专利名称：一种海底可燃冰的开采方法与装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种海底可燃冰的开采方法与装置背景技术可燃冰，学名天然气水合物(甲烷分子式CH4，在天然气组份中甲烷含量> 96% )，可燃冰分子式为CH4 6H20。陆上可燃冰矿分布在高纬度或高寒冻土层中，海底可燃冰分布在水深300 2000m的海底表面。我国在南海发现了丰富的可燃冰资源，以南海神狐海域为例，矿藏面积22km2，厚度20m，天然气储量194亿m3，价值700亿元(RMB)。海底可燃冰的赋存状态是海深300 2000m，压力3 20Mpa，温度2 3°C，赋存在海底表面的沉积层中(不是海底表面以下的地层中)，这里所指的沉积层是海底淤泥(含水率80%左右)。这些海底淤泥通常面积为数平方公里，厚度几十米或上百米，淤泥上部没有巨石盖层，只有少量碳酸盐礁石(厚度0. 5 2m，形状、位置极不规则)。可燃冰呈 白色颗粒(粒径大约0. 5 2cm)状,较均勻分布在游泥中。Im3可燃冰能分解出164m3天 然气0. Sm3淡水。可燃冰矿(含可燃冰的淤泥)平均丰度为0. 35，则Im3可燃冰矿可产Im3(矿)*0.35*164m3(气)/(矿)=57.4m3(天然气)。全球可燃冰储量非常丰富，是公认的21世纪新型能源。海底可燃冰发现已20多年，开采却是一个世界难题。20多年来西方发达国家投入大量人力、财力，对海底可燃冰开采进行研究。主要方法有①热解法-就是在淤泥中打井，注入大量热水，分解可燃冰。②降压法-打井至淤泥层，用井抽取淤泥中的水份，以降低压力，分解可燃冰。③置换法-打井至淤泥层，向井内注入CO2，让CO2置换可燃冰。上述方法虽经过20多年研究、试验，无一获得成功。失败的原因是①上述方法都是在海底分解可燃冰，热解法是要把整个淤泥矿层加热，需要大量热源。降压法是改变海底高压环境，也需要大量能源。置换法是将空气中的CO2液化，注入井中让CO2去置换可燃冰，CO2如何到四面八方去寻找可燃冰颗粒，这几乎不可能。②就算上述方法把海底可燃冰分解成为天然气，天然气也只能向上跑，不会横着跑入井中而被收集，天然气收集是重大技术瓶颈，一直没有解决，也是海底可燃冰至今无法投入商业性开采的根本原因。有了对海底可燃冰赋存条件的认识，有了对各国海底可燃冰开采科研进展的了解，本发明才能准确无误。发明内容本发明突破在海底分解可燃冰收集天然气的固有思维，把海底可燃冰矿(淤泥)挖采到船上，在船上分解可燃冰收集天然气。把海底可燃冰矿采集到船上，还有抓斗法、连续绳斗法、泵吸法、螺旋提升法。但抓斗法每次最大抓泥量为10m3(展开面积已达50m2,由于机械结构原因无法突破10m3，本发明人曾设计过大型抓斗，最终放弃)。连续绳斗法是用很多小斗固定在一个绳圈上，船上的天车转轮带动绳圈，小斗在海底采矿后逐一提升出海面，将矿倒在船上，这种方法的缺陷是，小斗容积很小(约Im3)，堆积表面积很大，在提升过程中，海水冲刷淤泥，可燃冰很容易在提升过程中分解，不但无法收集天然气，还会破坏海洋生态环境。泵吸法和螺旋提升法都是将淤泥和海水一同提升，这样不仅浪费能量，还会使可燃冰剧烈搅动，在途中分解而无法收集。本发明开采海底可燃冰的方法是用采矿铲，把海底可燃冰采到船上，倒进储料仓内再进行分解(分解设备另行申请专利)。
本发明设计的采矿船由两艘有独立动力，排水量为I. 5万吨的海上船舶，中间是30*60m的工艺平台，组成的一艘双体采矿船。工艺平台中央是月池，月池周围有提升用井字架，井字架上安装滑轮。工艺平台上的电动卷扬机带动钢丝绳，钢丝绳通过滑轮换向后，联在采矿铲的十字轴万向联轴器上。采矿铲做成圆桶状，内径> I. 5m，长度< 15m。铲身前面是铲齿，用来挖松淤泥。铲的前部和后部各配一组十字轴万向联轴器，钢丝绳前端固定在万向联轴器上。采矿铲圆桶状斗腔内部圆周上5/6用钢板密封，留有1/6开口并装有可开闭的盖，圆桶状斗腔在长度方向上两边有可开关的侧门。
具体实施方式
双体船开到预定海域，启动卷扬机用钢丝绳从月池中放下采矿铲，采矿铲触地(可燃冰淤泥)后，测力传感器和距离传感器感知，将信号传递给总控制室。双体船按设计好的开采路径向前航行，一边前进一边放下钢丝绳，采矿铲由于自重会在原地不动，船前行一定距离，船与采矿铲的连线与水平线形成一夹角，此时钢丝绳的状态不是船与采矿铲间的直线，而是一条抛物线(产生弧垂)，由于钢丝绳的弧垂就在采矿铲上有一个向前的水平分力。当夹角合适以后，电动卷扬机上的刹车刹紧卷扬机卷筒，船开足马力前进，采矿铲在钢丝绳牵引下，在海底淤泥层上前进。淤泥的强度很低，采矿铲的重心向前倾斜，垂直向下的分力被淤泥向上的抗剪力平衡，使采矿铲不至下沉。同时还有一个倾斜向下 的分力，这个分力通过铲齿尖作用到淤泥中，铲齿尖的接触面积小，淤泥的抗剪强度低，铲齿很容易插入淤泥中，船继续前进，铲齿插入越来越深，并有淤泥顺铲齿进入斗腔，测力传感器感知采满一斗后，采矿船后退回到采矿铲的正上方，用机构(另行申请专利)盖住铲斗上的进矿开口，开动工艺平台上的卷扬机组收钢丝绳，装满可燃冰矿的采矿铲平稳提升出水面，到一定高度(约5m)后，采矿铲的一端不动，另一端再提升，使其呈30°倾斜状，用机械手打开侧门，将可燃冰矿倾倒进储料仓内等待分解。这种海底可燃冰开采法是“安静”挖采，只在海底撬动矿层，不会搅浑海水而影响海洋生物。在提升过程中，采矿铲底部密封，两边侧门关闭，开口已加盖盖严，海水不会冲刷淤泥，可燃冰不会在提升过程分解而溶于海水中，不会破坏海洋环境。本发明设计的海底可燃冰开采方法与装置，不存在任何目前人类无法解决的技术难题，开采成本与陆上天然气开采成本相当，设备使用寿命15年，投入产出比I : 10，开采过程中不影响环境，真正做到技术成熟、环境可控、成本低廉。
权利要求
1.本发明所述的一种海底可燃冰的开采方法与装置，其特征在于包括海底可燃冰开采方法与海底可燃冰开采装置两部分。
2.根据权利要求I所述的海底可燃冰开采方法，其特征在于是将海底可燃冰挖采后提出海面,在船上分解可燃冰收集天然气。
3.根据权利要求I所述的海底可燃冰开采装置，其特征在于海底可燃冰开采装置由采矿铲、钢丝绳、提升架、滑轮和电动卷扬机组成。
4.根据权利要求3所述的采矿铲，其特征在于采矿铲由圆桶状斗腔、铲齿、十字轴万向联轴器组成。
5.根据权利要求4所述的圆桶状斗腔，其特征在于圆桶状斗腔内部圆周上5/6用钢板密封，留有1/6开口并装有可开闭的盖，圆桶状斗腔在长度方向上两边有可开关的侧门。
全文摘要
本发明公开了一种海底可燃冰的开采方法与装置。当前，国外研究开采海底可燃冰的方法主要有热解法、降压法和置换法，这些方法都是在海底分解可燃冰收集天然气，存在诸多技术瓶颈。本发明开采海底可燃冰的方法是将海底可燃冰矿(含可燃冰的淤泥)，挖采出海面倾倒在船上的储矿仓中，在常压下分解可燃冰。这种挖采是用采矿铲大体积“安静”挖采，在挖采过程中只轻微搅动海底，在提升过程中，采矿铲内部用钢板密封，开口处加盖，两端侧门关闭，不会散落可燃冰，在船上用专用设备分解可燃冰不会泄漏天然气。本发明不存在任何目前人类无法解决的技术难题，开采成本与陆上天然气开采成本相当，分解后剩余的淤泥可以填礁造地。
文档编号E21B43/01GK102797441SQ20121032434
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者徐中全, 徐洋, 徐海 申请人:徐中全, 徐洋, 徐海