專利名稱：從海底提取甲烷水合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從海底提取甲烷水合物的方法。
海底具有灰白巖塊，這種巖塊即為人們所稱的無價(jià)值的冰。這種不引人注意的材料可能會(huì)解決所有能源問題。
甲烷水合物指的是由水和甲烷構(gòu)成的物質(zhì)。在高壓和低溫下以固態(tài)晶格形式連接的水分子包含有氣態(tài)的甲烷分子，而且它們實(shí)際上呈包囊狀態(tài)。
如果通過加熱和／或泄壓使這種“冰氣”結(jié)構(gòu)溶解，氣體將漏出，而且另一方面可以將其作為重要的產(chǎn)生能量的物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的利用。還可以將甲烷水合物稱為凍結(jié)的甲烷。
據(jù)估計(jì)僅在美國(guó)東西海岸區(qū)域的海底甲烷氣的蘊(yùn)藏量就達(dá)11千兆億立方米，這是目前已知世界天然氣儲(chǔ)量的8萬倍。這些能量超出了目前所知能量的總和。
只要能得到這些甲烷儲(chǔ)量的1％，美國(guó)的氣資源便是目前氣資源的幾倍。這樣，美國(guó)的氣源供量不再是40年，而是可以擴(kuò)展到80年。
現(xiàn)在的問題是如何提取和開采這種凍結(jié)的含氣的水合物。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種從海洋中提取固態(tài)甲烷水合物的經(jīng)濟(jì)的方法。
本發(fā)明的這一目的是通過權(quán)利要求1的特征所述的方法實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提出，根據(jù)管道(根據(jù)海底甲烷物質(zhì)的尺寸其直徑可達(dá)數(shù)米)中氣壓泵定理的原理，將固態(tài)甲烷水合物送到管道的上表面。在最深的管道位置上，即在最好是環(huán)形噴嘴的入口噴嘴區(qū)下方進(jìn)行開采，根據(jù)儲(chǔ)藏在海底的甲烷水合物的深度施加高壓空氣，施加的高壓空氣壓力可達(dá)幾百巴(bar)。根據(jù)氣壓泵定理，在管道內(nèi)從下向上形成很強(qiáng)的氣流，氣流中夾帶著從管端的四周吸入的來自海底的甲烷水合物巖塊。這樣在固態(tài)甲烷水合物向上流動(dòng)的過程中可以通過泄壓或是通過加溫使甲烷水合物溶化，并使氣態(tài)甲烷游離，游離的甲烷隨著浮力的進(jìn)一步升高而進(jìn)入輸送管道。
相應(yīng)的用戶在輸送管道的上部區(qū)域獲取溶化的甲烷，然后可以提供進(jìn)一步的應(yīng)用。
此外，在施加高壓空氣或接通高壓空氣時(shí)，為了在管道內(nèi)形成所需的浮力還需使用具有合適特殊密度的重介質(zhì)流體。
合適的方式是使重介質(zhì)流體通過合適的分離裝置內(nèi)的輸送管道后再次從海水中分離，并以循環(huán)的方式將其再次泵入輸送管道的下部區(qū)域。
因此，根據(jù)本發(fā)明所述方法的進(jìn)一步特征，可以通過與融化的甲烷水合物相應(yīng)的附加氣體量算出從下向上逐漸變大的輸送管道的截面。這樣，可以通過這種方式來影響輸送管道中的流速，并由此影響固態(tài)甲烷水合物在管道中的停留時(shí)間。例如，借此可以使輸送管道中保持恒定的流速。
在該方法的另一種方案中提出，在以氣壓泵形式構(gòu)成的管道溢流口處設(shè)有收集器，并在此進(jìn)行水一重介質(zhì)分離，因此，如上所述，可以得到氣體。水和重介質(zhì)分離后，可以通過泵將重介質(zhì)再次向下打到氣壓泵系統(tǒng)的入口處。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，為了對(duì)固態(tài)甲烷水合物進(jìn)行快速加熱并使游離的甲烷氣在輸送管道內(nèi)加速，可以在固態(tài)甲烷水合物進(jìn)入管道之前就開始對(duì)高壓空氣和／或重介質(zhì)流體進(jìn)行加熱。
可以看出，本發(fā)明所述方法的另一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)在于，由于可能存在甲烷水合物與巖石部分連在一起的情況，所以在甲烷溶化和氣體漏出的情況下，通過對(duì)管道中的流動(dòng)條件進(jìn)行特殊調(diào)節(jié)可以使巖石部分慢慢向下沉積，并將海底中提取固態(tài)甲烷的自由空間部分再次填滿。
很明顯，本發(fā)明的方法并不限于用于海洋或海底，而且可用于陸地。例如，如果需要的話可借助于耐冷的絕緣套管和加工特種富集水，以便從幾百米深處提取甲烷水合物。
附圖
中所示(1)為海洋或水域(2)為例如800米深的海底(3)為直徑約為5米的輸送管道，該管道的直徑向上逐漸變大(4)為環(huán)形噴嘴，噴嘴處壓入帶有介質(zhì)的高壓空氣。高壓空氣可以預(yù)加熱成例如熱空氣，并通過膨脹得以再次冷卻。但產(chǎn)生的較高溫度只要達(dá)到使固態(tài)甲烷快速溶化的目的即可(5)上升的甲烷水合物碎塊(6)從上升的氣態(tài)水合物碎塊中游離出的甲烷
(7)甲烷收集容器(8)水一重介質(zhì)分離部(9)高壓空氣與重介質(zhì)的混合物(10)壓縮裝置(11)壓力容器在海底2設(shè)有機(jī)械裝置，該裝置用抓具或刮具將冷凍的冰送入管道的進(jìn)料口，并向系統(tǒng)輸送管道內(nèi)輸送。
權(quán)利要求
1．從海底提取甲烷水合物的方法，其特征在于，將兩端開口的輸送管道引入甲烷水合物的區(qū)域，在輸送管道的下部區(qū)域送入高壓空氣，而且在管道中自下而上形成的強(qiáng)氣流中夾帶著固態(tài)甲烷水合物，氣流使輸送管道內(nèi)的大部分水合物融化，并在輸送管道的上部區(qū)域收集由此形成的氣體成分。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將重介質(zhì)流體與高壓空氣一起或?qū)⑵鋯为?dú)泵入或壓入輸送管道的下部區(qū)域，由此，根據(jù)重介質(zhì)流體的不同特定密度在輸送管道中形成向上的氣流，且在所述氣流中夾帶著甲烷水合物物質(zhì)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，輸送管道的截面從下向上逐漸變大。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將向上流動(dòng)的重介質(zhì)流體從水中分離，并將其引入輸送管道的下部區(qū)域使其重新循環(huán)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，對(duì)高壓空氣和／或重介質(zhì)流體進(jìn)行預(yù)加熱。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，用于提取甲烷水合物所用的管道是隔熱的。
全文摘要
本發(fā)明涉及從海底提取甲烷水合物的方法,將兩端開口的輸送管道引入甲烷水合物的區(qū)域,并且在輸送管道的下部區(qū)域中送入高壓空氣,其中在管道中自下而上形成的強(qiáng)氣流中夾帶著固態(tài)甲烷水合物,并在用自下而上的方式通過輸送管道的過程中使水合物進(jìn)一步融化。將由此形成的甲烷氣體成分收集到輸送管道的上部區(qū)域并儲(chǔ)存在合適的容器中以備進(jìn)一步使用。
文檔編號(hào)E21C50/00GK1294648SQ00800145
公開日2001年5月9日 申請(qǐng)日期2000年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月13日
發(fā)明者海因茨·霍爾特 申請(qǐng)人:海因茨·霍爾特