利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法，包括半潜式平台、常规发电机组、温差能发电模块、海底采矿模块、水合物开采模块、浅层气开采模块和废水处理模块。通过上述方案，本发明专利技术可实现浅层气、水合物和海底矿资源的低碳、经济、安全开采。本发明专利技术利用了海洋温差能进行发电，并对电能就地利用，解决了深海温差能发电输送成本高的问题；采用温差能发电，为海底矿产资源、浅层气和水合物资源的开采提供动力，节约其开采成本，减少了碳排放，起到节能降碳的作用；温差能发电产生的废水回注到气藏，既可以解决废水处理问题，又可以维持气藏压力，避免上覆盖层垮塌。本发明专利技术具有很高的实用价值和推广价值。明具有很高的实用价值和推广价值。明具有很高的实用价值和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法


[0001]本专利技术属于能源开采
，具体地讲，是涉及利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法。

技术介绍

[0002]海洋温差能资源量巨大，合理开发利用温差能有助于实现双碳目标。但对于深海区域，海洋温差能发电输送成本极高，因此可利用价值不高。除了海洋温差能之外，深海区域还赋存有丰富的海底矿产资源、浅层气和天然气水合物能源等。如果将海洋温差能产生的电力就地利用，用于实现上述资源的开采，不仅解决了电力输送的问题，还极大地降低了这些资源的开采成本，并且减少碳排放，有助于实现节能降碳目标。然而，目前关于海洋温差能与海底矿产、浅层气和水合物的联合开采方向的探索极少，并且未涉及到具体的技术方案。因此，如何解决现有技术中存在的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供利用温差能实现海底多资源联合开采的系统及实现方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]利用温差能实现海底多资源联合开采的系统，其特征在于，包括由常规发电机组、温差能发电模块、海底采矿模块、水合物开采模块、浅层气开采模块及废水处理模块组成的半潜式平台；
[0006]所述的海底采矿模块包括与常规发电机组连接的海底矿电缆，通过海底矿电缆提供电能并用于举升海底矿的海底采矿泵，通过海底采矿泵提供动能采掘海底矿并绞吸矿石颗粒和深层冷水的海底采矿车，与海底采矿泵连接的矿浆举升管，与矿浆举升管出液口连通的固液两相分离装置，以及进液口与和固液两相分离装置连通的海底矿储集罐，其中，所述固液两相分离装置用于分离矿石颗粒和深层冷水。
[0007]所述温差能发电模块包括用于抽取海洋表层温水的表层温水提取管，与表层温水提取管出液口连通并用于提供热源的温差能发电机组，出液口与温差能发电机组连通的冷水输送管，以及冷水输送管连通的冷水储集罐，其中，所述冷水输送管用于输送经分离后的海底矿和水合物流化开采中的深层冷水，并为温差能发电机组提供冷源，其中，温差能发电机组为海底矿电缆提供电能。
[0008]所述的水合物开采模块包括同时与常规发电机组和温差能发电机组连接的水合物电缆，通过水合物电缆提供电能并用于将深层海水形成高压流体的水合物海底泵，出液口与水合物海底泵连接的双层管外环空，位于双层管外环空进液口的水合物浆体回收口，位于水合物浆体回收口端并用于对水合物储层进行破碎的射流破碎喷嘴，进液口与水合物海底泵连接的水合物举升管，以及同时与冷水储集罐和水合物举升管出液口连通的固液气三相分离装置，以及进液口分别与固液气三相分离装置连通的砂储集罐和气体处理装置，其中，水合物浆体通过双层管内管进入水合物海底泵。
[0009]所述的浅层气开采模块包括出气端与气体处理装置连通的气体输送管道，以及一端穿过盖层伸入浅层气藏中、另一端与气体输送管道进气端连通的浅层气开采井。
[0010]所述的废水处理模块包括进液口与温差能发电机组连接并用于收集冷水输送管和表层温水提取管中液体的废水回填管道，以及进液口与废水回填管道连通、出液口位于浅层气藏中的回注井。
[0011]利用温差能实现海底多资源联合开采的系统的实现方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0012](S1)启动常规发电机组，通过海底矿电缆和水合物电缆分别为海底采矿和水合物开采提供动力；
[0013](S2)海底采矿车开始采掘海底矿，使之粉碎成矿石颗粒，并与深层冷水一起被海底采矿泵举升，通过矿浆举升管输送海底矿浆，经过固液两相分离装置分离出矿石颗粒和深层冷水，矿石颗粒储藏在海底矿储集罐，深层冷水集中在冷水储集罐；
[0014](S3)水合物海底泵抽取深层冷水，将深层冷水形成高压流体泵入井下双层管外环空，在水合物储层中利用射流破碎喷嘴进行射流破碎，将固态的水合物流态化形成水合物浆体，再通过水合物浆体回收口将水合物浆体回收进双层管内管，然后在水合物举升管中分解形成固液气三相，经过固液气三相分离装置分离出砂、气体和深层冷水，分别储藏在砂储集罐、气体处理装置和冷水储集罐；
[0015](S4)浅层气开采井穿过盖层到达浅层气藏进行开采，气体通过浅层气开采井和气体输送管道进入气体处理装置；
[0016](S5)冷水储集罐中的深层冷水通过冷水输送管输送到温差能发电机组，表层温水提取管抽取表层温水并输送到温差能发电机组，温差能发电机组开启工作，并为水合物海底泵和海底采矿泵提供电能；
[0017](S6)温差能发电机组产生的废水通过废水回填管道和回注井进入浅层气藏，可以用于保持浅层气藏压力平衡，防止气体采出后压力降低造成盖层垮塌；
[0018](S7)关闭常规发电机组，重复步骤S2～S6。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术利用了海洋温差能进行发电，并对其就地利用，解决了深海温差能发电输送成本高的问题；
[0021](2)本专利技术采用温差能发电，为海底矿产资源、浅层气和水合物资源的开采提供动力，节约其开采成本，减少了碳排放，起到节能降碳的作用；
[0022](3)本专利技术中温差能发电产生的废水回注到气藏，既可以解决废水处理问题，又可以维持气藏压力，避免上覆盖层垮塌。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的结构示意图。
[0024]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
[0025]1‑
常规发电机组，2
‑
水合物电缆，3
‑
水合物海底泵，4
‑
双层管外环空，5
‑
水合物储层，6
‑
射流破碎喷嘴，7
‑
水合物浆体回收口，8
‑
双层管内管，9
‑
水合物举升管，10
‑
固液气三相分离装置，11
‑
砂储集罐，12
‑
气体处理装置，13
‑
冷水储集罐，14
‑
冷水输送管，15
‑
温差能
发电机组，16
‑
表层温水提取管，17
‑
表层温水，18
‑
海底矿，19
‑
海底矿电缆，20
‑
海底采矿车，21
‑
海底采矿泵，22
‑
矿浆举升管，23
‑
固液两相分离装置，24
‑
海底矿储集罐，25
‑
气体输送管道，26
‑
浅层气开采井，27
‑
浅层气藏，28
‑
废水回填管道，29
‑
回注井，30
‑
盖层，31
‑
深层冷水。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用温差能实现海底多资源联合开采的系统，其特征在于，包括半潜式平台，所述半潜式平台包括常规发电机组(1)、温差能发电模块、海底采矿模块、水合物开采模块、浅层气开采模块及废水处理模块；所述的海底采矿模块包括与常规发电机组(1)连接的海底矿电缆(19)，通过海底矿电缆(19)提供电能并用于举升海底矿的海底采矿泵(21)，通过海底采矿泵(21)提供动能采掘海底矿并绞吸矿石颗粒和深层冷水的海底采矿车(20)，与海底采矿泵(21)连接的矿浆举升管(22)，与矿浆举升管(22)出液口连通的固液两相分离装置(23)，以及进液口与和固液两相分离装置(23)连通的海底矿储集罐(24)，其中，所述固液两相分离装置(23)用于分离矿石颗粒和深层冷水(31)。2.根据权利要求1所述的利用温差能实现海底多资源联合开采的系统，其特征在于，所述温差能发电模块包括用于抽取海洋表层温水的表层温水提取管(16)，与表层温水提取管(16)出液口连通并用于提供热源的温差能发电机组(15)，出液口与温差能发电机组(15)连通的冷水输送管(14)，以及与冷水输送管(14)连通的冷水储集罐(13)，其中，所述冷水输送管(14)用于输送经分离后的海底矿和水合物流化开采中的深层冷水(31)，并为温差能发电机组(15)提供冷源，其中，温差能发电机组(15)为海底矿电缆(19)提供电能。3.根据权利要求2所述的利用温差能实现海底多资源联合开采的系统，其特征在于，所述的水合物开采模块包括同时与常规发电机组(1)和温差能发电机组(15)连接的水合物电缆(2)，通过水合物电缆(2)提供电能并用于将深层海水(31)形成高压流体的水合物海底泵(3)，出液口与水合物海底泵(3)连接的双层管外环空(4)，位于双层管外环空(4)进液口的水合物浆体回收口(7)，位于水合物浆体回收口(7)端并用于对水合物储层进行破碎的射流破碎喷嘴(6)，进液口与水合物海底泵(3)连接的水合物举升管(9)，以及同时与冷水储集罐(13)和水合物举升管(9)出液口连通的固液气三相分离装置(10)，以及进液口分别与固液气三相分离装置(10)连通的砂储集罐(11)和气体处理装置(12)，其中，水合物浆体通过双层管内管(8)进入水合物海底泵(3)。4.根据权利要求3所述的利用温差能实现海底多资源联合开采的系统，其特征在于，所述的浅层气开采模块包括出气端与气体处理装置(12)连通的气体输送管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国荣，王党飞，钟林，付强，张林锋，周守为，方兴，李清平，胡刚，何玉发，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：