模塊的監(jiān)控和管理;另外，所有浮力模塊設于收集罩外壁上，使對浮力模塊通過浮力對收集罩的影響和控制更準確。其中在天然氣收集罩內(nèi)布置若干并排的支架，這些支架被安裝和固定于收集罩的內(nèi)壁上，使收集罩的連接更加的溫靠；另外一方面支架并排布置在收集罩內(nèi)，使收集罩在縱向上均布有支架，而每個支架上均設計有加熱裝置，當收集罩內(nèi)溫度過低時，可通過電加熱的方式對收集罩內(nèi)進行加熱，并使收集罩內(nèi)部的溫度均勻，從而避免收集罩內(nèi)局部溫度過高，形成較大的溫差，造成天然氣瞬間膨脹壓力瞬間增大，而帶來的危險事故，確保生產(chǎn)安全。且通過母船上的控制中心通過電纜進行控制，使得控制更加方便快捷可靠，操作更加簡便。本發(fā)明的海底天然氣水合物采集裝置，主要解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，為海底天然氣水合物的開采提供新方向；可見，本發(fā)明可通過對密度、壓力、溫度的控制以保證穩(wěn)定生產(chǎn)，天然氣采集方便、采集效率高，能多次重復使用。
[0045]本發(fā)明的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣采集方法，通過以下步驟實現(xiàn):
步驟一、母船5運輸若干天然氣收集罩I到指定海底區(qū)域，控制密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2內(nèi)的氣囊
203減小，使得向浮力模塊201內(nèi)充水，控制天然氣收集罩I下放至接近預定位置時，啟動推進系統(tǒng)6將天然氣收集罩I進行位置微調(diào)；
步驟二、天然氣收集罩I達到預定位置后，控制環(huán)形擋板103插入海底泥床，啟動錨定系統(tǒng)5使螺桿801伸入海底泥床內(nèi)，將天然氣收集罩I固定并密封；
步驟三、開啟壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3，排出天然氣收集罩I內(nèi)部的海水，使天然氣收集罩I內(nèi)部形成負壓促使水合物分解，天然氣水合物通過采氣管路12收集至天然氣收儲裝置7內(nèi)處理與儲存，同時監(jiān)測系統(tǒng)10監(jiān)測天然氣收集罩I內(nèi)部壓力變化，實時調(diào)整壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)3的工作狀態(tài)，確保天然氣收集罩I的內(nèi)部壓力穩(wěn)定；
步驟四、監(jiān)測系統(tǒng)10監(jiān)測天然氣收集罩I內(nèi)部溫度值，并將檢測溫度值與設定值進行比較，若溫度值較低時，控制中心控制布置于支架402上的加熱裝置401進行電加熱，產(chǎn)生熱量提高天然氣收集罩I的內(nèi)部溫度，當溫度值達到預設值時，控制加熱裝置401停止工作；
步驟五、當同一指定海底區(qū)域內(nèi)的天然氣水合物采集一定時間后，啟動攪動系統(tǒng)9，控制水射流裝置902對準海底泥床并噴出高壓水流，攪動海底泥床促使深層水合物分；
步驟六、當指定海底區(qū)域的天然氣開采完成后，密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)2通過壓氣機202向氣囊203內(nèi)供氣，使浮力模塊201內(nèi)的水排出，降低天然氣收集罩I的整體密度，錨定系統(tǒng)8解除固定，天然氣收集罩I上并浮脫離與海底泥床的接觸，推進系統(tǒng)6推動天然氣收集罩I移動到下一個待開采域，重復步驟二至步驟五。
[0046]通過精度的天然氣收集罩的控制，應用在海底天然氣收集上，為海底天然氣水合物的開采提供新方向。本發(fā)明的采集方法，解決了海底泥床的天然氣水合物，在分解收集和開采的過程中，不會形成天然氣的逸散和泄露的問題，本發(fā)明突破常規(guī)思維模式，巧妙地利用壓力調(diào)節(jié)形成負壓和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)增溫，來促使海底泥床種的天然氣水合物分解，利于海底天然氣水合物的開采，繼而大大地提高天然氣的采集率，能多次重復使用，壽命長久。
[0047]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:包括母船(5)和內(nèi)空的天然氣收集罩(I)，所述母船(5)上設有天然氣收儲裝置(7)，所述天然氣收儲裝置(7)通過采氣管路(12)連接天然氣收集罩(I)頂部，所述天然氣收集罩(I)通過隔水管(13)連接至母船(5)底部，所述采氣管路(12)設于隔水管(13)內(nèi)；所述天然氣收集罩(I)底部四周布置有錨定系統(tǒng)(8)，在天然氣收集罩(I)的底部設有壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)，所述天然氣收集罩(I)外壁上設有推進系統(tǒng)(6)，所述天然氣收集罩(I)的外壁上布置有若干吊環(huán)(104)，所述吊環(huán)(104)上通過纜繩連接有密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)，所述天然氣收集罩(I)內(nèi)部設有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(4)和攪動系統(tǒng)(9)，所述溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(4)包括加熱裝置(401)和支架(402)，所述殼體(101)內(nèi)布置有若干并排的支架(402)，其中所述支架(402)上固定有若干加熱裝置(401)，所述加熱裝置(401)連接于電纜上，所述電纜穿過隔水管(13)連接至母船(5)上的控制中心。2.如權利要求1所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)包括位于天然氣收集罩(I)外部的若干浮力模塊(201)，所述浮力模塊(201)為密封的內(nèi)空箱體，所述浮力模塊(201)的底部設有掛環(huán)，所述掛環(huán)與吊環(huán)(104)之間通過纜繩連接，所述浮力模塊(201)的頂部設有連通浮力模塊(201)內(nèi)外的排水管(204)，所述浮力模塊(201)內(nèi)部設有氣囊(203)，所述氣囊(203)連接于可遠程無線操控的壓氣機(202)上。3.如權利要求2所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述天然氣收集罩(I)包括殼體(101)、頂部平臺(102)、擋板(103)和吊環(huán)(104)，所述殼體(101)包括內(nèi)外層殼體，所述殼體(101)呈內(nèi)空的金字塔形結構，所述殼體(101)的頂部設為頂部平臺(1 2 )，所述殼體(1I)的底邊上密封連接有一圈環(huán)形擋板(1 3 )，所述殼體(1I)的外壁中部設有若干吊環(huán)(104)。4.如權利要求3所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述錨定系統(tǒng)(8)設于天然氣收集罩(I)底部四周，所述錨定系統(tǒng)(8)包括螺桿(801)、電動機(802)、傳動裝置(803)和密閉的錨固殼，所述錨固殼固定于擋板(103)上部，所述錨固殼內(nèi)固定有電動機(802)，所述電動機(802)連接傳動裝置(803)并驅動螺桿(801)旋轉運動，所述螺桿(801)穿出銷固殼的底部。5.如權利要求3所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述采氣管路(12)的一端位于頂部平臺(102)并連通天然氣收集罩(I)內(nèi)部，另一端位于母船(5)上連接天然氣收儲裝置(7);其中隔水管(13)內(nèi)穿設有采氣管路(12)、氣壓管路(203)、供氧管路(401)和電纜。6.如權利要求3或4或5所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)設于天然氣收集罩(I)的底部，所述壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)包括潛水栗(301)和吸水箱(302)，所述吸水箱(302)置于天然氣收集罩(I)內(nèi)部，所述潛水栗(301)固定于天然氣收集罩(I)上，所述潛水栗(301)通過進水軟管連通吸水箱(302)，所述潛水栗(301)通過出水管連通至天然氣收集罩(I)外部。7.如權利要求6所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述天然氣收集罩(I)的內(nèi)部下側設有攪動系統(tǒng)(9 )，所述攪動系統(tǒng)(9)包括行車(901)和水射流裝置(902)，所述行車(901)固定于殼體(101)內(nèi)壁，所述水射流裝置(902)安裝于行車(901)上能隨行車移動。8.如權利要求6所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述推進系統(tǒng)(6)包括有搭載平臺(601)、螺旋槳推進器(602)和電機(603)，所述搭載平臺(601)固定在天然氣收集罩(I)外側中部，電機(603)連接螺旋槳推進器(622)安裝在搭載平臺(601)上。9.如權利要求8所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置，其特征在于:所述天然氣收集罩(I)內(nèi)設有監(jiān)測系統(tǒng)(10)，所述監(jiān)測系統(tǒng)(10)包括溫度與壓力監(jiān)測裝置、及殼體應力監(jiān)測裝置，所述溫度與壓力監(jiān)測裝置安裝在頂部平臺(102)內(nèi)部，若干殼體應力監(jiān)測裝置安裝在天然氣收集罩(I)的殼體(101)外部;所述監(jiān)測系統(tǒng)(10)、推進系統(tǒng)(6)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)、錨定系統(tǒng)(8)、攪動系統(tǒng)(9)及密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)分別通過電纜連接于控制中心。10.—種采用權利要求1至9之一所述的懸置浮箱電力加熱的海底天然氣收集裝置的采集方法，其特征在于:它通過以下步驟實現(xiàn): 步驟1、母船(5)運輸若干天然氣收集罩(I)到指定海底區(qū)域，控制密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)內(nèi)的氣囊(203 )減小，使得向浮力模塊(201)內(nèi)充水，控制天然氣收集罩(I)下放至接近預定位置時，啟動推進系統(tǒng)(6)將天然氣收集罩(I)進行位置微調(diào)； 步驟2、天然氣收集罩(I)達到預定位置后，控制環(huán)形擋板(103)插入海底泥床，啟動錨定系統(tǒng)(5)使螺桿(801)伸入海底泥床內(nèi)，將天然氣收集罩(I)固定并密封； 步驟3、開啟壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3 )，排出天然氣收集罩(I)內(nèi)部的海水，使天然氣收集罩(I)內(nèi)部形成負壓促使水合物分解，天然氣水合物通過采氣管路(12)收集至天然氣收儲裝置(7)內(nèi)處理與儲存，同時監(jiān)測系統(tǒng)(10)監(jiān)測天然氣收集罩(I)內(nèi)部壓力變化，實時調(diào)整壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(3)的工作狀態(tài)，確保天然氣收集罩(I)的內(nèi)部壓力穩(wěn)定； 步驟4、監(jiān)測系統(tǒng)(10)監(jiān)測天然氣收集罩(I)內(nèi)部溫度值，并將檢測溫度值與設定值進行比較，若溫度值較低時，控制中心控制布置于支架(402)上的加熱裝置(401)進行電加熱，產(chǎn)生熱量提高天然氣收集罩(I)的內(nèi)部溫度，當溫度值達到預設值時，控制加熱裝置(401)停止工作； 步驟5、當同一指定海底區(qū)域內(nèi)的天然氣水合物采集一定時間后，啟動攪動系統(tǒng)(9)，控制水射流裝置(902)對準海底泥床并噴出高壓水流，攪動海底泥床促使深層水合物分解； 步驟6、當指定海底區(qū)域的天然氣開采完成后，密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)(2)通過壓氣機(202)向氣囊(203)內(nèi)供氣，使浮力模塊(201)內(nèi)的水排出，降低天然氣收集罩(I)的整體密度，錨定系統(tǒng)(8)解除固定，天然氣收集罩(I)上并浮脫離與海底泥床的接觸，推進系統(tǒng)(6)推動天然氣收集罩(I)移動到下一個待開采域，重復步驟2至步驟5。
【文檔編號】E21B43/24GK105822283SQ201610170987
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】黎偉, 宋偉, 李登偉, 黃濤, 雷鴻翔, 袁圣桐, 宋金麗, 周研竹, 楊牧, 周儀, 張?zhí)眉? 鄧鑫, 謝齊
【申請人】西南石油大學