L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
СПОСОБ РАЗРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
| Название | СПОСОБ РАЗРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Герасимов Евгений Михайлович |
| Вид объекта патентного права | Изобретение |
| Регистрационный номер | 2529683 |
| Дата регистрации | 27.09.2014 |
| Правообладатель | Герасимов Евгений Михайлович |
| Область применения (класс МПК) | E21B 43/01 (2006.01) B63B 35/44 (2006.01) |
Описание изобретения
Группа изобретений относится к добыче углеводородного флюида на арктическом шельфе. Способ включает использование морского технологического комплекса, содержащего морскую платформу, подводные сателлиты и береговую технологическую базу, связанные между собой технологическими коммуникациями. Процесс бурения дооснащен роботизированными средствами ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов на всех возможных этапах развития аварийного процесса. Скважинный флюид перекачивают на береговые объекты переработки, выполненные в виде группы сообщающихся подземных емкостей. При перекачке скважинного флюида используют энергию пластового давления, при необходимости используя дожимную компрессорную станцию. Утилизацию пластовой воды производят методом геологического очищения путем закачки в поглощающие подземные горизонты, и только при критическом падении пластового давления подогревают и используют как жидкость, вымывающую нефть из пород продуктивного пласта. Все технологические блоки морского технологического комплекса электрообеспечены от силового блока атомного реактора. Объекты береговой технологической базы электрически связаны с силовым блоком атомного реактора по силовому кабелю. Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности разработки углеводородных месторождений арктического шельфа. 2 н.п. ф-лы.
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к способам добычи и переработки углеводородного флюида, извлекаемого из скважин, пробуренных на арктическом шельфе.
Общий научно-технический уровень работ по освоению углеводородных запасов, расположенных на арктическом шельфе, включает вскрытие продуктивных пластов бурением с буровых платформ различного типа плавучести [Типы морских буровых платформ [Электронный ресурс]- Режим доступа http://rig-s.ru/rigs - дата обращения 20.12.2012], в том числе с использованием буровых и эксплуатационных технологических надстроек на палубе платформ, в опорах платформ или в их подводных отсеках. При этом извлеченный из скважин пластовый флюид уже на палубе платформ разделяют на газовую и нефтяную фракции, отделяют от пластовой воды, направляют по трубопроводам к материковым объектам утилизации или собирают в емкости и по мере их наполнения отгружают в танкеры [Морская буровая платформа, патент РФ 2312185. Морская буровая платформа. Патент №2382141, опубл. 20.02.2010], [Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. Г.В. Симаков, К.Н. Шхинек, В.А. Смелов и др. Ленинград: изд-во Судостроение, 1989]. Например, с добывающих платформ Мексиканского залива на береговые объекты нефть и газ перекачивают по раздельным 257-километровым трубопроводам. Проблему утилизации отделенной от углеводородной составляющей пластовой воды решают, сбрасывая в море после фильтрации (Морская платформа, патенты №2288320, 2383683), транспортируя по отдельным трубопроводам к береговым «домам утилизации» или закачивая в продуктивный пласт для вытеснения остаточной нефти из низкопродуктивных пластов (Способ добычи нефти, патент 2162516, МПК E21B 43/16).
Недостатком подобных решений является загрязнение морской акватории или заводнение нефтеносного пласта, что приводит к значительному увеличению находящегося в обороте объема пластовой жидкости состава извлекаемого скважинного флюида и непродуктивным расходам энергоресурсов, затрачиваемых на перекачку.
Известны способы обустройства глубоководных нефтегазовых сооружений с помощью дистанционно управляемых подводных конструкций, пример месторождений Гарупа (Бразилия) и в Мексиканском заливе (Обустройство морских нефтегазовых месторождений Ч.С. Гусейнов, В.К. Иванец, Д.В. Иванец. М.: Изд. «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, С.329, 365, 367-368).
Известны предложения по организации подводно-подледных буровых работ на шельфе Арктики с использованием атомных подводных крейсеров или ледоколов типа «Иван Папанин», переоборудованных в буровое судно [В. Ларин. «Подводный буровой комплекс с ядерной энергетической установкой для освоения нефтегазовых месторождений шельфа арктических морей России». Обзор «Беллоны» [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.bellona.ru/filearchive/fil_Bellona_Wolking_Paper - дата обращения 30.11.2012]. Предполагалось энергообеспечение подводного бурового комплекса электроэнергией по кабелю от расположенного на берегу источника. В качестве источника энергии предполагалось использовать две атомные электростанции. Одна плавучая атомная электростанция мощностью 300 МВт (ПАЭС-300), вторая - подводная атомная электростанция мощностью 105 МВт.
Эксперты утверждают, что подобные проекты чрезвычайно аварийно опасны, а затраты на внедрение подобных проектов могут не окупиться стоимостью добытой нефти.
Известен способ освоения подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, включающий сооружение технологических комплексов при широком диапазоне внешних условий и характеристик грунтов морского дна. При обустройстве арктического технологического комплекса добычи полезных ископаемых сооружают центральную и периферийные морские платформы и береговую технологическую базу, которые связывают между собой магистральными трубопроводами. Основание каждой морской платформы выполняют из стационарного модуля, который устанавливают на донную опорную плиту и жестко связывают с грунтом с помощью натяжных якорных соединений. Высоту стационарного модуля морской платформы выбирают из условия бесконтактного прохождения ледового покрова и айсбергов. При этом используют, по крайней мере, один съемный модуль, который имеет возможность поочередной стыковки со стационарными модулями и который выполняют в виде полупогруженной платформы с балластными емкостями и технологическим оборудованием, обеспечивающим бурение, сооружение, наладочные работы и ремонт технологических скважин, и, по крайней мере, один съемный модуль изготавливают с компрессорной станцией, обеспечивающей заданное давление в магистральном трубопроводе [Способ обустройства арктического технологического комплекса, патент №2288994 [Электронный ресурс], Режим доступа: www.findpatent.ru/patent/228/2288994/html - дата обращения 30.01.2013].
Недостатком этого способа является необходимость сложных и дорогостоящих работ по периодическому отсоединению и отводу в безопасную и защищенную от льда и айсбергов зону верхнего подвижного модуля с временной остановкой эксплуатации морской платформы и соответствующими экономическими потерями.
Наиболее совершенным техническим решением по совершенству технологического комплекса надстроек и интегрированных систем управления и безопасности нами признана платформа Deepwater Horizon - полупогружная нефтяная платформа сверхглубоководного бурения с системой динамического позиционирования, построенная в 2001 году южнокорейской судостроительной компанией Hyundai Heavy Industries (http://ru.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon).
К недостаткам платформы относится зависимость энергообеспечения технологических модулей от поставок дизельного топлива силовых агрегатов, отсутствие или неадекватность технических средств борьбы с возможными аварийными ситуациями. При этом при строительстве платформ подобного класса не учтены специфика эксплуатации в условиях Арктики, в частности отсутствуют требования по хладостойкости химреагентов и металла, использованного для изготовления технологического оборудования, отсутствует льдозащита платформы, а также нет защиты оборудования от солевой коррозии, а также не предусмотрены системы подогрева продуктопроводов. .......
Формула изобретения
1. Способ разработки углеводородных месторождений арктического шельфа, включающий вскрытие продуктивных пластов бурением, причем процесс бурения дооснащен возможностью применения роботизированных средств ликвидации аварийного разлива нефтепродуктов на всех возможных этапах развития аварийного процесса; при этом экологическую нейтрализацию продуктов продувки скважин, выходящих из бурения или после капитального ремонта, осуществляют с использованием метода термической нейтрализации в восстановительной атмосфере; при этом скважинный флюид перекачивают на береговые объекты переработки, используя энергию пластового давления, и только при его критическом снижении используют дожимную компрессорную станцию; причем разделение скважинного флюида производят на объектах береговой технологической базы, используя группу сообщающихся подземных емкостей; причем утилизацию пластовой воды производят методом геологического очищения путем закачки в поглощающие подземные горизонты, и только при критическом падении пластового давления подогревают и используют как жидкость, вымывающую нефть из пород продуктивного пласта; при этом двигатели, обеспечивающие функционирование технологических блоков платформы, электрообеспечены от силового блока атомного реактора; при этом электрообеспечение объектов береговой технологической базы производят по кабелю, размещенному вдоль магистрального продуктопровода, от силового блока атомного реактора, размещенного на платформе, причем для нагревания флюида, транспортируемого по магистральному продуктопроводу, используют избыточное тепло конденсатора пара системы охлаждения атомного реактора.
2. Морской технологический комплекс, обеспечивающий проведение буровых и эксплуатационных работ на шельфе, содержащий морскую платформу, подводные сателлиты и береговую технологическую базу, связанные между собой технологическими коммуникациями, при этом морская платформа снабжена комплексом бурового оборудования, имеющего роботизированные средства поэтапной ликвидации возможных аварий, включающего нейтрализатор зарядов статического электричества фонтанирующей струи, самонаводящееся на устье фонтана и самовтягивающееся запорное устройство, использующее кинетическую энергию фонтанирующей струи, передвижное устройство термического отделения поврежденного участка подводной части обсадной колонны и устройство герметизации подводной части устья аварийной скважины; при этом технологический корпус платформы оснащен шламонакопителем, размещенным в полости одной из опор платформы и взаимосвязанным механическим транспортным средством с устройством дезинтеграции бурового шлама и устройством экологической нейтрализации продуктов продувки скважины, использующим метод термической нейтрализации агрессивных продуктов в восстановительной атмосфере; причем устройство нейтрализации газообразных продуктов продувки скважины сообщено с факельным хозяйством и территориально вынесено за пределы верхней палубы платформы; причем все технологические блоки морского технологического комплекса электрообеспечены от силового блока атомного реактора; при этом объекты береговой технологической базы электрически связаны с силовым блоком атомного реактора по силовому кабелю, проложенному вдоль магистрального продуктопровода; причем магистральный продуктопровод, по которому скважинный флюид перекачивается на береговую технологическую базу, снабжен узлом подготовки, состоящим из дожимной компрессорной станции, установкой нагрева и камерой запуска очистного скребка или диагностического снаряда; при этом дожимная компрессорная станция, транспортирующая флюид по магистральному трубопроводу, выполнена в виде паровой турбины, использующей перегретый пар системы охлаждения атомного реактора, которая передает вращательный момент нагнетателям, причем в качестве нагнетателя используют не менее двух попарно расположенных магистральных насосов и двух нагревателей; при этом установка нагревания флюида, транспортируемого по магистральному продуктопроводу, связана трубопроводами с конденсатором перегретого пара системы охлаждения атомного реактора; при этом береговая технологическая база выполнена в виде группы сообщающихся подземных емкостей, выполняющих функции сепаратора, хранилища газа, нефти и пластовой жидкости; причем подземные емкости снабжены средствами откачки пластовой воды и подтоварной жидкости в нагнетательные скважины утилизации пластовой воды; причем опорожнение хранилища газа осуществляют путем перекачки в магистральные газопроводы либо путем компримирования и отгрузки в танкеры сжиженного газа; при этом опорожнение хранилища нефти осуществляют путем ее перекачки в магистральные нефтепроводы или в нефтеналивной танкерный флот.
Медаль Альфреда Нобеля