(一)技术领域
本发明涉及一种海底天然气水合物(又名“甲烷水合物”和“可燃冰”)的开采办法及系统，尤其是一种结构简单、运行可靠成本低、节能环保、安全可控无污染物排放的海洋油气资源开采办法及系统，技术领域属于海洋油气资源开采领域。
(二)
背景技术：
海底天然气水合物是甲烷气体在低温高压环境下与水分子结合形成的结晶体，加热减压分解后产生的主要气体成分是纯度很高的甲烷，甲烷分子只有一个碳原子，燃烧后排放的二氧化碳少，且没有硫化物产生，是一种理想的清洁能源。目前，世界上还没有一种成熟的海底天然气水合物的开采办法及系统正式投入商业运行，原因是现有的开采办法都比较复杂，成本高，而且缺乏可控性和可操作性，容易引起甲烷气体的泄漏，造成环境污染和大气的温室效应，还处于试验室探索阶段，无法投入商业运营。
(三)
技术实现要素：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、运行可靠、成本低、节能环保、安全可控无污染物排放的海底天然气水合物的开采办法以及系统
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的特殊之处在于：通过海上钻井平台钻两个竖井到海底下面含有天然气水合物的矿层的中下部，两个竖井的深度略有不同，间距不要太远。再向较深一点的竖井底部注入加热后的高温海水，使甲烷从固态变成气态，气态甲烷从另一个竖井中喷出，经过加压和冷却除去其中的水分，经过氮气压缩制冷机再次冷却变液体甲烷或者再次做成天然气水合物储存备用。所开采的甲烷的一部分用作海水加热的燃料。
本发明的有益效果是：1、由于该发明是通过向海底下面有天然气水合物的矿层注入高温海水，使甲烷从固态变成气态的，在注入热海水之前有充分的时间做好管道的密封防漏工作，由于甲烷的分解过程需要吸收热量，在开采的过程中只要停止注入高温海水，天然气水合物就会在短时间内停止其分解过程，不会造成甲烷的泄漏。2、所开采的部分甲烷在燃烧加热炉内燃烧后加热海水，高温海水的热量一部分在海底下面被天然气水合物吸收，剩余部分上升到上面以后经过换热器换热再次加热海水得到循环利用。甲烷燃烧后产生的高温废气经过储水罐后再排到大气中，废气中的水分和热量再次得到充分吸收和利用，废气中的一部分二氧化碳变成碳酸混合入罐内的海水中再次注入海底。排放物只有少量二氧化碳。整套系统绝大多数管路和容器罐采用保温措施，几乎没有热能的浪费。3、该系统采用柴油发电机组供电，造价低，运行可靠，维护方便。4、该开采办法属于空隙渗透置换法，而非挖掘法，不会产生很大的空腔，注入海底下面的海水填充了原来天然气水合物所占的空隙，不会造成海底坍塌。5、所开采的甲烷没有散发到大气中，经过多次循环利用达到开采率最大化。6、该系统的排放物只有二氧化碳，其他废弃物全部回填海底下面得到再利用，无污染物排放。
(四)附图说明
附图1为本发明海底天然气水合物开采办法及系统的示意图；
附图2为本发明海底天然气水合物开采办法及系统的简化示意图；
其中：1热水(气)输入管路，2增压水泵，3燃烧加热炉，4增压风机，5储水罐，6柴油发电机组，7氮气压缩制冷机，8储存罐，9气体压缩分离器，10换热器，11钻井工作平台，12天然气输出管路，13供水泵，14控制中心。
(五)具体实施方式
如图1、2所示为本发明海底天然气水合物开采办法以及系统的一种具体实施例。包括：热水(气)输入管路(1)，增压水泵(2)，燃烧加热炉(3)，增压风机(4)，储水罐(5)，柴油发电机组(6)，氮气压缩制冷机(7)，储存罐(8)，气体压缩分离器(9)，换热器(10)，钻井工作平台(11)，天然气输出管路(12)，和供水泵(13)，控制中心(14)。
实施时可以通过海上钻井平台，钻两个竖井深度达到海底天然气水合物储层的中下部，在竖井中分别放入热水(气)输入管路(1)和天然气输出管路(12)并与竖井内壁之间密封好，防止天然气泄露，然后在竖井的底部同时用适量的炸药炸出两个空腔并尽可能确保贯通，爆炸后热水(气)输入管路(1)开始向炸药炸出两个空腔注入高温海水，空腔内的天然气水合物受热后分解出具有一定压力的含有水蒸气的气态天然气，连同先前爆炸分解出的天然气一起从天然气输出管路(12)上升到海面以上进入换热器(10)进行冷却；天然气经换热器(10)冷却后分离出的冷凝水流进储水罐(5)内。
天然气经换热器(10)冷却，再经过气体压缩分离器(9)压缩并分离出其中的水分后，经过流量控制分配阀分配，大部分天然气经过氮气压缩制冷机(7)冷却到-162℃后变成液态天然气，或者再次变成天然气水合物，输送到储存罐(8)中等待转运。小部分输送到燃烧加热炉(3)内燃烧并加热海水。
燃烧加热炉(3)最初可以用现成的天然气作为燃料燃烧，加热海水。燃烧加热炉(3)内天然气燃烧后产生的高温废气(主要成分是二氧化碳和水蒸气)经过增压风机(4)增压，进入储水罐(5)中，废气中的热量再次加热海水；废气中的水蒸气变成液态水，废气中的一部分二氧化碳变成碳酸也混合入罐内的海水中，再次注入海底。排放物只有少量二氧化碳。
该系统的运行特别是各个管路的流量是由控制中心(14)进行整体控制的。
储水罐(5)中的海水主要由供水泵(13)从海水中汲取，经换热器(10)加热后提供的。
热水(气)输入管路(1)是根据海底出气量的多少和海水回填需要决定输入热水还是热水蒸气的。
随着热水(气)的不断注入，炸药炸出的两个海底空腔会不断扩大，合二为一，并继续扩大，如果天然气水合物的含量不是太大，则空腔不会扩大，但空腔周围的缝隙会不断向周围延伸，缝隙中会不断冒出气态天然气。
为了减少热量损失，该系统几乎所有输送管路和容器罐外面都要作保温隔热处理。
该系统的简化运转方式是，加热后的热水汽经过热水(气)输入管路(1)，源源不断地注入海底，气态天然气源源不断地从输出管路(12)生产出来。
1.一种海底天然气水合物(又名“甲烷水合物”和“可燃冰”)的开采办法及系统，包括：热水(气)输入管路(1)，增压水泵(2)，燃烧加热炉(3)，增压风机(4)，储水罐(5)，柴油发电机组(6)，氮气压缩制冷机(7)，储存罐(8)，气体压缩分离器(9)，换热器(10)，钻井工作平台(11)，天然气输出管路(12)，供水泵(13)以及控制中心(14)；其特征是为了防止热量损失，几乎所有输送管路和容器罐外面都要作保温隔热处理。
2.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：需要通过海上钻井工作平台(11)钻两个深度略有不同，间距不要太远的竖井到海底下面含有天然气水合物的矿层的中下部，然后在竖井的底部同时用适量的炸药炸出两个空腔并尽可能确保贯通；再向较深一点的竖井底部通过保温热水(气)输入管路(1)不断注入加热后的高温海水或水蒸气，使天然气从固态变成气态，天然气从另一个竖井中经保温输出管路(12)喷出。
3.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：该系统所生产的部分天然气作为燃烧加热炉(3)给海水加热的燃料；储水罐(5)中的水是经过增压水泵(2)输送进燃烧加热炉(3)内加热的，然后通过热水(气)输入管路(1)不断注入海底的。
4.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：燃烧加热炉(3)产生的废气通过增压风机(4)增压后被输进储水罐(5)内，其余热和水分以及含硫废物被水吸收，并再次同流到海底。
5.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：该系统储存罐(8)里的最终产品是天然气水合物或液体天然气；产品进入储存罐(8)之前要经过气体压缩分离器(9)分离出水分，再经氮气压缩制冷机(7)冷却降温。
6.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：该系统中海底的天然气水合物是以天然气与水蒸气混合气体自喷的方式经保温输出管路(12)喷出，提升到钻井工作平台(11)上的。
7.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：海水经供水泵(13)进入储水罐(5)之前，要经过换热器(10)进行热量交换升温，同时给刚刚从天然气输出管路(12)上来的天然气降温。
8.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：该系统的整体运行是由控制中心(14)进行控制的。
9.根据权利要求1所述的海底天然气水合物的开采办法及系统其特征是：该系统使用柴油发电机组(6)供电。