Установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения
Полезная модель относится к области освоения нефтегазовых месторождений и может быть использована для автономного электро- и теплоснабжения морских нефтегазовых месторождений (МНГМ). Установка энергоснабжения объектов МНГМ содержит энергетический модуль, атомную парогенераторную установку, состоящую из нескольких модулей генерации пара и расположенную на плавучей платформе, выполненной с возможностью ее стабилизации в подводном или надводном положении. Модуль генерации пара состоит из ядерного реактора и парогенератора. Энергетический модуль, установлен на надводном объекте МНГМ и состоит из пароводяного теплообменника и паровой турбины с электрогенератором. Пароводяной теплообменник имеет патрубки отвода и подвода воды, циркулирующей в системе теплоснабжения надводного объекта МНГМ. Все выходные патрубки модулей генерации пара подключены к парораспределителю, выход которого соединен с входом паровой турбины. Полезная модель обеспечивает увеличение автономности, надежности и безопасности эксплуатации, а также повышение КПД работы установки энергоснабжения объектов МНГМ. 2 ил.
Полезная модель относится к области освоения нефтегазовых месторождений (МНГМ) и обеспечивает возможность автономного электро- и теплоснабжения морских нефтегазовых месторождений при надводном и подводном их обустройстве.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения содержащая атомную парогенераторную установку, состоящую из нескольких модулей генерации пара и расположенную на плавучей платформе, которая снабжена якорной системой, обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном или надводном положении, при этом каждый модуль генерации пара состоит из ядерного реактора и парогенератора (патент RU 2399104 C2, G21D 1/00, G21C 35/44, B63B 35/44, опубл. 10.09.2010).
Упомянутое выше техническое решение имеет следующие недостатки: низкая экономическая эффективность, обусловленная охлаждением отработанного пара из паровой турбины морской водой, тепло которой не используется далее в цикле установки;
сложность обслуживания паровой турбины и электрогенератора, обусловленная тем, что паротурбинный комплекс находится под водой, что требует постоянного присутствия на подводной платформе большого количества обслуживающего персонала.
Задачей заявленной полезной модели является создание установки энергоснабжения объектов МНГМ без указанных выше недостатков.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в следующем:
- увеличение КПД (коэффициента полезного действия) за счет использования пара, вырабатываемого в атомных парогенераторных установках, расположенных под водой, как для производства электроэнергии, так и для теплоснабжения объектов МНГМ;
- увеличение автономности, надежности и безопасности эксплуатации установки энергоснабжения объектов МНГМ, за счет размещения энергетического модуля, вырабатывающего электроэнергию на надводном объекте МНГМ, а атомной парогенераторной установки под водой, что позволяет снизить сложность обслуживания оборудования заявленной установки и сократить время на техническое обслуживание и ремонт ее оборудования.
Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения (МНГМ) содержит атомную парогенераторную установку, состоящую из нескольких модулей генерации пара и расположенную на плавучей платформе, снабженной якорной системой и обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном или надводном положении, при этом каждый модуль генерации пара состоит из ядерного реактора и парогенератора, кроме того, установка энергоснабжения объектов МНГМ содержит энергетический модуль, установленный на надводном объекте МНГМ и состоящий из пароводяного теплообменника и паровой турбины с электрогенератором, связанным с электрораспределительными устройствами атомной парогенераторной установки и надводного и подводного объектов МНГМ, при этом пароводяной теплообменник имеет поверхности теплообмена, патрубки отвода и подвода воды, циркулирующей в системе теплоснабжения надводного объекта МНГМ, патрубок входа пара, отработавшего в паровой турбине энергетического модуля и патрубок отвода конденсата, соединенный теплоизолированным трубопроводом с системой подачи питательной воды в парогенераторы модулей генерации пара, причем все выходные патрубки модулей генерации пара подключены к парораспределителю, выход которого соединен теплоизолированным паропроводом с входом паровой турбины энергетического модуля.
Повышение КПД установки энергоснабжения объектов МНГМ также обеспечивается за счет снабжения пароводяного теплообменника поверхностями теплообмена, в которых циркулирует вода системы теплоснабжения надводного объекта МНГМ, что позволяет использовать пар, отработанный в паровой турбине энергетического модуля, для нагрева воды системы теплоснабжения, а также за счет снабжения теплоизоляцией трубопроводов, по которым циркулирует вода в системе теплоснабжения объектов МНГМ и, следовательно, минимизации потерь тепла.
Размещение энергетического модуля, состоящего из пароводяного теплообменника, паровой турбины с электрогенератором на надводной платформе объекта МНГМ обеспечивает увеличение автономности и надежности эксплуатации установки энергоснабжения объектов МНГМ за счет, упрощения ее обслуживания и повышения ремонтопригодности при надводном размещении энергетического модуля, исключающем сложные подводные работы при его обслуживании.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже показана установка энергоснабжения объектов МНГМ на примере подводного объекта МНГМ - оборудования подводного обустройства (ОПО) МНГМ и надводного объекта МНГМ - надводного нефтегазопромыслового сооружения (ННГС).
Установка энергоснабжения объектов МНГМ содержит атомную парогенераторную установку 1 содержащую несколько модулей генерации пара, переходный отсек 2, блок управления 3 парогенераторной установки 1, вертолетную площадку 4, плавучую платформу 5 модуля генерации пара, плавучую платформу 6 атомной парогенераторной установки 1, балластные цистерны 7 плавучей платформы 5, балластные цистерны 8 плавучей платформы 6, якорную систему 9, оборудование подводного обустройства (ОПО) 10 МНГМ, надводное нефтегазопромысловое сооружение (ННГС) 11, теплоизолированный паропровод 12 от парораспределителя распределительного узла 21 к входу паровой турбины энергетического модуля 20, теплоизолированный трубопровод 13 отвода конденсата из пароводяного теплообменника, электрический кабель 14 для подачи электроэнергии на собственные нужды атомной парогенераторной установки 1, электрический кабель 15 для подачи электроэнергии к оборудованию подводного обустройства МНГМ, электрораспределительное устройство 16 оборудования подводного обустройства МНГМ, электрораспределительное устройство 17 ННГС, систему теплоснабжения 19 ННГС 11, энергетический модуль 20 с электрогенератором 18, распределительный узел 21 содержащий парораспределитель и сборник конденсата с системой подачи питательной воды в парогенераторы модулей генерации пара, электрораспределительное устройство 22 атомной парогенераторной установки 1, подводный спасательный аппарат 23 и причальные средства 24.
Энергетический модуль 20, установлен на ННГС 11 и состоит из пароводяного теплообменника и паровой турбины с электрогенератором 18.
Электрогенератор обеспечивает подачу электроэнергии на следующие объекты:
- оборудование надводного объекта МНГМ, т.е. на ННГС 11;
- на подводный объект МНГМ, т.е. на ОПО 10 МНГМ;
- на собственные нужды энергетического модуля;
- на собственные нужды модулей генерации пара.
Выход электрораспределительного устройства 17 ННГС 11 соединен посредством подводного электрического кабеля 15 с электрораспределительным устройством 16 ОПО 10 МНГМ, а также соединен посредством электрического кабеля 14 с электрораспределительным устройством 22 атомной парогенераторной установки 1.
Плавучая платформа 6 снабжена якорной системой 9, обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном или надводном положении.
Якорная система 9 и балластные цистерны 8 плавучей платформы 6, обеспечивают возможность всплытия атомной парогенераторной установки 1 и работы ее в надводном положении.
Плавучая платформа 5 и балластные цистерны 7 обеспечивают возможность всплытия модулей генерации пара для их замены или ремонта.
К парораспределителю распределительного узла 21 подключены выходные патрубки отработанного пара всех парогенераторов модулей генерации пара. Выход из парораспределителя соединен теплоизолированным паропроводом с входом паровой турбины энергетического модуля 20.
Пароводяной теплообменник энергетического модуля 20 имеет следующие элементы:
поверхности теплообмена, в которых циркулирует вода системы теплоснабжения 19 надводного объекта МНГМ;
патрубок подвода воды из системы теплоснабжения 19;
- патрубок отвода воды в систему теплоснабжения 19;
патрубок входа пара, отработавшего в паровой турбине энергетического модуля;
патрубок отвода конденсата.
Патрубок входа пара пароводяного теплообменника соединен теплоизолированным паропроводом 12 с выходом из паровой турбины энергетического модуля 20. Патрубок отвода конденсата из пароводяного теплообменника соединен теплоизолированным трубопроводом 13 со сборником конденсата распределительного узел 21.
Паропровод 12 и трубопровод 13 имеют теплоизоляционное покрытие на основе керамических микросфер
Установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения работает следующим образом.
В каждом из модулей генерации пара происходит генерация пара в парогенераторе посредством тепловой энергии, выработанной в ядерном реакторе. Пар из парогенератора поступает в парораспределитель распределительного узла 21.
Из выходного патрубка парораспределителя пар по теплоизолированному паропроводу 12 поступает в паровую турбину энергетического модуля 20.
Электроэнергия, вырабатываемая в электрогенераторе 18, через электрораспределительное устройство 17 энергетического модуля по подводному электрическому кабелю 14 подается на электрораспределительное устройство 22 атомной парогенераторной установки 1, а также подается по подводному электрическому кабелю 15 к электрораспределительному устройству 16 ОПО 10 МНГМ.
Вырабатываемая электрогенератором 18 электроэнергия подается на электрораспределительное устройство 17 атомной парогенераторной установки и на электрораспределительные устройства надводного и подводного объектов морского нефтегазового месторождения.
Из паровой турбины энергетического модуля 20 отработанный пар поступает в пароводяной теплообменник. Вода из системы теплоснабжения 19, поступает по теплоизолированному трубопроводу в патрубок подвода воды пароводяного теплообменника. Вода проходит через поверхности нагрева пароводяного теплообменника, нагревается отработанным паром и выходит из пароводяного теплообменника через патрубок отвода воды. Нагретая в пароводяном теплообменнике вода подается в систему теплоснабжения 19 надводного объекта МНГМ. Конденсат из пароводяного теплообменника поступает по трубопроводу 13 в сборник конденсата распределительного узла
21 и подается через систему подачи питательной воды в парогенераторы модулей генерации пара.
Балластные цистерны 7 обеспечивают возможность всплытия или погружения модуля генерации пара атомной парогенераторной установки 1 при необходимости его ротации, а также для проведения технического обслуживания и ремонта оборудования.
Атомная парогенераторная установка 1 может работать в подводном и в надводном положении. Изменение положения атомной парогенераторной установки 1 осуществляется с использованием якорной системы 9, а также с помощью балластных цистерн 8. При благоприятных условиях на морском месторождении, в отсутствии шторма, льдов, приближении айсберга, предусматривается использование атомной парогенераторной установки 1 в надводном положении. При неблагоприятных погодных условиях на морском месторождении, предусматривается эксплуатация атомной парогенераторной установки 1 в подводном положении.
Для обеспечения безопасности людей, работающих на атомной парогенераторной установке 1 в подводном положении, предусматриваются подводные спасательные аппараты 23.
При нахождении атомной парогенераторной установки 1 в надводном положении предусматривается возможность использования причальных средств 24 и вертолетной площадки 4.
В заявленной полезной модели предлагается использовать пар, вырабатываемый на атомной парогенераторной установке не только для выработки электроэнергии, но и для технологических и бытовых нужд объектов обустройства МНГМ. Причем количество необходимого тепла в условиях Арктики составляет, величину аналогичную потребляемой электроэнергии.
Заявленная полезная модель увеличивает автономность эксплуатации МНГМ при использовании на нем атомной парогенераторной установки, в сравнении с использованием на МНГМ традиционных газотурбинных и
поршневых энергетических установок, 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 морских месторождений от берега, что актуально на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения, находящегося в 600 км от берега.
Установка энергоснабжения объектов морского нефтегазового месторождения (МНГМ), содержащая атомную парогенераторную установку, состоящую из нескольких модулей генерации пара и расположенную на плавучей платформе, снабженной якорной системой и обеспечивающей возможность ее стабилизации в подводном или надводном положении, при этом каждый модуль генерации пара состоит из ядерного реактора и парогенератора, отличающаяся тем, что она содержит энергетический модуль, выполненный с возможностью установки его на надводном объекте МНГМ и состоящий из пароводяного теплообменника и паровой турбины с электрогенератором, выполненным с возможностью соединения с электрораспределительными устройствами атомной парогенераторной установки и надводного и подводного объектов МНГМ, при этом пароводяной теплообменник имеет поверхности теплообмена, патрубки отвода и подвода воды, циркулирующей в системе теплоснабжения надводного объекта МНГМ, патрубок входа пара, отработавшего в паровой турбине энергетического модуля и патрубок отвода конденсата, соединенный теплоизолированным трубопроводом с системой подачи питательной воды в парогенераторы модулей генерации пара, причем все выходные патрубки модулей генерации пара подключены к парораспределителю, выход которого соединен теплоизолированным паропроводом с входом паровой турбины энергетического модуля.
