CN102817596A - 海洋可燃冰开采装置和开采方法 - Google Patents

Abstract

一种海洋可燃冰开采方法、以及其采用的开采装置，该方法利用了通过加热浓缩盐水来开采可燃冰的装置，加热可燃冰储层的热量是由加热浓缩盐水提供的。该开采方法节能环保、经济效益显著，开采过程中无排放、无污染，节能降耗；该开采装置结构相对简单、使用方便、生产成本较低，便于推广使用。

Description

海洋可燃冰开采装置和开采方法

技术领域

本发明涉及一种可燃冰的开采方法，特别是涉及一种开采海底可燃冰的方法，以及其采用的开采装置。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，遇火即可燃烧，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，可燃冰作为“后石油代”首选替代能源，是21世纪具有商业开发前景的战略资源。在我国，作为未来重要的新型能源矿藏——“可燃冰”将首次纳入到能源规划之中。2011年3月15日，可燃冰已经纳入“十二五”能源发展规划，加快加强勘探和科学研究，以便为未来开发利用奠定基础。

无论是国土资源部，还是国家能源局，对可燃冰的态度都日渐明确。作为一种新型能源，可燃冰纳入“十二五”能源发展规划更多的是侧重于勘探和科学研究。国土资源部总工程师张洪涛曾向记者介绍，天然气水合物又称“可燃冰”，是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，遇火即可燃烧，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的尚未开发的最大新型能源。在2011年全国“两会”期间，国家能源局副局长钱智民向媒体透露，天然气水合物将在能源发展规划中得到体现。而中国矿产资源权威人士也明确表示，在“十二五”能源规划中，可燃冰作为一种新型资源将被纳入其中。“可燃冰勘探开发是一个***工程，涉及海洋地质、地球物理、地球化学、流体动力学、钻探工程等多个学科。”广州海洋地质调查局专家说，大力开展可燃冰勘探开发研究，可带动相关产业发展，形成新的经济增长点。海底天然气水合物资源丰富，其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气，下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此，加强天然气水合物调查评价是贯彻实施***、国务院确定的可持续发展战略的重要措施，也是开发中国二十一世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。

可燃冰主要蕴藏在海底、陆地永久冻土带之下，是天然气小分子在一定条件下与水相互用形成的白色固态结晶物质。由于可燃冰的自身特性，其与常规传统型能源的开发不同。比如，煤炭在矿井下是固体，开采后仍是固体；石油在地下流体，开采后仍是流体。而可燃冰在海底、陆地深永久冻土层下理藏时是固体，在开采过程中分子构造发生变化，从固体变为气体。就是说，可燃冰在开采过程中发生了相变。

综合各国对可燃冰开发技术大体可分为两大类：一类是地下分解开采；另一类是地上分解开采。

地下分解开采是参考石油开采的工艺过程，首先在地层中钻形成井筒，然后考虑如何人为地打破可燃冰稳定存在的温度压力条件，将蕴藏在海底、陆地永久冻土带之下的沉积物中的可燃冰进行分解，最后再将可燃冰或CNG采至地面。主要包括；

①加热法；是将蒸汽、热水、热盐水或其它热流体从地面泵入可燃冰储层，促使温度上升达到可燃冰的分解。

②降压法；是通过降低压力而引起可燃冰稳定的相平衡曲线的移动，从而达到促使可燃冰分解的目地。

③化学剂法；将盐水、甲醇、乙醇等化学剂从井孔泵入地层后，可以改变可燃冰形成的相平衡条件，降低可燃冰稳定温度，引起可燃冰的分解。

对于地下分解开采，由于大陆斜坡的不稳定，铺设的管道非常长、管道中易于形成水合物堵塞等原因，会产生一定的技术和经济问题。与此同时，以上各种开采技术都有其本身的局限性。如：加热法存在热损失大和效率低的问题；降压法存在开采速度慢的问题；化学剂法存在费用昂贵的问题，等等诸如此类。以上这些因素，都有可能使得人们难以利用这种手段来开采可燃冰资源。

对于另一类可燃冰开发技术，地上分解开采是指在不使可燃冰分解的情况下，把可燃冰运送到陆地上来进行分解开采。一个新的可燃冰开发方法是在深海可燃冰颗粒化或将可燃冰装入一种可膨胀的软式气袋(其内部保持可燃冰稳定所需要的温压条件)中。再用潜水艇把可燃冰拖运到大陆架附近的浅水区域。在那里可燃冰能够缓慢地分解、产生CNG和水。

或许今后能研发出一种添加剂，使可燃冰在较低的压力和较高的温度下能够稳定。如果能做到这些，可燃冰在传统的船舶上运输起来可能比液化的天然气还要安全。地上分解开采虽然克服了地下分解开采的一些缺点，但目前还仅仅是一种规划，还有许多难题需要克服，距离实际矿场应用还有相当的距离。

综上所述，到目前为止，还没有一种可以用来开采可燃冰的具体而有效的方法。现阶段受到关注的方法有：注入热水、降低储层压力、注入抑制剂、注入不会形成可燃冰的气体。实际投入生产但尚有争议的只有俄罗斯西伯利亚的麦索雅哈气田，其利用降压和注入抑制剂的方法已经生产了20年。从以上各方法使用来看，单单采用某一种方法来开采可燃冰是不经济的，只有结合不同方法的优点才能达到对可燃冰的经济开采。

鉴于上述原因，海洋可燃冰开采，是对海洋深水下可燃冰进行分解所使用的一种加热浓缩盐水开采布置方法，其利用了通过加热浓缩盐水来开采可燃冰的装置，加热可燃冰储层的热量是由加热浓缩盐水提供的。海洋可燃冰开采是在充分考虑了海水深处下分解开采和地上分解开采的优点和不足的基础上，提出的一种经济、高效地大规模开采海洋可燃冰的方法及其开采装置，为可燃冰开采开辟了一条新的途径。

发明内容

与本发明相关的几个概念(本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布，其中英文名称/简称在以下出现时参照该定义)：

1、中文名称：天然气水合物

英文名称：natural gas hydrate；gas hydrate

其他名称：可燃冰

定义1：

天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。

所属学科：

海洋科技(一级学科)；(二级学科)；海洋地质学、海洋地球物理学、海洋地理学和河口海岸学(三级学科)。

定义2：

分布于深海沉积物中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

所属学科：

资源科技(一级学科)；海洋资源学(二级学科)

据专家介绍，可燃冰形成有三个基本条件，缺一不可：

首先温度不能太高；

第二压力要足够大，但不需太大；0℃时，30个大气压以上就可生成；

第三，地底要有气源。可燃冰受其特殊的性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。

一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外，在海底发现的天然气水合物通常存在水深300～500m以下。由温度决定，0℃时，30个大气压以上就可生成可燃冰；由温度决定，8-15℃时，正常大气压以上就可生成CNG(参见定义2)。

2、中文名称：压缩天然气

英文名称：Compressed Natural Gas

英文简称：CNG

所属分类：能源、燃料、交通运输……

压缩天然气(Compressed Natural Gas，简称CNG)是天然气加压(超过3，600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。

CNG可作为车辆燃料利用。

LNG可以用来制作CNG，这种以CNG为燃料的车辆叫做NGV(Natural GasVehicle)。

3、中文名称；液化天然气；

英文名称：Liquefied Natural Gas

英文简称：LNG

LNG主要成分是甲烷。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45％左右，热值为52MMBtu/t(1MMBtu＝2.52×10＾8cal)。先将气田生产的天然气净化处理，再经超低温(-162℃)常压液化就形成液化天然气。LNG气液之间的临界温度是-82.5℃，液固之间的临界温度是-186℃”。LNG可以用来制作CNG。LNG制造中最常用的标准是美国石油学会(API)的620。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种海洋可燃冰开采方法及其开采装置，它是一套经济、节能、高效、安全的可燃冰开采方法及装置。为实现上述目的，本发明分别提供了两种海洋可燃冰开采方法及其采用的开采装置，这两种技术方案均可以对海洋可燃冰进行大规模工业化的有效开采，开采过程无外排、无环境污染，节能降耗。

在一个实施例中，本发明提供了一种海洋可燃冰开采方法及其开采装置，该方法所用的开采工艺简单，能耗低，成本低廉，所需设备除气体输送管线外均为常压设备，水下动力设备少，操作简单，易于实现自动化和远程遥控，开采过程无外排、无环境污染，可燃冰分解是在海面基地平台上进行分解，热水、蒸气均在分解器中应用，不用深入海底作业，适用于海洋可燃冰规模工业化开采。

该方法包括如下步骤：

1、构筑开采井，应用深水钻井技术领域的现有技术在可燃冰成矿区构筑贯穿海底沉积物层和可燃冰储层的开采井贯穿到可燃冰储层。

2、海上浮动生产基地上架设深水钻机，钻至可燃冰层，采用多相混输技术将可燃冰——泥沙——水——气体的混合物通过架设集气井至海面浮动基地平台之间的CNG收集管道，输送到海上浮动生产基地。

3、海水加热装置；在海上浮动生产基地平台海平面上安装海水加热装置，加热器为；高效超节能热子效应氢化气助燃多用超导采暖锅炉，把海水加热12℃-18℃，通过热水保温管道输至可燃冰层，初步分解可燃冰，将大片可燃冰层分解为小块及部分气、水等杂物、通过可燃冰层至海上浮动生产基地平台中间所连接CNG收集管道，将可燃冰——泥沙——水——气体的混合物输送到可燃冰裂解器，海水加热装置将海加热12℃-18℃送入可燃冰裂解器加热裂解。

抽取海洋表面的温度较高的海水，抽取的海水先进入海水加热设备被加热，之后进入分解装置。海水加热设备输出可以是热水，也可是蒸气。在海水加热设备启动和日常燃料为；《发明专利；申请号；200510088383.3高效超节能热子效应氢化气助燃多用超导采暖锅炉》。为核心热源。开采出CNG后可备用为第二燃料，从而实现燃料自给，大大减少从陆地燃料运输量。海水加热设备输出热水或蒸汽从水合物分解装置的底部通入，而从海底来的可燃冰与海水的混合物从可燃冰分解装置的中部或上部导入，这样，可燃冰进入分解装置后呈悬浮状态下降，在下降的过程中被从底部来的温度较高的海水或蒸气溶化分解，分解产生的气体上升到分解装置顶部，进入输气管道。

可燃冰分解时既分解出CNG气体、同时还分解出7％的淡水，分解装置的上部设有出水管，用于排出分解时所产生的淡水，可得不含水的CNG纯气体。分解装置的进水管和出水管可以是一根至多根。在CNG导出管道出气口可设置捕水装置或其他干燥装置，用于除去CNG的水分，可得不含水的CNG纯气体。

附图1为适用于上述海洋可燃冰开采方法所用的开采装置的结构示意图和工作原理图。

在另一实施例中，本发明还提供了另一种海洋可燃冰开采方法及其开采装置：

该海洋可燃冰开采方法所用的开采工艺程序多，能耗低，成本低廉，所需设备除气体输送管线外均为常压设备，水下管道多，水下动力设备多，热源须要输送至开采井的底部或水平井中，热水或蒸汽与可燃冰接触。开采过程无外排、无环境污染，适用于海洋可燃冰大规模工业化开采。

该方法包括如下步骤：

1、构筑开采井、水平井、收集井，应用深水钻井技术领域的现有技术在可燃冰成矿区构筑贯穿海底沉积物层和可燃冰储层的开采井及集气井，并组建开采井与集气井之间的平行连接通道，双井贯穿到可燃冰储层。

2、海上浮动生产基地上架设深水钻机，钻至可燃冰层，采用多相混输技术将可燃冰——泥沙——水——气体的混合物通过架设集气井至海面浮动基地平台之间的CNG收集管道，输送到海上浮动生产基地。

3、海水加热装置；在海上浮动生产基地平台海平面上安装海水加热装置，加热器为；高效超节能热子效应氢化气助燃多用超导采暖锅炉，把海水加热12℃-18℃，通过热水保温管道输至可燃冰层，初步分解可燃冰，将大片可燃冰层分解为小块及部分气、水等杂物、通过可燃冰层至海上浮动生产基地平台中间所连接CNG收集管道，将可燃冰——泥沙——水——气体的混合物输送到可燃冰裂解器，海水加热装置将海加热12℃-18℃送入可燃冰裂解器加热裂解。

4、热海水制备：抽取海洋表面的温度较高的海水，抽取的海水先进入海水加热设备被加热，之后进入分解装置。海水加热设备输出的可以是热水、也可以是蒸汽。在海水加热设备启时，《发明专利；申请号；200510088383.3高效超节能热子效应氢化气助燃多用超导采暖锅炉》为核心热源。第二燃料为CNG，从而实现燃料自给，大大减少从陆地燃料运输量。

海水加热设备输出的热水或蒸汽输送至开采井的底部或水平井中，热水或蒸汽与可燃冰接触可燃冰呈悬浮状态下降，在下降的过程中被从底部来的温度较高的海水或蒸汽溶化分解，分解产生的气体上升到集气井收集。滤砂装置过滤出泥沙后、进入输气管道。经泵输送至海面生产基地，气液分离器进行气水分离。分离装置的上部设有出水管，用于排水。分解装置的进水管和出水管可以是一根至多根。在天然气导出管道出气口可设置捕水装置或其他干燥装置，用于除去CNG中的水分。分离出的CNG进入储气装置、部分CNG供给海面浮动基地能源消耗，另一部分经CNG输气管道输送至陆上储气站。分离出的水作为海水加热装置的循环水或直接排放。

附图2为适用于上述海洋可燃冰开采方法所用的开采装置的结构示意和工作原理图。

本发明提供的两种海洋可燃冰开采方法与现有技术相比具有以下优点：

1、技术性能优越：

利用浓缩海水为热源(热盐水的含盐量为7～20％、优选10～15％，热盐水的温度为8～30℃、优选12～18℃)开采可燃冰输导***。热源由热子效应氢化气助燃加热器产生，通过传输管线和泵送到井口装置，再由井口装置通过井下管道传输往海下，到达可燃冰储层并加热可燃冰储层，可燃冰储层温度升高后分解成LNG和水，可燃冰通过水平井加热开采段和采气管线，将LNG和水泵入裂解器，分解后存入储罐，在进口装置通过除湿后进入储气设备。

2、经济效益显著：

本发明采用的热子效应氢化气助燃加热器高效节能、环保并且功能全面。在设计上燃烧功能更加独特，燃烧理念更新颖，燃烧室内部构造及燃烧方式更完善，实现热能在燃烧室内造气，在炉口上下分离气体循环燃烧，炉口中氢化气和烟气燃烧产生的热能温度可达360℃。

高温燃烧可节省给水加温时间，其燃烧产生的热值比煤炭及煤气提高3～4倍。即煤变氢化气增值燃烧(6斤水+2分钱的氢化助燃剂＝6斤煤的热量)，且热能值比不采用氢化气助燃提高2～3倍，这样达到超节能目的。

热子效应氢化气助燃加热器先进性，科学性，国际首创，新设计方案使本加热器体积大大缩小，仅为现有技术加热器体积的四分之一。而热能利用率却提高200％，节约能源，降低燃烧加热器制造成本，创造更多的社会效益。

热子效应氢化气助燃加热器能让水代替煤、油、气、柴等，水分解成氢化气以提供能量的供给。热子效应氢化气助燃加热器是国际最先进的节能技术，1斤水可顶2斤煤燃烧，比用燃气还省50～60％。该技术是行业内的先进技术，其耗能少、加热快，具有节约的效益。

将开采可燃冰获得的能量直接加热可燃冰，则开采可燃冰获得的能量中有77％用来加热可燃冰储层和可燃冰，收益为23％。使用热子效应氢化气助燃加热器后，可以提高能量收益。提高发电效率和能量利用率，采用LNG气电联产，能量利用率提高到85％-95％，则能量收益可提高到70％-80％。

3、环保效益及综合效果：

本发明提供的海洋可燃冰开采方法及其开采装置，可以在海洋中工业化生产开采可燃冰，开采过程中无排放、无污染，节能降耗，该方法对海洋生物及人类安全产生巨大的贡献。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图1为一种海洋可燃冰开采装置的结构示意图和工作原理图。

其中：

1钻头，2钻机，3混合物通道，4泥沙分离装置，5分解罐

，6海水加热设备(优选为热子效应氢化气助燃加热器)，7海水输入管道，8热水输出管道，9天然气输入管道，10天然气输出管道，11海水输出管道，12泵，13泵，14泵，15管道

附图2为另一种海洋可燃冰开采装置的结构示意图和工作原理图。

其中：

1海水浓缩加热装置，2海底岩石层，3可燃冰储层，4滤砂装置，5集气井，6海底沉积物层，7海水层，8气水两相混输管，9气液分离排水管，10海水浓缩加热装置取水管，气水两相输泵，12天然气采出水循环利用管，13气液分离器，14天然气压缩机，15海水浓缩加热装置给水泵，16天然气储气罐，17天然气储气罐出口管，18可燃冰形成物回收泵，19海水加热器进水泵，20可燃冰形成物分离器，21可燃冰形成物压缩机，22可燃冰形成物储罐，23离心泵，24淡水储槽，25淡水采出管，26海面基地浮动平台，27可燃冰形成物回收管，28预冷器进水管，29水合物形成物输送管，30预冷器出水管，31气液混合器，32气液混合器气相进口管，33海水浓缩加热装置进水管，34海水浓缩加热装置可燃冰形成物进口管，35热盐水分配管，36水平井，37开采井，38热盐水输送管，39热盐水输送泵

附图3为海水浓缩加热装置1的结构示意图：

其中：

101、热盐水区，102、可燃冰形成物进口，103、可燃冰形成区，104、海水进口，105、可燃冰凝聚增长区，106、水合物分离洗涤区，107、海水预冷器进口，108、海水预冷器，109、海水预冷器出口，1010、可燃冰过滤网，1011、淡水区，1012、可燃冰形成物聚集区，1013、可燃冰形成物回收口，1014、淡水采出口，1015、海水加热器出水口，1016、海水加热器，1017、海水加热器进水口，1018、可燃冰分解区，1019、热盐水出口，1020、热盐水加热夹套，1021、锯齿开口管，1022、排渣口

具体实施方式

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

下面结合附图1对本发明提供的一种海洋可燃冰开采方法及其开采装置进一步说明，如图1所示；在海洋可燃冰层伸入钻头1进行开采，将可燃冰、泥沙以及分解气体的混合物泵排到位于地面的泥沙分离装置4，分离后的可燃冰、分解气体和水的混合物过管道15被输送到位于海面浮动基地上的分解罐5，泵14将用热子效应氢化气助燃加热器6，加热后的可燃冰经管道8输入分解罐5，分解出的天然气经管道10导出，另有部分天然气经管道9导出，加热设备6作为海水加热中心，管道11为气水两相混输泵。

其中，海水加热设备6优选为热子效应氢化气助燃加热器。

实施例2

下面结合附图2和3对本发明提供的另一种海洋可燃冰开采方法及其开采装置进一步说明：

如附图2-3所示，在海底岩石层2上构筑贯穿海底沉积物层6及可燃冰物储层3的可燃冰开采井37、集气井5以及连接开采井37小与集气井5之间的水平井36，水平井36处于可燃冰物储层3，在集气井安装滤砂装置4，同时在海水层7一定深度处安装海水浓缩加热装置1、热盐水输送泵39和气液混合器31，在海上浮动平台26上安装气液分离器13、天然气压缩机14、CNG储气罐16、海水浓缩加热装置给水泵15、可燃冰形成物回收泵18、可燃冰形成物分离器20、海水加热器进水泵19、可燃冰形成物压缩机21、可燃冰形成物储罐22、离心泵23和淡水储槽24，同时铺设各设备之间的气体、液体输送管道。

其中，上述海水浓缩加热装置1的具体结构如图3所示：其可燃冰形成区103上设有可燃冰形成物进口102和海水进口104，其分别与海水浓缩加热装置可燃冰形成进口管34和海水浓缩加热装置进水管33相连；可燃冰形成区103及热盐水区101外壁上安装热水加热夹套1020，加热夹套1020外层安装有保温材料；热盐水区101底部设有锯齿开口管1021，与热盐水加热夹套1020连通，热盐水加热夹套1020底部设有排渣口1022，顶部设有热盐水出口1019，该热盐水出口1019可与热盐水输送管38及热盐水输送泵39相连；可燃冰分解区1018安装海水预冷器108和海水加热器1016，可燃冰分解区1018上部安装有可燃冰过滤网1010，防止固体可燃冰进入淡水区1011；淡水区1011上设有淡水采出口1014，淡水采出口1014可与淡水采出管25相连；可燃冰形成物聚集区1012顶部设有可燃冰形成物回收口1013，可燃冰形成物回收口1013与可燃冰形成物回收管27及可燃冰形成物回收泵18相连。

图2所示的可燃冰开采装置的具体运行方法如下：

装置运行过程中，海水和气液分离器13的排水分别经海水浓缩加热装置取水管10和CNG采出水循环利用管12通过海水浓缩加热装置给水泵15沿预冷器进水管28和海水预冷器进口107输送至海水预冷器108，在海水预冷器中利用可燃冰分解区1018固体可燃冰分解产生的冷能将海水冷却至可燃冰形成温度以下，经冷却后的海水经海水预冷器出口109和预冷器出水口30输送至气液混合器31，在气液混合器中海水与来自气液混合器相进口管32的可燃冰形成气混合，产生固体可燃冰微晶，气液混合物经海水浓缩加热装置进水管33进入可燃冰形成区103；来自可燃冰形成物储罐22的可燃冰形成物经可燃冰形成物输送管29、气液混合器气相进口管32、海水浓缩加热装置可燃冰形成物进口管34输送至气液混合器31和可燃冰形成物形成区103。在可燃冰形成物形成区，可燃冰形成气与海水接触生成大量固体可燃冰，同时释放出可燃冰生成热，固体可燃冰在自身所受浮力作用下沿海水浓缩加热装置的可燃冰凝聚增长区105上升，固体可燃冰晶粒不断聚结长大，当固体可燃冰上升至可燃冰分离洗涤区106时，此时固体可燃冰处于不稳定区，固体可燃冰开始缓慢分解，固体可燃冰分解产生的气泡使固体可燃冰上升速率加快，固体可燃冰夹带的部分盐水再被洗涤去除，当固体可燃冰上升至可燃冰分解区1018时，由于压力降低，同时海水预冷器108及海水加热器1016采用海面温度较高的海水不断向可燃冰分解区供给热量，海面温度较高的海水由海水加热器进水口1017进入海水加热器，由海水加热器出水口1015直接排出至海洋，固体可燃冰在可燃冰分解区完全分解为淡水和可燃冰形成气。固体可燃冰分解释放出的可燃冰形成气汇聚于。可燃冰形成物聚集区1012，可燃冰形成气经可燃冰形成物回收泵18和可燃冰形成物回收管27输送至可燃冰形成物分离器20分离，分离出的淡水经离心泵23输送至淡水储槽24，分离出的可燃冰形成气经可燃冰形成气压缩机21压缩后输送至可燃冰形成物CNG储罐22重复利用；可燃冰分解释放出的淡水由于其密度小于海水，积聚于淡水区1011、可燃冰分解区1018以及可燃冰分离洗涤区106，淡水经淡水采出管25输送至淡水储槽24，淡水可作为工业、农业及生活用水，通过控制淡水采出速度，可控制淡水由可燃冰分解区向可燃冰分离洗涤区回流的流量，以及淡水在海水浓缩加热装置顶部的分布，为防止未分解的固体可燃冰进入淡水区1011，在淡水区1011和可燃冰分解区1018之间安装可燃冰过滤网1010。在可燃冰形成区由于大量固体可燃冰的生成，海水被浓缩形成浓盐水，同时可燃冰形成热被浓盐水吸收，温度升高，热盐水由于其密度大于海水而向海水浓缩加热装置底部的热盐水区101积聚，热盐水通过热盐水区底端的锯齿开口管1021进入热盐水加热夹套1020进一步吸收可燃冰形成区产生的可燃冰形成热，使热盐水的温度上升至12-18℃后经热盐水输送泵39稳定采出，输送至海底可燃冰储层用于可燃冰的分解开采，通过控制热盐水的采出速度可控制热盐水在海水浓缩加热装置中分布以及可燃冰形成区温度及盐度。来自热盐水输送管38的热盐水经可燃冰开采井输送至水平井36，在水平井中，热盐水经热盐水分配管35分配后与可燃冰固体接触，通过加热分解和盐水作用使可燃冰分解为CNG和水，生产出气水混合物汇聚于集气井5，气水混合物经滤砂装置4过滤出其中夹带的泥沙后经气水两相混输管8和气水两相混输泵11输送至海上平台26，气水混合物在平台上采用气液分离器13分离，分离出的CNG采用CNG压缩机14压缩至一定压力后进入CNG储气罐16储存，CNG一部分供给海上浮动平台能源消耗，另一部分经CNG储罐出口管17输送至陆地上储气站，气液分离器13分离出的水可经CNG出水循环利用管12供给海水浓缩加热装置的进水，或直接经气液分离器排水管9深海排放。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种海洋可燃冰开采装置，其特征在于，该装置包括如下部件：钻头1，钻机2，混合物通道3，泥沙分离装置4，分解罐5，海水加热设备6，海水输入管道7，热水输出管道8，天然气输入管道9，天然气输出管道10，海水输出管道11，泵12，泵13，泵14和管道15；其运转方式为：在海洋可燃冰层伸入钻头1进行开采，将可燃冰、泥沙以及分解气体的混合物泵排到位于地面的泥沙分离装置4，分离后的可燃冰、分解气体和水的混合物过管道15被输送到位于海面浮动基地上的分解罐5，泵14将用热子效应氢化气助燃加热器6，加热后的可燃冰经管道8输入分解罐5，分解出的天然气经管道10导出，另有部分天然气经管道9导出，海水加热设备6作为海水加热中心，管道11为气水两相混输泵，其余管道和泵备用。

2.根据权利要求1所述的开采装置，其特征在于：海水加热设备6是热子效应氢化气助燃加热器。

3.一种海洋可燃冰的开采方法，其特征在于：该方法采用了权利要求1或2所述的开采装置。

4.一种海洋可燃冰开采装置，其特征在于，该装置包括如下部件：1海水浓缩加热装置，4滤砂装置，8气水两相混输管，9气液分离排水管，10海水浓缩加热装置取水管，气水两相输泵，12天然气采出水循环利用管，13气液分离器，14天然气压缩机，15海水浓缩加热装置给水泵，16天然气储气罐，17天然气储气罐出口管，18可燃冰形成物回收泵，19海水加热器进水泵，20可燃冰形成物分离器，21可燃冰形成物压缩机，22可燃冰形成物储罐，23离心泵，24淡水储槽，25淡水采出管，26海面基地浮动平台，27可燃冰形成物回收管，28预冷器进水管，29水合物形成物输送管，30预冷器出水管，31气液混合器，32气液混合器气相进口管，33海水浓缩加热装置进水管，34海水浓缩加热装置可燃冰形成物进口管，35热盐水分配管，38热盐水输送管和39热盐水输送泵；其运行方式为：在海底岩石层上构筑贯穿海底沉积物层及可燃冰物储层的可燃冰开采井、集气井以及连接开采井小与集气井之间的水平井，水平井处于可燃冰物储层，在集气井安装滤砂装置4，同时在海水层一定深度处安装海水浓缩加热装置1、热盐水输送泵39和气液混合器31，在海上浮动平台26上安装气液分离器13、天然气压缩机14、CNG储气罐16、海水浓缩加热装置给水泵15、可燃冰形成物回收泵18、可燃冰形成物分离器20、海水加热器进水泵19、可燃冰形成物压缩机21、可燃冰形成物储罐22、离心泵23和淡水储槽24，同时铺设各设备之间的气体、液体输送管道。

5.根据权利要求4所述的开采装置，其特征在于：海水浓缩加热装置还包括如下部件：101、热盐水区，102、可燃冰形成物进口，103、可燃冰形成区，104、海水进口，105、可燃冰凝聚增长区，106、水合物分离洗涤区，107、海水预冷器进口，108、海水预冷器，109、海水预冷器出口，1010、可燃冰过滤网，1011、淡水区，1012、可燃冰形成物聚集区，1013、可燃冰形成物回收口，1014、淡水采出口，1015、海水加热器出水口，1016、海水加热器，1017、海水加热器进水口，1018、可燃冰分解区，1019、热盐水出口，1020、热盐水加热夹套，1021、锯齿开口管，1022、排渣口；各部件的连接方式如下：其可燃冰形成区103上设有可燃冰形成物进口102和海水进口104，其分别与海水浓缩加热装置可燃冰形成进口管34和海水浓缩加热装置进水管33相连；可燃冰形成区103及热盐水区101外壁上安装热水加热夹套1020，加热夹套1020外层安装有保温材料；热盐水区101底部设有锯齿开口管1021，与热盐水加热夹套1020连通，热盐水加热夹套1020底部设有排渣口1022，顶部设有热盐水出口1019，该热盐水出口1019可与热盐水输送管38及热盐水输送泵39相连；可燃冰分解区1018安装海水预冷器108和海水加热器1016，可燃冰分解区1018上部安装有可燃冰过滤网1010，防止固体可燃冰进入淡水区1011；淡水区1011上设有淡水采出口1014，淡水采出口1014可与淡水采出管25相连；可燃冰形成物聚集区1012顶部设有可燃冰形成物回收口1013，可燃冰形成物回收口1013与可燃冰形成物回收管27及可燃冰形成物回收泵18相连。

6.一种海洋可燃冰的开采方法，其特征在于：该方法采用了权利要求4或5所述的开采装置。

Images