一种海洋能源一体化开发系统技术方案

本发明专利技术涉及一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于：它包括波浪能发电模块、传统油气生产模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块、海底天然气水合物开采模块；波浪能发电模块利用海洋波浪进行发电，海洋温差能发电模块利用海洋温差进行发电，潮汐和洋流水下发电模块利用潮汐和洋流发电；传统油气生产模块与波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块共用生活基础设备和动力基础设备，与海底天然气水合物开采模块共用钻机设备和海底输油气管线；波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块输出的电能通过依托于海底输油气管线的电缆向外输出；天然气水合物开采模块通过海洋表层温水注入法及二氧化碳置换法开采天然气水合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种海洋能源开采装置，特别是涉及一种海洋能源一体化开发系统。
技术介绍
目前全球海洋油气资源占在全球石油资源总量的34%，累计获探明储量约400 亿吨，探明率为30%左右，尚处于勘探早期阶段，因此在可预见的未来，石油工业 传统油气的增长点将会在海洋领域。同时，海洋也蕴含着丰富的新能源，如天然 气水合物、潮汐能、涌动不息的洋流、风能、海洋温差能等。由于传统油气能源 的日益枯竭，油气资源新发现储量增速减缓，经济快速发展对能源需求的激增以 及人们对环境保护的日益重视等现实问题，都迫使以传统油气资源为主的石油工 业逐渐改型，逐渐形成新型无污染的、可持续发展的绿色石油工业。目前，波浪发电就是通过波浪能装置将波浪的能量转换为机械的、气压的或 液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。 海水温差发电是以海洋表层海水作海洋温差能发电的高温热源，以海水深处的冷 海水作低温热源，用热机组成的热力循环系统进行发电，其优点是几乎不产生二 氧化碳。潮汐和洋流水下发电通过在海底安装水下涡轮机，把洋流和潮汐的能量 转化为电能。天然气水合开采技术大体上分为四类降压法，注热法、注化学剂法及二氧 化碳置换法等。降压法就是通过直达天然气水合物层的井对天然气水合物藏降低 压力，从而破坏天然气水合物的相平衡关系，使得天然气水合物发生分解产生天 然气和水，这样天然气通过井开采出来；但降压法开采仅仅依靠天然气水合物层本身的能量，没有外来能量的供给，因此在开采的初期还会有较高的产气速度。 但一段时间之后由于天然气水合物分解吸热，导致地层能量降低，天然气水合物分解速度减慢，甚至地层水结冰和天然气水合物的二次生成，迫使生产中断；此 外，天然气水合物分解也会使得天然气水合物地层亏空、地层发生沉陷、威胁海 洋工程设施，从而存在较大的安全隐患。注入化学剂法则是通过向天然气水合物 层中注入一些化学溶液，这些化学物质能够使得天然气水合物不稳定发生分解； 注入化学剂法虽然有天然气水合物开采效率高、无安全隐患的优点，但注入化学 剂法的成本太高，且会对海洋环境造成一定程度的污染。目前的注热法主要是向天然气水合物层内注入在开采平台上或地面上加热的高温热水、高温蒸汽；而在 开采平台上或地面上加热热水、蒸汽需要大量的能量，这导致注热法成本高、设 备复杂，使得天然气水合物开采经济性不好。二氧化碳置换法就是向天然气水合 物地层中注入二氧化碳，通过形成二氧化碳水合物以置换天然气水合物中的天然 气，该方法的优点是既保持了地层的稳定，又能大规模地埋存二氧化碳温室气体。 综上所述，鉴于天然气水合物的巨大储量及诱人前景，亟需一种安全、高效、经 济的天然气水合物开采技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足和缺陷，本专利技术的目的是提供一种在开发传统油气资源 的同时，依托于传统油气开采设施，开发波浪能、潮汐能、洋流、海洋温差能等 清洁能源和天然气水合物资源，形成新型的、综合的、可持续发展的绿色海洋能 源综合体的海洋能源一体化开发系统。为了实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种海洋能源一体化开发系 统，其特征在于它包括波浪能发电模块、传统油气生产模块、海洋温差能发电 模块、潮汐和洋流水下发电模块、海底天然气水合物开采模块；所述波浪能发电 模块利用海洋波浪进行发电，所述海洋温差能发电模块利用海洋温差进行发电， 所述潮汐和洋流水下发电模块利用潮汐和洋流发电；所述传统油气生产模块与所 述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块共用生活基 础设备和动力基础设备，与所述海底天然气水合物开采模块共用钻机设备和海底 输油气管线；所述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电 模块输出的电能通过依托于所述海底输油气管线的电缆向外输出；所述天然气水 合物开采模块通过海洋表层温水注入法开采天然气水合物。所述波浪能发电模块在油气平台上设置控制波浪能转换的控制系统、对电能 进行储存的蓄电系统，在所述油气平台可控范围内的海面上设置与转换波浪能相 关的发电设备。所述海洋温差能发电模块的设备均设置在所述油气平台上。 所述潮汐和洋流水下发电模块包括设置在所述油气平台上的水下涡轮机的控制系统，和把不同水下涡轮机发电进行并网的输电控制系统，和设置在所述油气平台可控范围内海底的涡轮。所述海洋表层温水注入法，包括降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段，所述降压分解阶段中，将相邻的两开发井的底部钻入天然气水合物层，所述两开发井均通过井下泵抽吸所述天然气水合物层中的流体，通过控制所述井下泵的排量控制井底生产压力，在所述两开发井的底部井筒周围形成高渗透区域；所述降压 分解阶段达到预设的降压生产时间后，进行所述海洋表层温水注入阶段；所述海 洋表层温水注入阶段中，启动所述注水泵将海洋表层温水注入第一口开发井中， 在高压力驱动下所述海洋表层温水在所述天然气水合物层中由井筒开始向周围流 动，对所述天然气水合物进行分解，分解后得到的天然气在压力的驱动下从压力 较低的所述第二口井中产出。所述降压生产时间根据地球物理测量方法确定。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术的海洋能源一体 化开发系统由于依托于油气生产平台上进行一体化开发利用，在海洋油气生产设 施上，构建波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块， 因此能在开发海洋中传统油气资源的同时，开发天然气水合物资源和波浪能、潮 汐能、洋流、海洋温差能等清洁能源。2、本专利技术利用现有的钻井技术和新的天然 气水合物开采方法，既可实现传统油气资源的接替，又可利用海洋表层的温水开 采方法及二氧化碳置换的方法开采天然气水合物，并能够较好地保证天然气水合 物开采的安全性问题，能够实现天然气水合物低成本和较高效率开采，并能实现 二氧化碳的深海埋存，降低温室效应。本专利技术的一体化开发系统既保持了石油工 业的传统优势，又拓宽了海洋石油工业的发展领域，实现了绿色、可再生能源的 充分利用，有效节省了能源开采的成本，并大大推动海洋石油工业未来的可持续 发展。 附图说明图l是本专利技术的海洋能源一体化开发系统示意图图2是本专利技术的注海洋表层温水开采天然气水合物的降压分解阶段技术方案 示意图图3是本专利技术的注海洋表层温水开采天然气水合物的海洋表层温水注入阶段技术方案示意图图4是使用二氧化碳置换法开采天然气水合物示意图 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本专利技术的海洋能源一体化开发系统依托海洋油气生产设施作为主要平台，在 海洋生产设施控制的范围内利用波浪能、风能及海洋温差能进行发电，在海底安 装发电设施，充分利用海底潮汐及大洋洋流进行发电。如图1所示，本专利技术的海 洋能源一体化开发系统包括波浪能发电模块l、传统油气生产模块2、海洋温差能发电模块3、潮汐和洋流水下发电模块4和海底天然气水合物开采模块5。波浪能 发电模块1用于控制波浪能发电设备进行发电，在油气平台上主要设置控制波浪 能转换的控制系统、对电能进行储存的蓄电系统等关键设备；其他与转换波浪能 相关的主要发电设备如换能器、传动机构、发电机、蓄能器等从属设备均设置在 油气平台可控范围内的海面上。传统油气生产模块2的油气生产处理设施、生活模块、动力模块、钻机设备 均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于：它包括波浪能发电模块、传统油气生产模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块、海底天然气水合物开采模块；所述波浪能发电模块利用海洋波浪进行发电，所述海洋温差能发电模块利用海洋温差进行发电，所述潮汐和洋流水下发电模块利用潮汐和洋流发电；所述传统油气生产模块与所述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块共用生活基础设备和动力基础设备，与所述海底天然气水合物开采模块共用钻机设备和海底输油气管线；所述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块输出的电能通过依托于所述海底输油气管线的电缆向外输出；所述天然气水合物开采模块通过海洋表层温水注入法开采天然气水合物。

【技术特征摘要】
1、一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于它包括波浪能发电模块、传统油气生产模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块、海底天然气水合物开采模块；所述波浪能发电模块利用海洋波浪进行发电，所述海洋温差能发电模块利用海洋温差进行发电，所述潮汐和洋流水下发电模块利用潮汐和洋流发电；所述传统油气生产模块与所述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块共用生活基础设备和动力基础设备，与所述海底天然气水合物开采模块共用钻机设备和海底输油气管线；所述波浪能发电模块、海洋温差能发电模块、潮汐和洋流水下发电模块输出的电能通过依托于所述海底输油气管线的电缆向外输出；所述天然气水合物开采模块通过海洋表层温水注入法开采天然气水合物。2、 如权利要求1所述的一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于所述波 浪能发电模块在油气平台上设置控制波浪能转换的控制系统、对电能进行储存的 蓄电系统，在所述油气平台可控范围内的海面上设置与转换波浪能相关的发电设 备。3、 如权利要求1所述的一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于所述海 洋温差能发电模块的设备均设置在所述油气平台上。4、 如权利要求2所述的一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于所述海洋温差能发电模块的设备均设置在所述油气平台上。5、 如权利要求1或2或3或4所述的一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于所述潮汐和洋流水下发电模块包括设置在所述油气平台上的水下涡轮机的控制系统，和把不同水下涡轮机发电进行并网的输电控制系统，和设置在所述油 气平台可控范围内海底的涡轮。6、 如权利要求1或2或3或4所述的一种海洋能源一体化开发系统，其特征在于所述海洋表层温水注入法，包括降压分解阶段和海洋表层温水注入阶段，所述降压分解阶段中，将相邻的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉湖，李清平，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]