UA107335C2 - Спосіб та пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування - Google Patents

Abstract

Група винаходів належить до експлуатації підводних вуглеводневих родовищ плинних та/або газоподібних продуктів. Спосіб полягає у встановленні над джерелом витікання ємності, розділеної рухомим поршнем на камери перемінного об'єму для робочої речовини і для продуктів видобування. Плинні або газоподібні продукти видобування спрямовують в камеру для продуктів видобування, в процесі заповнення якої продуктами видобування поршень переміщується вільно під тиском продуктів видобування або керовано у напрямку камери для робочої речовини і витісняють робочу речовину за межі цієї камери. Потім здійснюють відбір продуктів за допомогою резервуарів, які періодично підключають до отворів, розташованих нижче рівня положення розділового поршня. Технічний результат полягає в підвищення ефективності підводного видобутку вуглеводнів.

Description

Винахід належить до експлуатації підводних вуглеводневих та інших родовищ плинних та/або газоподібних продуктів, зокрема підводних видобувних об'єктів, і може бути застосованим для локалізації, забору та збору газу, нафти чи нафто- та інших плинних та/або газоподібних продуктів, в тому числі і при фонтануванні їх потужного потоку. Найбільш поширеного застосування він матиме при відборі вуглеводнів із застосуванням модульних систем, призначених для забору, відбору, зберігання та транспортування вуглеводнів, а також запобігання і ліквідації аварій та локалізації витоків із неконтрольованих джерел та законсервованих аварійних та інших свердловин при підводному видобуванні плинних та/або газоподібних продуктів (вуглеводнів тощо).

Відомо, що всі існуючі способи видобутку вуглеводнів з дна водоймищ так чи інакше залежать від надійності видобувної системи і транспортної системи (трубопроводу) від джерела видобутку (витоку) вуглеводнів до місця їх подальшого використання (завантаження на інші транспортні засоби тощо) та умов в оточуючому середовищі в зоні видобутку. Порушення підводної видобувної системи та/або транспортної системи (трубопроводу) від джерела видобутку (витоку) вуглеводнів до місця їх подальшого використання (завантаження на інші транспортні засоби тощо), як правило, приводить до екологічного забруднення навколишнього природного середовища і може бути причиною аварій і катастроф техногенного та екологічного характеру. Більше того, як плавучі бурові установки, так і стаціонарні, у більшості випадків, небезпечно експлуатувати у разі несприятливих природних, погодних умов або інших форсмажорних обставин. Шторми та бурі дуже часто завдають великої матеріальної шкоди морським нафто- та газовидобувним промислам і, крім того, в таких умовах вони досить часто змушені простоювати. Тому, здійснення забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування (вуглеводнів тощо) безпосередньо на дні водоймищ та транспортування їх на поверхню без використання трубопроводів є одним із раціональних та безпечних варіантів, який, одночасно, є й одним із варіантів вирішення проблеми запобігання і ліквідації аварій при підводному видобуванні вуглеводнів та мінімізації, у разі аварії, потрапляння продуктів видобування в навколишнє середовище. Слід зауважити, що вирішення цієї проблеми є нагальним як при видобутку вуглеводнів, так і для усунення аварійних ситуацій на об'єктах магістрального нафто/газопроводу та швидкої і безпечної ліквідації аварій у разі їх виникнення

Зо та захисту від забруднення продуктами видобування водних акваторій у разі наявності будь- яких неконтрольованих джерел їх витоку. Так, наприклад екологічна катастрофа в

Мексиканській затоці, яка була викликана витоком нафти з підводної свердловини після вибуху і руйнування платформи, стала серйозним випробуванням для всієї галузі глибоководного видобутку нафти і фактично та переконливо продемонструвала технологічну неготовність галузі до ефективних дій по її ліквідації.

Ліквідація аварії та її наслідків на глибині, у разі непроведення превентивних заходів по її запобіганню і відсутності спеціального, заздалегідь створеного та підготовленого до застосування обладнання для її швидкої ліквідації, потребує колосальних витрат і застосування дорогого та складного обладнання яке, як показує практика, створюється, як правило, вже безпосередньо в процесі ліквідації аварій. Для прикладу - на дно Мексиканської затоки був спущений спішно виготовлений гігантський (більше 100 т) металевий купол для збору нафти, яка витікала з пошкодженої свердловини (стаття "Поврежденную скважину в Мексиканском заливе накрьли воронкой" від 08.05.2011 Ор, Інтернет, сайт пИрор.грс.ги/5осіем).

Передбачалося, що нафта буде відкачуватися в танкери, розміщені на поверхні. Проте через недосконалість конструкції купола та його закріплення нафта продовжувала надходити в

Мексиканську затоку з інтенсивністю приблизно 5 тис. барелів за добу. Інші заходи також виявилися надзвичайно витратними та малоефективними.

У зв'язку із відсутністю на цей час ефективних способів, пристроїв, конструктивних та технологічних рішень вільних від перелічених недоліків, провідні світові нафтові компанії ставлять завдання стосовно створення системи ліквідації витоків нафти, особливо при освоєнні глибоководних районів (пер://есо.гіап.ги/па(ге/20100722/257174598.п11тіІ). За їх баченням мобільність цієї системи повинна дозволяти привести її в дію протягом доби. Передбачається, що вона складатиметься із спеціального підводного устаткування по локалізації витоку, до якого кріпитимуться колектори і трубопроводи по доставці нафти на борт танкерів. Спеціальні команди забезпечуватимуть регулярне технічне обслуговування, діагностику і експлуатаційну готовність установок і підводних модулів. Компанії відмічають необхідність того, щоб такі системи були заздалегідь спроектовані, побудовані, випробувані і готові до оперативного розгортання. Система, яку передбачають розробити, за поглядами фахівців компаній повинна поглинати до 100 тисяч барелів за добу на глибинах до З км.

При цьому в усіх відомих способах забору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів, з джерела їх витікання, де в пристроях, які їх реалізують, використовуються трубопроводи для транспортування продуктів видобування від джерела до місця призначення, у разі їх порушення виникає проблема з'єднання виходу джерела продуктів видобування, з якого відбувається неконтрольоване витікання речовини (матерії, часток), без припинення її витікання під час з'єднання з об'єктом (трубою тощо), по якому повинен здійснюватися її подальший рух (транспортування). Така ж сама проблема має місце при реалізації відомих способів та встановленні будь-яких пристроїв над джерелом витікання продуктів видобування за умови необхідності припинення для цього їх витікання у оточуюче середовище при відсутності можливості припинення витікання при встановленні цих пристроїв.

З авторського свідоцтва Мо 1631124 (МПК»: ЕО2В 15/04, опубл. 28.02.91, Бюл. Мо 8) відомий спосіб збору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів, з дна водоймища. Суть відомого способу полягає у тому, що над осередком нафтопродуктів за допомогою судової вантажної стріли опускають нафтозабірний пристрій, обладнаний розтрубом, який охоплює периметричну зону зосередження нафтопродукту, з якої нафтопродукти самопливом переміщуються по гнучкому трубопроводу до накопичувальних ємностей, розміщених на судні.

Відомий також пристрій збору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів з дна водоймища (зазначене вище авторське свідоцтво Мо 1631124), який містить розтруб, обладнаний гнучким трубопроводом, призначеним для відведення забруднень з місця збору нафтопродуктів. На розтрубі закріплений флотатор, виконаний у вигляді розподільчого колектора повітря з соплами. Відбір нафтопродуктів здійснюється наступним чином. Через систему сопел повітря під тиском подається в зону збору нафтопродуктів. В результаті використання в пристрої ефекту флотації важкі нафтові забруднення, що осіли на дно, відриваються бульбашками повітря за рахунок енергії, одержуваної при нагнітанні повітря.

Нафтозабруднені згустки зосереджуються під розтрубом, а потенційна енергія виштовхування забезпечує умови для надходження нафтопродуктів самопливом по гнучкому трубопроводу до накопичувальних ємностей, розміщених на судні.

Ці спосіб та пристрій забезпечують збирання нафтопродуктів, розлитих на дні водоймища, але є абсолютно непридатними для роботи з фонтануючим нафтовим потоком, який під тиском

Зо витікає зі свердловини чи пошкодженої труби. Крім того спосіб передбачає єдиний маршрут доставки зібраного матеріалу з дна на поверхню - через трубопровід одразу в накопичувальні ємності, що знаходяться безпосередньо на судні. Тому у разі аварій й розлиття нафтопродуктів або їх видобування в складних умовах (наприклад під час штормів та бур, значних хвилювань водної поверхні, а також в період замерзання водної поверхні, при видобуванні на великих глибинах, при значних інтенсивностях витікання потоків продуктів видобування тощо) реалізація цього способу буде вкрай проблематичною.

Відомі спосіб і пристрій цілорічного підводного збору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів, із застосуванням плавучих підводних резервуарів (цистерн) (патент

РФ Мо 2021959 (МПК»: В650 88/78, опубл. 30.10.1994 р.). За допомогою цих резервуарів, котрі здатні знаходитись в підводному положенні до настання сприятливих умов для їх подальшого транспортування (наприклад танення поверхневого льоду), здійснюється транспортування видобутої в льодових умовах нафти. Плавучий резервуар має корпус у вигляді баластної цистерни, яка в нижній частині сполучена із забортовою водою. Зверху корпуса розміщені цистерни постійної і змінної плавучості. Для збору нафти плавучий резервуар за допомогою якоря прикріплюється до дна водоймища на певній відстані від свердловини. Нафта від свердловини подається через спеціальний перекачувальний шланг. По мірі надходження нафти до баластної цистерни з останньої витісняється вода, плавучість корпусу збільшується, і, відповідно, зростає натяг якірного троса - у такому положенні резервуар може знаходитись під водою як завгодно довго, після чого за потребою нафту перекачують до транспортного судна.

Недоліком цього способу є те, що в ньому нафта і вода у баластній цистерні фізично не відділені одна від другої, використовуються підводні резервуари, які не можуть бути ефективно використаними на великих глибинах, до того ж вони розраховані на закачування в них нафти лише через шланг та її подальшого перекачування із підводних резервуарів тимчасового перебування до транспортного судна, а це потребує застосовування відповідного обладнання, що в цілому ускладнює та здорожує процес видобутку і може привести до розливу продуктів, які видобуваються, у разі пошкодження засобів видобутку та/або транспортування (шланг). Крім цього, віддаленість резервуарів для збору та/або транспортування від безпосереднього джерела надходження нафти спричиняє певні незручності при їх експлуатації та для обслуговуючого персоналу і ускладнює контроль за перебігом робіт.

Відомий спосіб забору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів, з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який полягає у встановленні над джерелом витікання уловлювального модуля, до складу якого входить ємність, котру перед опусканням на дно водоймища наповнюють водою, а забір нафтопродуктів здійснюють в процесі витіснення ними води з ємності (патент РФ Ме 2247807, МПК»: Е0О2В 15/04, опубл. 10.03.2005 р., найближчий аналог).

Спосіб передбачає забір та локалізацію витікаючого під тиском потоку нафти безпосередньо над місцем витікання, що дозволяє уникнути її розповсюдження у оточуючому водному середовищу.

Відомий також пристрій для забору плинних продуктів видобування, зокрема нафтопродуктів, з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який містить ємність з вікном для забору продуктів видобування і принаймні одне вікно для відбору з неї зібраних продуктів витікання, причому ємність розташована на герметичній трубчатій рамі (патент РФ Мо 2241807, найближчий аналог) Рама з плавучою камерою встановлена в проймі плавучої платформи, на якій встановлені лебідки, до яких рама прикріплена тросами, а також встановлене джерело стисненого повітря, сполучене з порожнинами рами і плавучої камери.

В процесі забору нафтопродуктів за допомогою відомого пристрою нафтопродукти піднімаються з-під оболонки ємності по гофрованому рукаві наверх до накопичувальної камери, звідки насосами, які розміщені на відстані від уловлювального модуля, відкачуються по спеціальному еластичному трубопроводу (рукаву) до плавучого танкеру. Таким чином процес транспортування нафти з місця витікання до місця її кінцевого зосередження є доволі складним, що є суттєвим недоліком відомих способу та пристрою. Так необхідність застосування перекачувального обладнання, еластичного трубопроводу та обов'язкова наявність танкеру для зливання зібраної нафти не тільки ускладнюють робочий процес, а і роблять його економічно невигідним та суттєво небезпечним для оточуючого природного середовища.

До недоліків відомих способу та пристрою слід віднести також те, що його реалізація потребує уловлювального пристрою ускладненої конструктивної побудови, але, при цьому, вода, якою наповнена ємність уловлювального пристрою, та нафтопродукти, які надходять до нього, витискуючи воду, фізично не розділені між собою, та відсутня можливість як управління

Зо процесом наповнення ємності продуктами видобування, так і видобування в цілому, а еластична оболонка може бути легко пошкоджена або навіть зруйнована. Суттєвим недоліком відомих способу та пристрою є й те, що їх практично неможливо реалізувати при фонтануванні потужного потоку плинних та/або газоподібних продуктів.

До недоліків способу треба віднести і той факт, що його реалізація потребує виконання двох основних умов: першої - обов'язкової присутності танкеру в момент відбору нафти та другої - відсутності на поверхні заважаючих видобуванню факторів (наприклад несприятливих погодних умов, льодового покрову тощо). Спосіб обумовлює передачу нафтопродуктів у напрямку - з накопичувальної камери до танкера, через що у разі відсутності останнього з тих чи інших причин (танкер може вийти з ладу, прибути до місця із запізненням тощо), ситуація в умовах неконтрольованого витікання продукту може стати критичною так само як і у разі аварії.

А при відборі нафти в льодових умовах обов'язково виникатимуть труднощі, пов'язані з необхідністю вирішення проблеми зосередження зібраної нафти, адже спосіб не передбачає застосування яких би то не було окремих (автономних) ємностей чи резервуарів, в які можна було б "порційно" розміщувати вилучену нафту та залишати ці резервуари під водою до визначеного часу.

Таким чином має місце проблема як відсутності ефективних способів та засобів для підводного безплатформового видобування плинних та/або газоподібних продуктів видобування, так і ліквідації аварій при їх підводному видобуванні на існуючих промислах, а також встановлення обладнання на джерела витоку плинних та/або газоподібних продуктів видобування (свердловини) при фонтануванні їх потужного потоку і забезпечення локалізації неконтрольованих витоків із законсервованих джерел.

В основу винаходу поставлена задача в способі забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування за рахунок зміни послідовності виконання і введення принципово нових складових робочого процесу, обладнання та оптимізації в цілому технологічних операцій робочого процесу, зокрема шляхом застосування удосконаленого процесу забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування та нового спеціального уловлювального пристрою, досягти підвищення ефективності та забезпечення безпеки при підводному видобуванні вуглеводнів та інших плинних та/або газоподібних речовин, можливості швидкої ліквідації аварій у разі їх виникнення при видобуванні плинних та/або газоподібних продуктів на підводних бо родовищах та ефективного підйому (ліфтингу, доставки) плинних та/або газоподібних продуктів видобування (вуглеводнів тощо) в змінних знімних ємностях та транспортування вилучених (отриманих) продуктів видобування (вуглеводнів тощо) без необхідності застосування перекачувального обладнання та допоміжних трубопроводів, а також створення умов для зберігання продуктів видобування (вуглеводнів тощо) в змінних знімних ємностях протягом бажаного часу.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який полягає у встановленні над джерелом витікання ємності, котру перед опусканням на дно водоймища наповнюють робочою речовиною, наприклад водою, а забір плинних та/або газоподібних продуктів видобування здійснюють в процесі витіснення ними з ємності робочої речовини, наприклад води, відповідно до винаходу, над джерелом витікання встановлюють ємність, розділену рухомим, керованим поршнем на камери перемінного об'єму для робочої речовини, наприклад води, і для продуктів видобування, з яких камеру для робочої речовини попередньо наповнюють робочою речовиною, наприклад водою, а плинні або газоподібні продукти видобування спрямовують в камеру для продуктів видобування, в процесі заповнення якої продуктами видобування поршень переміщується вільно, під тиском продуктів видобування, або керовано у напрямку камери для робочої речовини і витісняють робочу речовину за межі цієї камери, а потім здійснюють відбір продуктів видобування з камери для продуктів видобування за допомогою одного або більше знімних, змінних пристроїв, наприклад резервуарів для відбору продуктів видобування, які періодично приєднують до отворів, розташованих нижче рівня положення розділового поршня, і після їх наповнення від'єднують і складують або транспортують до місця призначення. Ємність з камерою для забору продуктів видобування з джерела їх витоку далі буде називатися основною, так як вона встановлюється над джерелом витікання продуктів видобування.

Принаймні до одного із отворів цієї ємності, за необхідності, можуть приєднувати трубу і здійснювати по ній подальшу подачу продуктів видобування до місця призначення.

При встановленні ємності над джерелом витікання може здійснюватися регулювання інтенсивності впливу потоку речовини, яку видобувають, на ємність при її встановленні та закріпленні над джерелом витікання продуктів видобування шляхом забезпечення її вільного витікання із зазначеної ємності у зовнішній по відношенню до обмеженого камерою для продуктів видобування цієї ємності простір в діапазоні інтенсивності від вільного витікання до нульового.

Поставлена задача вирішується також за рахунок того, що в пристрої для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який містить ємність з камерою для забору зазначених продуктів, причому камера має принаймні одне вхідне вікно для забору і, принаймні одне вихідне вікно для відбору продуктів видобування, відповідно до винаходу ємність поділена керованим розділловим поршнем на камеру для забору продуктів видобування і камеру для робочої речовини, в якій виконано принаймні один отвір для введення/виведення робочої речовини, а вихідне вікно/вікна для відбору продуктів видобування розташовані в зоні камери для продуктів видобування і забезпечені запірними та з'єднувальними засобами для приєднання одного або більше знімних, змінних пристроїв, зокрема резервуарів та/або, за необхідності, труб для відбору продуктів видобування.

Як знімні змінні пристрої для відбору продуктів видобування із камери для продуктів видобування для їх подальшого транспортування та використання можуть бути встановлені резервуари, що можуть слугувати у як накопичувальні ємності.

Пристроєм для відбору продуктів видобування із камери для продуктів видобування для їх подальшого транспортування та використання може також бути труба.

До пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання може бути приєднано один або більше пристроїв для відбору продуктів видобування.

Між вхідним вікном для забору продуктів видобування та джерелом витоку речовини, яка видобувається, за необхідності може бути встановлено проміжний елемент, який містить корпус з отворами із з'єднувальними засобами для приєднання до виходу з джерела витікання та до ємності для продуктів видобування та із щонайменше одним отвором, оснащеним запірним засобом, причому запірні та з'єднувальні засоби можуть бути виконані з можливістю керування інтенсивністю потоку при фонтануванні потужного потоку плинних та/або газоподібних продуктів, які видобуваються.

Для встановлення ємності для забору продуктів видобування над джерелом витікання у разі відсутності засобів, до яких може здійснюватися її закріплення, вона може бути обладнана засобом накриття зони витоку продуктів видобування та закріплення над нею, та надонною основою для його закріплення, які охоплюють зону витікання.

Винахід пояснюється кресленням, на якому зображено:

Фіг 1 - блок-схема пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування.

Фіг. 2 - блок-схема пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування зі знімним змінним модулем та трубою.

Фіг. З - загальний вид конструкції пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з проміжним елементом та змінним знімним пристроєм та механізмами керування.

Спосіб забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання здійснюється за допомогою пристрою, опис якого наведено нижче.

Пристрій (фіг. 1) для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання 1, що знаходиться під водою, містить ємність 2 з камерою З для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування, яка має (принаймні, одне) вхідне 4, принаймні одне вихідне 5 вікно для відбору продуктів видобування від джерела витікання до змінної, знімної ємності 9 (фіг. 2). Ємність 2 також має камеру 6 для робочої речовини, утворену поршнем 7, який призначений для розділу (ізоляції) речовини, яка видобувається, від робочої речовини, та для виведення (виштовхування) робочої речовини за межі робочої камери, а за необхідності і для забору речовини, яка видобувається та/або її виштовхування до змінних знімних ємностей 9. Ємність 2 в верхній частині камери 6 має отвори 8 для сполучення цієї камери з оточуючим середовищем. Поршень 7 встановлений з можливістю вільно або керовано пересуватися відносно стінок ємності 2 та забезпечення розділу між продуктами видобування (вуглеводнями тощо) та робочою речовиною (водою або іншою рідиною), яка забезпечує стійкість до впливу зовнішнього тиску на стінки ємності рідини оточуючого середовища при занурюванні на глибину.

Зображений на фіг.2 поршень 7 може бути виконаний зі штоком 10 та засобом керування 11, так і без нього.

Ємність 2 (фіг. 2) також має засоби 13, встановлені в її нижній частині, для приєднання змінних знімних ємностей 9. Засоби 13 можуть бути виконані, наприклад у вигляді

Зо приєднувальних муфт з клапанами 12 для запобігання довільному витіканню продуктів видобування. Пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання може містити засіб 11 для керування рухом поршня 7. Пристрій з приєднаними до нього знімними ємностями 9 утворюють удосконалений пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування. Змінні ємності 9У побудовані за таким самим принципом, як і ємність 2, але можуть не обладнуватися додатковими засобами для приєднання інших резервуарів.

Розміри камери для забору продуктів видобування основної ємності і накопичувальних ємностей (резервуарів) є довільними і визначаються вимогами замовника та можливостями їх фізичної реалізації при існуючому на певний момент рівні техніки.

Ємність може бути виконана у формі фігури третього порядку (наприклад циліндра (стакана) або куба тощо).

З'єднувальні засоби забезпечені запірними клапанами, за допомогою яких можна управляти інтенсивністю потоку, що особливо необхідно при видобуванні газоподібних речовин, для урахування зовнішнього тиску робочої рідини. Знімна, змінна ємність, як видно на фіг. 2, має конструкцію, ідентичну основній ємності.

Пристроєм для відбору продуктів видобування із камери для продуктів видобування для їх подальшого транспортування та використання може бути труба 14.

До пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання може бути приєднано один або більше пристроїв для відбору продуктів видобування.

Між вхідним вікном 4 для забору продуктів видобування та джерелом 1 витоку речовини, яка видобувається, може бути встановлено проміжний елемент, який містить корпус у вигляді раструба 15 з отворами 17 із з'єднувальними засобами (умовно не показані) для приєднання до виходу з джерела витікання та до ємності 2 для продуктів видобування та із щонайменше одним отвором 17 для їх витікання в процесі установки (приєднання) основної ємності, оснащеним запірним засобом 16 цих отворів, для компенсації динамічного швидкісного напору продуктів видобування при фонтануванні їх потужного потоку.

У цьому проміжному елементі запірні та з'єднувальні засоби можуть бути виконані з можливістю керування, а сам елемент бути таким, який збирається із сегментів.

Ємність для забору продуктів видобування може бути обладнана засобом накриття зони витоку продуктів видобування та закріплення над нею, та, за необхідності, надонною основою для його закріплення, яка охоплює зону витікання.

Спосіб забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування здійснюється наступним чином.

Перед опусканням пристрою для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування на дно водоймища для компенсації зовнішнього тиску на нього води водоймища ємність 2 (фіг. 3) наповнюють робочою речовиною (наприклад водою водоймища). При цьому робоча речовина тисне на поршень 7, який може бути оснащений штоком 10, встановленим в ємності 2 і також в змінній знімній ємності 9 з можливістю вільного або примусового (керованого) пересування відносно його стінок. Пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування встановлюється і закріплюється на дні водоймища над джерелом їх витікання 1 таким чином, щоб пристрій 2 засобом накриття зони витоку продуктів видобування та закріплення над нею, наприклад розтрубом 15, повністю охоплював зону витікання. Витікаючий під тиском потік заповнює порожнину пристрою (основної ємності) 2, просуваючи поршень вверх. Якщо тиску від потоку речовини, яку видобувають, та яка витікає із джерела 1, недостатньо для переміщення поршня 7 та видавлення робочої рідини із ємності 2 до зовнішнього середовища, поршень переміщують примусово і тим забезпечують видавлення робочої рідини із ємності 2 до зовнішнього середовища чим забезпечують необхідний об'єм камери З для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування. При цьому робочу речовину, яка знаходиться над поршнем, випускають через спеціальні отвори 8, що розташовані у верхній частині ємності 2. Таким чином забезпечується баланс тиску в ємності по відношенню до оточуючого водного середовища, і пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування перебуває у стійкому, надійному положенні. По мірі наповнення ємності 2 здійснюється періодичне відбирання продукту в окремі змінні знімні ємності 9, які приєднують до основної ємності нижче рівня знаходження розділяючого поршня в тій частині, де накопичуються продукти видобування (вуглеводні тощо), або через трубу 14.

Керування рухом поршня може здійснюватися відомими засобами, наприклад рейковим приводом, але не обмежуючись цим.

Зо Для забезпечення безперервного забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування (вуглеводнів тощо), неконтрольовано витікаючих з джерела 1, через приєднувальні муфти та клапани 12, що розташовані в ємності нижче рівня знаходження розділяючого поршня в тій частині, де накопичуються продукти видобування (вуглеводні тощо), приєднують змінні ємності 9. Після наповнення знімних ємностей клапани 12 закривають і знімні ємності від'єднують. На їх місце таким же чином приєднують нові знімні змінні ємності, вільні для подальшого наповнення продуктами видобування (вуглеводнями тощо). Наповнені ємності складують або транспортують до місця призначення. У разі застосування труби у якості знімного змінного або стаціонарного пристрою, по ній транспортують продукти видобування.

Приєднання та від'єднання знімних змінних ємностей можуть бути реалізовані різноманітними відомими способами та пристроями. Наприклад застосовують гвинтове вкручування до з'єднувального елемента, далі механічне відкриття заслінок на основній та змінних знімних ємностях, а після наповнення змінної знімної ємності закриття заслінок та від'єднання наповненої змінної знімної ємності, приєднання наступної змінної знімної ємності, готової до наповнення речовиною, яка видобувається, і повторюють процес. Може бути також застосована ніпельна система, з'єднувальна муфта тощо. Для запобігання переповнення накопичувальної камери основної ємності речовиною, яка видобувається, при приєднанні вільних, для наповнення, змінних модулів примусовим переміщенням поршня в напряму до джерела надходження речовини, яка видобувається, в змінні знімні ємності витискується надлишкова речовина, що видобувається, якщо її кількість в камері для продуктів видобування основної ємності стає більшою за визначену припустимою.

Примусове управління переміщенням розділяючого поршня всередині ємностей забезпечує можливість здійснювати, на відміну від найближчого аналога, ефективне видобування речовин майже при будь-якій швидкості їх потоку витікання із джерела: від нульової до максимально можливої. При цьому при нульовій природній швидкості потоку із джерела, надходження речовини, що видобувається до ємності може забезпечуватися за рахунок, як роботи поршня, як насоса, так і нагнітанням її будь-яким відомим способом і пристроями. Примусове переміщення поршня може здійснюватися будь-яким відомим способом, наприклад шляхом застосування рейкового або гвинтового механізму або іншого відомого механізму, який забезпечує переміщення поршня здовж осі в обох, як в прямому, так і зворотному напрямах.

Між ємністю 2 та джерелом витікання 1 встановлюють, за необхідності, проміжний елемент, який має корпус з отворами із з'єднувальними засобами (умовно не показані) для приєднання, який містить розтруб 15 із щонайменше одним отвором 17 для витікання, за необхідності, продуктів видобування в оточуюче середовище. Вказаний отвір оснащують запірним засобом 16. Проміжний елемент приєднують до виходу з джерела витікання та до ємності для продуктів видобування. Запірні та з'єднувальні засоби у проміжному елементі виконують з можливістю керування. Проміжний елемент забезпечує можливість здійснення регулювання інтенсивності (управління інтенсивністю) потоку речовини у зовнішній по відношенню до обмеженого з'єднуючим модулем простору (в оточуючий модуль простір (середовище)) в діапазоні: від інтенсивності вільного витікання, до потрібного (заданого) рівня, навіть до нульового.

Цей елемент виконують так, що він забезпечує можливість встановлення основної ємності над джерелом витікання як за наявності, так і у разі відсутності засобів, до яких може здійснюватися її закріплення, наприклад шляхом накриття зони витоку продуктів видобування будь-яким відомим з рівня техніки засобом, наприклад конічним розтрубом з надонною основою, яка охоплює зону витікання.

Завдяки запропонованим способу, пристрою та модулю зосередження продуктів видобування (вуглеводнів тощо) в змінних резервуарах надається можливість відмовитись від необхідності застосування перекачувального обладнання та допоміжних трубопроводів, як це має місце у прототипі, а, значить, суттєво спростити, зробити більш безпечним та здешевити процес. А накопичення та зберігання речовини, яка видобувається (нафтопродуктів тощо) в окремих змінних резервуарах (ємностях), дозволяє розпоряджатись ними, орієнтуючись на конкретну ситуацію: їх можна одразу завантажувати на засіб транспортування, залишати під водою до моменту, який є найбільш прийнятним для транспортування, складувати на платформах або на березі, тощо. У будь-якому випадку реалізація способу не залежить ані від погодних умов, ані від наявності чи відсутності засобів транспортування.

Важливою перевагою запропонованих способу та пристрою є і те, що забір продуктів видобування (вуглеводнів тощо), їх локалізацію та транспортування можна здійснювати на великих глибинах, при їх постійному фонтануванні із джерел та свердловин, як при нульових, так і значних ступенях інтенсивності витікаючих потоків. Цей фактор робить спосіб однаково

Зо прийнятним як для видобутку продуктів видобування (вуглеводнів тощо), так і для їх вилучення з аварійного джерела (свердловини) або аварійної ділянки пошкодженого трубопроводу, а також для припинення неконтрольованого витікання продуктів видобування із законсервованих джерел (родовищ).

Наявність змінних знімних пристроїв, у яких відбувається накопичування речовин, що видобуваються, забезпечує можливість здійснення видобутку речовин у практично необмежених об'ємах, здійснення видобутку та транспортування без використання платформ та трубопроводів від джерела видобутку на поверхню.

Додатковою відмітною рисою є інваріантність до глибини, на якій здійснюється видобування, з точки зору впливу тиску на накопичувальні ємності.

Можливість встановлення проміжного елемента, оснащеного запірним засобом, забезпечує регулювання інтенсивності впливу потоку речовини, яку видобувають, на ємність при її встановленні та закріпленні над джерелом витікання продуктів видобування.

Цей елемент забезпечує встановлення основної ємності над джерелом витікання, як за наявності, так і у разі відсутності засобів, до яких може здійснюватися її закріплення, та реалізує можливість припинення витоку продуктів видобування в оточуюче середовище.

Запропонований винахід забезпечує захист навколишнього середовища за рахунок можливості повної ізоляції витоку продуктів видобування (вуглеводнів тощо) до нього, в тому числі і шляхом припинення неконтрольованого витікання продуктів видобування із законсервованих джерел (родовищ), відсутності необхідності обов'язкової наявності транспортного трубопроводу від джерела видобування до місця збору та зберігання продуктів видобування (вуглеводнів тощо).

Запропонований спосіб забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування (вуглеводнів тощо) з джерела їх витікання, що знаходиться під водою має широке поле застосування та може бути ефективно реалізований на будь-яких родовищах плинних, рідких та газоподібних речовин. Він може забезпечити швидку та з мінімальними витратами ліквідацію аварій при видобутку вуглеводнів та інших речовин в тому числі й на великих глибинах при максимальному зменшенні ризику забруднення навколишнього середовища та для запобігання негативних екологічних наслідків аварій та екологічних катастроф. Використання способу надає можливість збільшити видобуток вуглеводнів в регіонах, де поверхня водоймищ покрита бо льодом та в умовах вічної мерзлоти.

Винахід, що пропонується, дозволяє отримати значний економічний ефект за рахунок зниження витрат на ліквідацію екологічних та техногенних аварій і катастроф, максимального зменшення забруднення навколишнього середовища, можливості зменшення вимог з міцності матеріалів для виготовлення ємностей, щодо їх спеціальних конструктивних особливостей для використання на великих глибинах та в цілому зменшення собівартості обладнання при видобуванні вуглеводнів та інших речовин під водою в тому числі на великих глибинах та в регіонах, де поверхня водоймищ покрита льодом, та в умовах вічної мерзлоти.

Claims (10)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який полягає у встановленні над джерелом витікання ємності, котру перед опусканням на дно водоймища наповнюють робочою речовиною, наприклад водою, а забір плинних та/або газоподібних продуктів видобування здійснюють в процесі витіснення ними з ємності робочої речовини, наприклад води, який відрізняється тим, що над джерелом витікання встановлюють ємність, розділену рухомим, керованим поршнем на камери перемінного об'єму для робочої речовини, наприклад води, і для продуктів видобування, з яких камеру для робочої речовини попередньо наповнюють робочою речовиною, наприклад водою, а плинні або газоподібні продукти видобування спрямовують в камеру для продуктів видобування, в процесі заповнення якої продуктами видобування поршень переміщується вільно, під тиском продуктів видобування, або керовано у напрямку камери для робочої речовини і витісняють робочу речовину за межі цієї камери, а потім здійснюють відбір продуктів видобування з камери для продуктів видобування основної ємності за допомогою одного або більше знімних, змінних пристроїв, наприклад резервуарів для відбору продуктів видобування, які періодично приєднують до отворів, розташованих нижче рівня положення розділового поршня, і після їх наповнення від'єднують.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що принаймні до одного із отворів приєднують трубу, по якій здійснюють подальшу подачу продуктів видобування до місця призначення.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при встановленні ємності над джерелом витікання Зо здійснюють регулювання інтенсивності впливу потоку речовини, яку видобувають, на ємність при її встановленні та закріпленні над джерелом витікання продуктів видобування шляхом забезпечення її вільного витікання із зазначеної ємності у зовнішній по відношенню до обмеженого камерою для продуктів видобування цієї ємності простір в діапазоні інтенсивності від вільного витікання до нульового.

4. Пристрій для забору плинних та/або газоподібних продуктів видобування з джерела їх витікання, що знаходиться під водою, який містить ємність з камерою для забору зазначених продуктів, причому камера має принаймні одне вхідне вікно для забору і принаймні одне вихідне вікно для відбору продуктів видобування, який відрізняється тим, що ємність поділена керованим розділовим поршнем на камеру для забору продуктів видобування і камеру для робочої речовини, в якій виконано принаймні один отвір для введення/виведення робочої речовини, а вихідне вікно/вікна для відбору продуктів видобування розташовані в зоні камери для продуктів видобування і забезпечені запірними та з'єднувальними засобами для приєднання знімних, змінних пристроїв.

5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що знімним, змінним пристроєм для відбору продуктів видобування із камери для забору продуктів видобування для їх подальшого транспортування та використання є резервуар.

6. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що пристроєм для відбору продуктів видобування із камери для продуктів видобування для їх подальшого транспортування та використання є труба.

7. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що до нього приєднано один або більше пристроїв для відбору продуктів видобування.

8. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що між вхідним вікном для забору продуктів видобування та джерелом витоку речовини, яка видобувається, встановлено проміжний елемент, який містить корпус з отворами із з'єднувальними засобами для приєднання до виходу з джерела витікання та до ємності для продуктів видобування та із щонайменше одним отвором для їх витікання, оснащеним запірним засобом.

9. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що запірні та з'єднувальні засоби виконані з можливістю керування.

10. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що ємність для забору продуктів видобування обладнана засобом накриття зони витоку продуктів видобування та закріплення над нею, та, за необхідності, надонною основою для його закріплення, яка охоплює зону витікання. су - ГИ КЕ : ше т Е ду сен й Мч і а ї ролет п наш ши їх 1 (ши пу Я ще ла КУ Е КАС яр рт

Фіг. 1 у їв ря ГУ ШЕ в і «в їз м і яев- і 7 щі | У 5 Е х 4 їз ; кни

-к. | А ий ше і і т й мол їх Осо ше не ПИШНЕ ЧИ Йон --,о тр р-р Кк с шини Й - й г ЗИ в ши не й ссеод я р ГГ й Як і г.