RU2393338C1 - Offshore natural gas extraction plant - Google Patents

Offshore natural gas extraction plant Download PDF

Info

Publication number
RU2393338C1
RU2393338C1 RU2008141857/03A RU2008141857A RU2393338C1 RU 2393338 C1 RU2393338 C1 RU 2393338C1 RU 2008141857/03 A RU2008141857/03 A RU 2008141857/03A RU 2008141857 A RU2008141857 A RU 2008141857A RU 2393338 C1 RU2393338 C1 RU 2393338C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
pipelines
storage tank
buoyancy
cavity
Prior art date
Application number
RU2008141857/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008141857A (en
Inventor
Анатолий Васильевич Жуков (RU)
Анатолий Васильевич Жуков
Анатолий Иванович Обжиров (RU)
Анатолий Иванович Обжиров
Михаил Иванович Звонарев (RU)
Михаил Иванович Звонарев
Валерий Иванович Петухов (RU)
Валерий Иванович Петухов
Александр Анатольевич Тагильцев (RU)
Александр Анатольевич Тагильцев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева) ГОУ ВПО ДВГТУ
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева) ГОУ ВПО ДВГТУ, Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева) ГОУ ВПО ДВГТУ
Priority to RU2008141857/03A priority Critical patent/RU2393338C1/en
Publication of RU2008141857A publication Critical patent/RU2008141857A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2393338C1 publication Critical patent/RU2393338C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: plant includes dome gas collector provided with possibility of being installed on the bottom surface, the cavity of which is interconnected with cavity of accumulating capacity equipped with outlet pipeline the end of which is fixed on buoyancy equipped with device of radio communication with the collecting ship equipped with attachment device with outlet hole of outlet pipeline. Plant includes at least two dome gas collectors. Accumulating capacity is open from below, it has dome shape and positive buoyancy. Ends of pipelines of gas collectors are fixed in the space under the accumulating capacity, thus excluding the possibility of carrying-over of the gas leaving them from the accumulating capacity cavity. Pipelines are rising throughout their length; at that, at least outlet pipeline and pipelines of gas collectors are equipped with electric heating devices. Accumulating capacity is located above the bottom so that its top can be located at the depth where water pressure exceeds the pressure of dissociation of natural gas hydrate at the temperature corresponding to the annual maximum of water temperature.
EFFECT: simplifying the design of the equipment providing the gas collection, simplifying the arrangement of the gas extraction operation of the collecting ship.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках.The invention relates to a device for the extraction of natural gas in the open sea, namely gas, freely leaving the gas-producing bottom sections.

Известно устройство для добычи природного газа в открытом море, включающее куполообразный газосборник, устанавливаемый на поверхности газовыделяющего участка дна, и трубопровод для транспортировки газа на поверхность моря (SU N1498908, кл. Е21В 43/00,1989).A device for the extraction of natural gas on the high seas is known, including a domed gas collector mounted on the surface of the gas-emitting section of the bottom and a pipeline for transporting gas to the sea surface (SU N1498908, class E21B 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.

Известна также установка для добычи природного газа в открытом море, включающая куполообразный газосборник, выполненный с возможностью установки на поверхность дна, полость которого сообщена с полостью аккумулирующей емкости, снабженной выдачным трубопроводом, конец которого зафиксирован на плавучести, снабженной средствами радиосвязи с судном-сборщиком, снабженным средством соединения с выпускным отверстием выдачного трубопровода (см. RU 2078199, Е21В 43/01, 1994).There is also known an installation for the extraction of natural gas in the open sea, including a domed gas collector made with the possibility of installation on the bottom surface, the cavity of which is in communication with the cavity of the storage tank equipped with a dispensing pipe, the end of which is fixed for buoyancy, equipped with radio communications with a collecting vessel equipped with means of connecting to the outlet of the dispensing pipe (see RU 2078199, EV 43/01, 1994).

Недостаток этого решения - недостаточная экономическая эффективность установки 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 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 ожижения в лучшем случае составит 40-50% от исходного объема газа). При этом 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 insufficient economic efficiency of the installation 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 (liquefying it) in an accumulating tank (gas tank) is energy-consuming and structurally quite complicated, because it is not clear how the applicants claim that “the gas is liquefied by gas prior to transportation, for example, by a compressor,” is also a gas tank becomes a rather complicated design, since it "has to work" with a large difference in external pressures (at the initial stage of filling it must withstand significant external pressure, and after the ascent should withstand the same internal pressure (the liquefaction efficiency at best will be 40-50% of the initial gas volume). It’s not clear how to change gas tanks, the useful volume of which, according to the authors, is about 10 m 3 . production process, it can be noted its inefficiency at great depths (exceeding 600-800 m).

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.The problem to which the claimed invention is directed is expressed in providing the possibility of efficient development of gas hydrate deposits as sources of gas fountains, especially when distributing gas fountains in areas of limited area.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции оборудования, обеспечивающего сбор газа, кроме того, упрощается организация работы для судна-сборщика по отбору газа.The technical result obtained by solving the problem is expressed in simplifying the design of equipment for gas collection, in addition, the organization of work for the collecting vessel for gas sampling is simplified.

Для решения поставленной задачи установка для добычи природного газа в открытом море, включающая куполообразный газосборник, выполненный с возможностью установки на поверхность дна, полость которого сообщена с полостью аккумулирующей емкости, снабженной выдачным трубопроводом, конец которого зафиксирован на плавучести, снабженной средствами радиосвязи с судном-сборщиком, снабженным средством соединения с выпускным отверстием выдачного трубопровода, отличается тем, что она содержит, по меньшей мере, два куполообразных газосборника, при этом аккумулирующая емкость открыта снизу, ей придана куполообразная форма и положительная плавучесть, причем концы трубопроводов газосборников зафиксированы в пространстве под аккумулирующей емкостью с исключением возможности выноса истекающего из них газа из полости аккумулирующей емкости, кроме того, трубопроводы выполнены восстающими по всей их длине, при этом, по меньшей мере, выдачной трубопровод и трубопроводы газосборников снабжены средствами электроподогрева, кроме того, аккумулирующая емкость размещена над дном так, чтобы ее верх был на глубине, где давление воды превышает давление диссоциации гидрата природного газа при температуре, соответствующей годовому максимуму температуры воды. Кроме того, плавучесть выдачного трубопровода снабжена лебедкой, свободный конец которой закреплен на обращенной к ней поверхности аккумулирующей емкости. При этом средства электроподогрева выполнены из проводящего гибкого материала с возможностью упругого изменения их длины, для чего, по меньшей мере, отдельным их участкам придан вид спиралей. Кроме того, нижний участок средства электроподогрева выдачного трубопровода размещен в полости аккумулирующей емкости. При этом средства электроподогрева трубопроводов газосборников пропущены через названные трубопроводы, их линии питания выведены из газосборников на плавучести, например на плавучесть выдачного трубопровода, а концы линий питания снабжены герметическими электрическими разъемами. Кроме того, конец выдачного трубопровода снабжен запорной арматурой.To solve this problem, an installation for natural gas extraction in the open sea, including a domed gas collector, made with the possibility of installation on the bottom surface, the cavity of which is in communication with the cavity of the storage tank, equipped with a dispensing pipe, the end of which is fixed for buoyancy, equipped with radio communications with a collecting vessel equipped with a means of connecting with the outlet of the dispensing pipeline, characterized in that it contains at least two domed gas collector, while the storage tank is open from below, it is given a dome-shaped shape and positive buoyancy, and the ends of the gas collector pipelines are fixed in the space below the storage tank with the exception of the possibility of the gas flowing out of them from the cavity of the storage tank, in addition, the pipelines are made rising along their entire length, of this, at least the dispensing pipe and the gas collection pipes are equipped with electric heating means, in addition, the storage tank is placed above the bottom so that Oba its top was at a depth where the water pressure exceeds the pressure of the natural gas hydrate dissociation at a temperature corresponding to the annual maximum water temperature. In addition, the buoyancy of the dispensing pipeline is equipped with a winch, the free end of which is fixed to the surface of the storage tank facing it. In this case, the electric heating means are made of a conductive flexible material with the possibility of elastic changes in their length, for which at least some of their sections are given the form of spirals. In addition, the lower portion of the means for electrically heating the dispensing pipe is located in the cavity of the storage tank. At the same time, the means of electric heating of the gas collector pipelines are passed through the said pipelines, their supply lines are removed from the gas collectors by buoyancy, for example, by the buoyancy of the dispensing pipeline, and the ends of the power lines are equipped with hermetic electrical connectors. In addition, the end of the dispensing pipeline is equipped with shutoff valves.

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 «…содержит по меньшей мере два куполообразных газосборника…» обеспечивает минимизацию объема работ по развертыванию аккумулирующей емкости, приходящегося на каждый газосборник.The sign "... contains at least two domed gas collectors ..." minimizes the amount of work required to deploy an accumulation tank per gas collector.

Признаки «…аккумулирующая емкость открыта снизу, ей придана куполообразная форма и положительная плавучесть, причем концы трубопроводов газосборников зафиксированы в пространстве под аккумулирующей емкостью с исключением возможности выноса истекающего из них газа из полости аккумулирующей емкости…» обеспечивают возможность позиционирования в толще воды аккумулирующей емкости без «ее подвески» на плавучую конструкцию, расположенную на поверхности акватории, тем самым обеспечивается независимость добычных работ от ледовой обстановки.The signs "... the storage tank is open from below, it has a domed shape and positive buoyancy, and the ends of the pipelines of gas collectors are fixed in the space under the storage tank with the exception of the possibility of removal of gas flowing from them from the cavity of the storage tank ..." provide the possibility of positioning the storage tank in the water column without " its suspension ”on a floating structure located on the surface of the water area, thereby ensuring the independence of mining operations from ice new ones.

Признак «…трубопроводы выполнены восстающими по всей их длине…» исключает образование газогидратных пробок в их полости.The sign "... pipelines are made uprising along their entire length ..." eliminates the formation of gas hydrate plugs in their cavity.

Признаки «…по меньшей мере выдачной трубопровод и трубопроводы газосборников снабжены средствами электроподогрева…» обеспечивают возможность «включения - выключения» процесса подачи свободного газа из аккумулирующей емкости и обеспечивают возможность «раскупоривания» выдачного трубопровода и трубопроводов газосборников от «пробок» газогидратов.The signs "... at least the dispensing and gas collection pipelines are equipped with electric heating means ..." provide the ability to "turn on / off" the process of supplying free gas from the storage tank and provide the ability to "uncork" the dispensing pipeline and pipelines of gas collectors from gas hydrate plugs.

Признак «…аккумулирующая емкость размещена над дном так, чтобы ее верх был на глубине, где давление воды превышает давление диссоциации гидрата природного газа при температуре, соответствующей годовому максимуму температуры воды…» обеспечивает «автоматический» перевод в гидратную форму газа, попавшего в аккумулирующую емкость, и его накопление в компактной форме.The sign "... the storage tank is placed above the bottom so that its top is at a depth where the water pressure exceeds the dissociation pressure of the natural gas hydrate at a temperature corresponding to the annual maximum of the water temperature ..." provides the "automatic" conversion of the gas into the storage tank into the hydrated form , and its accumulation in a compact form.

Признак «…плавучесть выдачного трубопровода снабжена лебедкой, свободный конец которой закреплен на обращенной к ней поверхности аккумулирующей емкости…» обеспечивает возможность регулирования ее погружения ниже глубины поверхностного волненияThe sign "... buoyancy of the dispensing pipeline is equipped with a winch, the free end of which is fixed to the surface of the storage tank facing it ..." provides the ability to control its immersion below the depth of surface waves

Признаки «…средства электроподогрева выполнены из проводящего гибкого материала с возможностью упругого изменения их длины, для чего, по меньшей мере отдельным их участкам придан вид спиралей…» обеспечивают сохранность средств электроподогрева при изменении положения трубопроводов относительно аккумулирующей емкости и/или газосборников, а также при изменениях длины трубопроводов.The signs "... electric heating means are made of conductive flexible material with the possibility of elastic changes in their length, for which at least some of their sections are given the appearance of spirals ..." ensure the safety of electric heating means when changing the position of pipelines relative to the storage tank and / or gas collectors, as well as changes in the length of pipelines.

Признак «…нижний участок средства электроподогрева выдачного трубопровода размещен в полости аккумулирующей емкости…» повышает скорость выдачи газа из аккумулирующей емкости.The sign "... the lower portion of the means for electrically heating the dispensing pipe is located in the cavity of the storage tank ..." increases the rate of gas delivery from the storage tank.

Признаки «…средства электроподогрева трубопроводов газосборников пропущены через названные трубопроводы, их линии питания выведены из газосборников на плавучести, например на плавучесть выдачного трубопровода, а концы линий питания снабжены герметическими электрическими разъемами…» обеспечивают независимость работ по превращению в газ газогидратов в аккумулирующей емкости от таких же работ в газосборниках. Кроме того, размещение электрических разъемов средств электроподогрева на одной плавучести обеспечивает возможность одновременного управления теплоподогревом из одной точки.The signs "... electric heating means of the gas collector pipelines are passed through the said pipelines, their supply lines are buoyant from the gas collectors, for example, to the buoyancy of the dispensing pipeline, and the ends of the supply lines are equipped with hermetic electrical connectors ..." ensure that gas hydrates in the storage tank are independent of such the same works in gas collectors. In addition, the placement of electrical connectors means electric heating on the same buoyancy provides the ability to simultaneously control the heating from one point.

Признак «…конец выдачного трубопровода снабжен запорной арматурой…» исключает утечки газовых объемов, расположенных в выдачном трубопроводе выше зоны гидратоообразования, по окончании процесса отгрузки газа.The sign "... the end of the dispensing pipeline is equipped with shutoff valves ..." eliminates the leakage of gas volumes located in the dispensing pipeline above the hydrate formation zone at the end of the gas shipment process.

На чертеже показана установка для добычи природного газа в открытом море.The drawing shows an installation for the extraction of natural gas on the high seas.

Позиции на чертеже обозначают: куполообразный газосборник 1, аккумулирующая емкость 2, судно-сборщик 3, выдачной трубопровод 4, снабженный плавучестью 5, трубопроводы 6, средства электроподогрева 7, концы 8 трубопроводов 6, снабженные плавучестями 9, нижний участок 10 средства электроподогрева 7 выдачного трубопровода 4, герметические электрические разъемы 11, запорная арматура 12, якорные блоки 13, лебедка 14.The positions in the drawing indicate: a domed gas collector 1, an accumulating vessel 2, a collecting vessel 3, a dispensing pipe 4, equipped with buoyancy 5, pipelines 6, electric heating means 7, ends 8 of pipelines 6, equipped with buoyancy 9, the lower section 10 of the electric heating means 7 of the dispensing pipeline 4, sealed electrical connectors 11, shutoff valves 12, anchor blocks 13, winch 14.

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 выполнены в виде жесткого каркаса (на чертежах не показан), монтируемого на месте или «самораскрывающегося» (например, с использованием сплавов с памятью формы), снабженного мягкой оболочкой и якорными блоками 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 выдачного трубопровода 4 выполнена с возможностью ее погружения в толщу воды (например, ниже глубины поверхностного волнения). Для этого на ней, например, монтируют лебедку 14, конец троса которой жестко закрепляют на верхней поверхности аккумулирующей емкости 2, и снабжают дистанционным (например, радиоуправляемым) механизмом управления, обеспечивающим всплытие плавучести 5 по сигналу с судна-сборщика 3 и аккумулятором, обеспечивающим питание лебедки 14. Для удобства поиска и погрузки собранного газа на судно-сборщик 3 радиоаппаратура (на чертежах не показана) плавучести 5 выполнена с возможностью работы как в режиме приемника, так и передатчика. Кроме того, на плавучести 5 размещены герметические электрические разъемы 11, запорная арматура 12 выдачного трубопровода 4. Кроме того, на плавучести 5 размещена контрольно-измерительная аппаратура, обеспечивающая контроль за физическим состоянием газа в узлах системы (на чертежах не показана).The domed gas collector 1 and the 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 of the order of 5-10 thousand m 3. They are made in the form of soft shells of durable synthetic materials enclosed in a mesh frame made of synthetic ropes, to the lower points of which the anchor blocks 13 are attached. The gas collectors 1 can also be made in the form of a rigid frame (not shown in the drawings) mounted in place or “self-opening” (for example, using alloys with shape memory ), equipped with a soft shell and anchor blocks 13. The upper sections of the domed gas collectors 1 and the storage tank 2 are equipped with pipelines (the first by pipelines 6, the second by the dispensing pipe 4) with buoyancy 9 and 5, respectively, at the ends. its immersion in the water column (for example, below the depth of surface waves) .For this purpose, for example, a winch 14 is mounted on it, the end of the cable of which is rigidly fixed to the upper surface of the storage tank 2, and is equipped with an instantaneous (for example, radio-controlled) control mechanism that provides floating buoyancy 5 by a signal from the collecting vessel 3 and a battery providing power to the winch 14. For the convenience of searching and loading the collected gas to the collecting vessel 3, the radio equipment (not shown) of buoyancy 5 is made with the ability to work in both receiver and transmitter mode. In addition, hermetic electrical connectors 11, shutoff valves 12 of the dispensing pipe 4 are located on the buoyancy 5. In addition, on the buoyancy 5 there is control and measuring equipment that provides control of the physical state of the gas in the nodes of the system (not shown in the drawings).

Заявленное устройство добычи природного газа в открытом море собирается и работает следующим образом.The claimed device for the extraction of natural gas in the open sea is collected and operates 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 выдачного трубопровода 4 выведен в полость, при этом их линии питания выведены на плавучесть 5 выдачного трубопровода 4 и снабжены герметическими электрическими разъемами 11.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, and the storage tank 2 is lowered into the water area (by straightening it in width, due to the corresponding spacing of the bottom area of the anchor blocks 13, at least three, and in height due to the occurrence of Archimedean force, manifested when the tank is immersed in water, directed upward and by the "work" of gravity applying to the anchor blocks 13, the force directed downward). 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 fixed in this position by the corresponding anchor blocks 13 or directly from the bottom directly into the cavity of the storage tank 2 by a value excluding their displacement by bottom currents, an important point in this case is that the receiving holes of the pipelines 6 of the gas collectors 1 have below their outlet openings and pipeline 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, and the lower section 10 of the electric heating means 7 of the dispensing pipeline 4 is brought into the cavity, while their supply lines 5 flooding pipelines 4 are brought to buoyancy and equipped with hermetic electrical connectors 11

В исходном положении 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 (в условиях Охотского моря, правильно сказать - метаногидрат, поскольку метан составляет до 98-99% от объема 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 дна около 3,1 км/с. Это позволяет легко контролировать накопление газогидратов в аккумулирующей емкости 2, организовав контроль за скоростью распространения упругих волн в ее полости. При заданном наполнении аккумулирующей емкости 2 контрольно-измерительная аппаратура, смонтированная на плавучесть 5, дает команду на ее всплытие (возможен вариант, при котором такую команду подает соответствующая аппаратура судна-сборщика 3). После этого радиопередающая аппаратура, смонтированная на плавучести 5, передает сигнал, который принимается судном-сборщиком 3, что позволяет быстро выйти на плавучесть 5. Далее плавучесть 5 либо поднимают на борт судна (если запас плавучести мал), либо оператор спускается с судна на плавучесть 5. Далее выдачной трубопровод 4 подключают к приемному трубопроводу судна (на чертежах не показан), 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 на судно-сборщик 3. Процесс продолжают до полного освобождения аккумулирующей емкости 2 от газогидрата либо до заполнения емкостей судна-сборщика 3. Непосредственно на судне-сборщике 3 газ компактируют (превращением в газогидрат или ожижением). По завершении процесса отгрузки отключают герметические электрические разъемы 11 средств электроподогрева 7 от судового источника тока, перекрывают запорную арматуру 12 выдачного трубопровода 4 и дают команду на погружение плавучести 5. Далее все повторяется.In the initial position, the dispensing pipe 4 is blocked by shutoff valves 12, buoyancy 5 is flooded at a depth that excludes the impact of surface waves, ice, etc. factors. 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, natural gas gas hydrate begins to accumulate in the cavity of the storage tank 2 (under the conditions of the Sea of Okhotsk, it is correct to say methane hydrate, since methane makes up 98-99% of the gas volume). The process of accumulation of gas hydrate instead of accumulation of gas helps to reduce the Archimedean force acting on the storage tank 2, since the density of methane hydrates is close to the ice density of 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. Hydratiferous deposits differ from aquifers, in addition to lower density, 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 a sample of pure hydrate of the bottom structure is about 3.1 km / s. This allows you to easily control the accumulation of gas hydrates in the storage tank 2, organizing control over the speed of propagation of elastic waves in its cavity. For a given filling of the storage tank 2, instrumentation mounted on buoyancy 5 gives a command for its ascent (a variant is possible in which the corresponding equipment of the collecting vessel 3 gives such a command). After that, the radio transmitting equipment mounted on buoyancy 5 transmits a signal that is received by the collecting vessel 3, which makes it possible to quickly reach buoyancy 5. Then buoyancy 5 is either taken aboard the vessel (if the buoyancy margin is small), or the operator descends from the vessel for buoyancy 5. Next, the dispensing pipeline 4 is connected to the receiving pipeline of the vessel (not shown in the drawings), and the hermetic electrical connectors 11 of the electric heating means 7 of the dispensing pipeline 4 and, if necessary, the pipelines 6 are connected through the ship power lines to the ship’s current source and start heating the pipelines by opening the shutoff valves 12 of the dispensing pipeline 4. Due to heating, gas hydrates turn into gas and go to the collecting vessel 3. The process continues until the storage tank 2 is completely empty of gas hydrate or until the vessel’s tanks are filled collector 3. Directly on the pick-up vessel 3, the gas is compacted (conversion to gas hydrate or liquefaction). At the end of the shipment process, the hermetic electrical connectors 11 of the electric heating means 7 are disconnected from the ship’s current source, the shutoff valves 12 of the dispensing pipe 4 are closed and a buoyancy diving command 5 is given. Then everything is repeated.

При работе во льдах судно-сборщик должно иметь соответствующий ледовый класс, обеспечивающий его безопасную работу, либо должно сопровождаться ледоколом. При этом для всплытия плавучести 7 необходимо предварительно формировать полынью соответствующих размеров. В остальном работа в ледовых условиях не отличается ничем от описанной.When working in ice, the pick-up vessel must have an appropriate ice class, ensuring its safe operation, or must be accompanied by an icebreaker. In this case, for the ascent of buoyancy 7, it is necessary to pre-form a wormwood of appropriate sizes. The rest of the work in ice conditions is no different from that described.

Claims (6)

1. Установка для добычи природного газа в открытом море, включающая куполообразный газосборник, выполненный с возможностью установки на поверхность дна, полость которого сообщена с полостью аккумулирующей емкости, снабженной выдачным трубопроводом, конец которого зафиксирован на плавучести, снабженной средствами радиосвязи с судном-сборщиком, снабженным средством соединения с выпускным отверстием выдачного трубопровода, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, два куполообразных газосборника, при этом аккумулирующая емкость открыта снизу, ей придана куполообразная форма и положительная плавучесть, причем концы трубопроводов газосборников зафиксированы в пространстве под аккумулирующей емкостью с исключением возможности выноса истекающего из них газа из полости аккумулирующей емкости, кроме того, трубопроводы выполнены восстающими по всей их длине, при этом, по меньшей мере, выдачной трубопровод и трубопроводы газосборников снабжены средствами электроподогрева, кроме того, аккумулирующая емкость размещена над дном так, чтобы ее верх был на глубине, где давление воды превышает давление диссоциации гидрата природного газа при температуре, соответствующей годовому максимуму температуры воды.1. Installation for the extraction of natural gas in the open sea, including a domed gas collector made with the possibility of installation on the bottom surface, the cavity of which is in communication with the cavity of the storage tank equipped with a dispensing pipe, the end of which is fixed for buoyancy, equipped with radio communications with a collection vessel equipped with means for connecting to the outlet of the dispensing pipe, characterized in that it contains at least two domed gas collectors, while the storage capacity The opening is open from below, it is given a dome-shaped shape and positive buoyancy, with the ends of the pipelines of gas collectors fixed in the space under the storage tank with the exception of the possibility of removal of the gas flowing out of them from the cavity of the storage tank, in addition, the pipelines are made rising along their entire length, at least, the dispensing pipeline and the gas collection pipes are equipped with electric heating means, in addition, the storage tank is located above the bottom so that its top is at a depth of e water pressure exceeds the pressure of the natural dissociation of gas hydrate at a temperature corresponding to the annual maximum water temperature. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавучесть выдачного трубопровода снабжена лебедкой, свободный конец которой закреплен на обращенной к ней поверхности аккумулирующей емкости.2. Installation according to claim 1, characterized in that the buoyancy of the dispensing pipeline is equipped with a winch, the free end of which is fixed to the surface of the storage tank facing it. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средства электроподогрева выполнены из проводящего гибкого материала с возможностью упругого изменения их длины, для чего, по меньшей мере, отдельным их участкам придан вид спиралей.3. Installation according to claim 1, characterized in that the means of electric heating are made of conductive flexible material with the possibility of elastic changes in their length, for which at least some of their sections are given the form of spirals. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижний участок средства электроподогрева выдачного трубопровода размещен в полости аккумулирующей емкости.4. Installation according to claim 1, characterized in that the lower portion of the means for electrically heating the dispensing pipe is located in the cavity of the storage tank. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что средства электроподогрева трубопроводов газосборников пропущены через названные трубопроводы, их линии питания выведены из газосборников на плавучести, например на плавучесть выдачного трубопровода, а концы линий питания снабжены герметическими электрическими разъемами.5. Installation according to claim 1, characterized in that the means of electric heating of the gas collector pipelines are passed through the said pipelines, their supply lines are removed from the gas collectors by buoyancy, for example, by the buoyancy of the dispensing pipeline, and the ends of the power lines are equipped with hermetic electrical connectors. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что конец выдачного трубопровода снабжен запорной арматурой. 6. Installation according to claim 1, characterized in that the end of the dispensing pipeline is equipped with shutoff valves.
RU2008141857/03A 2008-10-21 2008-10-21 Offshore natural gas extraction plant RU2393338C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141857/03A RU2393338C1 (en) 2008-10-21 2008-10-21 Offshore natural gas extraction plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141857/03A RU2393338C1 (en) 2008-10-21 2008-10-21 Offshore natural gas extraction plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141857A RU2008141857A (en) 2010-04-27
RU2393338C1 true RU2393338C1 (en) 2010-06-27

Family

ID=42672144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141857/03A RU2393338C1 (en) 2008-10-21 2008-10-21 Offshore natural gas extraction plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393338C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2491414C2 (en) * 2010-08-10 2013-08-27 Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН Method for underwater production of hydrocarbons and device for its realisation
RU2554968C1 (en) * 2013-12-16 2015-07-10 Магомед Рамазанович Селимов Offshore gas and gas hydrate production plant
CN105804705A (en) * 2016-03-24 2016-07-27 西南石油大学 Built-in floating box spiral pipeline gas heating type seabed natural gas collecting device and method
CN105840149A (en) * 2016-03-24 2016-08-10 西南石油大学 External buoyant box wall heating seabed natural gas collection device and method
CN106968645A (en) * 2017-04-09 2017-07-21 杭州云蜂工业设计有限公司 A kind of sea bed gas hydrate disintegrating apparatus
CN108571303A (en) * 2017-03-01 2018-09-25 周巽 The methane being arranged in the combustible ice mineral reserve fragment in seabed generates generating means
CN108915644A (en) * 2018-08-14 2018-11-30 韦伟 A method of improving combustible ice stoping safety

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2491414C2 (en) * 2010-08-10 2013-08-27 Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН Method for underwater production of hydrocarbons and device for its realisation
RU2554968C1 (en) * 2013-12-16 2015-07-10 Магомед Рамазанович Селимов Offshore gas and gas hydrate production plant
CN105804705A (en) * 2016-03-24 2016-07-27 西南石油大学 Built-in floating box spiral pipeline gas heating type seabed natural gas collecting device and method
CN105840149A (en) * 2016-03-24 2016-08-10 西南石油大学 External buoyant box wall heating seabed natural gas collection device and method
CN105804705B (en) * 2016-03-24 2018-05-04 西南石油大学 The sea-bottom natural gas collection device and method of built-in buoyancy tank helical pipe gas heating
CN105840149B (en) * 2016-03-24 2019-08-02 西南石油大学 The sea-bottom natural gas collection device and method of external buoyancy tank wall surface heating
CN108571303A (en) * 2017-03-01 2018-09-25 周巽 The methane being arranged in the combustible ice mineral reserve fragment in seabed generates generating means
CN106968645A (en) * 2017-04-09 2017-07-21 杭州云蜂工业设计有限公司 A kind of sea bed gas hydrate disintegrating apparatus
CN108915644A (en) * 2018-08-14 2018-11-30 韦伟 A method of improving combustible ice stoping safety

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141857A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2393338C1 (en) Offshore natural gas extraction plant
CN101435328B (en) Method and device for exploring seabed gas hydrate
US3981154A (en) System for recovering petroleum fluids from underwater fissures
EP3052752B1 (en) Apparatus and method for producing oil and gas using buoyancy effect
JP5651871B2 (en) Descent and ascent method of heavy objects underwater
CN108412466B (en) Seabed natural gas hydrate exploitation device and exploitation method
KR20110046568A (en) Methods and systems for joint production and processing of hydrocarbons from natural gas hydrate reservoirs and existing hydrocarbon reservoirs
BRPI1004503B1 (en) system for the development of one or more hydrocarbon fields offshore and method of receiving, processing and distributing a hydrocarbon mixture collected from a hydrocarbon reservoir
JP2013166406A (en) Descent and surfacing method of underwater heavy load
JP2009280960A (en) Pumping mechanism and sea bottom resource recovering apparatus
RU2381348C1 (en) Sub-sea oil production method
US4147456A (en) Storage of fuel gas
CN105781497A (en) Seabed natural gas hydrate collecting device
CA2439601C (en) Controlled wellhead buoy
RU2382875C1 (en) Natural gas off-shore development
AU752766B2 (en) Method of dissolving water-soluble gas in sea for isolation into deep sea, device therefor, laying method for device
RU2393337C1 (en) Offshore natural gas extraction method
RU2386015C1 (en) Technological complex for development of gaseous-hydrate deposits in open sea
CN105804704B (en) Suspend the sea-bottom natural gas collection device and method of the heating of buoyancy tank inner wall
RU2505740C2 (en) Method for production, storage and decomposition of natural gas hydrates
CN105840149B (en) The sea-bottom natural gas collection device and method of external buoyancy tank wall surface heating
RU81524U1 (en) COMPLEX FOR PRODUCTION OF NATURAL GAS IN THE OPEN SEA
WO2015003980A1 (en) Device for extracting off-shore methane gas
CN105822265A (en) External buoyancy tank multilayer electric heating bracket subsea natural gas collection device and method
RU81523U1 (en) DEVICE FOR NATURAL GAS PRODUCTION IN THE OPEN SEA

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