МОРСКАЯ СТАЦИОНАРНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ
SEA STATIONARY PLATFORM FOR EXTRACTION OF HYDROCARBONS

Изобретение относится к газонефтяной промышленности, а более конкретно к объектам обустройства морского месторождения углеводородов, преимущественно расположенных на континентальном шельфе Северного Ледовитого океана.
В соответствии с новыми Правилами классификации, постройки и оборудования плавучих нефтегазовых комплексов, включая правила постройки и оборудования подводных добычных комплексов (см., например, Н.Решетов. Арктика диктует правила // Морской бизнес Северо-Запада. 2009, №1(14), с.43), объектами обустройства морских месторождений углеводородов являются не только плавучие буровые установки, морские стационарные платформы, морские ледостойкие стационарные платформы, но и морские подводные трубопроводы, подводные добычные комплексы, райзеры, точечные причалы для отгрузки углеводородов, а также плавучие объекты, осуществляющие подготовку, переработку, хранение и отгрузку углеводородных продуктов.
Основным типом морских платформ для добычи нефти и газа являются платформы, выполненные в виде сооружения, состоящего из одной или нескольких железобетонных оболочек, заглубленных в глубь водоема (см., например, Р.И.Вяхирев, Б.А.Никитин, Д.А.Мирзоев. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. М., Академия горных наук. - 1999, с.122.).
Строительство таких сооружений ведут как с ледяного покрытия, так и с поверхности воды. Подобные конструкции используют для освоения континентального шельфа.
Известны следующие конструкции морских платформ: полупогружная плавучая буровая установка «Уралмаш 6000/200 [1, с.33], самоподъемная ледостойкая плавучая буровая установка СПБУ 6500/10-30 [1, с.35], двухопорная конструкция [1, с.123] гидротехнического железобетонного сооружения, заглубленного в глубь водоема, гравитационная железобетонная платформа [1, с.124], искусственное островное сооружение с бетонным укреплением откосов [1, с.125], искусственное островное сооружение с пологими неукрепленными откосами [1, с.126], искусственное островное сооружение с металлическим цилиндрическим каркасом [1, с.12].
Морские платформы используются (в зависимости от расположения месторождения) на глубинах 6-35, 35-60, 100, 150, 200-250, 260-350 м (Штокмановское месторождение) [1, с.47-49]. За рубежом на глубинах до 300-600 м [1, с.11].
Расстояния от морского месторождения до берега также имеют различную длину. Магистральный подводный трубопровод от Штокмановского месторождения имеет длину 635 км до берега Кольского полуострова [1, с.17].
При разработке залежей нефти и газа, расположенных под дном моря, учитывают особенности природно-климатических, гидрологических и горно-геологических условий в связи с необходимостью выбора способа их освоения и соответствующего вида морского промысла.
Гидрометеорологические факторы являются основными при выборе типа морского нефтегазового сооружения (МНГС). Одним из основных факторов при выборе типа ледостойких сооружений является ледовый режим, характеризующийся комплексом параметров (толщиной, пористостью, соленостью, скоростью и площадью ледяных образований и др.).
Для определения конструкции надводной части МНГС необходимы сведения о возможности ее обледенения, чтобы в проекте предусмотреть мероприятия по борьбе с этим явлением.
Данные обстоятельства требуют надежного электроснабжения МНГС.
Электроснабжение комплекса подготовки нефти и газа осуществляют централизованной подачей электроэнергии по подводному кабелю или линии электропередач либо с помощью автономной электростанции, установленной на морской стационарной платформе [1, с.46.].
При использовании автономных источников питания, в качестве топлива применяют газ, а жидкое горючее применяют только как резервное.
В климатических условиях Северного Ледовитого океана и удаленности от стационарных промышленных источников энергии, проблема обеспечения необходимым по номиналу питанием не всегда может быть обеспечена, что вынуждает использовать существенное количество автономных электростанций, работающих на разных принципах (дизель-генераторы и т.д.).
Задачей настоящего технического предложения, является повышение надежности функционирования МНГС, путем обеспечения электроснабжения МНГС, расположенных на континентальном шельфе, преимущественно в труднодоступных регионах.
Поставленная задача решается за счет того, что морская стационарная платформа, состоящая из буровой установки с приводом, палубы платформы, подъемного крана, тендерной установки, железобетонных свай, ствола скважины, устройства энергообеспечения, комплекса оборудования установленного на платформе для сбора, подготовки и транспортирования нефти и газа, включающая объекты обустройства морского месторождения углеводородов: морской подводный трубопровод, подводный добычный комплекс, райзеры, точечные причалы для отгрузки углеводородов - и представляющая собой опорную конструкцию гидротехнического железобетонного сооружения, заглубленного в глубь водоема, отличается от прототипа [1] тем, что две из железобетонных свай выполнены полыми внутри и соединены в нижней части между собой дугообразной перемычкой, имеющей внутренний диаметр, соизмеримый в внутренними диаметрами первой и второй железобетонной сваи, первая железобетонная свая снабжена ниже уровня моря, в месте установки морской стационарной платформы, водозаборными отверстиями, при этом внутренние стенки первой полой железобетонной сваи снабжены направляющими, выполненными в виде треугольника и расположенными в аксиальном направлении в сторону дна водоема, в месте сочленения первой полой железобетонной сваи с грунтом установлено рабочее колесо гидроагрегата, который установлен в водозащищенном контейнере на фундаментной плите и примыкающим к первой железобетонной свае, вторая полая свая в верхней части снабжена отверстием, расположенным на отметке выше уровня моря, диаметр внутренней поверхности которой уменьшается в сторону слива.
Отличия заявляемого технического решения заключаются в том, две из железобетонных свай, выполнены полыми внутри и соединены в нижней части между собой дугообразной перемычкой, имеющей внутренний диаметр, соизмеримый с внутренними диаметрами первой и второй железобетонной сваи, первая железобетонная свая снабжена ниже уровня моря, в месте установки морской стационарной платформы, водозаборными отверстиями, при этом внутренние стенки первой полой железобетонной сваи снабжены направляющими, выполненными в виде треугольника и расположенными в аксиальном направлении в сторону дна водоема, в месте сочленения первой полой железобетонной сваи с грунтом установлено рабочее колесо гидроагрегата, который установлен в водозащищенном контейнере на фундаментной плите и примыкающим к первой железобетонной свае, вторая полая свая в верхней части снабжена отверстием, расположенным на отметке выше уровня моря, диаметр внутренней поверхности которой уменьшается в сторону слива.
Совокупность отличительных признаков заявляемого технического решения позволяет обеспечить МНГС стабильным автономным электроснабжением в труднодоступных регионах.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг.1. Общий вид МНГС. МНГС состоит из морской стационарная платформы, которая включает буровую установку с приводом 1, палубу платформы 2, подъемный кран 3, тендерную установку 4, ледовое поле 5, железобетонные сваи 6, ствол скважины 7. МНГС также включает устройства энергообеспечения, комплекс оборудования, установленного на платформе для сбора, подготовки и транспортирования углеводородов, морской подводный трубопровод, подводный добычный комплекс, райзеры, точечные причалы для отгрузки углеводородов.
Фиг.2. Конструкция сваи. Две железобетонные сваи 6 выполнены полыми внутри, свая 8 и свая 9, и соединены в нижней части между собой дугообразной перемычкой 10, имеющей внутренний диаметр, соизмеримый в внутренними диаметрами первой 8 и второй 9 железобетонной сваи, первая железобетонная свая 8 снабжена ниже уровня моря водозаборными отверстиями 11 и 12, при этом внутренние стенки полой железобетонной сваи 8 снабжены направляющими 13, выполненными в виде треугольника, расположенными в аксиальном направлении в сторону дна водоема 14, в месте сочленения первой полой железобетонной сваи 8 с грунтом дна водоема 14, установлено рабочее колесо турбины 15 гидроагрегата 16, установленного на фундаментной плите 17 водозащищенного контейнера 18, примыкающего к железобетонной свае 8. Вторая полая железобетонная свая 9, в верхней части снабжена отверстием 19, расположенным выше уровня моря 20 или ледового поля 5. Внутренний диаметр железобетонной сваи 9 уменьшается в сторону слива.
Фиг.3. Структурная схема гидроагрегата 16. Структурная схема гидроагрегат 16 включает: рабочее колесо турбины 15, лопатки 21 направляющего аппарата, турбинный подшипник 22, тормоза-домкраты 23, статор генератора 24, ротор генератора 25, ванны генераторного подшипника и подпятника 26 и 27 соответственно, генераторный подшипник 28, сегменты подпятника 29, зеркало подпятника 30, магистраль турбинного масла 31, магистраль технической воды 32, емкость дистиллированной воды 33, маслонапорную установку 34, магистраль подвода воздуха высокого давления 35, магистраль воздуха низкого давления 36.
Гидроагрегат 16 представляет собой гидрогенератор, выполненный в виде горизонтального капсульного гидрогенератора, аналогом которого являются гидрогенераторы, описанные в источниках информации: 1. Патент РФ №228532. 2. Гидроэнергетика. Под ред. В.И.Обрезкова. М., Энергоиздат, 1988. - 512 с., с.301.
Аналогом фундаментной плиты 17 является фундаментная плита, приведенная в описании к патенту РФ №2261956.
Конкретный тип гидрогенератора выбирается исходя из глубины водоема.
Устройство работает следующим образом.
Забортная вода поступает через водозаборные отверстия 11 и 12 в полость сваи 8, где посредством направляющих 14, выполненных в виде треугольника и расположенных в аксиальном направлении в сторону дна водоема 14, ламинарный поток преобразуется в турбулентный поток. Турбулентный поток достигает лопаток 21 направляющего аппарата, приводя их во вращательное движение, а соответственно запускается вся механическая система гидроагрегата, а затем и электрическая система.
Далее турбулентный поток через дугообразную перемычку 10 поступает во вторую сваю 9, в которой водяной поток, достигая отверстия 19, сливается на поверхность водоема или поступает в водопроводную систему, сочлененную с отверстием 19, которая может использоваться для обеспечения технических нужд МНГС.
При использовании заявляемого технического решения отпадает необходимость сооружения линий передач в труднодоступных районах, например в арктическом регионе.
Источники информации
1. Р.И.Вяхирев, Б.А.Никитин, Д.А.Мирзоев. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. М., Академия горных наук. - 1999.