[发明专利]一种扩展式海底可燃冰开采装置及方法

说明书

本发明涉及可燃冰开采技术，特别涉及一种扩展式海底可燃冰开采装置及方法。其技术方案是：包括可燃冰钻采平台、伸缩连接管线和采集罩，可燃冰钻采平台和采集罩之间通过伸缩连接管线连接，采集罩为开口朝下的刚性罩体，伸缩连接管线内分别有抽吸管线、高压喷冲管线和产气通道三条连通管线；本发明的有益效果是：通过高压喷嘴喷冲海底泥沙，并使用抽吸泵抽吸，使得采集罩下沉，到达可燃冰层后，继续喷冲搅动，使得可燃冰减压变为气体上升，通过产气通道输送收集；本发明的单次开采面积大，产气量比现有方式增大，适合深水作业；可以安全有效的开采深水可燃冰，最大限度保护海底环境，可重复使用，降低开采成本。

技术领域

本发明涉及可燃冰开采技术，特别涉及一种扩展式海底可燃冰开采装置及方法。

背景技术

可燃冰是由天然气与水分子在高压（10MPa）和低温（0～10℃）条件下形成的一种固态结晶物质，俗称可燃冰，主要成分是甲烷，作为燃料能源，可燃冰清洁无污染，燃烧放热量大，1m³可燃冰相当于164m³的天然气燃烧释放的热量。目前，可燃冰主要分布在北半球的东、西太平洋和大西洋西部边缘（水深300~4000m）海底处及其下约650m沉积层内，以及大洋水深100~250m以下的极地海陆架和高纬度陆地永久冻土区。

全球已经有30多个国家和地区开展了可燃冰的研究调查与勘探。国外可燃冰开发研究已进入探索试验及开采阶段，实验测试和勘查识别技术相对成熟，水合物安全开采技术尚处于探索阶段。尤其以美国、加拿大、日本、俄罗斯等国的开发研究处于领先地位，韩国、印度等国也都进行了深入研究，在海底水合物开采方面日本已经取得一定突破。2017年3月，我国的国土资源部地质调查局组织实施了南海可燃冰试采作业，利用蓝鲸1号平台进行试采，试采连续试气点火60天，累计产气30.9万立方米，平均日产5151立方米，甲烷含量最高达99.5%，获取科学试验数据647万组，为后续的科学研究积累了大量的翔实可靠的数据资料。

总之，可燃冰钻完井技术还处于探索之中，勘探开采的理论和技术、运输技术、储藏技术等技术瓶颈都有待突破，尚没有一种理论能够科学全面地解释可燃冰形成机理，开发利用也缺乏完整的理论体系指导，难以进行规模化商业开发生产设计。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种扩展式海底可燃冰开采装置及方法，单次开采面积大，产气量比现有方式增大，适合深水作业；可以安全有效的开采深水可燃冰，最大限度保护海底环境，可重复使用，降低开采成本。

本发明提到的一种扩展式海底可燃冰开采装置，其技术方案是：包括可燃冰钻采平台、伸缩连接管线和采集罩，可燃冰钻采平台和采集罩之间通过伸缩连接管线连接，所述采集罩为开口朝下的刚性罩体，内腔设置采集罩内连接架，所述伸缩连接管线内分别有抽吸管线、高压喷冲管线和产气通道三条连通管线；

所述可燃冰钻采平台上设有水箱、高压泵、抽吸泵、天然气收集处理装置和泥浆罐，所述抽吸泵通过抽吸管线连接采集罩，采集罩内设有旋转高压水管和高压喷嘴；

所述水箱通过高压泵连接高压喷冲管线的上端，高压喷冲管线的另一端穿过伸缩连接管线，并通过连接头连接到旋转高压水管和高压喷嘴；

所述高压喷嘴朝向海底泥沙方向，位于采集罩的中部、下部或底部；所述抽吸管线的抽吸端位于采集罩的中下部，能够吸取到高压喷嘴翻冲起的泥沙；

天然气收集处理装置连接产气通道，产气通道穿过伸缩连接管线通入采集罩的顶端，将产生的天然气送到天然气收集处理装置。

优选的，上述的高压喷冲管线通过连接头与旋转高压水管连通，多个高压喷嘴均匀分布在旋转高压水管上，通过高压喷嘴喷出的高压水喷向海底泥沙。

优选的，上述的旋转高压水管为一字型结构，在一字型结构的一端设有多个高压喷嘴，另一端设有出口方向相反的多个高压喷嘴，喷射的高压水带动旋转高压水管旋转。