RU2382875C1 - Комплекс для добычи природного газа в открытом море - Google Patents
Комплекс для добычи природного газа в открытом море Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382875C1 RU2382875C1 RU2008141862/03A RU2008141862A RU2382875C1 RU 2382875 C1 RU2382875 C1 RU 2382875C1 RU 2008141862/03 A RU2008141862/03 A RU 2008141862/03A RU 2008141862 A RU2008141862 A RU 2008141862A RU 2382875 C1 RU2382875 C1 RU 2382875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- cavity
- tank
- gas tank
- water
- Prior art date
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000011161 development Methods 0.000 title description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 209
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 39
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 9
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- UMNKXPULIDJLSU-UHFFFAOYSA-N dichlorofluoromethane Chemical compound FC(Cl)Cl UMNKXPULIDJLSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 241000238367 Mya arenaria Species 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical class C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках. Техническим результатом является возможность компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды и получение одновременно с газом и пресной воды. Комплекс включает газосборный узел, выполненный с возможностью установки под водой и улавливания газа с передачей последнего в газгольдер, выполненный с возможностью позиционирования в толще воды и подъема на поверхность и обслуживающее судно. Газгольдер выполнен с плавучестью, близкой к нулевой. Его корпус выполнен с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, для чего снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление, не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера. Газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, а также средством выгрузки газа. Газосборный узел содержит куполообразную аккумулирующую емкость, открытую снизу, размещенную над куполообразными газосборниками и связанную с ними трубопроводами, а сверху снабженную вертикальным выдачным трубопроводом с дистанционно управляемой запорной арматурой. Выдачной трубопровод, трубопроводы газосборников и полость аккумулирующей емкости снабжены средствами электроподогрева. Конец выданного трубопровода выполн�
Description
Изобретение относится к устройствам для добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках.
Известен комплекс для добычи природного газа в открытом море, включающий куполообразный газосборник, устанавливаемый на поверхности газовыделяющего участка дна и трубопровод для транспортировки газа на поверхность моря (SU № 1498908, кл. Е21В 43/00, 1989).
Однако в случае транспортировки газа с больших глубин использование трубопровода может оказаться затруднительным для бесперебойной работы.
Известен также комплекс для добычи природного газа в открытом море на большой глубине, включающий газосборный узел, выполненный с возможностью установки под водой и улавливаниям газа с передачей последнего в газгольдер, выполненный с возможностью позиционирования в толще воды и подъема на поверхность и обслуживающее судно (см. RU 2078199, Е21В 43/01, 1994).
Недостаток этого решения - недостаточная экономическая эффективность комплекса при отработке газогидратных залежей как источников газовых фонтанов, особенно при распределении газовых фонтанов на ограниченных по площади участках, при условиях переменного дебита газа. Кроме того, принятая схема компактирования собранного газа (его сжижение) в аккумулирующей емкости (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).
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, выражается в обеспечении возможности эффективной отработки газогидратных залежей как источников газовых фонтанов, особенно при распределении газовых фонтанов на ограниченных по площади участках и снижении энергоемкости процесса приема и компактирования газа.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции оборудования, обеспечивающего сбор и прием газа, кроме того, упрощается организация работы на поверхности моря. При этом обеспечивается возможность компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды и получение одновременно с газом и пресной воды.
Для решения поставленной задачи комплекс для добычи природного газа в открытом море на большой глубине, включающий газосборный узел, выполненный с возможностью установки под водой и улавливания газа с передачей последнего в газгольдер, выполненный с возможностью позиционирования в толще воды и подъема на поверхность и обслуживающее судно, отличается тем, что газгольдер выполнен с плавучестью, близкой к нулевой, его корпус выполнен с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, для чего снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление, не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера, кроме того, газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, а также средством выгрузки газа, при этом газосборный узел содержит куполообразную аккумулирующую емкость, открытую снизу, размещенную над куполообразными газосборниками и связанную с ними трубопроводами, а сверху снабженную вертикальным выданным трубопроводом с дистанционно управляемой запорной арматурой, при этом выдачной трубопровод, трубопроводы газосборников и полость аккумулирующей емкости снабжены средствами электроподогрева, при этом конец выданного трубопровода выполнен с возможностью разъемной связи с полостью газгольдера и размещен на глубине, при которой давление в полости газгольдера, при сообщении ее с акваторией не менее давления диссоциации гидрата природного газа при температуре, соответствующей годовому максимуму температуры воды в зоне размещения аккумулирующей емкости, кроме того, комплекс снабжен средством погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости, а в качестве обслуживающего судна использовано буксирное судно, выполненное с возможностью буксировки газгольдера, оснащенное средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии для питания энергопотребляющих систем газгольдера.
Кроме того, средство погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости содержит движители вертикального и горизонтального перемещения, размещенные на корпусе газгольдера, снабженные системой дистанционного управления, содержащей средства отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером.
Кроме того, средство погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости выполнено в виде тросовых направляющих, нижний конец которых зафиксирован на дне моря, а верхний связан с плавучестью, кроме того, корпус газгольдера снабжен захватами, выполненными с возможностью охвата или разъемной фиксации на направляющих, при этом на корпусе газгольдера размещены движители вертикального перемещения.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".
Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признак «…газгольдер выполнен с плавучестью, близкой к нулевой» обеспечивает минимизацию затрат энергии (соответственно минимизацию массо-габаритных параметров подруливающих устройств) на погружение газгольдера на заданную глубину.
Признаки «…газгольдер выполнен… в виде корпуса, выполненного с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, для чего снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление, не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера…» позволяют сохранять термобарическое равновесие в полости газгольдера, исключающее диссоциацию гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера.
Признак «…газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией…» обеспечивает «автоматический» перевод принятого газа в газогидратную (компактированную) форму.
Признак «…газгольдер снабжен… средством выгрузки газа…» обеспечивает удаление газа (продукта разложения газогидрата) из газгольдера и передачу его потребителю.
Признаки «…газосборный узел содержит куполообразную аккумулирующую емкость, открытую снизу, размещенную над газосборниками и связанную с ними трубопроводами, а сверху снабженную вертикальным выдачным трубопроводом с дистанционно управляемой запорной арматурой…» обеспечивают возможность сбора газа из газосборников с «автоматическим переводом этого объема в газогидрат (что исключает возможность резкого повышения плавучести аккумулирующей емкости), кроме того, обеспечивается независимость добычных работ от ледовой обстановки.
Признаки «…выданной трубопровод, трубопроводы газосборников и полость аккумулирующей емкости, снабжены средствами электроподогрева…» обеспечивают возможность «включения - выключения» процесса подачи свободного газа из аккумулирующей емкости и обеспечивают возможность «раскупоривания» выданного трубопровода и трубопроводов газосборников от «пробок» газогидратов.
Признак «…конец выданного трубопровода выполнен с возможностью разъемной связи с полостью газгольдера…» обеспечивает возможность смены газгольдеров по их заполнению.
Признак, указывающий, что конец выданного трубопровода «размещен на глубине, при которой давление в полости газгольдера, при сообщении ее с акваторией, не менее давления диссоциации гидрата природного газа при температуре соответствующей годовому максимуму температуры воды», обеспечивает «автоматическое» сохранение собранного газа в газогидратной (компактированной) форме.
Признак «…комплекс снабжен средством погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости…» обеспечивает погружение газгольдера на рабочую глубину и обеспечивает возможность приема газа газгольдером из аккумулирующей емкости.
Признаки «…в качестве обслуживающего судна использовано буксирное судно, выполненное с возможностью буксировки газгольдера, дополнительно оснащенное, средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии, для питания энергопотребляющих систем газгольдера…» обеспечивают транспортировку газогидрата потребителю без перегрузки его содержимого на обслуживающее судно, кроме того, упрощается конструкция газгольдера за счет «выноса с него» названных узлов и уменьшается водоизмещение обслуживающего судна.
Признаки дополнительных пунктов формулы изобретения обеспечивают возможность пространственного позиционирования газгольдера.
На фиг.1 схематически показан газосборный узел; на фиг.2 схематически показана конструкция газгольдера; на фиг.3 показана схема комплекса.
Газосборный узел включает 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.
Газгольдер выполнен в виде корпуса 14, в конструкцию входят 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 трубопровода 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.
Комплекс для 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 метров, вторых - порядка 5-10 тысяч кубических метров. 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 (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.
Плавучесть 5 выполнена с возможностью ее погружения в толщу воды (например, ниже глубины поверхностного волнения). Для этого на ней, например, монтируют лебедку (не показана), конец троса которой жестко закрепляют на верхней поверхности аккумулирующей емкости 2 (так, чтобы не мешать работам по «посадке» газгольдера на выдачной 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 (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 (не показана).
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 выведена за пределы корпуса 14 и снабжена 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 выданного трубопровода 4 аккумулирующей емкости 2 выполнен с возможностью его стыковки с газгольдером 14. Газгольдер снабжен средством его погружения и стыковки с выданным 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.
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.
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.
Заявленный комплекс добычи природного газа в открытом море работает следующим образом.
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 выдачного трубопровода 4, выведен в полость, при этом их линии питания выведены на плавучесть 5 выдачного 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.
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/см3 при температуре 0°С осадков до 7%). Электропроводность газогидратов в 5-15 раз выше, чем у льда.
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, 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 герметичные 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. Попавшие в газгольдер пузырьки газа поднимаются вверх до упирания в верхнюю часть поверхности его полости, после чего 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 газгольдера 14 начинает накапливаться газогидрат природного газа.
При наполнении газгольдера его контрольно-измерительная аппаратура (не показана) дает команду на всплытие, при отрыве газгольдера от выдачного трубопровода 4 его выпускное отверстие перекрывается запорной арматурой 12, кроме того, приемное отверстие средства приема газа 23 газгольдера также герметизируется.
После всплытия газгольдера его корпус изолируют размещением на его поверхности теплоизолирующего покрытия 15, продувают каналы 20 для прокачки хладагента, 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.
Claims (3)
1. Комплекс для добычи природного газа в открытом море на большой глубине, включающий газосборный узел, выполненный с возможностью установки под водой и улавливания газа с передачей последнего в газгольдер, выполненный с возможностью позиционирования в толще воды и подъема на поверхность, и обслуживающее судно, отличающийся тем, что газгольдер выполнен с плавучестью, близкой к нулевой, его корпус выполнен с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, для чего снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление, не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера, кроме того, газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, а также средством выгрузки газа, при этом газосборный узел содержит куполообразную аккумулирующую емкость, открытую снизу, размещенную над куполообразными газосборниками и связанную с ними трубопроводами, а сверху снабженную вертикальным выдачным трубопроводом с дистанционно управляемой запорной арматурой, при этом выдачной трубопровод, трубопроводы газосборников и полость аккумулирующей емкости снабжены средствами электроподогрева, при этом конец выдачного трубопровода выполнен с возможностью разъемной связи с полостью газгольдера и размещен на глубине, при которой давление в полости газгольдера при сообщении ее с акваторией не менее давления диссоциации гидрата природного газа при температуре, соответствующей годовому максимуму температуры воды в зоне размещения аккумулирующей емкости, кроме того, комплекс снабжен средством погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости, а в качестве обслуживающего судна использовано буксирное судно, выполненное с возможностью буксировки газгольдера, оснащенное средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии для питания энергопотребляющих систем газгольдера.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что средство погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости содержит движители вертикального и горизонтального перемещения, размещенные на корпусе газгольдера, снабженные системой дистанционного управления, содержащей средства отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что средство погружения газгольдера и его стыковки с выдачным трубопроводом аккумулирующей емкости выполнено в виде тросовых направляющих, нижний конец которых зафиксирован на дне моря, а верхний связан с плавучестью, кроме того, корпус газгольдера снабжен захватами, выполненными с возможностью охвата или разъемной фиксации на направляющих, при этом на корпусе газгольдера размещены движители вертикального перемещения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008141862/03A RU2382875C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комплекс для добычи природного газа в открытом море |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008141862/03A RU2382875C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комплекс для добычи природного газа в открытом море |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2382875C1 true RU2382875C1 (ru) | 2010-02-27 |
Family
ID=42127855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008141862/03A RU2382875C1 (ru) | 2008-10-21 | 2008-10-21 | Комплекс для добычи природного газа в открытом море |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2382875C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2824276A1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | The European Union, represented by the European Commission | A device for collecting methane gas |
RU2550610C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления |
CN108412466A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-17 | 中国石油大学(北京) | 一种海底天然气水合物开采装置及开采方法 |
-
2008
- 2008-10-21 RU RU2008141862/03A patent/RU2382875C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2824276A1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | The European Union, represented by the European Commission | A device for collecting methane gas |
WO2015003980A1 (en) | 2013-07-09 | 2015-01-15 | The European Union, Represented By The European Commission | Device for extracting off-shore methane gas |
RU2550610C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Способ добычи газогидратов и подводный комбайн для его осуществления |
CN108412466A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-17 | 中国石油大学(北京) | 一种海底天然气水合物开采装置及开采方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2393338C1 (ru) | Установка для добычи природного газа в открытом море | |
US20140261132A1 (en) | Active volume energy level large scale sub-sea energy fluids storage methods and apparatus for power generation and integration of renewable energy sources | |
CN102822443A (zh) | 海底井介入模块 | |
WO2010025625A1 (zh) | 压载海水与液化天然气或液化石油气的等质量流率置换流程和多功能海上基地 | |
CN105781497B (zh) | 一种海底天然气水合物采集装置 | |
US9771701B2 (en) | Hydrocarbon production and storage facility | |
KR102406063B1 (ko) | 스트랜디드 가스를 지하 환경으로부터 추출하여, 이를 클라트레이트로 전환시키고, 소비를 위해 이를 안전하게 운송시키기 위한 방법 및 시스템 | |
WO2011072963A1 (en) | Converting an underwater methane hydrate containing deposit into a marketable product | |
CN105865851B (zh) | 内置浮箱热水加热壁面的海底天然气收集装置及方法 | |
RU2381348C1 (ru) | Способ добычи природного газа в открытом море | |
RU2382875C1 (ru) | Комплекс для добычи природного газа в открытом море | |
CA2439601C (en) | Controlled wellhead buoy | |
RU2505740C2 (ru) | Способ получения, хранения и разложения гидратов природного газа | |
RU2386015C1 (ru) | Технологический комплекс для разработки газогидратных залежей в открытом море | |
CN105804704B (zh) | 悬置浮箱内壁加热的海底天然气收集装置及方法 | |
CN105840149B (zh) | 外置浮箱壁面加热的海底天然气收集装置及方法 | |
CN105840148B (zh) | 外浮箱阶梯管循环热水加热的海底天然气收集装置及方法 | |
CN105863575B (zh) | 内置浮箱循环热水管道加热的海底天然气收集装置及方法 | |
JP2017141593A (ja) | メタンハイドレートの移送 | |
GB2585488A (en) | Shuttle loading system | |
RU81523U1 (ru) | Устройство для добычи природного газа в открытом море | |
CN105822265A (zh) | 外置浮箱多层电热支架的海底天然气收集装置及方法 | |
RU2393337C1 (ru) | Способ добычи природного газа в открытом море | |
RU2383717C1 (ru) | Газгольдер | |
RU2380320C1 (ru) | Опреснительная установка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120706 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161022 |