способ добычи газовых гидратных углеводородов со дна водных бассейнов и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ добычи газовых гидратных углеводородов со дна водных бассейнов, заключающийся в механическом разрушении донного слоя и поднятии продуктов разрушения с помощью ковшей на ленте транспортера, отличающийся тем, что придонный слой разрушают с помощью острых кромок ковшей, закрепленных на вертикальной ленте транспортера, передвигающегося по дну бассейна с помощью гусеничного движителя, относительно которого лента транспортера перемещается вертикально, с возможностью заглубления в дно, при этом газовый гидрат поднимают в зону, изолированную от воды поверхностью опрокинутой воронки, где его нагревают, а выделившийся газ транспортируют на поверхность с помощью шланга, закрепленного на вершине воронки, подвергнув его дополнительному нагреву.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее вертикальную ленту транспортера с закрепленными на ней ковшами и судно сопровождения, отличающееся тем, что лента транспортера установлена с возможностью движения в прямоугольной раме, расположенной в сопряженном вертикальном отверстии перпендикулярно горизонтальному движителю на гусеничном ходу, вертикальные стороны ее жестко связаны с винтовыми движителями, способными заглублять нижний конец рамы в донные осадки на глубину не менее 10-15 м, при этом верхний конец рамы жестко закреплен в отверстии кольцевого поплавка, на верхнем кольце которого установлены нагреватели, наружная кромка кольца соединена с нижней кромкой опрокинутой воронки, внутренняя поверхность которой покрыта теплоизолятором, а вершина соединена через клапан и нагреватель со шлангом транспортировки, выходящим на поверхность, при этом клапан соединен с автоматической системой удержания поверхности воды внутри поплавка на уровне его нижней кромки.

Описание изобретения к патенту

Настоящее предлагаемое изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне.

Известен способ добычи газогидратных углеводородов, заключающийся в формировании теплового поля в нижнем пласте геологической структуры с помощью скважины и извлечении выделившегося газа из верхнего пласта [1]. Известный способ не применим в морских условиях.

Известен способ добычи газовых гидратов с морского дна, заключающийся в поднятии их на поверхность с помощью самоходного комбайна со средствами управления, связи, добычи и погрузки [2]. Данный способ взят за прототип по совокупности существенных признаков.

Поставленная цель в способе решается тем, что придонный слой разрушают с помощью острых кромок ковшей, закрепленных на вертикальной ленте транспортера, передвигающегося по дну бассейна с помощью гусеничного движителя, относительно которого лента транспортера перемещается вертикально, с возможностью заглубления в дно, при этом газовый гидрат поднимают в зону, изолированную от воды поверхностью опрокинутой воронки, где его нагревают, а выделившийся газ транспортируют на поверхность с помощью шланга, закрепленного на вершине воронки, подвергнув его дополнительному нагреву.

Поставленная цель в известном устройстве, содержащем самоходный комбайн со средствами управления, связи, добычи и погрузки, ленту транспортера с закрепленными на ней ковшами и судно сопровождения, достигается тем, что лента транспортера установлена с возможностью движения в прямоугольной раме, расположенной в сопряженном вертикальном отверстии перпендикулярно горизонтальному движителю на гусеничном ходу, вертикальные стороны ее жестко связаны с винтовыми движителями, способными заглублять нижний конец рамы в донные осадки на глубину не менее 10-15 м.

Верхний конец рамы жестко закреплен в отверстии кольцевого поплавка, на верхнем кольце которого установлены нагреватели, наружная кромка кольца соединена с нижней кромкой опрокинутой воронки, внутренняя поверхность которой покрыта теплоизолятором, а вершина соединена через клапан и нагреватель со шлангом транспортировки, выходящим на поверхность, при этом клапан соединен с автоматической системой удержания поверхности воды внутри поплавка на уровне его нижней кромки.

Возможность реализации

На чертеже показано «Устройство для добычи газовых гидратов со дна водных бассейнов», которое и реализует предлагаемый способ. Устройство содержит: гусеничный движитель - 1, перемещающийся по дну - 2 с помощью гусениц - 3. На гусеничном движителе перпендикулярно его плоскости на винтовых движителях - 4 закреплена рама - 5, по которой движется лента транспортера - 6 с расположенными на ней ковшами - 7. Рама - 5 может перемещаться вверх-вниз в сквозном прямоугольном отверстии - 8, в корпусе движителя - 1. На верхнем конце рамы - 5 закреплен поплавок в виде кольца - 9. Часть ленты транспортера - 6, проходя через отверстие поплавка - 9, попадает в замкнутый объем, ограниченный конической (воронкообразной) поверхностью - 10. Внутренняя поверхность конуса покрыта теплоизолирующим материалом - 11. Нижняя кромка воронки - 10 и наружная кромка верхнего кольца поплавка - 9 прочно и герметично соединены. На верхнем кольце поплавка установлены нагреватели - 12. Наверху конуса закреплены клапан - 13 и нагреватель - 14, после которого присоединен транспортирующий шланг - 15.

Устройство для добычи газовых гидратов работает следующим образом. С судна сопровождения (на чертеже не показано) устройство спускается на дно водного бассейна, при этом рама транспортера - 5 максимально поднята над горизонтальным движителем - 1. В результате движитель встает на дно гусеницами - 3. Далее начинают работать двигатели транспортера - 6 и винтовых движителей - 4 (не показаны). Режущие кромки ковшей - 7 разрушают газовый конденсат вместе с вмещающей породой и выносят их во внутренний объем воронки - 10. Внутри воронки нагреватели - 12 нагревают конденсат, и он переходит в газовую фазу. Газ вытесняет воду из-под конической поверхности - 10 вниз до уровня нижней кромки поплавка - 9. Порода, перемещаясь в ковшах - 7 под конусом - 10, отдает газ и опрокидывается вниз в выработанное ковшами пространство. Достигнув нижней границы газового конденсата, винтовые движители - 4 останавливаются, и гусеничный движитель начинает перемещаться в направлении горизонтальной выработки - А, проходя широкую полосу захвата ленты транспортера - 16. Клапан - 13 с помощью любого вида датчиков, например ультразвукового, установленного наверху конуса, или проводимости, установленного на уровне нижнего кольца поплавка, обеспечивает поддержание водной поверхности на нижнем уровне поплавка и выход добытого горючего газа через шланг - 15 на поверхность. Поскольку при расширении газ, переходя от высокого давления на дне (это могут быть сотни атмосфер) к давлению транспортирующего шланга, сильно охлаждается, сразу за клапаном - 13 стоит нагреватель - 14, предотвращающий образование льда в шланге - 15.

Наличие поплавка - 9 необходимо для обеспечения устойчивости системы при больших глубинах залегания газового конденсата. В этом случае высота рамы - 5 может достигать сотен метров, и во время горизонтального движения гусеничного транспортера рама может опрокинуться.

Источники информации

1. Патент России № 2306410.

2. Заявка на патент России № 2004106857 от 20.08.05.