Подземное сооружение для добычи углеводородов

Изобретение относится к освоению нефтегазоконденсатных месторождений, расположенных в арктических условиях на мелководном шельфе, находящихся в непосредственной близости от береговой линии, частично выходящих на берег или на относительно отдаленном расстоянии, а именно к способам сооружения технологических комплексов.

Новым в изобретении является сооружение подземного тоннеля 1, соединяющего места размещения подземного оборудования 2 - куст добывающих и нагнетательных скважин с береговым терминалом 9. Подземный тоннель 1 обустраивают на глубинах от 180-250 метров.

Способ включает размещение в тоннеле 1 куста добывающих и нагнетательных скважин (2) на опорной плите и модульного подземно -устьевого оборудования для добычи нефти и газа в технологических помещениях подземного тоннеля (1), который соединяет место добычи с помощью выкидных линий (3), манифольд (4), мультифазный насос и дожимная компрессорная станция (5), запорного клапана (6), газоконденсатотрубопроводов (7), шлангокабеля (8), с береговым терминалом подготовки (9) углеводородов.

Подземный способ освоения углеводородов гарантирует высокую надежность эксплуатации всего подземного оборудования работающего при постоянной температуре, позволяет применять без ограничений все технологические операции для добычи углеводородов включая химические реагенты, круглосуточный подход к любому оборудованию в случае отказа или замены.

2 ил.

Изобретение относится к освоению нефтегазоконденсатных месторождений, расположенных в арктических условиях на мелководном шельфе, находящихся в непосредственной близости от береговой линии, частично выходящих на берег или на относительно отдаленном расстоянии, а именно к способам сооружения технологических комплексов.

Известны технические решения, которые характеризует способ подводной добычи полезных ископаемых, реализованный в устройстве, при котором их освоение и эксплуатация осуществляется с ледостойких платформ или при помощи подводных комплексов установленных на донных плитах (темплейтах) на дне моря или помещенные в кессоны с целью предохранения от внешнего воздействия (лед, стамухи) (см. патент РФ N 2030503, кл. Е02В 7/00, 1995 г.).

К основным недостаткам известного технического решения относится высокая степень загрязнения окружающей среды и экологической безопасности мелководного шельфа применяемых технологий добычи углеводородов.

Несмотря на возможность обеспечения надводных и подводных условий функционирования технологического оборудования, такой способ требует дополнительных затрат на обеспечение безопасного ведения добычи углеводородов на протяжении 30 лет разработки месторождения, сооружения которых будут находиться в зоне наибольшего распространения фауны и флоры и не гарантирует полную безопасность окружающей среде.

При ведении добычи углеводородов со стационарной ледостойкой платформы или при размещении подводно-устьевого оборудования в кессоне, конструкции которых должны противостоять воздействию торосов (стамух) и движению мощного ледового покрова, при этом в должной мере не решается задача надежной и бесперебойной работы технологического

оборудования в случае остановки и ремонта, труднодоступность ремонта и устранения различных неполадок.

Кроме того при техническом решении освоения таких месторождений, основным недостатком будет оставаться экологическая безопасность и загрязнения окружающей среды, которое приведет к исчезновению фауны и флоры в этом районе.

Известно техническое решение, характеризующее способ подводной добычи полезных ископаемых, преимущественно в арктических условиях, включающий использование подземного оборудования для добычи углеводородов (см. патент РФ N 2014243 кл. В63В 35/44, 1994 г).

Недостаткам известного технического решения является недостаточная надежность при взаимодействии с мощным ледовым покровом вследствие необходимой их якорной привязки ко дну водоема, а также низкая функциональная возможность вследствие отсутствия средств непосредственного технологического взаимодействия с береговыми техническими службами.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в реализации такого способа подземной добычи полезных ископаемых, который при условии рентабельности позволяет надежно эксплуатировать месторождение в арктических условиях и полном соблюдении требований охраны окружающей среды.

Технический результат, который может быть достигнут при реализации предполагаемого изобретения - высокая надежность эксплуатации месторождения до полной выработки запасов, а также осуществление возможности непосредственного технологического взаимодействия с береговыми техническими службами и безлюдной технологии при разработке.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе подземной добычи углеводородов, преимущественно в арктических условиях, включающем использование подземного оборудования для добычи

углеводородов, места установки подземного оборудования соединяют с береговым терминалом посредством подземного тоннеля, размещенного на глубинах от 180-250 метров.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включая поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах для заявленного объекта позволил установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными всем признакам для заявленного способа. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков заявленного способа, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выбранного прототипа, результаты которого показывают, что объект изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг.1 изображен способ подземной добычи углеводородов в арктических условиях. На фиг.2 оптимальный глинистый геологический разрез в районе работ для проводки тоннеля и размещения в нем подземного оборудования.

Реализация способа подземной добычи углеводородов (газ, газовый конденсат и нефть) возможна при добыче и транспортировке из месторождений углеводородов с помощью тоннеля (1) на фиг.1. Способ

применяется преимущественно в арктических условиях в акваториях континентального шельфа или недоступности ведения экологической добычи углеводородов на суше традиционными способами (заболоченность местности и в поймах рек, вечная мерзлота). Строительство подземного тоннеля и технологических помещений под оборудование осуществляется на оптимальной глубине от 180 до 250 метров в зависимости от геологического разреза благоприятного для строительства тоннеля (1) и подземных сооружений.

Способ включает размещение куста добывающих и нагнетательных скважин (2) на опорной плите и модульного подземно - устьевого оборудования для добычи нефти и газа в технологических помещениях подземного тоннеля (1), который соединяет место добычи с помощью выкидных линий (3), манифольд (4), мультифазный насос и дожимная компрессорная станция (5), запорного клапана (6), газоконденсатотрубопроводов (7), шлангокабеля (8), с береговым терминалом подготовки (9) углеводородов.

- (1) - туннель - подземное сооружение обеспечивающее защитную функцию по экологии, размещенного в нем технологического оборудования для добычи углеводородов на весь период выработки запасов из месторождений расположенных под акваториями арктического шельфа и труднодоступных мест на суше.

- (2) - куст добывающих и нагнетательных скважин размещается в помещении тоннеля. Добывающие скважины предназначены для подъема углеводородов из пласта на поверхность. Нагнетательная скважина для закачки агента (воды) в пласт.

- (3) - выкидные линии предназначены для транспортировки углеводородов от скважин до технологического оборудования к манифольду если газ или мультифазному насосу если жидкость.

- (4) - манифольд выполняет объединяющую функцию потоков газа высокого давления перед приборами снижения давления, подачи через манифольд этиленгликоля, запуска очищающих устройств.

- (5) - мультифазный насос предназначен для перекачки газожидкостной смеси от скважин (2) до берегового терминала (9). ДКС - дожимная компрессорная станция для перекачки газа от манифольда (4) до берегового терминала (9).

- (6) - предохранительное запорное устройство устанавливается на нефтегазопроводах (7) на случаи проводимых ремонтов или нештатной ситуации. Может быть несколько по необходимости.

- (7) - газоконденсатонефтепроводы предназначены для транспортировки продукции до берегового терминала (9).

- (8) - шлангокабель с гидроэлектроканалами служит для автоматического управления всеми технологическими процессами добычи углеводородов, обеспечивает подачу технологических команд на датчики и подачи химреагентов.

- (9) - береговой терминал предназначен для управления процессом добычи и подготовки добываемых углеводородов с последующей транспортировкой до потребителя. Строительство подземного куста скважин ведется с помощью самоподъемных буровых установок СПБУ и последующим обустройством их стандартным качественным отечественным или зарубежным подземно-устьевым оборудованием, затем строится (подводится) подземный тоннель и подземное помещение, в котором производится обвязка устьев куста скважин.

Добываемая продукция (углеводороды) круглосуточно транспортируются по подземным газонефтепроводам на береговой терминал. Подземное технологическое оборудование полностью автоматизировано и контролируется телесистемами и датчиками с берегового терминала на

необходимые расстояния. Подземное оборудование позволяет применять в процессе эксплуатации безлюдные технологии и самое главное обеспечить экологическую безопасность на весь период разработки. Этот способ освоения позволит после выработки запасов провести полный демонтаж подземного оборудования.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Изобретение обеспечивает в первую очередь экологическую безопасность при ведении горных работ при экономической целесообразности разработки различных объектов.

По предлагаемой технологии обеспечивается эксплуатация независимо от времени года, погодных условий и наличия ледового покрова. Обеспечивается полный цикл разработки - добыча углеводородов, автоматизированное управление комплексом, транспортировка углеводородов, ремонтные работы. Наиболее актуально применение изобретения по освоению месторождений в районах побережья Карского моря (района Обско-Тазовской и Гыданской, Байдарацкой и Енисейской губ), всего побережья полуострова Ямал и Печорского моря, где расположено значительное количество открытых газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений.

Транспортировку углеводородов предлагается осуществлять по подземным газонефтепроводам проложенным в тоннеле. При необходимости для поддержания давления транспортировки с помощью ДКС (газ) или мультифазных насосов (газожидкостная смесь), возможно размещение этого оборудования в подземном помещении (отсеке) тоннеля, которое будет обеспечивать подачу углеводородов на береговой терминал и дальнейшей подготовки.

Снабжение расходными материалами подземных основных и промежуточных комплексов модульных осуществляют с помощью основного подземного тоннеля например с помощью миниэлектровоза. В отдельных

подземных помещениях располагается необходимое технологическое оборудование.

При эксплуатации месторождения достигается гарантированная экологическая безопасность и охрана окружающей среды, отсутствие шумов на поверхности, полная автоматизация промысла, безлюдная технология добычи, максимальное использование отечественного оборудования и зарубежных технологий, круглогодичная добыча как на суше, возможность круглогодичного ведения ремонтных работ и замены любого скважинного оборудования, насосов, компрессоров и трубопроводов. Безопасность работ обеспечивается подачей в тоннель вентиляционного агента и специального оборудования (клапанов - предохранителей, датчиков, насосов и т.д.) при ведении всего периода работ, а также форс-мажорных обстоятельствах.

Подземные тоннели в этом районе по данным геологии можно размещать в глинистом разрезе на глубинах от 60 до 250 метров и протяженностью от береговой линии до 20-30 км. (расположен благоприятный для строительства тоннеля и подземных помещений геологический разрез, сложенный от поверхности плотными глинами до глубины 1000 метров).

Например для месторождения Северо-Каменномысское до 15 км, Семаковское 10 км, Долгинское более 40 км, Юрхаровское 15 и т д. Глубина размещения тоннеля сугубо индивидуальна для каждого месторождения. Сам тоннель будет размещаться в плотных глинах по данным проведенных инженерных изысканий. По предварительным данным геологический разрез благоприятен для строительства тоннелей в указанных районах.

Для строительства тоннеля может использоваться технология Метростроя или строительства шахт по аналогии с горизонтальными выработками, с рациональным минимальным диаметром ствола и соответствующим креплением выработок.

Разработка месторождений по такой технологии и достижения рентабельной добычи углеводородов должна стать приоритетной по

сравнению с другими технологиями. Предлагаемая технология обеспечивает техническую и экологическую безопасность ведения работ и охрану окружающей среды, является доступной отечественным технологиям и технике, круглогодичное ведение работ и возможность ремонта любого подземного оборудования, а также полную автоматизацию и безлюдную технологию добычи углеводородов.

Подземный способ освоения углеводородов гарантирует высокую надежность эксплуатации всего подземного оборудования работающего при постоянной температуре, позволяет применять без ограничений все технологические операции для добычи углеводородов включая химические реагенты, круглосуточный подход к любому оборудованию в случае отказа или замены.

Подземное сооружение для добычи углеводородов преимущественно в арктических условиях, включающее установленное в нем оборудование, содержащее куст добывающих и нагнетательных скважин, размещенных на опорной плите и модульное подземно-устьевое оборудование для добычи, места установки оборудования соединены с береговым терминалом посредством тоннеля, размещенного на глубинах от 60 до 250 м.