RU2381348C1

RU2381348C1 - Sub-sea oil production method

Info

Publication number: RU2381348C1
Application number: RU2008141801/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Васильевич Жуков (RU); Анатолий Васильевич Жуков; Михаил Иванович Звонарев (RU); Михаил Иванович Звонарев; Анатолий Иванович Обжиров (RU); Анатолий Иванович Обжиров
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-02-10

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: invention related to open sea natural gas production method. Method includes gas and gas fountains collection over the bottom gas extracting areas, using dome-shaped gas collector, installed on the bottom, gas transfer into a gasholder, located under the water, gas compression in the gasholder and the gasholder lifting to the surface. Gas compression executed by transferring gas into gas-hydrate phase. Locate the gasholder during gas receiving and compression under water, above bottom, at depth, where water pressure is greater than natural gas hydrate dissociation pressure, corresponding to hydraulic formation thermo baric conditions, taking into account water temperature and connect to water basin during mentioned period. After the gasholder filling in, insulate its cavity and lift it to the surface, with the following transportation to the refinery place, keeping gasholder's thermo baric conditions at level, excluding natural gas hydrate dissociation. After the gasholder delivery to the treatment area, create thermo baric conditions in its cavity, providing gas hydrate dissociation, which selected for the following treatment, use left in the gasholder water according to its purpose.

EFFECT: equipment design and operation arrangement simplification, possibility of gas compression and pure water production.

3 dwg

Description

Изобретение относится к способам добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках.The invention relates to methods for the extraction of natural gas in the open sea, namely, gas that freely escapes from the gas-emitting bottom sections.

Известен способ добычи природного газа в открытом море, заключающийся в его сборе из донных фонтанов над газоучастками дна с помощью куполообразного газосборника, установленного на поверхности газовыделяющего участка дна и транспортировке его по трубопроводу на поверхность моря (SU N 1498908, кл. Е21В 43/00, 1989).A known method of producing natural gas in the open sea, which consists in collecting it from bottom fountains above the gas sections of the bottom using a domed gas collector mounted on the surface of the gas-emitting section of the bottom and transporting it through a pipeline to the sea surface (SU N 1498908, class Е21В 43/00, 1989).

Однако в случае транспортировки газа с больших глубин использование трубопровода может оказаться затруднительным для бесперебойной работы.However, in the case of transporting gas from great depths, the use of the pipeline may be difficult for trouble-free operation.

Известен также способ добычи природного газа в открытом море, включающий сбор газа из газовых фонтанов над газовыделяющими участками дна с помощью куполообразного газосборника, установленного на поверхности дна, передачу газа из газосборника в газгольдер, размещенный под водой, компактирование объема газа в газгольдере и подъем газгольдера на поверхность (см. RU 2078199, Е21В 43/01, 1994).There is also known a method of producing natural gas in the open sea, including collecting gas from gas fountains over gas-emitting sections of the bottom using a domed gas collector mounted on the bottom surface, transferring gas from the gas collector to a gas tank located under water, compacting the gas volume in the gas tank and raising the gas tank to surface (see RU 2078199, ЕВВ 43/01, 1994).

Недостаток этого решения - недостаточная экономическая эффективность устройства при отработке газогидратных залежей, как источников газовых фонтанов, особенно при распределении газовых фонтанов на ограниченных по площади участках, при условиях переменного дебита газа. Принятая схема компактирования собранного газа (его ожижение) в газгольдере энергоемка и конструктивно достаточно сложна, поскольку непонятно, как реализуется утверждение заявителей о том, что «перед транспортировкой газ сжиживают путем его дожатия, например, компрессором», кроме того, газгольдер становится достаточно сложной конструкцией, поскольку ему «приходится работать» при большом перепаде внешних давлений (на начальной стадии заполнения он должен противостоять значительному внешнему давлению, а после всплытия должен противостоять такому же по величине давлению внутреннему (эффективность сжижения в лучшем случае составит 40-50% от исходного объема газа). Кроме того, непонятно, как осуществлять смену газгольдеров, полезный объем которых, по заявлению авторов, порядка 10 м³. Оценивая эффективность процесса добычи, можно отметить его неэффективность на больших глубинах (превышающих 600-800 м).The disadvantage of this solution is the lack of economic efficiency of the device when developing gas hydrate deposits as sources of gas fountains, especially when distributing gas fountains in areas with limited area, under conditions of variable gas flow rate. The adopted scheme of compacting the collected gas (its liquefaction) in the gas tank is energy-intensive and structurally quite complicated, because it is not clear how the applicants claim that “the gas is liquefied by transportation by squeezing it with a compressor, for example,” is also a rather complicated design , since he “has to work” with a large difference in external pressures (at the initial stage of filling, he must withstand significant external pressure, and after rising he must counter melt to the same internal pressure (the efficiency of liquefaction will be 40-50% of the initial gas volume at best.) In addition, it is not clear how to change gas tanks, the useful volume of which, according to the authors, is about 10 m ^3. Assessing the efficiency of the process production, it can be noted its inefficiency at great depths (exceeding 600-800 m).

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в снижении энергоемкости процесса приема и компактирования газа, при отработке газогидратных залежей, как источников газовых фонтанов.The problem to be solved by the claimed invention is directed, is expressed in reducing the energy intensity of the process of receiving and compacting gas, when developing gas hydrate deposits as sources of gas fountains.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции оборудования, обеспечивающего прием собранного газа, кроме того, упрощается организация работы на поверхности моря. Обеспечивается возможность компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды. Кроме того, обеспечивается возможность получения одновременно с газом и пресной воды.The technical result obtained when solving the problem is expressed in simplifying the design of the equipment for receiving the collected gas, in addition, the organization of work on the sea surface is simplified. The possibility of compacting gas through the use of potential environmental energy is provided. In addition, it is possible to obtain fresh water simultaneously with gas.

Для решения поставленной задачи способ добычи природного газа в открытом море, включающий сбор газа из газовых фонтанов над газовыделяющими участками дна с помощью куполообразного газосборника, установленного на поверхности дна, передачу газа из газосборника в газгольдер, размещенный под водой, компактирование объема газа в газгольдере и подъем газгольдера на поверхность отличается тем, что компактирование газа осуществляют его переводом в газогидрат, для чего газгольдер на период приема и компактирования газа размещают в толще воды над дном на такой глубине, где давление воды превышает величину давления, при котором происходит диссоциация гидрата природного газа, и с учетом температуры воды соответствует термобарическим условиям гидратообразования и, на указанный период, сообщают с акваторией, кроме того, после наполнения газгольдера его полость изолируют от окружающей среды и обеспечивают подъем газгольдера на поверхность, с последующим транспортированием к месту переработки с поддержанием термобарических условий в полости газгольдера на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, при этом после доставки газгольдера к месту переработки, в его полости создают термобарические условия, обеспечивающие диссоциацию гидрата природного газа, который отбирают для последующей переработки, а оставшуюся в газгольдере опресненную воду используют по назначению. Кроме того, поддержание термобарических условий в полости газгольдера на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, осуществляют путем теплоизолирования и/или охлаждения полости газгольдера и/или выполнением его корпуса с расчетом на внутреннее давление не меньше давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера.To solve this problem, a method of producing natural gas in the open sea, including collecting gas from gas fountains over gas-emitting sections of the bottom using a domed gas collector installed on the bottom surface, transferring gas from the gas collector to a gas tank located under water, compacting the volume of gas in the gas tank and lifting a gas tank to the surface is characterized in that the gas is compacted by transferring it to a gas hydrate, for which a gas tank is placed in the water column for the period of gas reception and compaction above the bottom at a depth where the water pressure exceeds the pressure at which the dissociation of natural gas hydrate occurs, and taking into account the temperature of the water corresponds to the thermobaric conditions of hydrate formation and, for the indicated period, communicate with the water area, in addition, after filling the gas tank, its cavity is isolated from environment and ensure the rise of the gas tank to the surface, followed by transportation to the place of processing while maintaining the thermobaric conditions in the cavity of the gas tank at a level that excludes the association of natural gas hydrate, in this case, after delivery of the gas holder to the processing site, thermobaric conditions are created in its cavity, which ensure the dissociation of natural gas hydrate, which is selected for further processing, and the desalinated water remaining in the gas tank is used for its intended purpose. In addition, maintaining the thermobaric conditions in the cavity of the gas holder at a level that excludes the dissociation of natural gas hydrate is carried out by heat insulating and / or cooling the cavity of the gas holder and / or by performing its casing with an expectation of internal pressure not less than the pressure corresponding to the pressure of dissociation of natural gas hydrate at temperature supported in the cavity of the gas holder.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:

Признак «…компактирование газа осуществляют его переводом в газогидрат…» позволяет транспортировать не сжиженный газ, а газогидрат, что позволяет значительно снизить энергоемкость процесса компактирования за счет использования естественных природных сил и минимизировать внутреннее давление, испытываемое корпусом устройства.The sign "... gas compaction is carried out by its conversion to gas hydrate ..." allows you to transport not liquefied gas, but gas hydrate, which can significantly reduce the energy intensity of the compacting process through the use of natural forces and minimize the internal pressure experienced by the device body.

Признаки, указывающие, что «газгольдер на период приема и компактирования газа размещают в толще воды над дном на такой глубине, где давление воды превышает величину давления, при котором происходит диссоциация гидрата природного газа, и с учетом температуры воды соответствует термобарическим условиям гидратообразования и, на указанный период, сообщают с акваторией" обеспечивают «автоматический» перевод собранного газа в газогидратную (компактированную) форму.Signs indicating that “the gas holder for the period of gas reception and compaction is placed in the water column above the bottom at a depth where the water pressure exceeds the pressure at which the dissociation of natural gas hydrate occurs and, taking into account the water temperature, corresponds to the thermobaric conditions of hydrate formation and, on the specified period is reported with the water area "provide" automatic "translation of the collected gas into gas hydrated (compacted) form.

Признаки «…после наполнения газгольдера его полость изолируют от окружающей среды и обеспечивают подъем газгольдера на поверхность, с последующим транспортированием к месту переработки с поддержанием термобарических условий в полости газгольдера на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа…» обеспечивают подъем на поверхность и транспортирование потребителю собранного газа в компактированной гидратной форме.The signs "... after filling the gas tank, its cavity is isolated from the environment and ensures that the gas tank is lifted to the surface, followed by transportation to the processing site while maintaining the thermobaric conditions in the gas tank cavity at a level that excludes the dissociation of natural gas hydrate ..." ensure that the collected gas is raised to the surface and transported to the consumer gas in compact hydrated form.

Признак «…после доставки газгольдера к месту переработки, в его полости создают термобарические условия, обеспечивающие диссоциацию гидрата природного газа, который отбирают для последующей переработки…» обеспечивает процесс разгрузки газгольдера от газа.The sign “... after delivery of the gas holder to the processing site, thermobaric conditions are created in its cavity to ensure the dissociation of natural gas hydrate, which is selected for further processing ...” provides the process of gas tank unloading from gas.

Признак «…а оставшуюся в газгольдере опресненную воду используют по назначению…» обеспечивает полную утилизацию доставленной массы, за счет утилизации воды - носителя газа.The sign "... and the desalinated water remaining in the gas tank is used for its intended purpose ..." ensures the complete disposal of the delivered mass, due to the disposal of the water carrier gas.

Признаки дополнительного пункта формулы изобретения обеспечивают возможность реализации способа, особенно, на этапе транспортировки газгольдера к потребителю.The features of the additional claim provide the possibility of implementing the method, especially at the stage of transportation of the gas tank to the consumer.

На фиг.1 схема реализации способа на этапе заполнения аккумулирующей емкости; на фиг.2 показана схема реализации способа на этапе отгрузки газа из аккумулирующей емкости в газгольдер; на фиг.3 показана полная схема реализации способа.Figure 1 diagram of the implementation of the method at the stage of filling the storage tank; figure 2 shows a diagram of the implementation of the method at the stage of shipment of gas from the storage tank into the gas tank; figure 3 shows a complete diagram of the implementation of the method.

Позиции на чертежах обозначают: куполообразный газосборник 1, аккумулирующую емкость 2, обслуживающее судно-буксировщик 3, выдачной трубопровод 4, плавучесть 5, трубопроводы 6, средства электроподогрева 7, концы 8 трубопроводов 6, снабженные плавучестями 9, нижний участок 10 средства электроподогрева 7 выдачного трубопровода 4, герметичные электрические разъемы 11, запорную арматуру 12, якорные блоки 13, корпус газгольдера 14, теплоизолирующее покрытие 15, термоэлектрические охлаждающие элементы 16, линии питания 17, герметичные разъемы 18, внешние источники электропитания 19, каналы 20 для прокачки хладагента, внешний источник хладагента 21 и средства его прокачки 22, средство приема 23 и выгрузки 24 газа, водовыдачной трубопровод 25. Кроме того, на чертежах показаны, средства 26 отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером, движители 27 вертикального и горизонтального перемещения, тросовые направляющие 28 (как минимум - две), плавучесть 29, захваты 30, приемное отверстие 31 водовыдачного трубопровода 25, гидродинамические плоскости 32, балластирующие емкости 33 и якорные блоки 34.The positions in the drawings indicate: a domed gas collector 1, an accumulating vessel 2, a towing vessel 3, a dispensing pipe 4, buoyancy 5, pipelines 6, electric heating means 7, ends 8 of pipelines 6 provided with buoyancy 9, the lower section 10 of electric heating means 7 of the dispensing pipeline 4, sealed electrical connectors 11, shutoff valves 12, anchor blocks 13, gas tank body 14, heat insulating coating 15, thermoelectric cooling elements 16, power lines 17, sealed connectors 18, external sources power supplies 19, channels 20 for pumping refrigerant, an external source of refrigerant 21 and means for pumping 22, means for receiving and discharging 24 gas 24, water distribution pipe 25. In addition, the drawings show means 26 for displaying in real time the space in the area under gas holder, movers 27 of vertical and horizontal movement, cable guides 28 (at least two), buoyancy 29, grips 30, inlet 31 of the water supply pipeline 25, hydrodynamic planes 32, ballast tanks 33 and I ornye blocks 34.

Схема реализации способа добычи природного газа в открытом море состоит из газосборного узла и газгольдера. Газосборный узел содержит куполообразный газосборник 1 и аккумулирующую емкость 2. Куполообразный газосборник 1 и аккумулирующая емкость 2 конструктивно подобны и отличаются размерами (объем полостей первых порядка сотни м³, вторых - порядка 5-10 тысяч м³. Они выполнены в виде мягких оболочек из прочных синтетических материалов, заключенных в сетчатый каркас из синтетических канатов, к нижним точкам которого крепятся якорные блоки 13. Газосборники 1 могут быть также снабжены жестким каркасом, (на чертежах не показан) монтируемым на месте или «самораскрывающимся» (например, с использованием сплавов с памятью формы), на который «оперта» мягкая оболочка и закреплены якорные блоки 13. Верхние участки куполообразных газосборников 1 и аккумулирующей емкости 2 снабжены трубопроводами (первые - трубопроводами 6, вторая - выдачным трубопроводом 4 с плавучестями, соответственно, 9 и 5 на концах).The implementation scheme of the method of natural gas extraction in the open sea consists of a gas collecting unit and a gas holder. The gas collection unit contains a domed gas collector 1 and a storage tank 2. The domed gas collector 1 and a storage tank 2 are structurally similar and differ in size (the volume of the cavities of the first order is hundreds of m ³ , the second is about 5-10 thousand m ^3. They are made in the form of soft shells made of durable synthetic materials enclosed in a mesh frame of synthetic ropes, to the lower points of which anchor blocks 13 are attached. Gas collectors 1 can also be equipped with a rigid frame (not shown in the drawings) mounted in place or “Self-expanding” (for example, using alloys with shape memory), on which a soft shell is “supported” and anchor blocks 13 are fixed. The upper sections of the domed gas collectors 1 and the storage tank 2 are equipped with pipelines (the first are pipelines 6, the second is a delivery pipe 4 s buoyancy, respectively, 9 and 5 at the ends).

Плавучесть 5 выполнена с возможностью ее погружения в толщу воды (например, ниже глубины поверхностного волнения). Для этого на ней, например, монтируют лебедку (на чертежах не показана), конец троса которой жестко закрепляют на верхней поверхности аккумулирующей емкости 2 (так, чтобы не мешать работам по «посадке» газгольдера на выданной трубопровод 4) или за любой из якорных блоков 13 аккумулирующей емкости 2. Плавучесть 5 снабжают дистанционным (например, радиоуправляемым) механизмом управления, обеспечивающим ее всплытие по сигналу с обслуживающего судна-буксировшика 3 и аккумулятором, обеспечивающим питание лебедки. Для удобства поиска газгольдера 14 обслуживающим судном-буксировщиком 3 радиоаппаратура (на чертежах не показана) плавучести 5 и газгольдера 14 выполнена с возможностью работы как в режиме приемника, так и передатчика. Кроме того, на плавучести 5 размещены герметичные электрические разъемы 11 и контрольно-измерительная аппаратура, обеспечивающая контроль за физическим состоянием газа в узлах системы (на чертежах не показана). Газгольдер выполнен с плавучестью, близкой к нулевой, а его корпус выполнен с возможностью его буксирования обслуживающим судном-буксировщиком на поверхности моря или в погруженном состоянии. Газгольдер представляет собой корпус 14, объем полости которого не менее 500 м³. Он выполнен с плавучестью, близкой к нулевой, а его корпус выполнен с возможностью его буксирования обслуживающим судном-буксировщиком 3 на поверхности моря или в погруженном состоянии. Корпус 14 снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости. Средство теплоизолирования выполнено в виде теплоизолирующего покрытия 15 из материала с малой теплопроводностью, предпочтительно, съемного, в последнем случае могут использоваться вспененные синтетические материалы. Средство охлаждения полости корпуса 14 выполнено в виде технологического комплекса, включающего термоэлектрические охлаждающие элементы 16, линии питания 17 которых выведены за пределы корпуса 14 и снабжены герметичными разъемами 18, выполненными с возможностью подключения к внешним источникам электропитания 19, кроме того, в состав технологического комплекса входят каналы 20 для прокачки хладагента, выполненные с возможностью подключения к внешнему источнику хладагента 21, снабженному средством его прокачки 22, например, насосом известной конструкции. Обслуживающее судно-буксировщик 3 выполнено с возможностью буксировки газгольдера и дополнительно оснащено средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии для питания энергопотребляющих систем газгольдера (внешний источник хладагента 21, снабженный средством его прокачки 22 и внешний источник электропитания 19 размещены на обслуживающем судне-буксировщике 3). Газгольдер снабжен средством приема газа 23 из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, а также средством выгрузки газа 24. Конец выдачного трубопровода 4 аккумулирующей емкости 2 выполнен с возможностью его стыковки с газгольдером 14. Газгольдер снабжен средством его погружения и стыковки с выдачным трубопроводом 4 аккумулирующей емкости 2, содержащим систему дистанционного управления со средствами 26 отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером, при этом на корпусе газгольдера размещены движители 27 вертикального и горизонтального перемещения известной конструкции. Целесообразно, чтобы они были выполнены как поворотные подруливающие устройства, предпочтительно съемные и предпочтительно электроприводные.Buoyancy 5 is made with the possibility of its immersion in the water column (for example, below the depth of surface waves). For this purpose, for example, a winch is mounted on it (not shown in the drawings), the end of the cable of which is rigidly fixed on the upper surface of the storage tank 2 (so as not to interfere with the work of “landing” the gas tank on the piping 4 issued) or for any of the anchor blocks 13 of the storage tank 2. The buoyancy 5 is equipped with a remote (for example, radio-controlled) control mechanism that provides its ascent by a signal from a service towing vessel 3 and a battery that provides power to the winch. For the convenience of searching for a gas tank 14 by a service towing vessel 3, radio equipment (not shown) of buoyancy 5 and gas tank 14 is configured to operate both in the receiver and transmitter modes. In addition, the buoyancy 5 placed sealed electrical connectors 11 and instrumentation, providing control over the physical state of the gas in the nodes of the system (not shown). The gas holder is made with buoyancy close to zero, and its hull is made with the possibility of towing it by a service towing vessel on the sea surface or in a submerged state. The gas holder is a casing 14, the cavity volume of which is at least 500 m ³ . It is made with buoyancy close to zero, and its hull is made with the possibility of towing it by a service towing vessel 3 on the sea surface or in a submerged state. The housing 14 is provided with means for insulating and / or cooling the cavity. The heat-insulating means is made in the form of a heat-insulating coating 15 of a material with low thermal conductivity, preferably removable, in the latter case, foamed synthetic materials can be used. The cooling means of the cavity of the housing 14 is made in the form of a technological complex, including thermoelectric cooling elements 16, the power lines 17 of which are outside the housing 14 and are equipped with sealed connectors 18 made with the possibility of connection to external power sources 19, in addition, the technological complex includes channels 20 for pumping refrigerant, made with the possibility of connecting to an external source of refrigerant 21, equipped with means for pumping 22, for example, a pump known to Instructions. The service towing vessel 3 is configured to tow the gas tank and is additionally equipped with forced cooling means and an electric power generator for powering the gas consuming systems of the gas tank (an external source of refrigerant 21 equipped with pumping means 22 and an external power source 19 are located on the service towing vessel 3). The gas tank is equipped with a means of receiving gas 23 from the gas collection unit, configured to communicate its cavity with the water area, as well as a gas discharge means 24. The end of the delivery pipe 4 of the storage tank 2 is configured to dock with the gas tank 14. The gas tank is equipped with a means of immersing and docking with dispensing pipe 4 of the storage tank 2 containing a remote control system with means 26 for displaying in real time the space in the area under the gas tank, while on the building The mustache of the gas tank contains movers 27 of vertical and horizontal movement of a known design. It is advisable that they be made as rotary thrusters, preferably removable and preferably electric.

Кроме того, возможен вариант, предусматривающий тросовые направляющие 28 (как минимум - две), нижние концы которых зафиксированы якорными блоками 34 на дне моря, а верхний связан с плавучестью 29. В этом случае корпус газгольдера должен быть снабжен захватами 30, выполненными с возможностью охвата или разъемной фиксации на направляющих 28, при этом на корпусе газгольдера размещены движители 27, обеспечивающие только вертикальное перемещение.In addition, a variant is possible that provides cable guides 28 (at least two), the lower ends of which are fixed by anchor blocks 34 at the bottom of the sea, and the upper one is connected with buoyancy 29. In this case, the body of the gas holder must be equipped with grippers 30, made with the possibility of coverage or detachable fixation on the rails 28, while on the body of the gas holder placed movers 27, providing only vertical movement.

Кроме того, донная часть газгольдера снабжена приемным отверстием 31 водовыдачного трубопровода 25. Корпус 14 газгольдера может быть также снабжен средством стабилизации его положения в надводном или подвсплытом состоянии, например гидродинамическими плоскостями 32 и/или балластирующими емкостями 33.In addition, the bottom of the gas tank is equipped with a receiving hole 31 of the water supply pipe 25. The body 14 of the gas tank can also be equipped with means for stabilizing its position in the surface or sub-flooded state, for example, hydrodynamic planes 32 and / or ballast tanks 33.

Заявленный способ добычи природного газа в открытом море осуществляют следующим образом.The claimed method of natural gas extraction in the open sea is as follows.

В качестве источника газа используют его донные газовые фонтаны над газогидратными полями, залегающими под покрывающей толщей дна. Эти газовые фонтаны выявляют известным образом, на основе сейсмоакустического профилирования и/или эхозондирования, и/или съемки локатором бокового обзора, и/или газогеохимическими исследованиями. Далее опускают на дно куполообразные газосборники 1, накрывая ими «источники» газовых фонтанов, опускают в акваторию аккумулирующую емкость 2 (расправляя ее по ширине, за счет соответствующего разнесения по площади дна якорных блоков 13, как минимум, трех, а по высоте за счет возникновения архимедовой силы, проявляющейся при погружении емкости в воду, направленной вверх, и «работой» силы тяжести, прилагающей к якорным блокам 13 силу, направленную вниз). Аккумулирующую емкость 2 размещают в толще воды над дном так, чтобы ее верх располагался на глубине, где давление воды превышает давление, при котором происходит диссоциация гидрата природного газа при температуре окружающей воды, соответствующей годовому максимуму температур. Далее трубопроводы 6 куполообразных газосборников 1 сообщают с полостью аккумулирующей емкости 2 (для этого плавучести 9, закрепленные на концах трубопроводов 6 газосборников 1, позиционируют непосредственно под аккумулирующей емкостью 2 и фиксируют в этом положении, соответствующими якорными блоками 13 или же заводят снизу непосредственно в полость аккумулирующей емкости 2, на величину, исключающую их смещение придонными течениями. Важный момент при этом заключается в том, чтобы приемные отверстия трубопроводов 6 газосборников 1 располагались ниже их выпускных отверстий и трубопровод 6 был «восходящим на всех участках его длины». Средства электроподогрева 7 заранее располагают в полостях выдачного трубопровода 4 и трубопроводов 6, причем нижний участок 10 средства электроподогрева 7 выданного трубопровода 4 выведен в полость, при этом их линии питания выведены на плавучесть 5 выданного трубопровода 4 и снабжены герметичными электрическими разъемами 11. В исходном положении (до «посадки» корпуса 14 газгольдера) выдачной трубопровод 4 перекрыт запорной арматурой 12, плавучесть 5 притоплена на глубине, исключающей воздействие на нее поверхностного волнения, льдов и т.п. факторов.As a source of gas, its bottom gas fountains are used above the gas hydrate fields lying under the covering thickness of the bottom. These gas fountains are identified in a known manner, based on seismic-acoustic profiling and / or echo sounding, and / or surveying with a side-scan locator, and / or gas-geochemical studies. Next, the domed gas collectors 1 are lowered to the bottom, covering them with the "sources" of gas fountains, the storage tank 2 is lowered into the water area (spreading it in width, due to the corresponding spacing of the anchor blocks 13 along the bottom area, and at least three in height, due to the occurrence of Archimedean force, which manifests itself when a tank is immersed in water directed upward, and by the “work” of gravity, which applies downward force to the anchor blocks 13). The storage tank 2 is placed in the water column above the bottom so that its top is located at a depth where the water pressure exceeds the pressure at which the dissociation of natural gas hydrate occurs at an ambient water temperature corresponding to the annual maximum temperature. Next, the pipelines 6 of the domed gas collectors 1 communicate with the cavity of the storage tank 2 (for this, buoyancy 9, fixed at the ends of the pipelines 6 of the gas collectors 1, are positioned directly under the storage tank 2 and are fixed in this position by the corresponding anchor blocks 13 or are inserted directly below into the cavity of the storage tank containers 2, by an amount excluding their displacement by bottom currents, an important point in this is that the receiving holes of the pipelines 6 of the gas collectors 1 are located fell below their outlet openings and the pipe 6 was “ascending in all sections of its length.” Electric heating means 7 are pre-arranged in the cavities of the dispensing pipe 4 and pipelines 6, the lower section 10 of the electric heating means 7 of the issued pipe 4 being brought into the cavity, while their lines power supply are brought to buoyancy 5 of the issued pipe 4 and are equipped with sealed electrical connectors 11. In the initial position (before the "landing" of the body 14 of the gas tank), the delivery pipe 4 is closed by shutoff valves 12, buoyancy 5 sunk at a depth that excludes exposure to surface waves, ice, etc. factors.

Далее собирают газ с помощью куполообразных газосборников 1, улавливая ими газовые фонтаны. Уловленный газ всплывает в верхнюю часть полости куполообразных газосборников 1 и далее всплывает по трубопроводам 6 в полость аккумулирующей емкости 2, собираясь в ее верхней части. Остановившись в своем движении, пузырьки газа начинают воспринимать давление воды (которое на этой глубине превышает давление, при котором происходит диссоциация гидрата природного газа, и с учетом температуры воды соответствует термобарическим условиям гидратообразования), вследствие чего газ переходит в гидратную форму. Таким образом, в полости аккумулирующей емкости 2 начинает накапливаться газогидрат природного газа. Процесс накопления газогидрата вместо накопления газа способствует снижению архимедовой силы, воздействующей на аккумулирующую емкость 2, поскольку плотность гидратов метана близка к плотности льда 0,874, метана при температуре 0°С (она возрастает от 0,894-0,897 г/см³ при 0°С и 2,55 МПа до 0,914-0,956 г/см³ при 37°С и 147 МПа). Согласно данным расчета по эмпирической формуле, плотность гидрата метана составляет 0,905 г/см³при температуре 0°С осадков до 7%). Электропроводность газогидратов в 5-15 раз выше, чем у льда.Next, gas is collected using domed gas collectors 1, trapping gas fountains by them. The trapped gas floats into the upper part of the cavity of the domed gas collectors 1 and then floats through pipelines 6 into the cavity of the storage tank 2, collecting in its upper part. Having stopped in their movement, gas bubbles begin to perceive water pressure (which at this depth exceeds the pressure at which the dissociation of natural gas hydrate occurs, and taking into account the temperature of the water corresponds to the thermobaric conditions of hydrate formation), as a result of which the gas becomes hydrated. Thus, in the cavity of the storage tank 2 begins to accumulate natural gas hydrate. The process of accumulation of gas hydrate instead of gas accumulation helps to reduce the Archimedean force acting on the storage tank 2, since the density of methane hydrates is close to the density of ice 0.874, methane at a temperature of 0 ° C (it increases from 0.894-0.897 g / cm ³ at 0 ° C and 2 , 55 MPa to 0.914-0.956 g / cm ³ at 37 ° C and 147 MPa). According to the calculation according to the empirical formula, the density of methane hydrate is 0.905 g / cm ³ at a temperature of 0 ° C precipitation up to 7%). The electrical conductivity of gas hydrates is 5-15 times higher than that of ice.

Гидратоносные отложения отличаются от водоносных кроме меньшей плотности также существенно меньшей электропроводностью и меньшей теплопроводностью, но большей скоростью распространения упругих волн. Экспериментально установлено, что после образования гидратов в первоначально водонасыщенных песках скорость продольных волн возрастала от 1,85 до 2,7 км/с; в сцементированных песчаниках скорость увеличивалась от 3,0 до 3,5 км/с. Скорость продольных волн в образце чистого гидрата структуры 2 - около 3,1 км/с. Это позволяет легко контролировать накопление газогидратом аккумулирующей емкости 2, организовав контроль за скоростью распространения упругих волн в ее полости. При заданном наполнении аккумулирующей емкости 2 контрольно-измерительная аппаратура, смонтированная на плавучести 5, дает сигнал о готовности к приему газгольдера на обслуживающее судно-буксировщик 3. Газгольдер доставляют обслуживающим судном-буксировщиком 3 до места установки, после чего на корпусе 14 закрепляют движители 27 вертикального и горизонтального перемещения, убирают заглушки с каналов 20 для прокачки хладагента и открывают средство приема газа 23, обеспечивая поступление воды в полость газгольдера. Далее, включив систему дистанционного управления, со средствами 26 отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером и движители вертикального перемещения 27 (или используя тросовые направляющие 28), газгольдер погружают на заданную глубину, после чего, используя часть движителей 27 для горизонтального перемещения, газгольдер выводят на выдачной трубопровод 4 аккумулирующей емкости 2 и опускают на него средство приема газа 23. Далее выдачной трубопровод 4 подключают к приемному отверстию средства приема газа 23, а герметические электрические разъемы 11 средств электроподогрева 7 выдачного трубопровода 4 и, при необходимости, трубопроводов 6 подключают, через судовые линии электропитания к судовому источнику тока и начинают прогрев трубопроводов, открыв запорную арматуру 12 выдачного трубопровода 4. Вследствие прогрева газогидраты превращаются в газ и уходят в полость корпуса 14. Процесс продолжают до полного освобождения аккумулирующей емкости 2 от газогидрата, либо до заполнения газгольдера. При наполнении газгольдера его контрольно-измерительная аппаратура (на чертежах не показана), дает команду на всплытие, при отрыве газгольдера от выданного трубопровода 4, его выпускное отверстие перекрывается запорной арматурой 12, кроме того, приемное отверстие средства приема газа 23 газгольдера также герметизируется.Hydratiferous deposits differ from aquifers in addition to lower density and also significantly lower electrical conductivity and lower thermal conductivity, but a higher propagation velocity of elastic waves. It was experimentally established that after the formation of hydrates in initially water-saturated sands, the velocity of longitudinal waves increased from 1.85 to 2.7 km / s; in cemented sandstones, the velocity increased from 3.0 to 3.5 km / s. The velocity of longitudinal waves in the sample of pure hydrate of structure 2 is about 3.1 km / s. This allows you to easily control the accumulation of storage capacity by gas hydrate 2, organizing control over the speed of propagation of elastic waves in its cavity. For a given filling of the storage tank 2, the control equipment mounted on buoyancy 5 gives a signal of readiness for receiving the gas tank to the service towing vessel 3. The gas tank is delivered by the service towing vessel 3 to the installation site, after which movers 27 of the vertical and horizontal movement, remove the plugs from the channels 20 for pumping refrigerant and open the means for receiving gas 23, ensuring the flow of water into the cavity of the gas holder. Next, by turning on the remote control system, with means 26 for displaying in real time the space in the area under the gas tank and vertical movement movers 27 (or using cable guides 28), the gas holder is immersed to a predetermined depth, after which, using part of the movers 27 for horizontal movement, the gas holder is led to the dispensing pipe 4 of the storage tank 2 and the gas receiving means 23 is lowered onto it. Next, the dispensing pipe 4 is connected to the receiving opening of the gas receiving means 23 and the hermetic electrical connectors 11 of the electric heating means 7 of the dispensing pipe 4 and, if necessary, of the pipelines 6 are connected through the ship’s power supply lines to the ship’s current source and heating of the pipelines is started by opening the shut-off valves 12 of the dispensing pipe 4. Due to heating, gas hydrates turn into gas and leave into the cavity of the housing 14. The process continues until the storage tank 2 is completely released from the gas hydrate, or until the gas tank is filled. When filling the gas tank, its control and measuring equipment (not shown in the drawings) gives a command to ascend, when the gas tank is separated from the issued pipe 4, its outlet opening is blocked by shutoff valves 12, in addition, the receiving opening of the gas receiving means 23 of the gas tank is also sealed.

После всплытия газгольдера, его корпус изолируют размещением на его поверхности теплоизолирующего покрытия 15, продувают каналы 20 для прокачки хладагента и подключают их к внешнему источнику хладагента 21, и начинают прокачку последнего средствами его прокачки 22, например насосом. Кроме того, герметичные электрические разъемы 18 средств электроохлаждения подключают через судовые линии электропитания 17 к судовому источнику тока и включают их на охлаждение. Тем самым обеспечивают поддержание термобарических условий в полости газгольдера на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа за счет минимизации температурного уровня в полости газгольдера, и тем самым минимизации требований по прочностным параметрам корпуса (который реально может быть рассчитан на внутреннее давление порядка 20-30 кг/см²). Герметизация разъемов 18 повышает сохранность средств охлаждения и исключает утечки тока в процессе их активирования. Дальнейшую транспортировку газа к потребителям осуществляют известным образом - буксируя газгольдер обслуживающим судном-буксировщиком 3. При выгрузке газа потребителю, обеспечивают подогрев объема газогидрата, например, переключая термоэлектрические охлаждающие элементы 16 в режим нагрева и/или прокачивая по каналам подвода хладагента нагретого теплоносителя (например, забортной воды, если это происходит летом). Вследствие прогрева газогидраты превращаются в газ, который под собственным давлением уходит из полости газгольдера. Процесс продолжают до полного освобождения газгольдера от газа, а оставшуюся опресненную воду сливают через отверстие 31 водовыдачного трубопровода 25 для дальнейшего использования. По завершении процесса отгрузки отключают герметичные электрические разъемы 18 средств электроподогрева от судового источника тока, перекрывают запорную арматуру газгольдера, транспортируют его к месту сбора газа. Далее все повторяется.After the gas holder emerges, its body is isolated by placing a heat-insulating coating 15 on its surface, the channels 20 for pumping the refrigerant are purged and connected to an external source of refrigerant 21, and the pump is pumped by means of pumping 22, for example, a pump. In addition, the sealed electrical connectors 18 of the electric cooling means are connected through the ship's power lines 17 to the ship's current source and turn them on for cooling. This ensures that the thermobaric conditions in the cavity of the gas holder are maintained at a level that excludes the dissociation of natural gas hydrate by minimizing the temperature level in the cavity of the gas holder, and thereby minimizing the requirements for the strength parameters of the body (which can actually be calculated for an internal pressure of about 20-30 kg / cm ² ). Sealing the connectors 18 increases the safety of cooling means and eliminates current leakage during their activation. Further gas transportation to consumers is carried out in a known manner - towing a gas tank by a service towing vessel 3. When unloading gas to a consumer, the gas hydrate volume is heated, for example, by switching thermoelectric cooling elements 16 to heating mode and / or pumping a heated coolant through the coolant supply channels (for example, sea water if this happens in the summer). Due to heating, gas hydrates turn into gas, which, under its own pressure, leaves the cavity of the gas holder. The process continues until the gas tank is completely released from the gas, and the remaining desalinated water is drained through the opening 31 of the water supply pipe 25 for further use. At the end of the shipment process, the sealed electrical connectors 18 of the electric heating means are disconnected from the ship's current source, the shutoff valves of the gas tank are closed, and they are transported to the gas collection point. Then everything repeats.

Claims

1. A method of producing natural gas in the open sea, including collecting gas from gas fountains over gas-emitting sections of the bottom using a domed gas collector mounted on the bottom surface, transferring gas from the gas collector to a gas tank located under water, compacting the volume of gas in the gas tank, and raising the gas tank to surface, characterized in that the gas is compacted by its conversion to gas hydrate, for which the gas tank is placed in the water column above the bottom at such a depth for the period of gas reception and compaction, where e the water pressure exceeds the pressure at which the dissociation of natural gas hydrate occurs, and taking into account the water temperature corresponds to the thermobaric conditions of hydrate formation, and communicate with the water area for the indicated period, in addition, after filling the gas tank, its cavity is isolated from the environment and the gas tank is raised to surface, followed by transportation to the place of processing with maintaining thermobaric conditions in the cavity of the gas tank at a level that excludes the dissociation of hydrate naturally of gas, the gas tank after delivery to the site of processing in its cavity thermobaric creates conditions that ensure dissociation of the natural gas hydrate which is collected for further processing and the remainder in the gasholder desalinated water is used for other purposes.

2. The method according to claim 1, characterized in that the thermobaric conditions in the cavity of the gas holder are maintained at a level that excludes the dissociation of natural gas hydrate, is carried out by thermal insulation and / or cooling of the cavity of the gas holder and / or execution of its body with the calculation of the internal pressure, not less pressure corresponding to the pressure of dissociation of natural gas hydrate at a temperature maintained in the cavity of the gas holder.