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Title:
METHOD, SYSTEM, AND DEVICE FOR DECOMPOSING METHANE HYDRATE AND METHOD AND SYSTEM FOR OBTAINING METHANE FROM METHANE HYDRATE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/059811
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method, to a system, and to a device for decomposing methane hydrate (1) and to a method and to a system for obtaining methane from methane hydrate (1), wherein methane-hydrate-containing seabed is removed and transported to a supply apparatus (3) at the sea surface (O) and methane is obtained from the methane hydrate (1).

Inventors:
KLEINEN, Torsten (Childrichstraße 9, Erkelenz, 41812, DE)
Application Number:
EP2017/070141
Publication Date:
April 05, 2018
Filing Date:
August 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
MHWIRTH GMBH (Kölner Straße 71-73, Erkelenz, 41812, DE)
International Classes:
E21C50/00; E02F7/00; E21B43/01
Foreign References:
US5950732A1999-09-14
JP2011084896A2011-04-28
US20120181041A12012-07-19
US20120193103A12012-08-02
US20030214175A12003-11-20
JP2014201875A2014-10-27
JP2014201875A2014-10-27
DE19626591C11998-04-16
Attorney, Agent or Firm:
KLUIN, Jörg-Eden (Benrather Schloßallee 111, Düsseldorf, 40597, DE)
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Claims:
Patentansprüche:

1 . Verfahren zum Abbau von Methanhydrat (1 ), wobei methanhydrathaltiger Meeresboden (2) abgetragen und zu einer Versorgungseinrichtung (3) an der Meeresoberfläche (O) transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Transport mittels eines Gashebeverfahrens, bevorzugt eines Lufthebeverfahrens und/oder Methanhebeverfahrens, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abtragens und/oder des Transports keine Maßnahmen zur Trennung des Methanhydrats (1 ) von übrigem Meeresboden und/oder Bildung von Methan aus Methanhydrat erfolgen.

4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein gezielter Wärmeeintrag in den methanhydrathaltigen Meeresboden (2) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass etwaiges während des Abtragens gebildetes und/oder freigesetztes Gas aufgefangen und zu der Versorgungseinrichtung (3) geführt wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass detektiert wird, ob während des Abtragens Gas gebildet und/oder freigesetzt wird und eine Gasaufnahmevorrichtung (5) nur dann aktiviert wird, wenn Gas detektiert wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen mit Abtragsmitteln erfolgt, die ein drehangetriebenes Abtragswerkzeug, vorzugsweise einen Bohrkopf (6), aufweisen.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtragen durch nebeneinander durchgeführte Bohrungen erfolgt.

9. System zum Methanhydratabbau, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

mit einer Verarbeitungseinrichtung (8), mittels welcher Methanhydrat und Methan von weiteren Bestandteilen des abgetragenen Meeresbodens separierbar ist, mit Abtragsmitteln, mittels welchen methanhydrathaltiger Meeresboden abtragbar ist, und

mit einer Verbindungsleitung (9) zwischen der Verarbeitungseinrichtung (8) und den Abtragsmitteln.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragsmittel einen Bohrkopf (6) vorzugsweise mit einer Aufnahmeöffnung (10) und vorzugsweise einen Drehantrieb (1 1 ) umfassen.

1 1 . System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Gasauffangmittel (4), die vorzugsweise eine aktivierbare und deaktivierbare Gasaufnahmevorrichtung (5) und Gasdetektoren (12) aufweisen, vorgesehen sind.

12. System nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragsmittel und Gasauffangmittel (4) Teil einer auf dem Meeresboden (B) positionierbaren Einheit (14) bilden.

13. System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinrichtung (8) eine Gasabtrennungsanlage (13) aufweist.

14. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung (300),

mit einem um eine Drehachse (D) drehantreibbaren Abtragskopf (301 ), der eine Stirnfläche (302) und eine Radialfläche (303) umfasst,

wobei an der Stirnfläche (302) mindestens ein stirnseitiges Abtragswerkzeug (304) und vorzugsweise an der Radialfläche (303) mindestens ein radiales Abtragswerkzeug (305) vorgesehen ist, und wobei der Abtragskopf (301 ) eine Aufnahmeöffnung (307) zur Aufnahme abgetragenen Meeresbodens umfasst.

15. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnung (307) in der Stirnfläche (302) vorgesehen ist.

16. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtragskopf (301 ) einen Grundkörper (308) umfasst, der die Stirnfläche (302) und die Radialfläche (303) bildet.

17. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnfläche (302) vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Drehachse (D) eine von der Stirnfläche (302) vorspringende Bohrspitze (306) vorgesehen ist.

18. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (302) als Kegelfläche mit einem vorzugsweise stumpfen Stirnflächenwinkel (cd ) ausgebildet ist, der vorzugsweise zwischen 180° und 90°, besonders bevorzugt zwischen 175° und 130°, ganz besonders bevorzugt etwa 170° beträgt.

19. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialfläche (303) als Kegelfläche mit einem vorzugsweise spitzen Radialflächenwinkel ausgebildet ist, der vorzugsweise zwischen 5° und 90° besonders bevorzugt zwischen 8° und 20°, ganz besonders bevorzugt etwa 10° beträgt.

20. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Methanhydrat-Abtragsvorrichtung (300) eine Abtragzuführeinrichtung (310) umfasst, die mit dem Grundkörper (308) auf der der Stirnfläche gegenüberliegenden Rückseite (31 1 ) verbunden ist.

21 . Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (308) ein mit der Aufnahmeöffnung (307) und der Ab- tragzuführeinrichtung (310) kommunizierender Transportkanal (309) vorgesehen ist.

22. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragszuführeinrichtung (310) vorzugsweise mittels eines Anschlussstücks (313) mit einer Förderleitung (312) verbunden ist.

23. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung (312) durch das Innere eines hohlen Bohrstrangs (314) gebildet ist.

24. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (308) mindestens eine Durchgangsöffnung (316) zwischen der Stirnseite (302) und der Rückseite (31 1 ) umfasst.

25. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtragskopf-Trageinrichtung (317) vorgesehen ist, mittels welcher der Abtragskopf (301 ) um die Drehachse (D) drehbar gelagert ist.

26. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehantriebseinrichtung (318) zum Drehantrieb des Abtragskopfes (301 ) vorgesehen ist, die an der Abtragskopf-Trageinrichtung (317) gelagert ist.

27. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragskopf-Trageinrichtung (317) eine Mehrzahl von Stützbeinen (320), bevorzugt mindestens drei Stützbeine (320) aufweist.

28. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragskopf-Trageinrichtung (317) mindestens eine Schubeinrichtung (321 ) umfasst.

29. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragskopf-Trageinrichtung (317) mindestens einen Gasschild (322) umfasst, mittels welchem ein räumlicher Bereich um den Abtragskopf (301 ) zumindest teilweise von der Umgebung wahlweise abschirmbar ist.

30. Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise an der Abtragskopf-Tragvorrichtung (317) angeordneter Gasdetektor (327) vorgesehen ist.

31 . Verfahren zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat (1 ),

wobei methanhydrathaltiger Meeresboden (B) abgetragen und der Abtrag von einer in einer Förderleitung (402) zur Wasseroberfläche (O) hin erzeugten Wasserströmung (S) mitgerissen und gefördert wird,

wobei zur Erzeugung der Wasserströmung (S) unter der Wasseroberfläche (O) Methangas in die Förderleitung (402) eingeleitet wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Methangas zumindest teilweise aus dem geförderten Methanhydrat (1 ) während des laufenden Fördervorgangs erzeugt wird.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Fördervorgangs unter Druck bereitgestelltes Methangas in die Förderleitung (402) eingeleitet wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Methangas unter einem Druck von 3 bis 5 MPa in die Förderleitung eingeleitet wird.

35. System zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat,

mit Abtragsmitteln (406) zum Abtrag von methanhydrathaltigem Meeresboden (B),

mit einer Förderleitung (402) zum Fördern des Abtrags an Meeresboden, mit einem Methangastank (416), in dem gefördertes oder aus dem Abtrag gewonnenes Methangas speicherbar ist, und mit einer an den Methangastank (416) und unter der Wasseroberfläche (O) an die Förderleitung (402) angeschlossenen Methangasleitung.

36. System nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilmittel (421 ) vorgesehen sind, mit denen der Methangastank (416) wahlweise über die Gasleitung (420) mit der Förderleitung (402) verbindbar ist.

37. System nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmittel (421 ) derart ausgebildet sind, dass der Volumenstrom und/oder der Druck, unter welchem Methangas in die Förderleitung (402) einströmt, veränderbar ist.

38. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erfassung der Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit, vorzugsweise Volumenstrom- Erfassungsmittel (423), vorgesehen sind.

39. System nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel derart ausgebildet und mit den Ventilmitteln (421 ) verbunden sind, dass die Ventilmittel (421 ) im Sinn der Erzielung eines Volumenstroms durch Sollwerte ansteuerbar sind.

40. System nach einem der Ansprüche 35 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtragsmittel (406) Teil einer Abtragseinrichtung (403) sind, die mindestens einen Gasdetektor und eine Gasabschirmeinrichtung (412) umfasst, mittels welcher ein Bereich um die Abtragsmittel (406) gegenüber der Umgebung zumindest teilweise abschirmbar ist.

Description:
Verfahren, System und Vorrichtung zum Abbau von Methanhydrat sowie Verfahren und System zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung zum Abbau von Methanhydrat sowie ein Verfahren und ein System zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat.

Aus der JP 2014201875 A2 ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von Methan aus dem Meeresboden bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Bohrspitze, welche in den Meeresboden im Bereich von Methanhydrat-Lagerstätten niederbringbar ist. Die Bohrspitze umfasst eine Heizeinrichtung und ist dafür eingerichtet, erwärmtes Meerwasser in die Lagerstätte einzubringen, um so Methanhydrat von den weiteren Bestandteilen des Meeresbodens zu separieren. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung, mittels welcher separiertes Methanhydrat oder bereits entstehendes Methangas aufgefangen und einer zur Meeresoberfläche führenden Förderleitung zugeführt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Betrieb dieser Vorrichtung auch aufgrund der benötigten Heizleistung energieintensiv ist.

Nachteilig hierbei ist daher, dass es aufwendig, insbesondere energieaufwendig, ist und/oder nicht unter wünschenswert vielen Bedingungen zu einem wünschenswert hohen Ertrag führt. Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung zu schaffen, welche hinsichtlich zumindest eines der genannten Nachteile verbessert sind, insbesondere mit welcher ein energieeffizienter Abbau von Methanhydrat-Lagerstätten im Meeresboden ermöglicht und die Energiebilanz bei der Gewinnung von Methan aus Methanhydrat verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren zum Abbau von Methanhydrat, das in Anspruch 9 wiedergegebene System zum Abbau von Methanhydrat, die in Anspruch 14 wiedergegebene Vorrichtung zum Abtragen von Methanhydrat, das in Anspruch 31 wiedergegebene Verfahren zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat und durch das in Anspruch 35 wiedergegebene System zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abbau von Methanhydrat wird methan- hydrathaltiger Meeresboden vorzugsweise mechanisch abgetragen und zu einer Verarbeitungseinrichtung transportiert, die vorzugsweise in der Nähe oder oberhalb der Meeresoberfläche vorgesehen ist. Mittels der Verarbeitungsvorrichtung wird vorzugsweise Methanhydrat und/oder Methan von weiteren Bestandteilen des abgetragenen Meeresbodens getrennt. Bevorzugt wird ein Gemisch aus Methanhydrat und sonstigem Meeresboden abgetragen.

Bevorzugt wird methanhydrathaltiger Meeresboden in festem Aggregatszustand abgetragen und weiter bevorzugt auch in festem Aggregatszustand - bevorzugt zusammen mit etwaigem, etwa während des Transports entweichenden Methan - zu der Verarbeitungseinrichtung transportiert. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise das Verhältnis aus Ertrag und Aufwand verbessert, insbesondere der zur Produktion von Methangas aus Methanhydrat erforderliche Energieaufwand reduziert werden kann.

Bevorzugt erfolgt der Transport des methanhydrathaltigen Meeresbodens mittels eines Lufthebeverfahrens. Das Lufthebeverfahren ist für sich genommen beispielsweise aus der DE 196 26 591 C1 bereits bekannt. Bevorzugt wird bei dem Lufthebeverfahren Pressluft in eine Förderleitung zum Abtransport des gelösten Meeresbodens eingeblasen, verringert auf diese Weise die Dichte des dort vorhandenen Materials und führt dazu, dass sich der abgetragene methanhydrathaltige Meeresboden in der Förderleitung nach oben bewegt.

Es ist auch denkbar, mit Vorteil statt Luft optional anderes Gas, insbesondere Methangas, einzublasen.

Vorzugsweise erfolgen - bevorzugt unter der Meeresoberfläche - während des Ab- tragens und/oder des Transports keine Maßnahmen zur Trennung des Methanhydrats von übrigem Meeresboden und/oder zur Bildung von Methan aus Methanhydrat. Bevorzugt erfolgen jedenfalls keine derartigen Maßnahmen, die nicht durch den Abtrag und/oder den Transport selbst bedingt sind.

Vorzugsweise wird während des Abtragens und/oder des Transports kein Gas in den noch nicht abgebauten Meeresboden eingepumpt. Bevorzugt erfolgt während des Abtragens und/oder des Transports kein gezielter Wärmeeintrag in den Meeresboden, vorzugsweise jedenfalls kein Wärmeeintrag, der nicht durch den Abtrag und/oder den Transport bedingt ist. Bevorzugt wird kein erwärmtes Fluid in den Meeresboden eingepumpt. Besonders bevorzugt erfolgt kein gezielter Wärmeeintrag in den methanhydrathaltigen Meeresboden. Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hierauf verzichtet werden kann und auf diese Weise der Aufwand verringert werden kann. Besonders bevorzugt wird nichts in den methanhydrathaltigen, noch nicht abgebauten Meeresboden eingepumpt.

Vorzugsweise wird etwaiges während des Abtragens gebildetes und/oder freigesetztes Gas - insbesondere Methan - aufgefangen und zu der Verarbeitungseinrichtung geführt. Auf diese Weise kann der Ertrag gesteigert werden und es wird die Gefahr eines unkontrollierten Austretens von Methan, ein so genannter Blowout, verringert. Ein solcher Blowout kann insbesondere eine Gefahr für eine schwimmende Versorgungseinrichtung darstellen, von welcher aus der Abtrag betrieben wird und welche die Verarbeitungseinrichtung umfassen kann.

Grundsätzlich ist denkbar, dass dies mittels einer stets aktivierten und/oder aktiven Gasaufnahmevorrichtung erfolgt. Vorzugsweise wird detektiert, ob während des Abtragens Gas - insbesondere Methan - gebildet und/oder freigesetzt wird.

Vorzugsweise wird eine Gasaufnahmevorrichtung nur dann aktiviert, wenn Gas detektiert wird. Eine stets aktivierte und/oder aktive Gasaufnahmevorrichtung kann sich ertragsmindernd auf das Verfahren auswirken, etwa indem sie verschleißanfällig sein kann. Auch kann sie eine laterale Positionierbarkeit einer Einheit aus Abtragsund/oder Gasauffangvorrichtung erschweren.

Das Abtragen erfolgt bevorzugt mit Abtragsmitteln, die ein drehangetriebenes Abtragswerkzeug aufweisen. Das Abtragswerkzeug ist bevorzugt in der Lage, methan- hydrathaltigen Meeresboden von angrenzendem Meeresboden - der methanhydrat- haltig sein kann oder nicht - abzutrennen oder abzulösen. Das Abtragswerkzeug umfasst bevorzugt einen Schneidkopf. Das Abtragswerkzeug umfasst bevorzugt Reißzähne. Das Abtragswerkzeug umfasst mit Vorteil einen Bohrkopf. Der abgetragene methanhydrathaltige Meeresboden wird bevorzugt durch eine Aufnahmeöffnung des Abtragswerkzeugs in das Abtragswerkzeug hinein und weiter bevorzugt von diesem in die Gashebeleitung geführt. Das Abtragswerkzeug weist vorzugsweise eine im Wesentlichen kegelförmige Außenkontur, besonders bevorzugt mit einer Bohrspitze, auf. Hierdurch wird die Gefahr reduziert, dass - insbesondere bei seitlich abschüssigem Meeresboden - die Abtragsvorrichtung seitlich auswandert.

Das Abtragen erfolgt bevorzugt durch nebeneinander durchgeführte und besonders bevorzugt zumindest nahezu aneinander angrenzende oder teilweise überdeckende Bohrungen. Die Bohrungen reichen bevorzugt weniger als 200 m tief in den Meeresboden hinein.

Die Abtragsmittel werden bevorzugt unabhängig von der Versorgungseinrichtung seitlich bewegt. Die Abtragsmittel werden bevorzugt relativ zu der Versorgungseinrichtung seitlich bewegt. Dies erfolgt in einer bevorzugten Ausgestaltung mittels Verlagerungsmitteln, die mindestens eine Schubeinrichtung mit beispielsweise einem Propeller umfassen können. Bevorzugt wird auf der Versorgungseinrichtung Methan von dem methanhydrathalti- gen Meeresboden bzw. dem Methanhydrat abgetrennt. Übriger Meeresboden wird bevorzugt über eine Rückführleitung zurückgeführt.

Mit Vorteil weist das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf:

Bevorzugt wird methanhydrathaltiger Meeresboden abgetragen.

Bevorzugt wird etwaiges während des Abtragens gebildetes und/oder freigesetztes Gas - insbesondere Methan - aufgefangen und an die Meeresoberfläche geführt.

Vorzugweise wird der abgetragene methanhydrathaltige Meeresboden mittels eines Gashebeverfahrens an die Meeresoberfläche transportiert.

Bevorzugt wird mit der Verarbeitungseinrichtung aus dem methanhydrathaltigen Meeresboden Methan gewonnen. Hierzu umfasst die Verarbeitungseinrichtung vorzugsweise eine Gasabtrennungsanlage.

Bevorzugt wird an der Versorgungseinrichtung - bevorzugt in einer Gasabtrennungsanlage - gewonnenes Methan für das Gashebeverfahren genutzt.

Vorzugsweise wird übriger Meeresboden von der Versorgungseinrichtung durch eine Rückführleitung zurückgeführt.

Die Erfindung betrifft auch ein System zum Methanhydratabbau, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Das erfindungsgemäße System, welches auch als eine ganzheitliche Vorrichtung angesehen werden kann, umfasst eine Verarbeitungseinrichtung. Die Verarbeitungseinrichtung ist bevorzugt in der Nähe oder an der Meeresoberfläche angeordnet. Das erfindungsgemäße System umfasst vorzugsweise eine Abtragsvorrichtung, die - besonders bevorzugt - eine Gasauffangvorrichtung umfassen kann. Zudem umfasst das erfindungsgemäße System eine Verbindungsleitung zwischen der Verarbeitungseinrichtung und der Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung. Die Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung bildet bevorzugt eine auf dem Meeresboden positionierbare Einheit.

Die Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung umfasst bevorzugt Abtragsmittel. Die Abtragsmittel umfassen mit Vorteil ein Abtragswerkzeug. Das Abtragswerkzeug ist bevorzugt hohl ausgebildet und/oder weist eine Durchführleitung für methanhydrat- haltigen Meeresboden auf. Das Abtragswerkzeug umfasst bevorzugt eine Aufnah- meöffnung, durch die bevorzugt abgebauter methanhydrathaltiger Meeresboden in das Abtragswerkzeug und weiter bevorzugt anschließend in die Verbindungsleitung eintreten kann. Die Außenkontur des Abtragswerkzeugs ist vorzugsweise kegelförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist das Abtragswerkzeug eine Bohrspitze auf.

Die Abtragsmittel umfassen bevorzugt einen Drehantrieb zum Antrieb des Abtragswerkzeugs.

Die Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung Gasauffangmittel. Die Gasauffangmittel umfassen bevorzugt eine aktivierbare und deaktivierbare Gasaufnahmevorrichtung, sowie weiter bevorzugt Gasdetektoren. Die Gasaufnahmevorrichtung kann beispielsweise zylindrisch oder kegelförmig sein. Die Aktivierbarkeit und Deaktivierbarkeit der Gasaufnahmevorrichtung kann dadurch realisiert sein, dass die Gasaufnahmevorrichtung teleskopartig oder ziehharmonikaartig aus- und/oder einfahrbar sein kann. Die Gasaufnahmevorrichtung kann bevorzugt auch als Schürze oder Schutzschirm bezeichnet werden.

Die Verbindungsleitung umfasst vorzugsweise eine Gashebeleitung zum Transport von methanhydrathaltigem Meeresboden mithilfe von Gas. Bevorzugt ist die Verbindungsleitung ist flexibel und erlaubt eine Relativbewegung zwischen ihrem oberen und unteren Ende.

Die Verarbeitungseinrichtung weist bevorzugt eine Gasabtrennungsanlage auf. In dieser Gasabtrennungsanlage erfolgt bevorzugt das Trennen von Methanhydrat von übrigem Meeresboden und/oder das Bilden von Methan aus Methanhydrat. Bevorzugt erfolgt das gezielte Trennen von Methanhydrat von übrigem Meeresboden und/oder das gezielte Bilden von Methan aus Methanhydrat ausschließlich an der Meeresoberfläche, mit Vorteil auf der Versorgungseinrichtung.

Bevorzugt sind die Gasauffangmittel und/oder Abtragsmittel mittels Verlagerungsmitteln lateral beweglich und zwar bevorzugt unabhängig von der Versorgungseinrichtung und weiter bevorzugt relativ zu der Versorgungseinrichtung. Die Verlagerungsmittel können als Schubeinrichtungen ausgebildet sein. Die Verlagerungsmittel können jeweils einen Propeller umfassen.

Vorzugsweise sind an der Einheit Stützen vorgesehen. Die Stützen sind bevorzugt als Drehmomentstützen ausgebildet und bewirken vorzugsweise ein Widerlager für das von dem Drehantrieb ausgehende Drehmoment. Die Stützen sind bevorzugt längenveränderbar, vorzugsweise ein- und ausfahrbar.

Bevorzugt weist die Einheit eine Gasdurchgangsöffnung auf, zur Durchführung von während des Abtragens gebildetem und/oder freigesetztem Gas, das bevorzugt durch die Gasaufnahmevorrichtung aufgefangen wurde - insbesondere Methan - über eine Ventilanordnung zu der Gasabtrennungsanlage.

Es können mehrere jeweils aus Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung gebildete Einheiten vorgesehen sein. Es kann eine automatische Kollisionsvermeidungsein- richtung vorgesehen sein, die die Kollision von mehreren Einheiten verhindert. Hierzu können Detektoren vorgesehen sein, die die Position der jeweiligen Abtragsund/oder Gasauffangvorrichtung relativ zur Versorgungseinrichtung erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, mittels beispielsweise eines„Global Positioning Systems" die Absolutpositionen zu erfassen und zur Positionsbeeinflussung und/oder Kollisionsvermeidung zu verwenden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abbau oder Abtragen von Methanhydrat, auch Methanhydrat-Abtragsvorrichtung genannt, umfasst einen um eine Drehachse drehantreibbaren Abtragskopf, der eine Stirnfläche und eine Radialfläche umfasst. An der Stirnfläche ist mindestens ein stirnseitiges Abtragswerkzeug und vorzugswei- se an der Radialfläche ebenfalls mindestens ein radiales Abtragswerkzeug vorgesehen. Ferner umfasst der Abtragskopf eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme sämtlicher Bestandteile des abgetragenen Meeresbodens.

Die erfindungsgemäße Methanhydrat-Abtragsvorrichtung dient somit dazu, im Bereich der Lagerstätten Methanhydrat zusammen mit den weiteren Bestandteilen des Meeresbodens abzutragen. Maßnahmen für eine gezielte Separation des Methanhydrats von den weiteren Bestandteilen des Meeresbodens sind bei der erfindungsgemäßen Methanhydrat-Abtragsvorrichtung nicht vorgesehen.

Die Aufnahmeöffnung ist vorzugsweise in der Stirnfläche des Abtragskopfes vorgesehen. Hierdurch kann mit Hilfe der Abtragwerkzeuge aufgelockertes und abgetragenes Material besonders wirksam zum Abtransport aufgenommen werden.

Der Abtragskopf umfasst vorzugsweise einen Grundkörper, der die Stirnfläche und die Radialfläche bildet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der Stirnfläche eine vorzugsweise zur Drehachse rotationssymmetrische, von der Stirnfläche vorspringende Bohrspitze vorgesehen. Sie verhindert eine unerwünschte seitliche Verlagerung des Bohrkopfs, die insbesondere im Fall des Abbaus von Meeresboden an einer abschüssigen Fläche zu befürchten wäre.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Methanhydrat- Abtragsvorrichtung ist die Stirnfläche des Grundkörpers als Kegelfläche mit einem vorzugsweise stumpfen Stirnflächenwinkel ausgebildet, der besonders bevorzugt zwischen 180° und 90°, weiter bevorzugt zwischen 175° und 130°, weiter bevorzugt etwa 170° beträgt.

Des Weiteren ist es bevorzugt, auch die Radialfläche des Grundkörpers als Kegelfläche mit einem vorzugsweise spitzen Radialflächenwinkel auszubilden, der besonders bevorzugt zwischen 5° und 30°, weiter bevorzugt zwischen 8° und 20°, ganz besonders bevorzugt etwa 10° beträgt. Die Methanhydrat-Abtragsvorrichtung umfasst darüber hinaus vorzugsweise eine Abtragzuführeinrichtung, die mit dem Grundkörper auf der der Stirnfläche gegenüberliegenden Rückseite vorzugsweise unmittelbar verbunden ist. Die Abtragzuführeinrichtung dient dazu, von der Aufnahmeöffnung des Abtragskopfs aufgenommenen Abtrag an Meeresboden einer Fördereinrichtung, mit welcher der Abtrag vorzugsweise an die Wasseroberfläche gefördert wird, zuzuführen.

Hierzu ist es insbesondere bevorzugt, in dem Grundkörper einen mit der Aufnahmeöffnung und der Abtragzuführeinrichtung kommunizierenden Kanal vorzusehen.

Die Abtragzuführeinrichtung ist vorzugsweise mittels eines Anschlussstücks mit einer vorzugsweise als Förderleitung ausgebildeten Fördereinrichtung verbunden. Dabei kann die Abtragzuführeinrichtung - besonders bevorzugt - derart ausgebildet sein, dass durch ihre Verbindung mit der der Stirnfläche gegenüberliegenden Rückseite des Grundkörpers die Gesamtstabilität des Abtragskopfes erhöht oder die Steifigkeit des Abtragskopfes an gewünschte Werte angepasst wird.

Die Förderleitung kann grundsätzlich in jeder, zum Zwecke der Förderung des Abtrags von Meeresboden geeigneten Weise, insbesondere auch flexibel ausgebildet sein.

Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Förderleitung durch das Innere eines Förderstrangs gebildet ist.

Mit„Förderstrang" ist eine rohrförmige Einrichtung gemeint, die auch eine Tragfunktion für solche zum Abtrag des Meeresbodens vorgesehenen Komponenten erfüllen und sich vorzugsweise mit dem Abtragskopf mitdrehen kann.

Damit ein Anheben des Abtragskopfes nach einem Niederbringen in der Lagerstätte nicht durch Ansaugeffekte erschwert wird, umfasst eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Grundkörpers eine Durchgangsöffnung zwischen der Stirnseite und der Rückseite. Über diese Durchgangsöffnung kann ein Druckausgleich zwischen der Rückseite und der Stirnseite stattfinden. Hierdurch wird die Gefahr eventueller Ansaugeffekte durch die stirnseitige Bildung eines Unterdrucks reduziert. Auch kann durch diese Durchgangsöffnung die Aufnahme von abgetragenem Methanhydrat umfassenden Meeresboden durch die Aufnahmeöffnung durch einen By-pass-Effekt erleichtert werden, falls der Abtragskopf im Verhältnis zu durch die Aufnahmeöffnung aufgenommenem Abtrag pro Zeiteinheit zu schnell in den Meeresboden eindringt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Methanhydrat-Abtragsvorrichtung umfasst eine Abtragskopf-Trageinrichtung, mittels welcher der Abtragskopf um die Drehachse drehbar gelagert ist. Aufgrund dieser besonderen Ausgestaltung müssen die Gewichtkraft des Bohrkopfes und während des Betriebs eventuell entstehende, weitere Reaktionskräfte nicht sämtlich beispielsweise von einem Bohrstrang aufgenommen werden, sondern können während des Betriebs zumindest teilweise von dieser Abtragskopf-Trageinrichtung aufgenommen und vorzugsweise direkt in den Meeresboden eingeleitet werden. Hierzu kann - besonders bevorzugt - die Abtragskopf-Trageinrichtung mindestens drei Stützbeine aufweisen.

An der Abtragskopf-Trageinrichtung ist - besonders bevorzugt - eine Drehantriebseinrichtung zum Drehantrieb des Abtragkopfes vorgesehen. Das für den Drehantrieb erforderliche Drehmoment muss dann nicht beispielsweise über den Bohrstrang von einer entfernt angeordneten Drehantriebseinrichtung übertragen werden, sondern kann direkt in den Abtragskopf oder zumindest in dessen Nähe in den Bohrstrang eingeleitet werden, wodurch die auf den Bohrstrang wirkenden Materialbelastungen deutlich reduziert werden können.

Die Abtragskopf-Trageinrichtung kann eine Schubeinrichtung umfassen. Mit „Schubeinrichtung" ist jede Einrichtung gemeint, mittels welcher Meereswasser in einer vorbestimmbaren Richtung in eine Strömung versetzbar ist. Mit Hilfe dieser Schubeinrichtung ist es möglich, die Methanhydrat-Abtragsvorrichtung lateral zum Meeresboden zu verlagern, sobald sich keine Bauteile derselben wie der Abtragskopf und/oder die Stützbeine im Eingriff mit dem Meeresboden befinden. Mit Hilfe der Schubeinrichtung kann - insbesondere, wenn die Schubeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Richtung des Schubes veränderbar ist und/oder mehrere, voneinander unabhängig betreibbare Schubeinrichtungen vorgesehen sind - eine gezielte Positionierung der Methanhydrat-Abtragsvorrichtung auf dem Meeresboden erfolgen. Dies ist insbesondere bedeutsam, da die Methanhydrat-Abtragsvorrichtung Vorzugs- weise zum Abtrag von Meeresboden in dicht aneinander grenzenden oder sich teilweise überdeckenden Bohrungen eingesetzt werden soll. Hierzu können - besonders bevorzugt - Detektoren vorgesehen sein, mittels welchen eine Positionsbestimmung beispielsweise relativ zu einer Versorgungsplattform möglich ist. Ergänzend oder alternativ kann die erfindungsgemäße Methanhydrat-Abtragsvorrichtung auch einen GPS-Sensor (Global Positioning System) umfassen, wodurch eine Positionierung nach Längen- und Breitengrad-Koordinaten möglich ist.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform einer Methanhydrat- Abtragsvorrichtung, bei welcher die Abtragskopf-Trageinrichtung mindestens einen Gasschild umfasst, mittels welchem ein räumlicher Bereich um den Abtragskopf zumindest teilweise von der Umgebung wahlweise abschirmbar ist. Durch eine Abschirmung des Bereichs um den Abtragskopf wird vermieden, dass in diesem Bereich austretendes Gas ungehindert in die Umgebung gelangen kann. Vielmehr kann derartiges Gas von dem Gasschild aufgefangen und beispielsweise durch das Vorsehen eines entsprechenden Zutritts zur Förderleitung in diese gelangen und zusammen mit dem Abtrag gefördert werden.

Da dieser Gasschild nicht benötigt wird, wenn im Bereich um den Abtragskopf kein Gas, insbesondere Methangas vorhanden ist, ist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Methanhydrat-Abtragsvorrichtung ein Gasdetektor vorgesehen, der - besonders bevorzugt - an der Abtragskopf- Tragvorrichtung angeordnet ist. Dieser Gasdetektor ist mit dem Gasschild derart wirkverbunden, dass dieser lediglich aktiviert wird, wenn Gas im Bereich um den Abtragskopf detektiert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat wird methanhydrathaltiger Meeresboden abgetragen und der Abtrag von einer in einer Förderleitung zur Wasseroberfläche hin erzeugten Wasserströmung mitgerissen und gefördert. Zur Erzeugung der Wasserströmung wird unter der Wasseroberfläche Methangas in die Förderleitung eingeleitet. Da dieses Methangas - wie bevorzugt - aus während des laufenden Fördervorgangs bereits gefördertem Methanhydrat gewonnen werden kann, kann während des laufenden Verfahrens ein Teil des Methangases eben zur Förderung verwendet werden. Es können somit Zusatzvor- richtungen und das energieintensive Bereitstellen von unter Druck befindlichem Gas anderer Art, beispielsweise von Druckluft zur Anwendung des bekannten Luft- Hebeverfahrens während des laufenden Fördervorgangs vermieden werden.

Wenn - wie bevorzugt - das in die Förderleitung eingeleitete Methangas aus dem laufenden Gewinnungsprozess stammt, kann es lediglich erforderlich sein, den Fördervorgang zu starten, indem zunächst separat bereitgestelltes, unter Druck stehendes Gas in die Förderleitung eingeleitet wird. Hierbei kann es sich grundsätzlich um jedes beliebige Gas, insbesondere auch um Druckluft handeln.

Um jedoch zu vermeiden, dass korrosiv wirkender Sauerstoff mit Druckluft in das Innere der Förderleitung gelangt und um die Gefahr einer stark exothermen Reaktion geförderter Bestandteile mit Sauerstoff zu reduzieren, ist es bevorzugt, unter Druck stehendes Methangas zum Start des Fördervorgangs einzuleiten. Hierzu kann Methangas beispielsweise in einem separaten Druckbehälter bereitgestellt werden. Zum Start des Fördervorgangs wird das Methangas vorzugsweise unter einem Druck von 0,1 bis 0,5 MPa in einem Methangastank bereitgestellt, auf einen Druck im Bereich von vorzugsweise 3 bis 5 MPa komprimiert und in die Förderleitung eingeleitet. Besonders bevorzugt wird der Methangasdruck so eingestellt bzw. geregelt, dass ein gewünschter Volumenstrom an Abtrag gefördert wird.

Das erfindungsgemäße System, welches auch als eine ganzheitliche Vorrichtung angesehen werden kann, zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfasst Abtragsmittel zum Abtrag von methanhydrathaltigem Meeresboden, eine Förderleitung zum Fördern des Abtrags vom Meeresboden, einen Methangastank, in dem vorzugsweise gefördertes oder aus dem Abtrag durch prozesstechnische Aufbereitung gewonnenes Methangas zum Transport an Land speicherbar ist, eine an den Methangastank und an die Förderleitung unter der Wasseroberfläche angeschlossene Gasleitung, und vorzugsweise Ventilmittel, mit denen der Methangastank wahlweise über die Gasleitung mit der Förderleitung verbindbar ist. Nachdem - wie zuvor beschrieben - im Bedarfsfall der Fördervorgang durch separat bereitgestelltes Druckgas in Gang gesetzt worden ist, kann vorzugsweise mit Hilfe dieser Vorrichtung ein Teil des ge- wonnenen Methangases zur Aufrechterhaltung des Fördervorgangs verwendet werden.

Die Ventilmittel können vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass der Volumenstrom und/oder der Druck, unter welchem Methangas in die Förderleitung einströmt, veränderbar ist. Aufgrund dieser Maßnahme ist es möglich, durch Veränderung des Volumenstroms und/oder des Drucks des Methangases den Volumenstrom des geförderten Abtrags vom Meeresboden zu beeinflussen, insbesondere im Sinne einer Sollwerterzielung zu steuern oder zu regeln. Letzteres ist insbesondere vorteilhaft, wenn - wie bevorzugt - Mittel zur Erfassung der Fördermenge an Abraum pro Zeiteinheit, vorzugsweise Volumenstrom-Erfassungsmittel, vorgesehen und - wie besonders bevorzugt - derart ausgebildet und mit den Ventilmitteln derart verbunden sind, dass die Ventilmittel im Sinne der Erzielung eines Volumenstrom-Sollwertes ansteuerbar sind.

Die Erfindung soll nun anhand der in den Zeichnungen jeweils rein schematisch gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Darstellung eines zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abbau von Methanhydrat geeigneten Systems;

Fig. 2 eine etwas detailliertere Darstellung eines Teils der in Fig. 1 gezeigten

Systems;

Fig. 3 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Methanhydrat-Abtragsvorrichtung; und

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes System zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat.

Mit dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten System oder der ganzheitlichen Vorrichtung zum Abbau von Methanhydrat 1 wird methanhydrathaltiger Meeresboden 2 abgetragen und zu einer Versorgungseinrichtung 3 an der Meeresoberfläche M transportiert (siehe insbesondere Fig. 1 ). Bei der Versorgungseinrichtung 3 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Versorgungsschiff. Sie umfasst neben solchen zum Betrieb des Abbauverfahrens benötigten Komponenten eine Verarbeitungseinrichtung 8, in der Methan bzw. Methanhydrat von den weiteren Komponenten des Meeresbodens getrennt wird.

Mit dem System wird ein Gemisch aus Methanhydrat 1 und sonstigem Meeresboden B abgetragen. Der methanhydrathaltige Meeresboden B wird in festem Aggregatszustand abgetragen und in festem Aggregatszustand - zusammen mit etwaigen, etwa während des Transports entweichendem Methan - zu der Versorgungseinrichtung 3 an der Meeresoberfläche transportiert.

Der Transport erfolgt mittels eines Gashebeverfahrens. Zu diesem Zweck wird in eine Verbindungsleitung 9 unter der Wasseroberfläche Gas eingeblasen und zwar in einer Anfangsphase zunächst Luft. Danach kann zusätzlich oder alternativ Methan eingeblasen werden, sobald es mit dem hierzu benötigten Druck zur Verfügung steht. Auch ist es möglich, zunächst unter Druck stehendes Methan bereitzustellen, bis durch den Abtrag und die anschließende Verarbeitung des abgetragenen, methanhydrathaltigen Meeresbodens ausreichende Mengen an Methan unter ausreichendem Druck erzeugt wurden.

Unter der Meeresoberfläche erfolgen während des Abtragens und des Transports keine Maßnahmen zur Trennung des Methanhydrats von übrigem Meeresboden. Es erfolgen auch keine Maßnahmen zur Bildung von Methan aus Methanhydrat. Bevorzugt erfolgen jedenfalls keine derartigen Maßnahmen, die nicht durch den Abtrag und/oder den Transport selbst bedingt sind. Während des Abtragens und/oder des Transports wird auch kein Gas in den Meeresboden eingepumpt und es erfolgt kein gezielter Wärmeeintrag, jedenfalls kein Wärmeeintrag, der nicht durch den Abtrag und/oder den Transport bedingt ist. Bevorzugt wird kein erwärmtes Fluid in den Meeresboden eingepumpt. Besonders bevorzugt erfolgt kein gezielter Wärmeeintrag in den methanhydrathaltigen Meeresboden 2. Es wird auch nichts in den noch nicht abgebauten methanhydrathaltigen Meeresboden eingepumpt.

Etwaiges während des Abtragens gebildetes und/oder freigesetztes Gas - insbesondere Methan - wird mithilfe von Gasauffangmitteln 4 aufgefangen und zu der Versor- gungseinrichtung 3 mittels der Verbindungsleitung 9 geführt. Zu diesem Zweck wird mithilfe von Gasdetektoren 12 detektiert, ob während des Abtragens Gas - insbesondere Methan - gebildet und/oder freigesetzt wird. Die Gasauffangmittel 4 umfassen eine aktivierbare und deaktivierbare Gasaufnahmevorrichtung 5. Die Gasaufnahmevorrichtung 5 wird nur dann aktiviert, wenn Gas detektiert wird. Die Gasaufnahmevorrichtung 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel zylindrisch und teleskopartig aus- und einfahrbar.

Das Abtragen erfolgt mit Abtragsmitteln, die ein drehangetriebenes Abtragswerkzeug aufweisen das einen Bohrkopf 6 umfasst. Fig. 2 lässt erkennen, dass der Bohrkopf 6 an seiner Mantelfläche und seiner Unterseite Reißzähne 17 umfasst, eine im Wesentlichen kegelförmige Außenkontur aufweist und mit einer Bohrspitze 21 versehen ist. Der Bohrkopf 6 ist mittels einer Zuführeinrichtung 7 und einem Anschlussstück 20 mit der Verbindungsleitung 9 verbunden.

Der Bohrkopf 6 und die Gasauffangmittel 4 gehören zu einer auf dem Meeresboden B positionierbaren Einheit 14. Die Einheit 14 ist unabhängig von und relativ zu der Versorgungseinrichtung 3 verlagerbar. Zu diesem Zweck sind Verlagerungsmittel 15 vorgesehen, die als Schubeinrichtungen ausgebildet sind. Es sind in der Zeichnung nicht dargestellte Positionserfassungsmittel vorgesehen, die die Position der Einheit 14 relativ zur Versorgungseinrichtung oder die Position der Einheit in einem Global Positioning Systems erfassen.

An der Einheit 14 sind Stützen 16 vorgesehen. Die Stützen sind als Drehmomentstützen ausgebildet und stellen ein Widerlager für das von dem Drehantrieb 1 1 ausgehende Drehmoment bereit.

In Fig. 1 ist die Verbindungsleitung 9 zwischen der Versorgungseinrichtung 3 und der Einheit 14 gezeigt.

Fig. 1 zeigt auch, dass der Bohrkopf 6 eine Aufnahmeöffnung 10 umfasst, durch die abgebauter methanhydrathaltiger Meeresboden zunächst in die Zuführeinrichtung 7 und dann über das Anschlussstück 20 in die Verbindungsleitung 9 eintreten kann. Der Drehantrieb 1 1 zum Antrieb des Bohrkopfes 6 ist in Fig. 2 ebenfalls gezeigt.

Die auf der Versorgungseinrichtung 3 angeordnete Verarbeitungseinrichtung 8 umfasst eine Gasabtrennungsanlage 13. In dieser Gasabtrennungsanlage 13 erfolgt das Trennen von Methanhydrat 1 von übrigem Meeresboden und das Bilden von Methan E aus Methanhydrat 1 . Auch kann in dieser bereits zuvor entstandenes und aufgefangenes Methan zwischengespeichert werden.

In Fig. 1 ist eine Rückführleitung 18 schematisch gezeigt. Diese führt von der Verarbeitungseinrichtung 8 zurück zumindest bis unter die Wasseroberfläche, vorzugsweise bis in die Nähe des Meeresbodens und dient der Rückführung des von Methanhydrat abgetrennten Abraums.

Der Pfeil P1 in Fig.1 symbolisiert den Transport des methanhydrathaltigen Meeresbodens mittels des Gashebeverfahrens. Der Pfeil P2 symbolisiert die Weitergabe des methanhydrathaltigen Meeresbodens von der Verbindungsleitung 9 zu der Gasabtrennungsanlage 13. Der Pfeil P3 symbolisiert das Einleiten von Methan E aus der Gasabtrennungsanlage 13 in die Verbindungsleitung 9 zur Realisierung des Methanhebeverfahrens. Der Pfeil P4 symbolisiert die Rückführung von übrigem Meeresboden von der Gasabtrennungsanlage 13 durch die Rückführleitung 18. Der Pfeil P6 symbolisiert die Ein-und Ausfahrbarkeit der Stützen 16. Der Pfeil P7 symbolisiert die teleskopische Ein- und Ausfahrbarkeit der als Schürze ausgebildeten Gasaufnahmevorrichtung 5. Der Pfeil P8 symbolisiert die Aufnahme von abgetragenem methanhydrathaltigen Meeresboden durch die Aufnahmeöffnung 10 in das Innere der Zuführeinrichtung 7. Der Pfeil P9 symbolisiert die Drehbewegung des Bohrkopfes 6.

Das in der Figur 3 als Ganzes mit 300 bezeichnete Ausführungsbeispiel dient dem Abtrag von Methanhydratlagerstätten L im Meeresboden B. Die gezeigte Vorrichtung umfasst einen Abtragskopf 301 , der um eine Drehachse D drehantreibbar ist. Der Abtragskopf umfasst eine Stirnfläche 302 mit einem Radius R, die im Betrieb zur abzutragenden Methanhydratlagerstätte L weist, sowie eine sich an die Stirnfläche 302 anschließende Radialfläche 303 mit einer Höhe H. An der Stirnfläche 302 sind mehrere, über den Radius R der Stirnfläche verteilte stirnseitige Abtragswerkzeuge 304 angeordnet, die beispielsweise als den Meeresboden regelmäßig in Form von stückigem Gut abtragende Zähne ausgebildet sein können.

Ferner sind an der Radialfläche 303 über den Umfang des Abtragskopfs 301 verteilte radiale Abtragswerkzeuge 305 vorgesehen, die wiederum als den Meeresboden regelmäßig in Form von stückigem Gut abtragende Zähne ausgebildet sein können. Radiale Abtragswerkzeuge 305 sind vorzugsweise über die gesamte Höhe H der Radialfläche angeordnet.

Ferner umfasst der Abtragskopf 301 an der Stirnfläche 302 eine vorzugsweise rotationssymmetrisch zur Drehachse D von der Stirnfläche 302 vorspringende Bohrspitze 306. Sie dringt im Betrieb der Methanhydrat-Abtragsvorrichtung voreilend zum Arbeitskopf 301 in den abzutragenden Meeresboden B ein und reduziert die Gefahr eines seitlichen„Herauswanderns" des Arbeitskopfes 301 während des Abtragsvorgangs.

Der Arbeitskopf umfasst des Weiteren eine Aufnahmeöffnung 307 für den Abtrag an Meeresboden B, der sämtliche im Bereich der abzutragenden Methanhydratlagerstätte L vorliegenden Bestandteile enthält. Es wird also mit der Aufnahmeöffnung 307 nicht nur Methanhydrat aufgenommen, sondern auch alle weiteren Bestandteile, die nicht vor dem Eindringen in die Aufnahmeöffnung 307 entweichen.

Die Aufnahmeöffnung 307 erstreckt sich nahezu über den gesamten Radius der Radialfläche, soweit er nicht von der Bohrspitze 306 überdeckt ist. Es versteht sich, dass sich auch die stirnseitigen Abtragswerkzeuge 304 nur bis zur Bohrspitze 306 erstrecken.

Der Abtragskopf 301 umfasst einen Grundkörper 308, von welchem die Stirnfläche 302 und die Radialfläche 303 gebildet sind. Die Stirnfläche ist als Kegelfläche mit einem stumpfen Stirnflächenwinkel cd von etwa 170° ausgebildet. Die Radialfläche ist als spitze Kegelfläche mit einem Radialflächenwinkel o2 von etwa 10° ausgebildet. In dem Grundkörper 308 ist ein Transportkanal 309 vorgesehen, durch welchen in die Aufnahmeöffnung 307 eingedrungenes Material einer Abtragszuführeinrichtung 310 zugeführt wird, die mit dem Grundkörper 308 auf der der Stirnfläche 302 gegenüberliegenden Rückseite 31 1 verbunden ist. Die Abtragszuführeinrichtung 310 sorgt einerseits für eine Erhöhung der Stabilität des Abtragskopfes und/oder der Anpas- susng seiner Steifigkeit an einen gewünschten Wert. Andererseits dient die Abtragszuführeinrichtung dazu, den Abtrag von Meeresboden einer Förderleitung 312 zuzuführen. Hierzu ist die Abtragszuführeinrichtung 310 mittels eines Anschlussstücks 313 mit der Förderleitung 312 verbunden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Förderleitung 312 durch das Innere eines hohlen Förderstrangs 314 gebildet, welcher vor dem Anschlussstück 313 bis zu einer an der Meeresoberfläche O befindlichen Plattform 315 reicht, die hier durch ein Schiff gebildet ist.

Der Grundkörper 308 umfasst des Weiteren eine oder mehrere Durchgangsöffnun- gen 316, die sich zwischen der Stirnseite 302 und der Rückseite 31 1 erstrecken. Wie durch den innerhalb der Durchgangsöffnung 316 eingezeichneten Doppelpfeil symbolisiert sein soll, kann über die Durchgangsöffnung 316 ein Ausgleich von an der Stirnseite 302 und an der Rückseite 31 1 anliegenden Drücken stattfinden. Ein Festsaugen des Abtragskopfs 301 am Meeresboden B, welcher ein Anheben erschweren oder gar unmöglich machen würde, ist somit verhindert. Auch kann aufgrund der Durchgangsöffnung 316 - insbesondere bei einem schnellen Vortrieb des Abtragskopfes in die Methanhydratlagerstätte L - die Aufnahme von Abtrag durch die Auf- nahmeöffnungen 307 erleichtert werden.

Das in der Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Methanhydrat- Abtragsvorrichtung umfasst des Weiteren eine Abtragskopf-Trageinrichtung 317, mittels welcher der Abtragskopf 301 um die Drehachse D drehbar gelagert ist. Hierzu durchsetzt bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Förderstrang 314 eine motorische Drehantriebseinrichtung 318, mittels welcher der Abtragskopf 301 in eine Rotation um die Drehachse D versetzt werden kann. Die Drehantriebseinrichtung 318 ist an einem Querträger 319 der Arbeitskopf- Trageinrichtung 317 gelagert. Er weist in einer Ansicht senkrecht zur Drehachse D eine etwa kreisrunde Form mit einem Durchmesser D1 auf, der größer als der größte Durchmesser D2 des Abtragskopfs 301 ist.

An den Querträger 319 sind radial außen eine Mehrzahl von Stützbeinen 320 angeordnet, von denen in der Zeichnung zum Zwecke der Übersicht lediglich zwei dargestellt sind. Die Stützbeine 320 können teleskopisch ausgebildet sein. Sie dienen einerseits der Abstützung der Abtragskopf-Trageinrichtung 317 am Meeresboden B, andererseits der Einleitung von Reaktionskräften, die beim Betrieb der Methanhydrat- Abtragsvorrichtung beispielsweise durch die Drehung des Abtragskopfes entstehen, in den Meeresboden B.

Die Methanhydrat-Abtragsvorrichtung 300 umfasst darüber hinaus mehrere Schubeinrichtungen 321 , von denen in der Zeichnung lediglich zwei dargestellt sind. Die Schubeinrichtungen 321 sind derart ausgebildet, dass mit ihnen Wasserströmungen erzeugt werden können, so dass die Methanabtragsvorrichtung - sobald sich der Abtragskopf 301 und die Abtragskopf-Trageinrichtung 317 nicht mehr in Kontakt mit dem Meeresboden B befinden - relativ zum Meeresboden verlagert und positioniert werden kann. Die Schubeinrichtungen 321 können hierzu beispielsweise Propellerantriebe umfassen, die getrennt voneinander ansteuerbar sind. Ferner können die Schubeinrichtungen 321 derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass die Richtung der jeweils erzeugten Wasserströmung veränderbar ist. Es können Mittel vorgesehen sein, mit denen die Schubeinrichtungen 321 derart ansteuerbar sind, dass eine Relativpositionierung der Methanhydrat-Abtragsvorrichtung relativ zur Plattform möglich ist. Auch können GPS-Sensoren vorgesehen sein, so dass eine Positionier- barkeit nach Längen- und Breitengraden möglich ist. Ferner ist es denkbar, von einer Plattform mehrere Methanhydrat-Abtragsvorrichtungen zu betreiben und die Positio- nierbarkeit der Methanhydrat-Abtragsvorrichtungen mit Hilfe von Schubeinrichtungen zur Ausbildung eines Antikollisionssystems der mehreren Methanhydrat- Abtragsvorrichtungen zu nutzen.

An der dem Meeresboden B zugewandten Seite des Querträgers 319 ist ein Gasschild 322 vorgesehen, mittels welchem ein räumlicher Bereich um den Abtragskopf 301 abschirmbar ist. Hierzu umfasst der Gasschild 322 mehrere im Querschnitt ringförmige, teleskopisch ineinandergreifende Schildteile 323, 324, 325. Im teleskopisch eingefahrenen Zustand ist der Abtragskopf 301 zwischen der Unterseite des Querträgers 319 seitlich im Wesentlichen zur Umgebung frei, wohingegen im teleskopisch ausgefahrenen Zustand der Schildteile der Abtragskopf 301 unterhalb des Querträgers 319 zumindest im Wesentlichen seitlich durch die Schildteile 323, 324, 325 umgeben ist und somit ein räumlicher Bereich um den Arbeitskopf 301 zumindest teilweise, wenn der Gasschild 322 bis zur Oberfläche des Meeresbodens B reicht, sogar zumindest nahezu vollständig, abschirmbar ist. Mit Hilfe des Gasschilds 322 wird vermieden, dass eventuell während des Abtragsvorganges im Bereich des Abtragskopfs 301 sich bildendes oder aus der Methanhydratlagerstätte L entweichendes Gas unkontrolliert in die Umgebung austreten kann.

Zum Abtransport von Gas, welches von dem Gasschild 322 aufgefangen worden ist, ist eine Gaszuführungsleitung 326 vorgesehen. Sie mündet im Bereich der Drehantriebseinrichtung 318 in den vom Gasschild 322 abgeschirmten Raum und kommuniziert über in der Zeichnung nicht dargestellte Drehdichtungen mit der Förderleitung 312, so dass dieses Gas zusammen mit dem weiteren Abtrag vom Meeresboden zur Plattform 315 geleitet wird.

Da der Gasschild 322 lediglich dann benötigt wird, wenn tatsächlich im Bereich um den Abtragskopf 301 Gas austritt oder entsteht, ist an dem Querträger 319 im Bereich der Drehantriebseinrichtung 318 ein Gasdetektor 327 vorgesehen. Der Gasschild 322 ist derart ausgebildet und mit dem Gasdetektor 327 wirkverbunden, dass ein Ausfahren der teleskopisch ausgebildeten Schildteile 323, 324, 325 nur dann erfolgt, wenn Gas detektiert wird. Es versteht sich, dass es sich bei diesem Gas insbesondere um Methan handeln kann.

Das in der Figur 4 als Ganzes mit 400 bezeichnete erfindungsgemäße System, oder auch Vorrichtung, zur Gewinnung von Methan aus Methanhydrat umfasst eine schwimmende Versorgungseinrichtung 401 . Sie ragt über die Wasseroberfläche O heraus. Sie dient unter anderem der Bereitstellung und dem Handling von in der Zeichnung nicht erkennbaren Segmenten, die zu einer Förderleitung 402 zusammenfügbar sind, welche von einer als Ganzes mit 403 bezeichneten Abtragseinrichtung zum Abtrag von Meeresboden B, in welchem sich Methanhydrat 1 und gegebenenfalls auch gasförmiges Methan G befindet, bis zur Versorgungseinrichtung 401 reicht.

Die Abtragseinrichtung 403 umfasst eine Drehantriebseinrichtung 404 mit einem Gehäuse 405, in welchem ein in der Figur 4 nicht erkennbarer, motorischer Drehantrieb vorgesehen ist. Der Drehantrieb dient der Rotation eines Abtragsmittels 406, welches als um eine etwa senkrecht zum Meeresboden verlaufende Achse rotierbarer Abtragskopf 407 ausgebildet ist. Er weist eine im Wesentlichen kegelförmige Außenkontur mit einer Bohrspitze 408 auf. Aufgrund der kegelförmigen Außenkontur und der Bohrspitze 408 wird vermieden, dass der Abtragskopf 407 insbesondere dann, wenn der Meeresboden im Bereich des Abtrags seitlich abfällt, seitlich„auswandert".

Der Abtragskopf 407 weist in seiner Kegelfläche eine bis an die Bohrspitze 408 heranreichende Aufnahmeöffnung 409 auf. Sie dient der Aufnahme des mittels des Abtragskopfes 407 gelösten Abtrag an Meeresboden.

Die Abtragseinrichtung umfasst des Weiteren entsprechend des Pfeiles P1 vorzugsweise teleskopisch längenveränderbare Standbeine 410, welche seitlich an das Gehäuse 405 angelenkt sind und über welche das Gehäuse 405 auf dem Meeresboden B ruht. Die Standbeine 410 dienen auch der Aufnahme von Reaktionskräften, die durch die Rotation des Abtragskopfs 407 verursacht in den Meeresboden B eingeleitet werden müssen.

An dem Gehäuse können darüber hinaus Schubeinrichtungen 41 1 , vorzugsweise um etwa senkrecht zum Meeresboden verlaufende Achsen verschwenkbar, vorgesehen sein. Mit diesen Schubeinrichtungen 41 1 lässt sich jeweils eine Wasserströmung erzeugen, so dass diese zur Positionierung der gesamten Abtragseinrichtung relativ zum Meeresgrund Verwendung finden können, sofern die Abtragseinrichtung 403 soweit vom Meeresboden abgehoben worden ist, dass sich weder der Abtragskopf 407, noch die Standbeine 410 in Kontakt mit dem Meeresboden B befinden. Zur Erzeugung der Wasserströmung können die Schubeinrichtungen motorisch antreibbare Propeller umfassen. Ein Abheben kann erfolgen, indem die Abtragseinrichtung 403 durch Einwirkung auf die Förderleitung 402 auf der Versorgungseinrichtung 401 oder mit Hilfe von separaten, in der Zeichnung nicht dargestellten Hebemitteln, wie Seilen oder dergleichen, insgesamt angehoben wird.

Ist die Förderleitung 402 - wie bevorzugt - flexibel, so kann ein seitlicher Versatz oder auch eine Drehung der gesamten Abtragseinrichtung 403 ohne gleichzeitige Verlagerung der Versorgungseinheit 401 in einem durch die Flexibilität der Förderleitung 402 vorgegebenen Umfang erfolgen. Dies ist insbesondere von Vorteil, da die Versorgungseinrichtung 401 nicht bei jeder Verlagerung der Abtragseinrichtung 403 mitverlagert werden muss. Die Notwendigkeit einer Mitverlagerung würde den Aufwand erhöhen, wenn sich die Versorgungseinrichtung 401 in einer operativen Verbindung mit einer weiteren schwimmenden Einrichtung, beispielsweise einem Versorgungsschiff befinden würde.

Darüber hinaus kann das Gehäuse 405 eine Gasabschirmeinrichtung 412 umfassen. Diese kann vorzugsweise von der Unterseite des Gehäuses 405 wahlweise bis zum Meeresboden ausgefahren werden, so dass sie im ausgefahrenen Zustand den Bereich um den Abtragskopf 41 1 von der weiteren Umgebung - zusammen mit der Unterseite des Gehäuses 405 - abschirmt. Die Gasabschirmeinrichtung kann hierzu beispielsweise teleskopisch oder faltenbalgähnlich ausgebildet sein und zur Bewir- kung des Absenkens auf den Meeresboden und des Anhebens von dem Meeresboden im Sinne des Pfeiles P2 geeignete motorische Mittel umfassen.

Die Förderleitung 402 weist einen versorgungseinrichtungsseitigen Endbereich 413 auf, welcher über eine Zuleitung 414 mit einer Verarbeitungseinrichtung 415 verbunden ist. Die Verarbeitungseinrichtung 415 dient der Trennung des Methanhydrats 1 und bereits freigesetztem Methangases von dem verbleibenden Abtrag an Meeresboden. Sie umfasst einen Methangastank 416, in welchem mittels der Verarbeitungseinrichtung 415 erzeugtes Methangas gespeichert wird. Ferner ist eine Abraum- rückführleitung 417 an der Verarbeitungseinrichtung 415 vorgesehen, mittels welcher der Abtrag des Meeresbodens nach Separation des Methanhydrats wieder zum Meeresboden rückgeführt wird.

Das Gehäuse 405 der Abtragseinrichtung 403 kann ferner einen Gaskanal 418 umfassen, der mittels ersten Ventilmitteln 419 mit der Förderleitung 402 verbunden wer- den kann. Aufgrund des vorhandenen Druckgradienten wird das Methangas von selbst in die Förderleitung 402 einströmen. Wird während des Abtragsvorgangs im Bereich des Abtragskopfs 407 Gas, insbesondere Methangas frei, und diese Freisetzung mit Hilfe von Gasdetektoren 422 erfasst, so wird zunächst mittels der Gasabschirmeinrichtung 412 durch eine Verlagerung nach unten, wie sie durch den Pfeil P2 symbolisiert ist, der Bereich um den Abtragskopf 407 gegenüber der Umgebung abgeschirmt. Hierdurch wird vermieden, dass austretendes Gas unkontrolliert in die Umgebung gelangen und schlimmstenfalls zum Sinken der schwimmenden Versorgungseinrichtung führen kann. Entstehendes Gas wird über den Gaskanal 418 in den Methangastank 416 eingeleitet. Da die Gasabschirmeinrichtung 412 lediglich im Falle des Erfassens einer Gasentwicklung zum Meeresboden abgesenkt wird, behindert sie den Abtragsvorgang nicht, sofern kein Gas entsteht.

Der Methangastank 416 ist über eine Methangasleitung 420 mit der Förderleitung 402 verbunden. Hierzu mündet die Methangasleitung 420 unter der Wasseroberfläche in die Förderleitung 402. Es sind zweite Ventilmittel 421 vorgesehen, mittels welchen der Volumenstrom beeinflussbar ist. Ferner kann eine Kompressoreinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher der Druck des Methangases, welches in die Förderleitung 402 eingeleitet wird, beeinflussbar ist. Typischerweise steht Methangas in dem Methangastank unter einem Druck von 0,1 bis 0,5 MPa an. Mittels der Kompressoreinrichtung wird der Druck des in die Förderleitung 402 eingeleiteten Methangases auf typischerweise 3 bis 5 MPa erhöht. Es können ferner Volumenstromerfas- sungsmittel 423 vorgesehen sein, welche den in der Förderleitung 402 geförderten Volumenstrom an Abbau von Meeresboden erfassen und anhand dessen die Ventilmittel im Sinne der Erzielung eines Istwert-Volumenstroms an Abbau von Meeresboden beeinflusst werden.

Bezugszeichenliste:

Methanhydrat

methanhydrathaltiger Meeresboden

Versorgungseinrichtung

Gasauffangmittel

Gasaufnahmevorrichtung

Bohrkopf

Zuführeinrichtung

Verarbeitungseinrichtung

Verbindungsleitung

Aufnahmeöffnung

Drehantrieb

Gasdetektor

Gasabtrennungsanlage

Einheit der Abtrags- und/oder Gasauffangvorrichtung

Verlagerungsmittel

Stützen

Reißzähne

Rückführleitung

Gasdurchgangsöffnung

Anschlussstück

Bohrspitze

Methanhydrat-Abtragsvorrichtung

Abtragskopf

Stirnfläche

Radialfläche

Stirnseitige Abtragswerkzeuge

Radiale Abtragswerkzeuge

Bohrspitze

Aufnahmeöffnung

Grundkörper

Transportkanal Abtragszuführeinrichtung

Rückseite

Förderleitung

Anschlussstück

Förderstrang

Plattform

Durchgangsöffnung

Abtragskopf/Trageinrichtung

Drehantriebseinrichtung

Querträger

Stützbeine

Schubeinrichtungen

Gasschild

, 324, 325 Schildteile

Gaszuführungsleitung

Gasdetektor

System, Vorrichtung

Versorgungseinrichtung

Förderleitung

Abtragseinrichtung

Drehantriebseinrichtung

Gehäuse

Abtragsmittel

Abtragskopf

Bohrspitze

Aufnahmeöffnung

Standbeine

Schubeinrichtungen

Gasabschirmeinrichtung

Endbereich

Zuleitung

Verarbeitungseinrichtung

Methangastank

Abraumrückführleitung 418 Gaskanal

419 erste Ventilmittel

420 Methangasleitung

421 zweite Ventilmittel

422 Gasdetektoren

423 Volumenstrom-Erfassungsmittel

B Meeresboden

A1 unteres Ende der Versorgungsleitung

A2 oberes Ende der Versorgungsleitung

M Methan

O Meeresoberfläche, Wasseroberfläche

P1 bis P9 Pfeile

D Drehachse

D1 , D2 Durchmesser

H Höhe

L Methanhydratlagerstätte

R Radius

cd Stirnflächenwinkel

a2 Radialflächenwinkel

G Methangas

1 Methanhydrat

s Strömung