Легкий аппаратный комплекс морской углеводородной съемки - "лакмус" для геохимической съемки, прогнозирования нефтегазовых залежей и геоэкологического мониторинга

Использование: устройства геохимической съемки с целью прогнозирования залежей нефти и газа под дном акваторий и/или геоэкологического мониторинга и предназначено для непрерывного геохимического профилирования акваторий с маломерных судов.

Сущность: устройство содержит штангу регулируемого заглубления отбора пробы воды, а также имеет вес и габарит, позволяющие разместить его на маломерном судне. Технический результат: возможность выполнения геохимических исследований методом непрерывной гидрогазосъемки в зонах ранее недоступных (от 5-ти метровой изобаты до береговой линии) за счет включения в устройство штанги водозаборника регулируемого заглубления и минимизации веса и размера устройства, что позволяет разместить его на маломерном судне.

Техническое решение относится к устройствам геохимической съемки с целью прогнозирования залежей нефти и газа под дном акваторий и/или геоэкологического мониторинга и предназначено для непрерывного геохимического профилирования акваторий с маломерных судов.

Известные технологии и устройства [1-10] для исследования геохимического поля водных акваторий, как правило, основаны на анализе проб воды на предмет содержания углеводородов, в том числе при сопоставлении результатов наблюдений с результатами геофизических методов нефтегазовой разведки [3-12], с точной геодезической привязкой пунктов наблюдений [1-3].

Технология гидрогазовой съемки [3, 8-12] традиционно включает отбор проб, дегазацию и хроматографический анализ на углеводородные компоненты с последующим выделением полей аномальных концентраций и выявление их связей с залежами нефти и газа [11-13]. При этом специфика геохимической съемки акваторий требует рационального применения технологии отбора проб с учетом динамики пробоотбора при непрерывном гидрогазовом профилировании.

Технические средства [3-10] традиционной геохимической съемки, как правило, включают водозаборники, набортный газоанализатор, ЭВМ для сбора и обработки данных и систему навигационно-геодезической информации.

Так, известна система [4] непрерывного контроля параметров воды с движущегося специализированного судна, которая включает пробоотборник воды, блок измерителей параметров воды, вычислительный блок, блок памяти, навигационные средства для точной геодезической привязки профиля измерений и блок оперативной контрольной индикации. Однако, система [4] предназначена для специального применения по контролю загрязненности водоемов и не может адекватно применяться для поиска нефтегазовых месторождений.

Известная газоаналитическая станция [3] предназначена специально для непрерывного газового профилирования акваторий с целью прогнозирования нефтегазовых залежей под их дном. Станция [3] содержит размещенные на специализированном судне установку для геохимического анализа проб воды (ГАПВ) и подключенное к установке ГАПВ средство геодезической привязки пунктов наблюдений, причем установка ГАПВ включает последовательно соединенные водозаборник, дегазатор, газовый хроматограф и блок сбора и обработки геохимической информации, выполненный в виде персонального компьютера (ПК) с дополнительным блоком памяти и графопостроителем.

Устройство [3] обладает рядом недостатков, основными из которых следует считать недостаточный учет динамики пробоотбора вследствие отсутствия контроля и регулировки скорости поступления проб воды на дегазатор и далее в аналитический блок, а также неадекватное управление скоростью подачи газа-носителя проб воды в дегазационную камеру. Это препятствует соблюдению постоянства условий пробоотбора и, как следствие, ведет к потере точности и достоверности газового распределения действительной структуре геохимического поля изучаемого участка акватории.

Непрерывный контроль постоянства пробоотбора с учетом динамики движения судна, включая контроль скорости воды в водной магистрали дегазатора и регулировку скорости подачи газа-носителя, осуществляется в известной морской углеводородной станции анализа газа «Мустанг» [2], а также в установке [1] для геохимической съемки акваторий, принятой за прототип.

Устройство [1] для геохимической съемки акваторий при непрерывном профилировании содержит размещенные на специализированном судне установку ГАПВ и подключенное к установке ГАПВ средство геодезической привязки пунктов наблюдений. Установка ГАПВ включает последовательно соединенные водозаборник, дегазатор, газовый хроматограф и блок сбора и обработки геохимической информации, выполненный в виде персонального компьютера с дополнительным блоком памяти и графопостроителем. Дегазатор устройства [1] включает водную магистраль, блок контроля и регулировки скорости подачи воды, устройство сброса воды из водной магистрали, проточный резервуар, блок подачи газа-носителя, дегазационную камеру, средство сброса воды из дегазационной камеры, газовый насос и кран-дозатор. Блок контроля и регулировки скорости подачи воды и устройство сброса воды из водной магистрали подсоединены к водной магистрали, входы проточного резервуара соединены с блоком контроля и регулировки скорости подачи воды и с блоком подачи газа-носителя, вход дегазационной камеры соединен с выходом проточного резервуара, первый выход дегазационной камеры подсоединен к средству сброса воды, второй выход дегазационной камеры через газовый насос подсоединен к крану дозатору. Управляющий вход крана-дозатора подключен к персональному компьютеру. При этом водная магистраль является входом дегазатора, а выход крана-дозатора является выходом дегазатора и подключен к газовому хроматографу.

Однако все ранее созданные средства для исследования содержания углеводородных компонентов в морской воде методом непрерывной гидрогазосъемки размещались на специализированных судах, осадка которых не позволяла подойти к береговой зоне. Глубина бала ограничена 5-и метровой изобатой, таким образом глубин менее 5 м. оставались «мертвой» зоной.

Задачей предлагаемого технического решения является создание легкого аппаратного комплекса морской углеводородной съемки «ЛАКМУС» («ЛАКМУС» - специальное название по аббревиатуре: Легкий Аппаратный Комплекс Морской Углеводородной Съемки), который позволил бы выполнять исследования акваторий методом непрерывной гидрогазосъемки в зонах ранее не доступных для предшествовавших аналогов (от 5-ти метровой изобаты до береговой линии).

Основной технический результат предложенной станции - возможность выполнения геохимических исследований методом непрерывной гидрогазосъёмки в зонах ранее недоступных дл предшествующих аналогов, за счет включения в устройство водозаборника штанги регулируемого заглубления и возможности размещения комплекса на маломерном судне за счет минимизации веса и размера устройства.

Технический результат достигается следующим образом.

Легкий аппаратный комплекс морской углеводородной съемки для геохимической съемки, прогнозирования нефтегазовых залежей и геоэкологического мониторинга содержит последовательно соединенные водозаборник, дегазатор, аналитический блок и блок сбора и обработки геохимической информации, выполненный в виде персонального компьютера, при этом дегазатор включает водную магистраль, блок контроля и регулировки скорости подачи воды, устройство сброса воды из водной магистрали, проточный резервуар, блок подачи газа-носителя, дегазационную камеру, средство сброса воды из дегазационной камеры, газовый насос и кран-дозатор. Причем блок контроля и регулировки скорости подачи воды и устройство сброса воды из водной магистрали подсоединены к водной магистрали, входы проточного резервуара соединены с блоком контроля и регулировки скорости подачи воды и с блоком подачи газа-носителя, вход дегазационной камеры соединен с выходом проточного резервуара, первый выход дегазационной камеры подсоединен к средству сброса воды, второй выход дегазационной камеры через газовый насос подсоединен к крану-дозатору, управляющий вход которого подключен к персональному компьютеру. При этом водная магистраль является входом дегазатора, выход крана-дозатора является выходом дегазатора и подключен к газовому хроматографу, а персональный компьютер подключен к средству геодезической привязки пунктов наблюдений.

Согласно предложенной полезной модели водозаборник имеет штангу регулируемого заглубления, причем при работе на глубинах, где геохимические профили, выполненные комплексом «СИГМА» стыкуются с профилям, выполненными комплексом «ЛАКМУС» необходимо, чтобы водозаборник был достаточно заглублен для сопоставления геохимических профилей выполненных на большом судне-носителе с профилями на маломерном судне. В то же время при прохождении отмелей и подходе к береговой зоне необходимо уменьшить степень заглубления. Поэтому регулировка заглубления водозаборника позволит выполнить геохимические исследования в зонах, ранее недоступных.

Также особенностью устройства является то, что весь комплекс размещается на маломерном судне, позволяющем выполнять геохимическое профилирование даже в мелководных лиманах.

Устройство сброса воды из водной магистрали снабжено регулировочным краном, расходомером и сбросовым шлангом.

В частном случае выполнения станции блок подачи газа-носителя включает последовательно соединенные газовый баллон, газовую линию, редуктор, регулятор скорости газового потока, ротаметр, манометр и газовый кран.

В качестве средства геодезической привязки пунктов наблюдений использована аппаратура спутниковых систем радионавигации «GARMIN».

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема комплекса «ЛАКМУС» изучения газа в морских акваториях, на фиг.2 - схема блока контроля и регулировки скорости подачи воды, на фиг.3 - схема устройства сброса воды из водной магистрали, на фиг.4 - схема блока подачи газа-носителя.

Комплекс 1 «ЛАКМУС» (фиг.1) содержит штангу регулируемого заглубления, водозаборник 2, дегазатор 3, газовый хроматограф 4, персональный компьютер 5. Дегазатор 3 включает водную магистраль 6, блок 7 контроля и регулировки скорости подачи воды, устройство 8 сброса воды из водной магистрали, проточный резервуар 9, блок 10 подачи газа-носителя, дегазационную камеру 11, средство 12 сброса воды из дегазационной камеры, газовый насос 13, кран-дозатор 14. Комплекс имеет линию 15 связи персонального компьютера со средством геодезической привязки.

Блок 7 контроля и регулировки скорости подачи воды (фиг.2) включает регулировочный кран 16, водяной манометр 17, расходомер 18 и таймер 19. Устройство 8 сброса воды снабжено регулировочным краном 20, расходомером 21 и сбросовым шлангом 22 (фиг.3). Блок 10 подачи газа (фиг.4) содержит газовый баллон 23, газовую линию 24, редуктор 25, регулятор 26 скорости газового потока, ротаметр 27, манометр 28 и газовый кран 29.

Работа комплекса заключается в следующем.

Через обратный клапан, установленный на конце штанги регулируемого заглубления, вода поступает в водозаборник и далее в водную магистраль 6 дегазатора 3. В блоке 7 посредством регулировочного крана 16, манометра 17, расходомера 18 и таймера 19 устанавливается контроль за постоянством скорости водного потока в водной магистрали 7, лишняя вода сбрасывается посредством устройства 8 через сбросовый шланг 22. Сброс воды контролируется расходомером 21 и регулировочным краном 20.

В проточном резервуаре 9 дегазатора 3 происходит насыщение водяного потока газом-носителем (например, гелием), поступающим из блока 10, где давление и скорость подачи газа-носителя, поступающего из баллона 23 по газовой линии 24 через редуктор 25, устанавливается с помощью ротаметра 27, манометра 28, регулятора 26 и газового крана 29. Скорость подачи газа-носителя из блока 10 устанавливается в соответствии со скоростью подачи водного потока в дегазатор 3, контролируемой блоком 7. При этом скорость подачи газового потока устанавливается в соответствии со скоростью подачи воды, так, при расходе воды 4 л/мин обеспечивается оптимальная скорость подачи газа-носителя 30 см³/с при давлении 2,5 атм (24,5·10⁴ Па).

В дегазационной камере 11 с помощью насоса 13 и средства 12 сброса воды создается необходимое для дегазации разрешение (порядка 0,2 кг/см²), в результате которого происходит извлечение газовой фазы. Далее, в верхней части дегазационной камеры 11 дегазатора 3 смесь газа-носителя с извлеченным из воды газом через кран-дозатор 14 подается на вход аналитического блока - газового хроматографа 4 с ионизационно-плазменным детектором, в котором происходит анализ суммарного содержания углеводородных газов в анализируемой воде. Дискретность (периодичность) анализа устанавливается краном-дозатором 14 (например, через 1-2 мин) по команде с компьютера 5 в зависимости от скорости судна, определяемой средством геодезической привязки, подключенным к персональному компьютеру 5 посредством линии связи 15.

С выхода хроматографа 4 значения измеренных данных о концентрации в воде углеводородов (в относительных единицах) поступают в компьютер 5, где регистрируются синхронно с данными о координатах точек наблюдения на профиле, поступающих из средства геодезической привязки - приемоиндикаторов спутниковых радионавигационных систем «GARMIN» - по линии связи 15.

Таким образом, техническое решение, реализованное в станции «ЛАКМУС» позволяет решать задачи геохимической съемки акваторий, используя непрерывный контроль постоянства условий пробоотбора и синхронную точную координатную привязку пунктов наблюдений, совокупность которых обеспечивает достижение технического результата: возможность выполнения геохимических исследований методом непрерывной гидрогазосъемки в зонах ранее недоступных (от 5-ти метровой изобаты до береговой линии) за счёт включения в устройство водозаборника штанги регулируемого заглубления минимизации веса и размера устройства, что позволяет разместить его на маломерном судне. Источники по уровню техники

I. Прототип и аналоги:

1. RU 2188440 C1, 27.08.2002 (прототип).

2. RU 21960 U1, 27.02.2002 (аналог).

3. Кругляков В.В., Круглякова Р.П. Геохимические методы поисков месторождений нефти и газа под дном акваторий / Обзор: Геол. Методы поисков, разведки и оценки месторождений топливо-энергетического сырья. - М. АОЗТ «Геоинформмарк», 1995. - 47 с.(аналог: с.3, 6-7).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

4. SU 1754660 A1, 15.08.1992.

5. SU 1297613 A1, 10.07.1996.

6. RU 2095830 C1, 10.11.1997.

7. RU 2090912 C1, 20.09.1997.

8. SU 1374163 A1, 15.02.1988.

9. US 3428431 A, 18.02.1969.

10. RU 23340 U1, 10.06.2002.

11. RU 2183845 C1, 20.06.2002.

12. RU 2210793 C1, 20.08.2003.

13. RU 2135586 C2, 27.08.1999.

1. Легкий аппаратный комплекс морской углеводородной съемки для геохимической съемки, прогнозирования нефтегазовых залежей и геоэкологического мониторинга, содержащий последовательно соединенные водозаборник, дегазатор, аналитический блок и блок сбора и обработки геохимической информации, выполненный в виде персонального компьютера, при этом дегазатор включает водную магистраль, блок контроля и регулировки скорости подачи воды, устройство сброса воды из водной магистрали, блок подачи газа-носителя, дегазационную камеру, средство сброса воды из дегазационной камеры, газовый насос и кран-дозатор, причем блок контроля и регулировки скорости подачи воды и устройство сброса воды из водной магистрали подсоединены к водной магистрали, входы проточного резервуара соединены с блоком контроля и регулировки скорости подачи воды и с блоком подачи газа-носителя, вход дегазационной камеры соединен с выходом проточного резервуара, выход дегазационной камеры подсоединен к средству сброса воды, отличающийся тем, что устройство водозаборника имеет штангу регулируемого заглубления.

2. Легкий аппаратный комплекс морской углеводородной съемки по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью размещения на маломерном судне.

РИСУНКИ