СПОСОБ ДОБЫЧИ ГАЗОГИДРАТОВ И ПОДВОДНЫЙ КОМБАЙН ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E21C50/00 

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

Известен способ добычи газогидратов, заключающийся в механическом разрушении донного слоя с помощью острых кромок ковшей, перемещающихся по дну, и транспортировке газа на поверхность с помощью шланга (1). Известный способ энергозатратен, т.к. разложение газогидрата под высоким давлением требует его сильного нагрева.

В упомянутой ссылке фактически изложен способ добычи газогидратов, заключающийся в механическом разрушении донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну и транспортировки продуктов разрушения на поверхность, присутствующий во множестве других источников. Известные способы сложны в осуществлении и также энергозатратны.

Целью настоящего предложения является упрощение технологии и снижение энергозатрат при добыче газогидратов в океане.

Поставленная цель в способе достигается тем, что продукты разрушения (газогидраты) помещают в оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах транспортного судна.

Поставленная цель в комбайне достигается тем, что на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра. Кроме того, на боковой поверхности второго цилиндра, напротив вертикальной щели, установлены: кассета со скобами зажима колец, механизм сжатия скоб и механизм привода вытяжения колец оболочек, представляющий собой рычаг с резьбой, которая сопряжена с резьбой на скобе зацепления, а оболочки выполнены в виде дисков из газонепроницаемого эластичного материала, закрепленного на кольце из стали.

Возможность реализации.

На фиг.1 показан подводный комбайн, который реализует предлагаемый способ. Комбайн состоит из платформы - 1, передвигающейся по дну на колесах - 2. Комбайн опускается на дно с судна сопровождения на кабеле-тросе - 3. На платформе 1 установлен механизм подачи оболочек - 4, на котором закреплены контейнер - 5 с оболочками - 6, которые представляют сбой плоские эластичные (на чертеже прозрачные) диски, натянутые на стальном кольце - 7, и контейнер загрузки - 8, снаружи которого установлены: кассета зажимающих кольцо скоб - 9, механизм вытяжки колец - 10 с рычагом - 11, ввинчивающимся в скобу зацепления - 12.

Внизу кассеты со сжимающими скобами расположен механизм зажима последних - 13. Наверху контейнера загрузки расположены запирающие сегменты - 14 плоского кольца, который не позволяет оболочкам всплыть. Сегменты имеют механизмы привода - 15, сдвигающих их от оси контейнера - 8. На платформе - 1 установлены: вскрышной нож - 16, представляющий собой цилиндр, вращающейся на осях - 17 с закрепленными на нем скребками - 18, и нож зачистки дна с видеокамерой - 20. Приводы колес - 2 и вскрышного ножа - 16 не показаны.

Добыча газогидратов осуществляется следующим образом: Судно сопровождения (управления) вместе с подводным комбайном на борту приходит в разведанную зону залегания газогидратных углеводородов. Судно должно быть специализированным и иметь на борту средства для спуска комбайна и управления им. Подводный комбайн на кабель-тросе спускается за борт и по достижении дна начинает передвижение. При этом нож зачистки - 19 сдвигает с пути следования комбайна мелкие камни и водоросли, а вскрышной нож разрушает слой газогидратов с вмещающей породой на глубину h. Газогидраты имеют плотность меньше единицы и через отверстие в платформе всплывают внутри контейнера-8, поднимая оболочку - 7 до уровня сегментов - 14. При этом край упругого(стального) кольца - 14, на котором натянута оболочка, попадает под скобу зацепления - 12. Дальнейшее наполнение контейнера продуктами разрушения - 21 вызывает деформацию оболочки в виде купола. Датчик фиксирует наполнение оболочки и дает команду механизму вытяжки колец - 10. Рычаг - 11 занимает положение, показанное пунктиром, скоба зацепления через вертикальную щель (не видна на разрезе) в стенке контейнера - 8 протаскивает кольцо - 7 в виде параллельных проволок наружу контейнера - 8, двигаясь по направляющим - 22. Далее механизм зажима скоб - 13 сжимает зажимную скобу вокруг проволок кольца. Оболочка - 6 с находящимися в ней газогидратными продуктами - 21 принимает вид мешка, опрокинутого горловиной вниз. Далее рычаг - 11 начинает вращаться вокруг своей оси, притягивая скобу - 12, и поскольку скоба зацепления находится на краю направляющих - 22, она выходит из петли кольца - 7, освобождая его. Практически уже на этой стадии мешок с газогидратами начинает всплывать на поверхность, вытягивая проволоку кольца - 7 из щели в стенке контейнера - 8. Для абсолютно беспрепятственного всплытия мешков с газогидратами механизмы привода - 15 сегментов - 14 отодвигают их от оси контейнера - 8 до размера его диаметра и после выхода мешка с газогидратами - 21 из контейнера - 8 возвращают их на место. После всплытия мешка рычаг - 11 приводится в обратное вращение вокруг своей оси и скоба зацепления - 12 встает в горизонтальное положение.

Механизм подачи сеток - 4 осуществляет перемещение нижней сетки из контейнера - 5 в контейнер загрузки - 8. Далее цикл формирования мешков с газогидратами повторяется. Мешок с газогидратами при всплытии сохраняет положение отверстием вниз за счет веса стального кольца - 7. Поскольку после достижения критической глубины газогидраты начинают разлагаться (3), газ вытесняет воду из мешка, тем самым затормаживая их разложение (практически останавливая, поскольку они перестают соприкасаться с водой). Тем самым достигаются минимальные потери газа при добычи газогидратов.

Оператор на борту судна сопровождения с помощью видеокамеры - 20 контролирует передвижение комбайна по дну. На поверхности транспортное судно собирает мешки с газогидратами и помещает их в холодильник. Комбайн разрушает газогидратное месторождение слой за слоем. Его поднятие на поверхность требуется только для замены оболочек в контейнере - 5

Источники информации

1. Патент России №2431042.

2. Егоров А.В., Нигматулин Р.И., Римский-Корсаков Н.А., Рожков А.Н. Транспорт газовых гидратов со дна глубоководного водоема на поверхность. «Наноявления при разработке месторождений углеводородного сырья: от наноминералогии и нанохимии к нанотехнологиям». Материалы 3-ей Международной конференции. ОАО ИГ и РГИ, Москва 30-31 октября, 2012. М.: Нефть и газ, 2012, с.145-150.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи полезных ископаемых, находящихся на морском дне. Способ включает механическое разрушение донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну, и транспортировку продуктов разрушения на поверхность. При этом продукты разрушения помещают в эластичные, непроницаемые для газа оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах транспортного судна. Комбайн представляет собой движущуюся платформу с ножом для зачистки дна с расположенной на нем видеокамерой и вскрышным ножом под отверстием в платформе в виде горизонтально вращающегося цилиндра с установленными на нем скребками. При этом на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи газогидратов в океане. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ добычи газогидратов со дна водных бассейнов, заключающийся в механическом разрушении донного слоя с помощью вскрышного ножа, перемещающегося по дну, и транспортировке продуктов разрушения на поверхность, отличающийся тем, что продукты разрушения (газогидраты) помещают в эластичные непроницаемые для газа оболочки, которые собирают на поверхности и транспортируют их к месту использования в холодильных камерах судна сопровождения.

2. Подводный комбайн для добычи газогидратных углеводородов со дна водных бассейнов, представляющий собой движущуюся платформу с ножом для зачистки дна, с расположенной на нем видеокамерой и вскрышным ножом под отверстием в платформе в виде горизонтально вращающегося цилиндра с установленными на нем скребками, отличающийся тем, что на платформе установлены два цилиндра, первый из которых представляет собой контейнер с расположенными в нем горизонтально друг над другом оболочками, а второй, установленный над отверстием, - является загрузочным контейнером, на верху которого расположены сегменты с механизмами привода, сдвигающего их от оси цилиндра.

3. Подводный комбайн по п.2, отличающийся тем, что на боковой поверхности второго цилиндра, напротив вертикальной щели, установлены: кассета со скобами зажима колец, механизм сжатия скоб и механизм привода вытяжения колец оболочек, представляющий собой рычаг с резьбой, которая сопряжена с резьбой на скобе зацепления.

4. Подводный комбайн по пп.2, 3, отличающийся тем, что первый и второй цилиндры установлены на механизме подачи оболочек к отверстию загрузки, а оболочки выполнены в виде дисков из газонепроницаемого эластичного материала, закрепленного на кольце из стали.