АТОМНАЯ УСТАНОВКА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ МОРСКОГО НЕФТЕГАЗОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Полезная модель относится к области освоения морских нефтегазовых месторождений (МНГМ) и обеспечивает возможность автономного электро- и теплоснабжения МНГМ при надводном и подводном их обустройстве.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является атомная установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения, содержащая несколько энергетических модулей и расположенная на плавучей платформе, снабженной якорной системой, обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном положении или надводном положении, при этом каждый из энергетических модулей состоит из ядерного реактора, парогенератора и паровой турбины с электрогенератором (патент RU 2399104 C2, G21D 1/00, G21C 35/44, B63B 35/44, опубл. 10.09.2010).
Недостатком упомянутого выше технического решения является его низкая экономическая эффективность, т.к. охлаждение отработанного пара из паровой турбины производится морской водой, тепло которой не используется далее в цикле установки.
Задачей заявленной полезной модели является создание атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ без указанного выше недостатка.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в обеспечении повышения экономической эффективности работы атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ, за счет использования тепла вырабатываемого при производстве электроэнергии и обеспечения возможности эффективного распределения тепла и электроэнергии.
Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что атомная установка энергоснабжения объектов МНГМ содержит несколько энергетических модулей и расположена на плавучей платформе, снабженной якорной системой, обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном положении или надводном положении, при этом каждый из энергетических модулей состоит из ядерного реактора, парогенератора и паровой турбины с электрогенератором, кроме того, она содержит пароводяной теплообменник и модуль управления с распределителем тепла, к которому подключены патрубки выхода пара паровых турбин всех энергетических модулей и с электрораспределительным устройством, через которое электрогенератор каждого из энергетических модулей соединен с электрораспределительными устройствами подводного и надводного объектов МНГМ, причем пароводяной теплообменник имеет патрубок входа пара из распределителя тепла, патрубок для отвода конденсата и патрубки отвода и подвода воды, подключенные через теплоизолированные трубопроводы к системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта МНГМ.
Теплоизоляция на трубопроводах, подключенных к системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта МНГМ, выполнена в виде теплоизоляционного покрытия на основе керамических микросфер.
Наличие модуля управления с распределителем тепла и с электрораспределительным устройством, обеспечивает повышение экономической эффективности работы атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ за счет обеспечения оперативного управления электро- и теплоснабжением отдаленных от берега морских нефтегазовых месторождений.
Повышение экономической эффективности работы атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ, обеспечивается также за счет подключения пароводяного теплообменника к системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта МНГМ, использования для нагрева воды системы теплоснабжения пара, отработанного в паровой турбине, а также минимизации потерь тепла посредством теплоизоляции трубопроводов, по которым циркулирует вода в системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта МНГМ.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг. 1 показана атомная установка энергоснабжения объектов МНГМ.
На фиг. 2 показан вид сверху атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ.
На фиг.1 и фиг.2 показано электро- и теплоснабжение объектов морских нефтегазовых месторождений (МНГМ) на примере электроснабжения подводного объекта МНГМ - оборудования подводного обустройства МНГМ и электро- и теплоснабжения надводного объекта МНГМ - надводного нефтегазопромыслового сооружения (ННГС) и обозначены следующие элементы: энергетические модули 1, переходный отсек 2, модуль управления 3, вертолетная площадка 4, плавучая платформа 5 энергетического модуля 1, плавучая платформа 6 атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ, балластные цистерны 7 плавучей платформы 5, балластные цистерны 8 и якорная система 9 плавучей платформы 6, оборудование подводного обустройства (ΟΠΟ) 10 МНГМ, ННГС 11, теплоизолированный трубопровод 12 подающий воду в систему теплоснабжения 17 ННГС 11, теплоизолированный трубопровод 13 подающий воду из системы теплоснабжения 17 ННГС 11 в пароводяной теплообменник 18 модуля управления 3, подводный электрический кабель 14 от модуля управления 3 к ННГС 11, подводный электрический кабель 15 соединенный с электрораспределительным устройством 22 оборудования подводного обустройства МНГМ, электрораспределительное устройство 19 модуля управления 3, подводный спасательный аппарат 20, причальные средства 21.
Атомная установка энергоснабжения объектов МНГМ содержит несколько съемных энергетических модулей 1. Каждый из энергетических модулей 1 состоит из ядерного реактора, парогенератора и паровой турбины с электрогенератором. В верхней части установки энергоснабжения объектов МНГМ имеется вертолетная площадка 4. Каждый из энергетических модулей 1 расположен на плавучей платформе 5, которая закреплена на общей плавучей платформе 6 атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ.
Якорная система 9 предназначена для стабилизации атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ в подводном положении.
При использовании якорной системы 9 и балластных цистерн 8 плавучей платформы 6, обеспечивается возможность всплытия атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ и работы ее в надводном положении.
Балластные цистерны 7 плавучей платформы 5 обеспечивают возможность всплытия энергетического модуля 1 для его замены или ремонта.
К распределителю тепла модуля управления 3 подключены патрубки выхода пара паровых турбин всех энергетических модулей 1.
Распределитель тепла снабжен системой управления (на чертеже не показано), которая снабжена средствами измерения, фиксирующими объем потребления тепловой энергии объектами МНГМ и средствами регулировки количества пара, подаваемого в пароводяной теплообменник для изменения количества тепловой энергии подаваемой на объекты МНГМ.
Теплообменник 18 подключен через теплоизолированные трубопроводы к системе теплоснабжения надводного и/или подводного объекта МНГМ.
Кроме того, в одном из вариантов исполнения атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ (на чертеже не показано) корпус парогенератора и паровой турбины может быть снабжен системой водяного охлаждения, подключенной через теплоизолированный трубопровод к системе теплоснабжения объектов МНГМ.
Пароводяной теплообменник 18 содержит следующие элементы:
- поверхности нагрева (на чертеже не показано);
- патрубок входа пара, соединенный с распределителем тепла модуля управления 3;
- патрубок для отвода конденсата в бак питательной воды парогенератора;
- патрубок подвода воды, подключенный к теплоизолированному трубопроводу 13, подающему воду из системы теплоснабжения 17 надводного и/или подводного объекта морских нефтегазовых месторождений;
- патрубок отвода воды, подключенный к теплоизолированному трубопроводу 12, подающему воду в систему теплоснабжения 17 надводного и/или подводного объекта морских нефтегазовых месторождений.
Все энергетические модули 1 соединены посредством переходного отсека 2 с электрораспределительным устройством 19 модуля управления 3.
Электрораспределительное устройство 19 модуля управления 3 соединено посредством подводного электрического кабеля 15 с электрораспределительным устройством 22 оборудования 10 подводного обустройства МНГМ, а также соединено посредством электрического кабеля 14 с электрораспределительным устройством 16 ННГС 11.
Атомная установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения работает следующим образом.
В каждом из энергетических модулей 1 происходит генерация пара в парогенераторе посредством тепловой энергии, выработанной в ядерном реакторе. Пар из парогенератора поступает в паровую турбину с электрогенератором.
Выработанная электроэнергия из электрогенератора каждого энергетического модуля 1 поступает по электрическим кабелям через переходный отсек 2 на вход электрораспределительного устройства 19 модуля управления 3.
Электроэнергия через электрораспределительное устройство 19 модуля управления 3 по подводному электрическому кабелю 14 подается на электрораспределительное устройство 16 ННГС 11 и по подводному электрическому кабелю 15 к электрораспределительному устройству 22 оборудования подводного обустройства 10 МНГМ.
Из паровой турбины каждого из энергетических модулей 1 отработанный пар поступает в распределитель тепла, а далее в патрубок входа пара пароводяного теплообменника 18. Вода, циркулирующая в системе теплоснабжения ННГС 11, поступает в пароводяной теплообменник 18 через патрубок подвода воды. Вода проходит через поверхности нагрева пароводяного теплообменника, нагревается отработанным паром и выходит из пароводяного теплообменника 18 через патрубок отвода воды и подается на теплоснабжение ННГС 11. Средства измерения системы управления распределителя тепла, фиксируют объем потребления тепловой энергии объектами МНГМ. При необходимости, посредством средств регулировки количества пара, подаваемого в пароводяной теплообменник, изменяют количество тепловой энергии подаваемой на объекты МНГМ.
При этом, вода теплообменника 18 может поступать как для нагрева воды в системе теплоснабжения надводного объекта МНГМ, например, ННГС 11, так и для нагрева в системе теплоснабжения других объектов МНГМ, например, ΟΠΟ 10.
Балластные цистерны 7 обеспечивают возможность всплытия или погружения энергетического модуля 1 при необходимости его ротации для перезарядки ядерного топлива реактора установки, а также для проведения технического обслуживания и ремонта оборудования.
Атомная установка энергоснабжения объектов МНГМ может работать в подводном и в надводном положении. Изменение положения атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ осуществляется с использованием якорной системы 9, а также с помощью балластных цистерн 8. При благоприятных условиях на морском месторождении, в отсутствии шторма, льдов, приближения айсберга, предусматривается использование атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ в надводном положении. При неблагоприятных погодных условиях на МНГМ, предусматривается эксплуатация атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ в подводном положении.
Для обеспечения безопасности людей, работающих на атомной установке энергоснабжения объектов МНГМ в подводном положении, предусматриваются подводные спасательные аппараты 20.
При нахождении атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ в надводном положении, предусматривается возможность использования причальных средств 21 и вертолетной площадки 4.
Предусматриваемая эксплуатация атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ в надводном и подводном положении предопределяет технику и технологию освоения МНГМ, и создает возможность приоритетного применения подводного обустройства МНГМ. Эта возможность обусловлена использованием атомной установки энергоснабжения объектов МНГМ не только для гарантированного и надежного электро- и теплоснабжения подводных объектов МНГМ, но и в целом, для эффективного оперативного управления эксплуатацией отдаленных от берега МНГМ. Настоящей полезной моделью предусматривается использование пара, вырабатываемого атомной установкой энергоснабжения объектов МНГМ не только для выработки электроэнергии, но и для получения тепла для технологических и бытовых нужд объектов МНГМ. Причем количество необходимого тепла в условиях Арктики составляет, величину аналогичную потребляемой электроэнергии.
Заявленная полезная модель увеличивает автономность эксплуатации МНГМ, исключает зависимость выработки электроэнергии и тепла от наличия и подготовки добываемого углеводородного сырья (УС) на месторождении для использования его в качестве топлива, что повышает его значимость при бурении скважин, когда УС отсутствует, а также, позволяет практически неограниченно обеспечивать необходимую мощность и не зависеть от удаленности МНГМ от берега, что актуально на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения, находящегося в 600 км от берега.