CN202138516U

CN202138516U - 用于天然气水合物开采的海洋平台

Info

Publication number: CN202138516U
Application number: CN201120171637U
Authority: CN
Inventors: 王磊; 李晓天; 王志超; 夏昊; 何蕴哲; 周泉; 沈长贵; 麻绍钧; 孙凤鸣; 王思航
Original assignee: Shanghai Jiao Tong University
Current assignee: Shanghai Jiao Tong University
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2021-05-26

Abstract

一种能源开采技术领域的用于天然气水合物开采的海洋平台，包括：加工处理站、若干个天然气储藏舱、海上控制部分和平台结构，其中：若干个天然气储藏舱以圆形阵列均匀包围加工处理站且分别与加工处理站连接，海上控制部分分别与加工处理站和若干个天然气储藏舱连接，平台结构与若干个天然气储藏舱连接。本实用新型提高了能源利用率，降低了成本，降低了平台的振动以及噪音，解决了海底天然气水合物开采和储存的问题。

Description

用于天然气水合物开采的海洋平台

技术领域

本实用新型涉及的是一种能源开采技术领域的结构，具体是一种用于天然气水合物开采的海洋平台。

背景技术

由于传统能源的大量消耗，能源问题一直是国际社会普遍关注的问题。而可燃冰以其巨大储量、高效储能率、清洁的燃烧等优势已经吸引了各国的目光，被普遍认为是解决能源危机的最佳途径。目前海底可燃冰的开采还有很多有待解决的技术，经济和安全问题，尚停留在论证与实验阶段。与此同时开采可燃冰所需的相关设备的开发也并不完善，还没有一种经济，高效，安全的可用于开采可燃冰的海洋平台。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号为：CN101618757A，名称为“一种SPAR平台硬舱”，该专利采用中央圆柱外加若干浮力圆柱筒的方式，外围浮力筒上没有调节平衡的系统，一旦安装即不可以调剂，降低了平台对开采不同环境的适应性，对平台稳定、防振动等不利；该专利的海洋平台需要依靠外界能源提供自身动力，该专利没有开采物的加工处理能力，该专利中的水线面比较大，容易受到海面上风浪和气流的影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于天然气水合物开采的海洋平台，该结构能量自给自足，能源利用率高，降低了成本，降低了平台的振动以及噪音，解决了海底天然气水合物开采、加工和储存的问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：加工处理站、若干个天然气储藏舱、海上控制部分和平台结构，其中：若干个天然气储藏舱以圆形阵列均匀包围加工处理站且分别与加工处理站连接，海上控制部分分别与加工处理站和若干个天然气储藏舱连接，平台结构分别与海上控制部分和若干个天然气储藏舱连接。

所述的加工处理站包括：处理站壳体、杂质排放结构、抽吸泵、分解分离舱、天然气生产舱和水合物输运管路，其中：分解分离舱与天然气生产舱连接且均设置于处理站壳体内部，分解分离舱设置于天然气生产舱的下方，杂质排放结构设置于分解分离舱的底部，抽吸泵分别与分解分离舱的底部和水合物输运管路连接，天然气生产舱分别与若干个天然气储藏舱和海上控制部分连接。

所述的天然气储藏舱包括：储藏舱壳体、压载水舱、排水口、天然气储藏室和天然气输出接口，其中：压载水舱与天然气储藏室连接且均设置于储藏舱壳体的内部，压载水舱设置于天然气储藏室的下方，排水口和天然气输出接口分别设置于压载水舱和天然气储藏室上，储藏舱壳体与平台结构连接，压载水舱与海上控制部分连接，储藏室与加工处理站连接。

所述的海上控制部分包括：平台支柱结构、燃料电池模块、生活模块和控制室，其中：燃料电池模块、生活模块和控制室均设置于平台支柱结构上，燃料电池模块通过平台支柱结构与加工处理站连接，控制室通过平台支柱结构与若干个天然气储藏舱连接，燃料电池模块分别与控制室和生活模块连接，控制室和燃料电池模块均与平台结构连接。

所述的平台结构包括：若干个张力腿和平台骨架，其中：平台骨架分别与海上控制部分和若干个天然气储藏舱连接，若干个张力腿沿平台骨架的轮廓均匀分布且均与平台骨架连接。

所述的平台骨架为两组由若干个连接杆组成的多变形架结构，该架结构与若干个天然气储藏舱的外侧边缘连接。

加工处理站的抽吸泵为系统提供压力差，使得可燃冰水合物通过水合物输运管路进入加工处理站。进入加工处理站的可燃冰会先通过加工处理站下部的分解分离舱将天然气和海水进行分离，分离剩下的海水以及杂质通过杂质排放结构排出，而分离出的天然气会继续向上通过天然气生产舱，将其液化为天然气。这部分天然气一大部分被运送到若干个天然气储藏舱中，还有一小部分被运到海上控制部分的燃料电池模块中，为系统提供能量。

加工处理站输出的天然气进入到天然气储藏舱中的上半部分天然气储藏室中，采用低温高压的技术将其储藏起来。在天然气被输入的过程中，整个结构的重心会发生变化。为了维持整个结构的平衡，控制室中的自动控制系统会根据检测到的平台偏转，通过计算得出各个压载水舱应有的压载水量，并实时的打开排水口将海水排出或让海水流入压载水舱。当天然气储藏舱达到一定的储藏量后，会有天然气船来运输，此时需将运输的管路接到天然气储藏舱的天然气输出接口，利用船上的压力泵抽取天然气。在提取天然气的过程中，平台的中心也会发生变化，此时同理仍需通过控制室中的自动控制系统来调节各压载水舱来维持平衡。

加工处理站的部分天然气被运至燃料电池模块，为整个开采系统提供能量，控制室里放置系统所需的各种控制设备用来控制各压载水舱、加工处理站和海底的开采装置等机构。控制室输出的控制线路和燃料电池模块提供的能量管路都会通过平台骨架的内部输运到平台的各个部位，保证管路的安全。生活模块是工作人员生活的生活区域，生活模块利用燃料电池模块提供的能量为工作人员提供淡化海水以及生活用电。

平台结构为生产提供了一个相对平稳安全的工作环境。张力腿能够通过控制张力变化和平台压载水舱变化来调整固有频率，从而避免共振的发生，提高安全性。

本实用新型的大部分都在海平面以下，海上控制部分的平台支柱的以上部分布置在海面以上，以减少海面环境对平台的影响。

本实用新型中间布置有加工处理站，进行天然气的生产加工；四周天然气储藏舱能够储存液化天然气并为整个装置提供浮力，下部的压载水舱能够根据需要调节压在水，进而对平台平衡、稳定和振动频率等方面进行调整；平台上部安装有燃料电池模块，为整个系统提供能源，达到了平台能源的自给自足，燃料电池模块主要利用处理过程中挥发天然气和部分储存天然气，提高了能源利用率，降低了成本，相对远柴油机等机械式发电，降低了平台的振动以及噪音。

本实用新型提出了一种能够用于可燃冰开采的海上平台系统，并且将可燃冰的加工处理和储存结合在了一起，通过利用生产出的部分天然气进行燃料电池反应解决了整个系统的能量来源问题，通过自动控制系统来调节各个压载水舱的海水量从而保证在天然气生产和装运过程中整个平台处于平衡状态，与此同时利用张力脚和平台支柱结构也减少了海面环境对平台的影响。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的仰视图。

图3为加工处理站的结构示意图。

图4为天然气储藏舱的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1和图2所示，本实施例包括：加工处理站1、若干个天然气储藏舱2、海上控制部分3和平台结构4，其中：若干个天然气储藏舱2以圆形阵列均匀包围加工处理站1且分别与加工处理站1连接，海上控制部分3分别与加工处理站1和若干个天然气储藏舱2连接，平台结构4分别与若干个天然气储藏舱2和海上控制部分3连接。

如图1和图3所示，所述的加工处理站1包括：处理站壳体5、杂质排放结构6、抽吸泵7、分解分离舱8、天然气生产舱9和水合物输运管路10，其中：分解分离舱8与天然气生产舱9连接且均设置于处理站壳体5内部，分解分离舱8设置于天然气生产舱9的下方，杂质排放结构6设置于分解分离舱8的底部，抽吸泵7分别与分解分离舱8的底部和水合物输运管路10连接，天然气生产舱9分别与若干个天然气储藏舱2和海上控制部分3连接。

如图1和图4所示，所述的天然气储藏舱2包括：储藏舱壳体11、压载水舱12、排水口13、天然气储藏室14和天然气输出接口15，其中：压载水舱12与天然气储藏室14连接且均设置于储藏舱壳体11的内部，压载水舱12设置于天然气储藏室14的下方，排水口13和天然气输出接口15分别设置于压载水舱12和天然气储藏室14上，储藏舱壳体11与平台结构4连接，压载水舱12与海上控制部分3连接，储藏室14与加工处理站1连接。

如图1和图2所示，所述的海上控制部分3包括：平台支柱结构16、燃料电池模块17、生活模块18和控制室19，其中：燃料电池模块17、生活模块18和控制室19均设置于平台支柱结构16上，燃料电池模块17通过平台支柱结构16与加工处理站1连接，控制室19通过平台支柱结构16与若干个天然气储藏舱2连接，燃料电池模块17分别与控制室19和生活模块18连接，控制室19和燃料电池模块17均与平台结构4连接。

所述的平台结构4包括：若干个张力腿20和平台骨架21，其中：平台骨架21分别与海上控制部分3和若干个天然气储藏舱2连接，若干个张力腿20沿平台骨架21的轮廓均匀分布且均与平台骨架21连接。

所述的平台骨架21为两组由若干个连接杆组成的多变形架结构，该架结构与若干个天然气储藏舱2的外侧边缘连接。

加工处理站1的抽吸泵7为系统提供压力差，使得可燃冰水合物通过水合物输运管路10进入加工处理站1。进入加工处理站1的可燃冰会先通过加工处理站1下部的分解分离舱8将天然气和海水进行分离，分离剩下的海水以及杂质通过杂质排放结构6排出，而分离出的天然气会继续向上通过天然气生产舱9，将其液化为天然气。这部分天然气一大部分被运送到若干个天然气储藏舱2中，还有一小部分被运到海上控制部分3的燃料电池模块17中，为系统提供能量。

加工处理站1输出的天然气进入到天然气储藏舱2中的上半部分天然气储藏室14中，采用低温高压的技术将其储藏起来。在天然气被输入的过程中，整个结构的重心会发生变化。为了维持整个结构的平衡，控制室19中的自动控制系统会根据检测到的平台偏转，通过计算得出各个压载水舱12应有的压载水量，并实时的打开排水口13将海水排出或让海水流入压载水舱12。当天然气储藏舱2达到一定的储藏量后，会有天然气船来运输，此时需将运输的管路接到天然气储藏舱2的天然气输出接口15，利用船上的压力泵抽取天然气。在提取天然气的过程中，平台的中心也会发生变化，此时同理仍需通过控制室19中的自动控制系统来调节各压载水舱12来维持平衡。

加工处理站1的部分天然气被运至燃料电池模块17，为整个开采系统提供能量，控制室19里放置系统所需的各种控制设备用来控制各压载水舱12、加工处理站1和海底的开采装置等机构。控制室19输出的控制线路和燃料电池模块17提供的能量管路都会通过平台骨架21的内部输运到平台的各个部位，保证管路的安全。生活模块18是工作人员生活的生活区域，生活模块18利用燃料电池模块17提供的能量为工作人员提供淡化海水以及生活用电。

平台结构4为生产提供了一个相对平稳安全的工作环境。张力腿20能够通过控制张力变化和平台压载水舱12变化来调整固有频率，从而避免共振的发生，提高安全性。

本装置的大部分都在海平面以下，海上控制部分3的平台支柱结构16的以上部分布置在海面以上，以减少海面环境对平台的影响。

Claims

1.一种用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征在于，包括：加工处理站、若干个天然气储藏舱、海上控制部分和平台结构，其中：若干个天然气储藏舱以圆形阵列均匀包围加工处理站且分别与加工处理站连接，海上控制部分分别与加工处理站和若干个天然气储藏舱连接，平台结构分别与海上控制部分和若干个天然气储藏舱连接。

2.根据权利要求1所述的用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征是，所述的加工处理站包括：处理站壳体、杂质排放结构、抽吸泵、分解分离舱、天然气生产舱和水合物输运管路，其中：分解分离舱与天然气生产舱连接且均设置于处理站壳体内部，分解分离舱设置于天然气生产舱的下方，杂质排放结构设置于分解分离舱的底部，抽吸泵分别与分解分离舱的底部和水合物输运管路连接，天然气生产舱分别与若干个天然气储藏舱和海上控制部分连接。

3.根据权利要求1述的用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征是，所述的天然气储藏舱包括：储藏舱壳体、压载水舱、排水口、天然气储藏室和天然气输出接口，其中：压载水舱与天然气储藏室连接且均设置于储藏舱壳体的内部，压载水舱设置于天然气储藏室的下方，排水口和天然气输出接口分别设置于压载水舱和天然气储藏室上，储藏舱壳体与平台结构连接，压载水舱与海上控制部分连接，储藏室与加工处理站连接。

4.根据权利要求1所述的用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征是，所述的海上控制部分包括：平台支柱结构、燃料电池模块、生活模块和控制室，其中：燃料电池模块、生活模块和控制室均设置于平台支柱结构上，燃料电池模块通过平台支柱结构与加工处理站连接，控制室通过平台支柱结构与若干个天然气储藏舱连接，燃料电池模块分别与控制室和生活模块连接，控制室和燃料电池模块均与平台结构连接。

5.根据权利要求1所述的用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征是，所述的平台结构包括：若干个张力腿和平台骨架，其中：平台骨架分别与海上控制部分和若干个天然气储藏舱连接，若干个张力腿沿平台骨架的轮廓均匀分布且均与平台骨架连接。

6.根据权利要求5述的用于天然气水合物开采的海洋平台，其特征是，所述的平台骨架为两组由若干个连接杆组成的多变形架结构，该架结构与若干个天然气储藏舱的外侧边缘连接。