Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш, снабженный рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик, гибкую полость, поплавок.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для разработки несвязных пород со дна континентального шельфа. Устройство включает транспортировочную трубу для подачи полезных ископаемых, выполненную книзу с раструбом, и трубопровод для подачи хладагента.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает транспортирующую емкость в виде грейферного ковша, снабженного рычагами с упорами и гибкими звеньями, датчик запуска, расположенный в контейнере, и гибкую полость.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для подъема полезных ископаемых со дна акватории. Устройство включает грейферный ковш с армированными челюстями и гибкие звенья, при помощи которых ковш связан с газогенератором и с датчиком запуска гибкой полости, расположенными в контейнере, поплавок.

Изобретение относится к системе разработки подводного месторождения нефти или газа, преимущественно в арктической и прилегающих к ней зонах. Система содержит, по меньшей мере, одну шахту-модуль с расположенным под водой на дне океана центральным узлом, имеющим углубленную в дно океана вертикальную шахту и, по меньшей мере, одну шлюзовую камеру для подачи дежурных смен рабочих, материалов и оборудования.

Устройство относится к горной промышленности и предназначено для добычи несвязных полезных ископаемых со дна континентального шельфа. Технический результат заключается в возможности непрерывного процесса выемки, снижении энергетических затрат, а также затрат средств на подъем полезного ископаемого со дна морей и океанов, кроме того обеспечивается минимальное загрязнение окружающей среды.

Изобретение относится к техническим средствам освоения ресурсов Мирового океана и может быть применено для добычи метангидратов. Способ разработки залежей метангидратов основан на их дроблении струями воды при температуре выше 285К со скоростью более 1 м/с в пульсирующем режиме с частотой в диапазоне от 1 до 200 Гц, газификации и подъеме с морского дна.

Изобретение относится к средствам добычи полиметаллических конкреций со дна Мирового океана. Устройство содержит подводный сосуд с атмосферным давлением воздуха, тележку, пульповод с конусообразным смесителем и кожухом, кронштейн между тележкой и кожухом, вертикально расположенный рабочий орган с гидродвигателем, его валом и рыхлители.

Изобретение относится к добыче со дна водоемов илистых грунтов, в частности сапропеля. Способ и установка для добычи сапропеля со дна водоемов включает его разработку при помощи спиральных ножей на конусном оголовке шнекового транспорта, подъем его к редуктору с двумя произвольно вкруговую направленными выходными валами, где кожухи двух шнеков соединены с помощью гофроармированного шланга, транспортировку другим шнеком в плавучие контейнеры для заполнения, буксировка контейнеров в связке лодкой к причалам эстакады, подъем их по эстакаде на специальной тележке вверх и их опорожнение опрокидыванием на виброрешето для удаления посторонних предметов (бутылки, камни, растения и т.п.), сбор сапропеля в бункере-накопителе для отвозки потребителям.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки техногенных многолетнемерзлых месторождений с горизонтами льда. .

Группа изобретений относится к подводной добыче газовых гидратов и их доставке потребителю. Технический результат - повышение эффективности добычи и транспортировки газовых гидратов за счет снижения энергетических, капитальных и текущих затрат. Способ включает получение газовых гидратов, их перемещение потребителю, разложение газовых гидратов с получением газа. Процесс получения газовых гидратов осуществляют при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов. Перевозку газовых гидратов осуществляют в герметичных, теплоизолированных грузовых помещениях транспортного средства при термодинамических параметрах, исключающих разложение газовых гидратов. Разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении его перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного. Процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе перевозки осуществляют при температуре -0,2°C и давлении 1 МПа. При этом, газовые гидраты отбирают в гидратном состоянии в виде брикетов посредством n-контейнеров, поочередно спускаемых на подводный пласт газовых гидратов с подводного транспортного средства. Подводный пласт газовых гидратов разогревают посредством нагревательных элементов, размещенных в ребрах n-контейнеров. Заглубляют поочередно каждый из n-контейнеров в подводный пласт газовых гидратов на глубину, превышающую в два раза высоту контейнера. После заполнения самонавалом каждого из n-контейнеров газовыми гидратами выполняют их подъем в грузовое помещение транспортного средства. Транспортное средство выполнено в виде подводной лодки. При разогреве подводного пласта газовых гидратов разогревают участок - только участок пласта газовых гидратов под контейнером. Газовые гидраты, которыми заполняют контейнеры, представляют собой брикеты природного метастабильного минерала в их гидратном - твердом состоянии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к получению приповерхностных скоплений твердых газовых гидратов донных отложений. Технический результат - снижение материальных и эксплуатационных затрат, а также снижение экологической нагрузки на территорию добычи газовых гидратов. По способу осуществляют постепенное растворение верхнего слоя скоплений газовых гидратов путем нагрева скоплений газовых гидратов в донных отложениях водоема до температуры 50-60oС. Это осуществляют посредством нагревательного элемента, выполненного в виде режущей кромки, размещенной по диаметру грузового контейнера, спускаемого с плавательного средства. Плавательное средство выполнено в виде самоходного подводного аппарата с выдвижным гусеничным трактом в виде контейнера с режущей кромкой в нижней части, соединенной с нагревательными элементами внутри контейнера. Обеспечивают устойчивость самоходного подводного аппарата относительно дна водоема. Выполняют вращение контейнера и подачу электрического тока на нагревательные элементы. Разогревают газогидратный пласт до 50-60oС. Выполняют спуск контейнера с вращением в газогидратный пласт с обеспечением точечной добычи гидратов из упомянутого пласта в их твердом виде. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к способу и устройству для подводной добычи железомарганцевых конкреций из илистых донных отложений. Технический результат заключается в повышении эффективности использования трала за счет уменьшения количества холостых ходов, повышении полноты выемки полезного компонента и снижении зависимости времени проведения работ от погодных условий. Технический результат достигается за счет того, что полезные ископаемые (конкреции), отделяемые от дна при движении добычного устройства, буксируемого судном-буксировщиком, попадают в приемную емкость в виде сетки из особо прочного пластика, оборудованную подъемными емкостями и баллонами со сжатым воздухом, при заполнении приемной емкости она под действием силы тяжести сдвигается со дна добычного устройства на грунт, а на ее место становиться другая приемная емкость, до этого момента находящаяся в кассете, смонтированной в верхней части добычного устройства и соединенной с предыдущей приемной емкостью гибкими тягами, после чего при дальнейшем движении добычного устройства срабатывают клапаны баллонов со сжатым воздухом, которым заполняются подъемные емкости, трал отделяется от добычного устройства и, достигнув положительной плавучести, всплывают на поверхность, где подбирается судном-транспортировщиком. При этом для облегчения поиска всплывающая емкость оборудуется сигнальным устройством, которое автоматически срабатывает после достижения ею поверхности воды. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области подъема твердого материала со дна глубоководного бассейна, такого как море, озеро или река, выше поверхности воды. В пузырьковой газлифтной системе (10) у верхнего концевого участка подъемного трубопровода (11) размещена находящаяся под давлением камера (21). Камера создает давление в верхнем участке трубопровода (11), чтобы подавить возрастание объемного отношения пузырьков к смешанной текучей среде, поднимающейся внутри трубопровода (11), в мелководном районе. Верхний конец трубопровода (11) не открыт в атмосферу, но введен в находящуюся под давлением камеру (21), чтобы тем самым предотвращать расширение пузырьков газа. Деаэратор (14) для выведения пузырьков, отделенных действием центробежной силы, также предусмотрен на срединном участке трубопровода (11) в мелководном районе, чтобы тем самым обеспечивать более равномерное распределение пузырьков внутри всего трубопровода (11). Изобретения направлены на обеспечение подъема газлифтной системой целевого материала в форме суспензии, имеющей более высокий удельный вес, чем окружающая вода, что делает систему и способ эффективными и работоспособными даже в глубоководном районе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке прочных высокоглинистых песков россыпных месторождений благородных металлов в подводных забоях. Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности разрушения прочных высокоглинистых песков посредством конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва и дезинтеграции минеральной составляющей гидросмеси путем использования резонансных акустических явлений в гидропотоке посредством отражателей. Управление процессом разрушения прочных высокоглинистых песков осуществляют в автоматическом режиме посредством системы управления механическим рыхлителем, установленным по ходу перемещения экрана со щелями, при этом механический рыхлитель выполнен в виде конусной шарошки с элементами эрозионного разрушения-размыва, а конусная шарошка вращается со скоростью и прижимается к забою с усилием в зависимости от прочности, твердости, абразивности и трещиноватости прочных высокоглинистых песков. Система снабжена стационарными гидродинамическими отражателями-кавитаторами с ребрами жесткости для создания резонансных акустических явлений в гидропотоке перед всасыванием и усиления дезинтеграции твердой составляющей гидросмеси. 1 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для шельфового бурения. Установка для шельфового бурения содержит платформу, такую как судно, понтон, самоподъемная буровая установка, и бурильную колонну, соединенную с указанной платформой с возможностью передачи приводного усилия и дополнительно снабженную компенсатором вертикальной качки. На нижнем конце бурильная колонна снабжена буровым долотом, а к платформе подвешена донная опорная плита, выполненная с возможностью размещения на морском дне. На донной опорной плите установлены зажимные средства для крепления к ней бурильной колонны, представляющие собой цангу, выполненную с возможностью зажима бурильной колонны, допуская при этом ее вращение. При этом цанга содержит корпус, опирающийся на донную опорную плиту и снабженный клиновыми зажимами. Причем клиновые зажимы соединены с указанным корпусом с возможностью вращения. Также раскрыт способ шельфового бурения. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности шельфового бурения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для подводной добычи твердых полезных ископаемых. Устройство может быть использовано также для геологоразведочных изысканий, прокладки газо- и нефтепроводов, освоения торфяных месторождений. Технический результат заключается в повышении производительности добычи и повышении устойчивости установки при шагании. Шагающее устройство содержит ферму, опоры, телескопические штанги, рабочий орган, систему управления. Причем опора посредством роликов подвижно связана с поворотной платформой, снабженной вилкой, шарнирно соединенной с фермой, с возможностью ее поворота относительно оси вилки. При этом ферма снабжена противовесом с барабаном, охватываемым на один полный оборот гибким элементом, например тросом, жестко закрепленным на левом и правом концах фермы. 7 ил.

Изобретение относится к морской добыче полезных ископаемых и позволяет разрабатывать россыпные месторождения со дна континентального шельфа в условиях отрицательных температур. Способ включает отработку камерных выработок, формирование грунтоледовых тел с удельным весом меньше удельного веса воды. Место выработки делят на участки и ведут отработку месторождения полезного ископаемого в шахматном порядке. Создавая на каждом участке искусственную майну, отрабатывают первый участок, на дно которого опускают купол, соединенный с поверхностью гибким патрубком. Затем в подкупольное пространство через гибкий патрубок нагнетают воду со слоя воды выше уровня галоклина и после образования грунтоледовых тел в подкупольном пространстве и всплытия купола на поверхность ведут отработку второго участка по диагонали от первого участка для восстановления его ледовой поверхности, далее цикл повторяют до полной отработки месторождения. Технический результат заключается в снижении затрат и экологической нагрузки на окружающую среду от добычных работ на дне акватории арктического шельфа при отрицательных температурах. 2 ил.

Изобретение относится к разработке месторождений углеводородов и может быть применено для добычи природного газа в открытом море. Способ включает тепловое воздействие на газогидратную залежь с последующим сбором газа куполообразным сборником и передачей его в аккумулирующие емкости. Воздействие на газогидратную залежь проводят используя тепловую энергию подводного взрыва, направленного в сторону дна, с применением взрывчатого вещества. Технический результат заключается в повышении эффективности подвода тепла к зоне залегания газовых гидратов. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено для загрузки и подъема полезных ископаемых со дна акватории с наименьшим расходом энергии. Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории включает грейферный ковш, выполненный из эластичного материала, гибкие звенья, взаимосвязанные с ковшом, механизм закрытия ковша, датчик запуска гибкой полости, расположенной в подъемной секции. Поверхность ковша выполнена с равномерно расположенными по всей площади стальными спицами. Подъемная секция снабжена защитным кожухом с закрепленными в нем патрубками для подачи газа в гибкую полость. Внутри защитного кожуха по его периметру равномерно расположены патроны с взрывчатым веществом и пиротехническим реле между ними, которые, в свою очередь, взаимосвязаны через электродетонатор с датчиком запуска гибкой полости. При этом подъемная секция выполнена в виде полусферы, верхняя часть которой снабжена пористым материалом, а патрубки снабжены обратными клапанами. Технический результат заключается в повышении эффективности добычи полезных ископаемых со дна акватории. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

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.

Наверх