海底天然氣水合物開采過程控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海底天然氣水合物開采過程控制系統，包括海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；浮體球均勻分布在供料軟管上；分解平臺設置于海面上，包括分解倉和收集倉；分解倉用于分解天然氣水合物，收集倉用于收集分解后得到的天然氣；硬管的一端與分解平臺連接，提升泵懸掛在硬管上，且提升泵通過供料軟管與海底采集車連接；海底采集車用于采集海底的天然氣水合物；提升泵用于將天然氣水合物加壓后輸送至海面的分解平臺上；壓力監(jiān)測裝置包括多個壓力傳感器，多個壓力傳感器設置于硬管的預定位置，用于檢測硬管內不同位置的壓力；控制器用于根據壓力監(jiān)測裝置監(jiān)測到的壓力控制提升泵的輸出流量。
【專利說明】海底天然氣水合物開采過程控制系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及深海能源開采【技術領域】，具體涉及一種海底天然氣水合物開采過程控制系統。

【背景技術】
[0002]目前，能源早已成了維持經濟持續(xù)發(fā)展的基礎，而傳統能源的日益枯竭時刻威脅著人類的發(fā)展，這迫使世界各國不得不尋找更高效、更清潔的替代能源。為開辟新能源，近幾十年來，越來越多的國家將目光投向一種鮮為人知的新型能源——天然氣水合物，它分布廣、能量密度高，被各國科學家公認為是21世紀最具前景的、最理想的清潔能源和替代能源。
[0003]據估計，全球海底天然氣水合物中甲烷資源量約為2.1XlOiem3,甲烷中的碳總量相當于當前已知煤、石油和天然氣等化石燃料總資源量的兩倍。目前，已經發(fā)現天然氣水合物礦藏主要分布在水深為300?4000m的海底，約占全球天然氣水合物總量的90%。天然氣水合物在高壓條件下形成，并賦存于海底以下O?1500m的松散沉積層中；因此，未來天然氣水合物開采的主要場合是海底。
[0004]目前，開采海底天然氣水合物的系統包括海底采集車、提升泵、硬管和分解平臺，分解平臺設置于海面上并設置有分解倉和收集倉，分解倉用于分解天然氣水合物，收集倉用于收集分解后的天然氣；硬管一端與分解平臺連接，提升泵懸掛在硬管上，提升泵通過軟管與海底采集車連接；海底采集車采集包含有天然氣水合物的海底沉積物并經初步篩選后通過軟管提供給提升泵；提升泵將天然氣水合物及海水加壓后向海面輸送，帶有天然氣水合物的海水經硬管被輸送至海面的分解平臺上，分解完成后，天然氣收集于收集倉內。
[0005]上述這種采集方式必須要有高揚程、大流量、高功率的提升泵，否則無法將海底幾千米的天然氣水合物輸送至海面；然而，提升泵通常設置在距海底幾十米的位置，一旦輸送管道出現堵塞，提升泵的負載必然加大，輸送管道內的壓力也會急劇增加，容易引起嚴重的生產事故。
實用新型內容
[0006]有鑒于此，本實用新型提出一種海底天然氣水合物開采過程控制系統及控制方法。
[0007]—方面，本實用新型提出了一種海底天然氣水合物開采過程控制系統，包括海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；所述浮體球均勻分布在所述供料軟管上；所述分解平臺設置于海面上，并包括分解倉和收集倉；所述分解倉用于分解天然氣水合物，所述收集倉用于收集分解后得到的天然氣；所述硬管的一端與所述分解平臺連接，所述提升泵懸掛在硬管上，且所述提升泵通過供料軟管與海底采集車連接；所述海底采集車用于采集海底的天然氣水合物，并通過供料軟管將天然氣水合物與海水的混合物輸送給提升泵；所述提升泵用于將天然氣水合物加壓后輸送至海面的分解平臺上；所述壓力監(jiān)測裝置包括多個壓力傳感器，多個所述壓力傳感器設置于硬管的預定位置，用于檢測所述硬管內不同位置的壓力；所述控制器用于根據壓力監(jiān)測裝置監(jiān)測到的壓力控制所述提升泵的輸出流量。
[0008]在優(yōu)選技術方案中，多個所述壓力傳感器等距分布在所述硬管上。
[0009]在優(yōu)選技術方案中，所述壓力傳感器檢測到的壓力大于預定安全壓力時，所述控制器控制所述提升泵停止作業(yè)。
[0010]在優(yōu)選技術方案中，所述分解平臺上還設置有海水泵；所述海水泵的出口與分解倉連通，用于將海面的海水泵入所述分解倉。
[0011]在優(yōu)選技術方案中，所述海底天然氣水合物開采過程控制系統還設置有尾礦管；所述尾礦管的頂端與所述分解倉連接。
[0012]本實用新型提出的海底天然氣水合物開采過程控制系統設置有海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；壓力監(jiān)測裝置設置有多個壓力傳感器，多個壓力傳感器分布檢測硬官內不同位置的壓力，控制器根據各個壓力傳感器檢測到的壓力來控制提升泵的輸出流量，進而防止硬管內的壓力過高；當硬管內某處出現局部堵塞或流動不暢時，相應地，硬管內某些部位的壓力會增加，當與之相對的壓力傳感器檢測到的壓力大于預定的壓力時，控制器控制提升泵在安全范圍內適當減少或增加流量，在安全范圍內適當增加流量可以將堵塞部位的堵塞物沖開，減少流量可以避免硬管內的壓力繼續(xù)增加進而威脅作業(yè)安全，從而為正常作業(yè)提供安全保障。因此，利用本實用新型提出的海底天然氣水合物開采過程控制系統可以有效提升天然氣水合物開采過程的安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型具體實施例提供的海底天然氣水合物開采過程控制系統的結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型具體實施例提供的海底天然氣水合物開采過程控制系統的控制框圖。
[0015]附圖標記說明:
[0016]I 一海底采集車2—提升泵3—分解平臺4 一運輸船
[0017]5一供料軟管6—浮體球7—硬管8一尾礦管9一輸氣管
[0018]10—第一壓力傳感器11一第二壓力傳感器12—分解倉
[0019]13—收集倉14 一壓力監(jiān)測裝置15—控制器

【具體實施方式】
[0020]如圖1和圖2所示，本實用新型具體實施例提出的海底天然氣水合物開采過程控制系統包括海底采集車1、供料軟管5、浮體球6、尾礦管8、提升泵2、硬管7、分解平臺3、運輸船4、輸氣管9、壓力監(jiān)測裝置14和控制器15 ;浮體球6均勻分布在供料軟管5上，浮體球6為供料軟管5提供浮力并防止供料軟管5過度彎曲；分解平臺3設置于海面上，其包括分解倉12、收集倉13和海水泵；分解倉12用于分解天然氣水合物，；海水泵的出口與分解倉12連通，用于將海水注入分解倉12 ;尾礦管8的頂端與分解倉12連接，用于將尾礦排入海底；收集倉13用于收集分解后得到的天然氣；運輸船4通過輸氣管9與收集倉13連接；硬管7的一端與分解平臺3連接，提升泵2懸掛在硬管7上，且提升泵2通過供料軟管5與海底采集車I連接；海底采集車I用于采集海底的天然氣水合物，并通過供料軟管5將天然氣水合物與海水的混合物輸送給提升泵2 ;提升泵2用于將天然氣水合物加壓后輸送至海面的分解平臺3上；壓力監(jiān)測裝置14具體設置有第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11，第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11設置于硬管7的預定位置，具體設置時，可以等距分布在硬管7上(即第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11將硬管7等分為三份)；控制器15接收第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11的壓力信號，并根據第一壓力傳感器10和第二壓力傳感器11檢測到的壓力控制提升泵2。
[0021]該海底天然氣水合物開采過程控制系統的具體作業(yè)過程是:海底采集車I采集海床上的含有天然氣水合物的沉積物(采集的具體過程類似于絞吸式挖泥船的挖泥過程)，在提升泵2的吸力作用下，天然氣水合物(實際上應當是天然氣水合物和海水的混合物)被吸入提升泵2，提升泵2將天然氣水合物加壓后經硬管7輸送至海面的分解平臺3上；在分解倉12內，天然氣水合物受到的壓力比海底要低，天然氣水合物自動分解，為了促進天然氣水合物分解，海水泵將海面的海水注入分解倉12內，進而提升天然氣水合物的溫度，加速分解過程；分解后得到的天然氣收集至收集倉13，并經輸氣管9輸送至運輸船4上；分解后的尾礦(比如泥沙)經尾礦管8排至海底。在作業(yè)過程中，當硬管7內某處出現局部堵塞或流動不暢時，相應地，硬管7內某些部位的壓力會增加，當與之相對的壓力傳感器檢測到的壓力大于預定的壓力時，控制器15控制提升泵2在安全范圍內適當減少輸出流量，從而避免硬管7內的壓力繼續(xù)增加進而威脅作業(yè)安全；當然，控制器15也可以控制提升泵2在安全范圍內適當增加輸出流量，從而使硬管7內的流量加大，將堵塞部位的堵塞物沖開，進而使硬管7內的流動更為順暢；當硬管7內的壓力大于安全值時，控制器15控制提升泵2停止作業(yè)，防止發(fā)生安全事故。
[0022]綜上所述，利用上述的海底天然氣水合物開采過程控制系統可以有效提升天然氣水合物開采過程的安全性。
[0023]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種海底天然氣水合物開采過程控制系統，其特征在于，包括海底采集車、供料軟管、浮體球、提升泵、硬管、分解平臺、壓力監(jiān)測裝置和控制器；所述浮體球均勻分布在所述供料軟管上；所述分解平臺設置于海面上，并包括分解倉和收集倉；所述分解倉用于分解天然氣水合物，所述收集倉用于收集分解后得到的天然氣；所述硬管的一端與所述分解平臺連接，所述提升泵懸掛在硬管上，且所述提升泵通過供料軟管與海底采集車連接；所述海底采集車用于采集海底的天然氣水合物，并通過供料軟管將天然氣水合物與海水的混合物輸送給提升泵；所述提升泵用于將天然氣水合物加壓后輸送至海面的分解平臺上；所述壓力監(jiān)測裝置包括多個壓力傳感器，多個所述壓力傳感器設置于硬管的預定位置，用于檢測所述硬管內不同位置的壓力；所述控制器用于根據壓力監(jiān)測裝置監(jiān)測到的壓力控制所述提升泵的輸出流量。
2.根據權利要求1所述的海底天然氣水合物開采過程控制系統，其特征在于，多個所述壓力傳感器等距分布在所述硬管上。
3.根據權利要求2所述的海底天然氣水合物開采過程控制系統，其特征在于，所述壓力傳感器檢測到的壓力大于預定安全壓力時，所述控制器控制所述提升泵停止作業(yè)。
4.根據權利要求3所述的海底天然氣水合物開采過程控制系統，其特征在于，所述分解平臺上還設置有海水泵；所述海水泵的出口與分解倉連通，用于將海面的海水泵入所述分解倉。
5.根據權利要求4所述的海底天然氣水合物開采過程控制系統，其特征在于，還設置有尾礦管；所述尾礦管的頂端與所述分解倉連接。
【文檔編號】E21B43/01GK204060641SQ201420351118
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權日:2014年6月27日
【發(fā)明者】張玉 申請人:華北水利水電大學