所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0033]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0034]下面將對本發(fā)明海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采方法的原理進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明的綠色開采方法一方面采用將采掘的天然氣水合物進(jìn)行水下分解的方式，避開了水合物顆粒在多相管輸條件下的動態(tài)分解問題；同時(shí)，有效地利用天然氣膨脹做功以及海底壓力能，節(jié)約了能源并降低了天然氣的開采成本。
[0035]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采方法的原理示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采方法包括以下多個(gè)步驟。
[0036]步驟A:
[0037]在不改變海底天然氣水合物地層周圍溫度和壓力的情況下，利用海底采礦的方式采掘天然氣水合物并二次破碎得到天然氣水合物顆粒與海水的混合物。本步驟事實(shí)上是天然氣水合物的預(yù)處理步驟，包括機(jī)械采掘天然氣水合物固體的步驟和二次破碎得到天然氣水合物顆粒的步驟。在本發(fā)明中，所述“不改變天然氣水合物地層周圍溫度和壓力的情況”是相對于傳統(tǒng)水合物開采方法而言的，傳統(tǒng)的開采方法是通過人為地向天然氣水合物地層注熱、降低地層壓力、注入化學(xué)試劑等方法使天然氣水合物在地層中分解成天然氣和水后再進(jìn)行采集，本發(fā)明所用的開采方法是固態(tài)開采方法并且不要求人為地主動改變天然氣水合物賦存地層的溫度壓力以達(dá)到天然氣水合物原位分解的目的，也即本發(fā)明所述的不改變天然氣水合物地層周圍溫度和壓力是指不主動去改變天然氣水合物地層周圍的溫度和壓力。
[0038]步驟B:
[0039]將步驟A得到的天然氣水合物顆粒與海水的混合物直接在海底進(jìn)行密封環(huán)境下的熱分解得到天然氣，其中，熱分解所需的能量包括天然氣水合物熱分解時(shí)氣體膨脹作功產(chǎn)生的能量。本步驟直接對天然氣水合物顆粒進(jìn)行熱分解和與海水的分離，從而直接得到天然氣。其中，還包括在熱分解的同時(shí)向密封環(huán)境外排出海水和泥沙的步驟。
[0040]同時(shí)，由于在熱分解得到天然氣之后，輸送的天然氣會膨脹，同時(shí)輸送天然氣的管道中會存在較大的壓差，天然氣膨脹作功和天然氣輸送管的內(nèi)外壓差作功的能量均能夠加以利用(例如轉(zhuǎn)化為電能)，所以本發(fā)明創(chuàng)造性地直接利用這部分能量在海底用于天然氣水合物的熱分解，同時(shí)還能用于天然氣水合物的采掘和二次破碎，有效地節(jié)約了能源并降低了成本。
[0041]更優(yōu)選地，還可以同時(shí)利用來源于海洋表面熱海水的能量來輔助加強(qiáng)天然氣水合物的熱分解。具體地，可以將海洋表面熱海水輸送至海底的密封環(huán)境中并且將海洋表面熱海水的能量用于熱分解。
[0042]步驟C:
[0043]將步驟B分解得到的天然氣輸送至海面進(jìn)行后處理并得到液化天然氣。其中，后處理可以包括凈化處理和液化處理等常規(guī)的處理步驟，待液化天然氣存儲到一定量后進(jìn)行外輸即可。
[0044]下面對本發(fā)明的海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采裝置作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采方法優(yōu)選地直接采用該綠色開采裝置來實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明不限于此。
[0045]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例中第一種實(shí)施方式的海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例中第二種實(shí)施方式的海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]下面主要以第一種實(shí)施方式來進(jìn)行說明。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述海底淺層非成巖天然氣水合物的綠色開采裝置包括采掘破碎單元1、第一輸送管4、分解單元π、天然氣輸送管13、能量供給單元m和海面支持單元IV。
[0047]采掘破碎單元I用于進(jìn)行天然氣水合物的采掘和二次破碎，從而在不改變海底天然氣水合物地層周圍溫度和壓力的情況下得到天然氣水合物顆粒與海水的混合物。根據(jù)本發(fā)明，采掘破碎單元I包括采掘頭I和二次破碎子單元2，采掘破碎單元I通過第一輸送管4與分解單元Π連接。優(yōu)選地，采掘破碎單元I為集成有采掘頭I和二次破碎子單元2的自行式采礦車，由此在采掘到天然氣水合物之后可立即通過二次破碎在采掘水合物的之后可立即通過二次破碎裝置進(jìn)行顆粒細(xì)化，更易于天然氣水合物顆粒與海水的混合物在第一輸送管4中流動，并且還可以增加顆粒傳熱面積，使之在密封分解倉內(nèi)進(jìn)行更加高效的分解。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一輸送管4為軟管并且軟管上還設(shè)置有若干個(gè)浮球3，以減小軟管與海底表面的摩擦并降低磨損。
[0048]分解單元Π用于進(jìn)行天然氣水合物的分離和熱分解并得到天然氣。根據(jù)本發(fā)明，分解單元Π包括密封分解倉11和設(shè)置在密封分解倉11中的電加熱子單元6，密封分解倉11為熱分解提供相對密封的環(huán)境，電加熱子單元6為熱分解提供熱量，從而實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的熱分解。分解單元π通過天然氣輸送管13與海面支持單元IV連接。優(yōu)選地，分解單元Π還包括用于分離海水的過濾子單元5、用于排出海水的海水栗10和用于排出泥沙的螺桿砂漿栗12。其中，過濾子單元5可分離出一部分海水，從而降低后續(xù)加熱過程中的能量消耗，過濾子單元5可以為濾網(wǎng)。此外，在密封分解倉11與天然氣輸送管13之間也可以設(shè)置輔助過濾網(wǎng)7，從而進(jìn)一步保證輸送出去的天然氣的清潔度。
[0049]能量供給單元m利用天然氣膨脹作功和天然氣輸送管內(nèi)外壓差作功產(chǎn)生的能量并轉(zhuǎn)化為電能，從而直接利用電能進(jìn)行天然氣水合物的熱分解和采掘破碎單元I的驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明，能量供給單元m包括發(fā)電機(jī)8和設(shè)置在天然氣輸送管13中的渦輪機(jī)9，采掘破碎單元I和電加熱子單元6與能量供給單元ΙΠ電連接。具體地，采掘破碎單元I和電加熱子單元6的動力由發(fā)電機(jī)8提供，發(fā)電機(jī)8由天然氣輸送管13內(nèi)的渦輪機(jī)9驅(qū)動，渦輪機(jī)9的動力由天然氣輸送管13內(nèi)流動的天然氣提供，由此充分地利用了可利用的能源。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方式，所述綠色開采裝置還包括輔助能量供給單元V。具體如圖3所示，輔助能量供給單元V包括設(shè)置在海面支持船16上的熱海水栗15和連接熱海水栗15與密封分解倉11的熱海水輸送管14，由此，熱海水能夠通過熱海水輸送管14并由熱海水栗15輸送至密封分解倉11中，從而輔助電加熱子單元6進(jìn)行天然氣水合物的熱分解，熱海水在溫度降低后可以通過海水栗10和螺桿砂漿栗12排出密封分解倉11。優(yōu)選地，熱海水輸送管14嵌套在天然氣輸送管13內(nèi)，由此可實(shí)現(xiàn)熱海水保溫與加熱天然氣防止天然氣水合物再次生成的雙重有益效果。其中，本發(fā)明所述的熱海水是指位于海表面且溫度高于海底海水溫度的海水。
[0051]海面支持單元IV在海面對海底輸送來的天然氣進(jìn)行相關(guān)的處理。根據(jù)本發(fā)明，海面支持單元IV包括海面支持船16和設(shè)置在海面支持船16上的后處理單元。優(yōu)選地，后處理單元可以包括天然氣凈化子單元17、LNG液化子單元18和外輸子單