用于海底开采的可断开方法和系统技术方案

一种用于海底开采的系统包括锚固到海底的竖直立管、将海底矿石输送到竖直立管的开采机、使矿石经过竖直立管的提升系统和可去除地连接到竖直立管以从竖直立管接收矿石的运输船只。

Disconnecting method and system for seabed mining

A system for seabed mining includes a vertical riser anchored to the bottom of the sea, a mining machine that conveyed the seabed ore to a vertical riser, a lifting system that allows the ore to pass through a vertical riser, and a transport vessel that can be removed to connect the vertical riser to receive ore from the vertical riser.

【技术实现步骤摘要】
用于海底开采的可断开方法和系统本申请是申请日为2012年10月31日、国际申请号为PCT/AU2012/001332、国家申请号为201280062689.X、名称为“用于海底开采的可断开方法和系统”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。
本专利技术涉及用于海底开采的方法和相关系统。特别是，本专利技术涉及在暴露于不良海况和/或气旋(或类似)天气事件的区域中用于深水海底开采的方法和相关系统。但是，应当认识到用于海底开采的所述方法和系统可用在被掩护水域或者良性海况部位。
技术介绍
深海含有可用来挖掘的许多不同资源，包括银、金、铜、锰、钴和锌。在海底发现各种形式的这些原料，通常比陆地矿的浓度高。但是，大多数这些矿藏被发现位于深度在1000和6000米之间的水中。因此，从海底开采和运输矿石具有巨大的技术挑战。为了从矿藏开采矿石，申请人已经开发了用于海底开采的方法和系统。该系统包括定位在延伸到表面船只的竖直立管的底部处的动态悬置的海底泵。一组海底生产工具挖掘矿化矿石并经由水平运输管将矿化矿石以泥浆的形式传输到泵。使用中，矿石行进经过水平运输管、顺着立管向上并进入表面船只。接着，矿石被脱水并输送到驳船。上面的用于海底开采的方法和系统主要用于相对平静的海洋水域。即，上面的用于海底开采的方法和系统在具有在易发气旋(或台风)部位中尤其明显的大浪高波动的区域中是不切实际或者不可行的。这主要是由于立管的敏感度和与矿石从开采支持船只运输到相邻驳船相关的高立管动态加载和海况限制。本说明书中对任何现有技术的提及不应被认为承认或以任何形式暗示现有技术在澳大利亚形成公知常识的一部分。本专利技术的目的在于克服或消除所公开的一个或多个问题或者为消费者提供有用或商业的选择。
技术实现思路
在一种形式中，虽然不一定是唯一或最宽的形式，本专利技术涉及一种用于海底开采的系统，包括：竖直立管，其锚固到海底；开采机，将海底矿石输送到竖直立管；提升系统，使矿石经过竖直立管；和运输船只，其可去除地连接到竖直立管以从竖直立管接收矿石。竖直立管优选是刚性立管的形式。但是，竖直立管也可以是柔性立管。还可想到竖直立管可以由刚性段和柔性段形成。至少一个浮力装置可用来支持竖直立管。浮力装置可以是浮力箱的形式。浮力箱的浮力可以改变。提升系统可以是任何合适的形式。提升系统可以是海底泵的形式。海底泵通常与竖直立管的底部相邻定位。一种替代的提升系统可使用空气来提升矿石经过竖直立管。空气可被泵送到竖直立管中。充分的空气可以在一位置被泵送到竖直立管以提升矿石。该位置可以根据设计改变。空气供应线可沿着竖直立管向下延伸以将空气输送到竖直立管中。压缩机可附接到空气供应线以使得空气能够行进经过空气供应线。运输船只可包括用于储存矿石的货舱。运输船只可包括用于对矿石进行脱气和/或脱水的处理设备。跨接线可用来将开采机连接到竖直立管。跨接线可连接成与立管的底部相邻。快速联接件可用来将跨接线连接到开采机。柔性连接软管可用来将竖直立管连接到运输船只。快速联接件可用来将跨接线连接到开采机。支持船只可用来控制开采机的操作。支持船只可经由脐带连接到开采机。开采机可用来挖掘矿石以供应到竖直立管。替代地，开采机可用来收回已经被挖掘的矿石并将其供应到竖直立管。应当认识到多于一个开采机可连接到竖直立管。在另一形式中，本专利技术在于一种用于海底开采的方法，包括步骤：从锚固到海底的竖直立管连接开采机；和从竖直立管连接运输船只。该方法可进一步包括一个或多个以下步骤：开始提升系统的操作；从海底降低开采机。将开采机从锚固到海底的竖直立管断开；将运输船只从竖直立管断开；中断提升系统的操作；和从海底收回开采机。附图说明现在将参考附图只通过例子描述本专利技术的实施方式，其中：图1是根据本专利技术的第一实施方式的用于海底开采的操作系统的示意图；图2是用于海底开采的非操作系统的示意图；和图3是根据本专利技术的第二实施方式的用于海底开采的系统的示意图。具体实施方式图1显示了用于在具有大浪高度波动的区域中使用和/或定位在气旋易发区域的用于海底开采的系统10。但是，应当认识到，用于海底开采的系统10可用在低浪高度区域中。系统10包括竖直立管20、海底泵30、开采机40、运输船只50和支持船只60。竖直立管20用来将从开采机40接收的矿石运输到运输船只50。竖直立管20由刚性管构造，其经由锚固件21锚固到海底。锚固件21可以是配重块、桩基础结构或者交替竖直加载的基础设备的形式。链26或其他合适的系绳通常用来将竖直立管20附接到锚固件21。竖直立管20的类型和尺寸可由本领域技术人员根据设计要求容易地选择。倾泄阀24邻近竖直立管20的底部定位。倾泄阀24用来确保竖直立管20不会在不受控关停期间被堵住。在不受控关停中，倾泄阀24打开，由此经过定位在倾泄阀24下方的出口25从竖直立管20释放矿石。本领域技术人员将认识到可以具有在适当时候启动倾泄阀24的许多方式。浮力箱23附接成与竖直立管20的顶部相邻。浮力箱23用来帮助保持竖直立管20中的张力。浮力装置23的定位在波浪不会在立管20上造成不可接受的加载或运动的深度处。因此，浮力箱23的尺寸和形式对于本领域技术人员是明白的。竖直立管20穿过浮力箱23。浮力箱23的浮力可改变以允许竖直立管20重新定位。浮力箱23的浮力可通过改变位于浮力箱23内的水量来改变。一旦完成在一部位的开采，浮力箱23被部分充斥水以减小竖直立管20和锚固件21之间的链26的张力。为了这种操作，立管20可通过运输船只50或者支持船只60从表面支持，同时竖直立管26基部处的链26从锚固件21断开。一旦链26被去除，竖直立管20可被重新定位并在下一位置处连接到另一锚固件21。接着，可向浮力箱中添加空气以去除水并允许浮力箱支持竖直立管20。海底泵30用来将矿石从海底泵送到运输船只50。海底泵30与竖直立管20的端部相邻定位。海底泵30的尺寸和类型将取决于设计要求，容易由本领域技术人员评估。应当认识到用来操作泵的装置可以变化。例如，泵可被电力地或者液压地驱动。开采机40用来从海底开采矿石。含有矿石的海底的典型规模是大约500米宽×1000米长×大约10至40米深。海底地形通常非常崎岖。水深也在1000米至2500米的范围。开采机40可在坡度高达25度的崎岖地形上工作。因此，开采机40理想上被设计为在这些崎岖的深海条件下执行。开采机40可被设计成通过执行以下步骤的任意组合来开采矿石，包括但不限于：(1)从位于海床底的场地挖掘矿石；(2)使用安装在开采机40上的切割器将矿石分解成块尺寸；和(3)迫使矿石进入定位在开采机40上的破碎机中以将矿石破碎成易处理尺寸来确保矿石经过竖直立管20。应当理解，开采机40可用来简单地收集之前已经被堆存的矿石，从而矿石能够传输到运输船只50。对于开采机40可预期许多变型和实施方式。应当认识到用于开采的系统可使用多个开采机。这些开采机可具有不同的操作，诸如挖掘矿石、堆存矿石和/或从堆存堆收集矿石。此外，可具有执行相同操作的许多不同开采机。跨接线70用来将开采机40经由海底泵30连接到竖直立管20。跨接线70也可被称为水平运输管或立管传输管。跨接线70可被构造成弧形形状。这可减小海底泵30施加在开采机40上的力。弧形跨接线70的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于海底开采的系统，包括：锚固件，其定位在海底；竖直立管，其具有刚性段和柔性段，刚性段可释放地附接到锚固件并通过具有可变浮力的浮力装置支持，柔性段具有一个或多个漂浮装置；开采机，将海底矿石输送到竖直立管；提升系统，使矿石经过竖直立管；和运输船只，其可去除地连接到竖直立管的柔性段以从竖直立管接收矿石。

【技术特征摘要】
2011.12.23 AU 20119054311.一种用于海底开采的系统，包括：锚固件，其定位在海底；竖直立管，其具有刚性段和柔性段，刚性段可释放地附接到锚固件并通过具有可变浮力的浮力装置支持，柔性段具有一个或多个漂浮装置；开采机，将海底矿石输送到竖直立管；提升系统，使矿石经过竖直立管；和运输船只，其可去除地连接到竖直立管的柔性段以从竖直立管接收矿石。2.如权利要求1所述的系统，其中，至少一个浮力装置用来支持竖直立管。3.如权利要求1所述的系统，其中，提升系统是海底泵的形式。4.如权利要求1所述的系统，其中，提升系统使用空气来使用压缩机将矿石提升经过竖直立管。5.如权利要求1所述的系统，其中，运输船只包括用于储存矿石的货舱。6.如权利要求1所述的系统，其中，运输船只包括用于对矿石进行脱气和脱水中的至少一者的处理设备。7.如权利要求1所述的系统，其中，柔性跨接线用来将开采机连接到竖直立管。8.如权利要求1所述的系统，其中，支持船只用来控制开采机的操作。9.如权利要求1所述的系统，其中，竖直立管借助链可释放地附接到锚固件。10.如权利要求1所述的系统，其中，竖直立管包括邻近竖直立管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·史密斯，
申请(专利权)人：诺蒂勒斯矿物太平洋有限公司，泰克尼普法国公司，EDA科帕索瓦拉有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU