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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR EXTRACTING METHANE HYDRATE ON THE OCEAN FLOOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/047832
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for extracting methane hydrate on the ocean floor, wherein a tube that is open on both ends is guided into the area of the methane hydrate and high-pressure air is built up in the lower section of the tube, wherein solid methane hydrate is swept along by the strong flow generated in the tube from the bottom upward and substantially thawed as it passes through the tube from the bottom upward. The resulting methane gas fraction is collected on the top section of the tube and stored in appropriate containers for further use.

Inventors:
HOELTER HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/000412
Publication Date:
August 17, 2000
Filing Date:
February 13, 2000
Export Citation:
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Assignee:
HOELTER HEINZ (DE)
International Classes:
E21C45/00; E02F3/92; E21C45/06; E21C50/00; (IPC1-7): E02F3/88; E02F7/00; E21B43/00
Domestic Patent References:
WO1998044078A11998-10-08
Foreign References:
US3969834A1976-07-20
US4424858A1984-01-10
US3857651A1974-12-31
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Methanhydrat auf dem Meeresboden, dadurch gekennzeichnet, daß ein beidseitig offenes Förderrohr bis in den Bereich des Methanhydrats geführt wird, daß in dem unteren Bereich des Förderrohres Hochdruckluft eingeleitet wird und daß in der dadurch im Rohr von unten nach oben erzeugten starken Strömung festes Methanhydrat mitgerissen, zum größten Teil innerhalb des Förderrohres aufgetaut und die dabei anfallende Gasfraktion im oberen Bereich des Förderrohres aufgefangen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Förderrohres eine Schwertrübeflüssigkeit zusammen mit der Druckluft oder alleine eingepumpt bzw. eingedrückt wird, wodurch aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Dichte der Schwertrübeflüssigkeit eine Auftriebsströmung im Förderrohr erzeugt und in der Strömung Methanhydratmassen mitgeführt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dal3 sich der Querschnitt des Förderrohres von unten nach oben kontinuierlich erweitert.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben strömende Schwertrübeflüssigkeit aus dem Wasser abgetrennt und erneut im Kreislauf dem unteren Bereich der Förderrohres zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluft und/oder die Schwertrübeflüssigkeit vorgewärmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Gewinnung des Methanhydrates eingesetzten Rohre wärmeisoliert werden.
Description:
Verfahren zur Gewinnung von Methanhydrat auf dem Meeresgrund Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Methanhydrat auf dem Meeresgrund.

Auf dem Meeresgrund gibt es gräulich-weiße Brocken, das sogenannte dreckige Eis. Dieses unscheinbare Material kann die Lösung aller Energieprobleme sein.

Es handelt sich um ein Methanhydrat, eine Substanz aus Wasser und Methan. Unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen haben sich Wassermoleküle in einem festen Gitterverbund um gasförmige Methanmoleküle gelagert und diese praktisch eingekapselt.

Wenn die Struktur dieses *, Eisgases"durch Wärme und/oder Druckverlust aufgelöst wird, entweicht das Gas und das wiederum ist als wichtiger Energieträger entsprechend nutzbar.

Methanhydrat wird auch als gefrorenes Methan bezeichnet.

Alleine auf dem Meeresboden im Bereich der Ost-und Westküste der USA schätzt man die Vorräte auf 11 Billarden m3 Methangas, das achtzigtausendfache des weltweit bekannten Erdgasvorkommens. Diese Energiemenge übersteigt alles, was bisher bekannt ist.

Wenn nur 1% dieses Methanvorrates zugänglich gemacht würde, würden die Gasressourcen der USA mehr als verdoppelt. Damit würden die USA ihren Gasbedarf nicht mehr nur für 40 Jahre, sondern bereits dann für 80 Jahre decken können.

Die Problematik besteht bisher im Gewinnen und Fördern dieser gefrorenen gasführenden Hydratmassen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von festem Methanhydrat aus dem Meer zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des vorliegenden Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das feste Methanhydrat unter Zugrundelegen des Mammutpumpenprinzipes in Rohrleitungen, die je nach der Größe der Hydratmassen unten auf dem Meeresgrund einen Durchmesser bis zu mehreren Metern haben können, an die Oberfläche zu fdrdern. An der tiefsten Rohrstelle sind unten im Bereich des Einlasses Düsen, vorzugsweise Ringdüsen, angebracht, die in Abhängigkeit von der Tiefe des auf dem Meeresgrund lagernden Methanhydrates mit Druckluft unter einem Druck bis mehrere 100 bar beaufschlagt werden. Aufgrund des Mammutpumpenprinzipes bildet sich im Rohr eine starke Strömung von unten nach oben aus, in deren Sog Methanhydratbrocken aus der Umgebung des Rohrendes unten auf dem Meeresboden mitgerissen werden.

Dabei wird beim Aufwärtsströmen des festen Methanhydrates sowohl durch die Druckentlastung als auch durch den Temperaturanstieg das Methanhydrat geschmolzen und dabei gasförmiges Methan freigesetzt, was zu einer weiteren Erhöhung des Auftriebes im Förderrohr führt.

Das aufgetaute Methan wird dann im oberen Bereich des Förderrohres in entsprechenden Einhausungen aufgefangen und kann dann der weiteren Nutzung zugeführt werden.

Zusätzlich zur Druckluft oder auch anstelle von Druckluft kann zur Erzeugung des gewünschten Auftriebes im Förderrohr auch eine Schwertrübe-Flüssigkeit mit geeigneter spezifischer Dichte eingesetzt werden.

Zweckmäßigerweise wird die schwertrübe Flüssigkeit nach Passieren des Förderrohres in geeigneten Trenneinrichtungen aus dem Meerwasser wieder abgetrennt und im Kreislauf erneut dem unteren Bereich des Förderrohres zugepumpt.

Dadurch, daß nach einem weiteren Merkmals des erfindungsgemäßen Verfahrenbs der Querschnitt des Förderrohres von unten nach oben erweitert wird, kann den durch das Auftauen des Methanhydrates entstehenden zusätzlichen Gasmengen Rechnung getragen werden. Hinzu kommt, daß durch eine solche Maßnahme die Strömungsgeschwindigkeit im Förderrohr und damit die Verweilzeit des festen Methanhydrats im Rohr beeinflußt werden kann. Beispielweise ist es dadurch möglich eine konstante Strömungsgeschwindigkeit im Förderrohr einzustellen.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen daß oben am Überlauf des als Mammutpumpe ausgebildeten Förderrohres ein Gasauffangbehälter vorgesehen ist und eine Wasser-Schwertrübe-Trennung vorgenommen wird, so daß, wie beabsichtigt, das Gas aufgefangen werden kann. Nach der Trennung von Wasser und Trübe kann die Trübe wiederrum durch Pumpen nach unten zum Einlauf des Mammutpumpensystems gedrückt werden.

Zur schnelleren Erwärmung des festen Methanhydrates und damit auch zur Beschleunigung der Methangasfreisetzung im Förderrohr können Druckluft und/oder Schwertrübe-Flüssigkeit nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vor ihrem Einsatz zusätzlich erwärmt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß eventuell im Methanhydrat mit eingebundene Gesteinsanteile dann, wenn das Methanhydrat geschmolzen und das Gas entwichen ist, aufgrund der spezifisch eingestellten Strömungsbedingungen im Rohr langsam wieder nach unten absacken und den Freiraum am Meeresgrund, aus dem das feste Methanhydrat gewonnen wurde, zum Teil wieder auffüllen.

Das Verfahren ist nicht auf der Anwendung auf dem Meer bzw. dem Meeresboden beschränkt, sondern kann erfindungsgemäß selbstverständlich auch in Festlandsbereichen eingesetzt werden. Hier kann es zum Beispiel erforderlich sein mit einem Isolierrohr gegen Kälte und mit spezifisch aufbereitetem Wasser zu arbeiten, um aus mehreren 100 Metern Tiefe gefrorenes Methanhydrat zu gewinnen.

In der beiliegenden Zeichnug ist dargestellt : mit (1) Meer bzw. Gewässer mit (2) Meeresboden, zum Beispiel 800 m tief mit (3) Förderrohr mit etwa 5 m Durchmesser, welches sich nach oben Erweitert mit (4) Ringformdüsen, die Druckluft in das tragende Medium eindrücken. Die Druckluft kann vorgewärmt sein zum Beispiel als Heißluft und wird durch die Expansion zum Teil wieder abgekühlt. Die höhere Temperatur trägt aber dazu bei, das das feste Methanhydrat schneller schmilzt. mit (5) Aufsteigendes Methanhydratgeröll mit (6) Aus dem aufsteigenden Gashydratgeröll freiwerdendes Methan. mit (7) Der Methanauffangbehälter mit (8) Die Wasser-Schwertrübetrennung mit (9) Das Druckluft-Schwertrübegemisch mit (10) Die Verdichtereinheit mit (11) Der Druckbehälter Auf dem Meeresboden (2) sind mechanische Einrichtungen vorgesehen, die das gefroren Eis mit Greifern oder Kratzern an den Eintrag des Rohres heranführen und in das Systemförderrohr einschleusen.