悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法，属于天然气采集技术领域。本发明专利技术的母船上设有天然气收储装置，所述天然气收储装置通过采气管路连接天然气收集罩顶部，所述天然气收集罩通过隔水管连接至母船底部，所述采气管路设于隔水管内；所述天然气收集罩底部四周布置有锚定系统，在天然气收集罩的底部设有压力调节系统，所述天然气收集罩外壁上设有推进系统，所述天然气收集罩的外部上布置有若干吊环，所述吊环上通过缆绳连接有密度调节系统，所述天然气收集罩内部设有温度调节系统和搅动系统。本发明专利技术主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天然气采集
，尤其是海底天然气水合物采集技术。
技术介绍
海底天然气水合物是甲烷气体在海底的低温高压环境下与水分子结合形成的结晶体，是一种储量巨大的清洁能源，有希望替代石油、煤炭成为主要能源。天然气水合物广泛分布于海底沉积层，具有储量大、弱胶结、稳定性差的特点，一旦所在区域的温度、压力条件发生变化，就可能导致海底天然气水合物的大量分解、气化和自由释放。由于天然气水合物主要分解为甲烷气体和水，然而甲烷气体是温室气体，大量释放到大气中会造成温室效应，对环境造成严重破坏。如何保证开采海底的天然气水合物的过程中天然气不泄露、不逸散以及如何高效率的分解天然气水合物，都是目前海底天然气水合物矿藏开发的主要研究方向。现有天然气水合物开采技术中，通常通过降压法、注热法或者注化学试剂法等，将海底具的天然气水合物矿藏转化为气体和水，对转化后得到的气体进行收集，再通过水下生产设施或浮式生产设施进行生产，目前还没有一种成熟的海底天然气水合物的开采办法及系统正式投入商业运行，美国、日本等国均进行实验性质的开采。主要原因是现有的开采办法都比较复杂，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷气体的泄漏，造成环境污染和大气的温室效应，开采效率也无法达到工业开发最低要求,均还处于试验室探索阶段，无法投入商业运营。因此，需要一种能够实现绿色环保，经济高效的开采系统，实现对海底天然气水合物的开采。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本专利技术突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向；可见，本专利技术可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，包括母船和内空的天然气收集罩，所述母船上设有天然气收储装置，所述天然气收储装置通过采气管路连接天然气收集罩顶部，所述天然气收集罩通过隔水管连接至母船底部，所述采气管路设于隔水管内；所述天然气收集罩底部四周布置有锚定系统，在天然气收集罩的底部设有压力调节系统，所述天然气收集罩外壁上设有推进系统，所述天然气收集罩的外部上布置有若干吊环，所述吊环上通过缆绳连接有密度调节系统，所述天然气收集罩内部设有温度调节系统和搅动系统，所述温度调节系统包括供热装置、供热管路、热交换器和回水管路，所述母船上设有供热装置，所述供热装置上连接有供热管路，所述供热管路穿过隔水管至天然气收集罩内部，所述天然气收集罩内设有若干与供热管路相连的分支管路，所述分支管路上设有若干的热交换器；所述分支管路为与天然气收集罩形状相同的框架结构，所述分支管路连接回水管路，所述回水管路穿过隔水管连接至母船上供热装置。由于上述结构，母船用于操作人员在海面上进行操作和控制。天然气收集罩可罩于指定区域的海底泥床上，并对该区域的海底泥床进行密封，并对该区域内的天然气进行收集，并通过天然气采气管路传送至母船上的天然气收储装置进行收储。隔水管用于将采气管路、气压管路、供氧管路和电缆等全部置于其中，避免海水对其的腐蚀，确保其寿命。锚定系统设于天然气收集罩底部四周，可将收集罩密封固定于海底泥床上，确保进行天然气收集过程中发生泄漏。压力调节系统可将收集罩内的液体排出，使密闭的收集罩内形成负压，促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采。而搅动系统则，是可是在指定区域采集一定时间后，通过搅动系统对海底泥床进行搅动，从而促使海底泥床的深层水合物分解。推进系统，可用于将天然气收集罩下放到指定区域时，对收集罩进行微调，以确保收集罩的精确定位。而密度调节系统，则是对天然气收集罩本身的密度进行调节，从而控制收集罩的上提和下放。在天然气收集罩外部通过缆绳连接的若干浮力模块，可以减小天然气收集罩的体积和重量，从而减低其生产和运输成本，且通过外连的方式将浮力模块进行连接，更利于对浮力模块的监控和管理。其中温度调节系统主要用于对收集罩内部的温度进行调节，当天然气收集罩内部的温度过低时，可利用供热装置通过供热管路向天然气收集罩内供热水，使热水的能量传递至天然气收集罩内的供热管路内，当热水达到天然气收集罩后经分流进入到各分支管路中，再进入到热交换器内，热交换器将热水的热量在天然气收集罩内进行释放，从而提高天然气收集罩内的温度，确保天然气正常的收集操作，经过热交换后的热水经回水管路返回至供热装置，从而形成环流可重复使用。其中分支管路为与天然气收集罩形状相同的框架结构，使整个收集罩及其内部的热能分布均匀，从而避免收集罩内局部温度过高，形成较大的温差，造成天然气瞬间膨胀压力瞬间增大，而带来的危险事故，确保生产安全。本专利技术的外浮箱阶梯管循环热水加热的海底天然气收集装置，主要解决了海底泥床的天然气水合物，在分解收集和开采的过程中，不会形成天然气的逸散和泄露的问题，本专利技术突破常规思维模式，巧妙地利用压力调节形成负压和温度调节系统增温，来促使海底泥床种的天然气水合物分解，利于海底天然气水合物的开采，继而大大地提高天然气的采集率，为海底天然气水合物的开采提供新方向；可见，本专利技术可通过对密度、压力、温度的控制以保证稳定生产，天然气采集方便、采集效率高，能多次重复使用。本专利技术的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，所述密度调节系统包括位于天然气收集罩外部的若干浮力模块，所述浮力模块为密封的内空箱体，所述浮力模块的底部设有挂环，所述挂环与吊环之间通过缆绳连接，所述浮力模块的顶部设有连通浮力模块内外的排水管，所述浮力模块内部设有气囊，所述气囊连接于可远程无线操控的压气机上。由于上述结构，在天然气收集罩外部通过缆绳连接的若干浮力模块，可以减小天然气收集罩的体积和重量，从而减低其生产和运输成本，且通过外连的方式将浮力模块进行连接，更利于对浮力模块的监控和管理，其中整个天然气收集罩的密度由气囊大小进行控制，当气囊增大时，箱体内的水被排出密度减小，从而降低收集罩本身的密度进行上提；而当气囊减小时，水从箱体外部进入到箱体内部密度增大，使收集罩下放至海底泥床；而气囊的大小则由压气机控制，而压气机则由远程的无线操控，使得控制更加的方便快本文档来自技高网...

【技术保护点】
悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法，包括母船（5）和内空的天然气收集罩（1），所述母船（5）上设有天然气收储装置（7），所述天然气收储装置（7）通过采气管路（12）连接天然气收集罩（1）顶部，所述天然气收集罩（1）通过隔水管（13）连接至母船（5）底部，所述采气管路（12）设于隔水管（13）内；所述天然气收集罩（1）底部四周布置有锚定系统（8），在天然气收集罩（1）的底部设有压力调节系统（3），所述天然气收集罩（1）外壁上设有推进系统（6），所述天然气收集罩（1）的外部上布置有若干吊环（104），所述吊环（104）上通过缆绳连接有密度调节系统（2），所述天然气收集罩（1）内部设有温度调节系统（4）和搅动系统（9），所述温度调节系统（4）包括供热装置（402）、供热管路（401）、热交换器（403）和回水管路（404），所述母船（5）上设有供热装置（402），所述供热装置（402）上连接有供热管路（401），所述供热管路（401）穿过隔水管（13）至天然气收集罩（1）内部，所述天然气收集罩（1）内设有若干与供热管路（401）相连的分支管路，所述分支管路上设有若干的热交换器（403）；所述分支管路为与天然气收集罩（1）形状相同的框架结构，所述分支管路连接回水管路（404），所述回水管路（404）穿过隔水管（13）连接至母船（5）上供热装置（402）。...

【技术特征摘要】
1.悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置及方法，包括母船（5）和内空的
天然气收集罩（1），所述母船（5）上设有天然气收储装置（7），所述天然气收储装置（7）通过
采气管路（12）连接天然气收集罩（1）顶部，所述天然气收集罩（1）通过隔水管（13）连接至母
船（5）底部，所述采气管路（12）设于隔水管（13）内；所述天然气收集罩（1）底部四周布置有
锚定系统（8），在天然气收集罩（1）的底部设有压力调节系统（3），所述天然气收集罩（1）外
壁上设有推进系统（6），所述天然气收集罩（1）的外部上布置有若干吊环（104），所述吊环
（104）上通过缆绳连接有密度调节系统（2），所述天然气收集罩（1）内部设有温度调节系统
（4）和搅动系统（9），所述温度调节系统（4）包括供热装置（402）、供热管路（401）、热交换器
（403）和回水管路（404），所述母船（5）上设有供热装置（402），所述供热装置（402）上连接有
供热管路（401），所述供热管路（401）穿过隔水管（13）至天然气收集罩（1）内部，所述天然气
收集罩（1）内设有若干与供热管路（401）相连的分支管路，所述分支管路上设有若干的热交
换器（403）；所述分支管路为与天然气收集罩（1）形状相同的框架结构，所述分支管路连接
回水管路（404），所述回水管路（404）穿过隔水管（13）连接至母船（5）上供热装置（402）。
2.如权利要求1所述的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，其特征在
于：所述密度调节系统（2）包括浮力模块（201）、供压模块（202）和气压管路（203）；其中若干
浮力模块（201）布置于壳体（101）的外壁上，所述浮力模块（201）包括密封的内空箱体，所述
箱体内设电子液位计（207），所述箱体上设有连通内外的排水管（206）与进气管（205），所有
浮力模块（201）的进气管（205）并联于气压管路（203）上，所述气压管路（203）固定于壳体
（101）的外壁上并从隔水管（13）中穿过连接至供压模块（202），所述供压模块（202）设于母
船（5）上。
3.如权利要求2所述的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，其特征在
于：所述天然气收集罩（1）包括壳体（101）、顶部平台（102）、挡板（103）和吊环（104），所述壳
体（101）包括内外层壳体，所述壳体（101）呈内空的金字塔形结构，所述壳体（101）的顶部设
为顶部平台（102），所述壳体（101）的底边上密封连接有一圈环形挡板（103），所述壳体
（101）的外壁中部设有若干吊环（104），所述分支管路在壳体（101）内呈金字塔框架结构。
4.如权利要求3所述的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，其特征在
于：所述锚定系统（8）设于天然气收集罩（1）底部四周，所述锚定系统（8）包括螺杆（801）、电
动机（802）、传动装置（803）和密闭的锚固壳，所述锚固壳固定于挡板（103）上部，所述锚固
壳内固定有电动机（802），所述电动机（802）连接传动装置（803）并驱动螺杆（801）旋转运
动，所述螺杆（801）穿出锚固壳的底部。
5.如权利要求3所述的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，其特征在
于：所述采气管路（12）的一端位于顶部平台（102）并连通天然气收集罩（1）内部，另一端位
于母船（5）上连接天然气收储装置（7）；其中隔水管（13）内穿设有采气管路（12）、气压管路
（203）、供氧管路（401）和电缆。
6.如权利要求3或4或5所述的悬置浮箱热水循环管道加热的海底天然气收集装置，其
特征在于：所述压力调节系统（3）设于天然气收集罩（1）的底部，所述压力调节系统（3）包括
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎伟，宋金丽，袁圣桐，龙江，张欣，司虚，杨牧，雷鸿翔，宋伟，周研竹，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51