Газгольдер

Полезная модель относится к устройствам для приема и транспортировки газа и может быть использована для добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках. Технический результат - обеспечение возможности компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды и возможность получения одновременно с газом и пресной воды. При этом упрощается организация работы на поверхности моря. Газгольдер к выполнен в виде корпуса, объем полости которого не менее 500 м³ с плавучестью близкой к нулевой, а его корпус выполнен с возможностью его буксирования обслуживающим судном-буксировщиком на поверхности моря или в погруженном состоянии. Корпус снабжен средствами теплоизолирования и/или охлаждения полости, в виде теплоизолирующего покрытия из материала с малой теплопроводностью, предпочтительно, съемного. Средство охлаждения полости корпуса выполнено в виде технологического комплекса, включающего термоэлектрические охлаждающие элементы, линия питания которых выведена за пределы корпуса и снабжена герметичными разъемами, выполненными с возможностью подключения к внешним источникам электропитания. Кроме того, в состав этого технологического комплекса, входят каналы для прокачки хладагента, выполненные с возможностью подключения к внешнему источнику хладагента, снабженному средством его прокачки. Обслуживающее судно-буксировщик выполнено с возможностью буксировки газгольдера и оснащено средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии для питания энергопотребляющих систем газгольдера. Газгольдер снабжен средством приема газа, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, а также средством разгрузки газа. Газгольдер снабжен средством его погружения и стыковки с установкой для сбора газа, содержащим систему дистанционного

управления, со средствами отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером. На корпусе газгольдера размещены движители вертикального и горизонтального перемещения. Донная часть газгольдера снабжена приемным отверстием водовыдачного трубопровода. Корпус газгольдера может быть также снабжен средством стабилизации его положения в надводном или подвсплытом состоянии, например гидродинамическими плоскостями и/или балластирующими емкостями. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к устройствам для приема и транспортировки газа и может быть использована для добычи природного газа в открытом море, а именно газа, свободно выходящего на газовыделяющих донных участках.

Известен газгольдер, включающий водоизмещающую емкость, выполненную с возможностью ее погружения-всплытия, снабженную средствами приема газа, его перевода в газогидрат и сохранность природного газа в форме гидрата при его транспортировке морем (см. патент США №US 3975167).

Однако данное устройство, скорее всего, неработоспособно, т.к. предусматривается ввод газа в водоизмещающую емкость сверху-вниз (обеспечивается прием газа с участков расположенных выше горизонта ее позиционирования), что скорее всего, вызовет их закупорку гидратными пробками. Кроме того, коэффициент полезного использования объема корпуса невысок (на уровне 0,5-0,6), поскольку предусмотрено размещение всей аппаратуры, обеспечивающей поддержание соответствующих параметров в его полости, непосредственно во внутреннем объеме корпуса. Эти же факторы приводят к усложнению конструкции устройства, и приводят к необходимости повышения его прочностных характеристик, по крайней мере «аппаратурного» отсека.

Известен также газгольдер, содержащий корпус, выполненный с возможностью его погружения в толщу воды и обратного подъема, отверстие для приема газа, средство разгрузки газа (см. RU 2078199, Е21В 43/01, 1994).

Недостаток этого решения - недостаточная экономическая эффективность установки при отработке газогидратных залежей, как источников газовых фонтанов, особенно при распределении газовых фонтанов на ограниченных по площади участках, при условиях переменного

дебита газа. Принятая схема компактирования собранного газа (его сжижение) в аккумулирующей емкости (газгольдере) энергоемка и конструктивно достаточно сложна, поскольку непонятно, как реализуется утверждение заявителей о том, что «перед транспортировкой газ сжиживают путем его дожатия, например, компрессором», кроме того, газгольдер становится достаточно сложной конструкцией, поскольку ему «приходится работать» при большом перепаде внешних давлений (на начальной стадии заполнения он должен противостоять значительному внешнему давлению, а после всплытия должен противостоять такому же по величине давлению внутреннему (эффективность сжижения в лучшем случае составит 40-50% от исходного объема газа). При этом непонятно, как осуществлять смену газгольдеров полезный объем которых, по заявлению авторов, порядка 10 м ³. Оценивая эффективность процесса добычи, можно отметить его неэффективность на больших глубинах (превышающих 600-800 м).

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, выражается в снижении энергоемкости процесса приема и компактирования газа при отработке газогидратных залежей, как источников газовых фонтанов.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции оборудования, обеспечивающего прием собранного газа, кроме того, упрощается организация работы на поверхности моря. Обеспечивается возможность компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды. При этом обеспечивается возможность получения одновременно с газом и пресной воды.

Для решения поставленной задачи газгольдер, содержащий корпус, выполненный с возможностью его погружения в толщу воды и обратного подъема, отверстие для приема газа, средство разгрузки газа, отличается тем, что газгольдер выполнен с плавучестью близкой к нулевой, а его корпус выполнен с возможностью его буксирования судном-буксировщиком на

поверхности моря или в погруженном состоянии, при этом корпус выполнен с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа для чего, снабжен теплоизолирующим покрытием, предпочтительно, съемным и/или средствами охлаждения полости, содержащими термоэлектрические охлаждающие элементы, линии питания которых выведены за пределы корпуса и снабжены герметичными разъемами, выполненными с возможностью подключения к внешним источникам электропитания и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера, кроме того, газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, кроме того, донная часть газгольдера снабжена приемным отверстием водоприемного трубопровода.

Кроме того, средство охлаждения полости корпуса содержит каналы для прокачки хладагента, выполненные с возможностью подключения к внешним источникам хладагента, снабженным средствами его прокачки, при этом внешний источник хладагента, снабженный средством его прокачки и внешний источник электропитания размещены на судне-буксировщике.

Кроме того, корпус устройства снабжен средством стабилизации его положения в надводном или подвсплытом состоянии, например гидродинамическими плоскостями и/или балластирующими емкостями. Кроме того, корпус снабжен подруливающими устройствами, предпочтительно съемными, предпочтительно электроприводными с питанием от внешнего источника электропитания. Кроме того, средство погружения газгольдера и его стыковки с газосборным узлом выполнено в виде тросовых направляющих, нижний конец которых зафиксирован на дне моря, а верхний связан с плавучестью, кроме того, корпус газгольдера снабжен захватами, выполненными с возможностью

охвата или разъемной фиксации на направляющих, при этом на корпусе газгольдера размещены движители вертикального перемещения.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Результаты поиска показали, что заявленная полезная модель не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного решения преобразований, что обеспечивает положительную реакцию на достижение технического результата - упрощение конструкции, оборудования, обеспечивающего прием собранного газа, и упрощение организации работы на поверхности моря. При этом обеспечивается возможность компактирования газа за счет использования потенциальной энергии окружающей среды и возможность получения одновременно с газом и пресной воды.

На фиг.1 схематически показан продольный вертикальный разрез газгольдера; на фиг.2 показана схема работы на этапе после всплытия газгольдера.

Газгольдер к выполнен в виде корпуса 1, объем полости которого не менее 500 м³. Он выполнен с плавучестью близкой к нулевой, а его корпус 1 выполнен с возможностью его буксирования обслуживающим судном-буксировщиком 2 на поверхности моря или в погруженном состоянии.

Корпус 1 снабжен теплоизолирующим покрытием 3 из материала с малой теплопроводностью, предпочтительно, съемным, в последнем случае могут использоваться вспененные синтетические материалы. Средство охлаждения полости корпуса 1 выполнено в виде технологического комплекса, включающего термоэлектрические охлаждающие элементы 4, линии питания 5 которых выведены за пределы корпуса 1 и снабжены герметичными разъемами 6, выполненными с возможностью подключения к

внешним источникам электропитания 7, кроме того, в состав технологического комплекса, входят каналы 8 для прокачки хладагента, выполненные с возможностью подключения к внешнему источнику хладагента 9, снабженному средством его прокачки 10, например, насосом, известной конструкции. Обслуживающее судно-буксировщик 2 выполнено с возможностью буксировки газгольдера и оснащено средствами принудительного охлаждения и генератором электроэнергии для питания энергопотребляющих систем газгольдера. Внешний источник хладагента 9, снабженный средством его прокачки 10 и внешний источник электропитания 7 размещены на обслуживающем судне-буксировщике 2. Газгольдер снабжен средством приема газа 11 из газосборного узла (на чертеже не показан) выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией 12, а также средством разгрузки газа 13. Газгольдер снабжен средством его погружения и стыковки с газосборным узлом. Оно выполнено в виде тросовых направляющих 14, нижний конец которых зафиксирован якорными блоками 15 на дне моря, а верхний связан с плавучестью 16, кроме того, корпус газгольдера снабжен захватами 17, выполненными с возможностью охвата или разъемной фиксации на направляющих 14, при этом на корпусе газгольдера размещены движители 18 вертикального перемещения известной конструкции. Целесообразно, чтобы они были выполнены как поворотные подруливающие устройства, предпочтительно съемные и предпочтительно электроприводные. Донная часть газгольдера снабжена приемным отверстием 19 водовыдачного трубопровода 20. Корпус 1 газгольдера может быть также снабжен средством стабилизации его положения в надводном или подвсплытом состоянии, например гидродинамическими плоскостями 21 и/или балластирующими емкостями 22. Кроме того корпус 1 снабжен средствами 23 отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером

Заявленный газгольдер работает следующим образом

В качестве источника газа используют донные газовые фонтаны возникающие над газогидратными полями, залегающими под донными отложениями. Эти газовые фонтаны выявляют известным образом, на основе сейсмоакустического профилирования и/или эхозондирования и/или съемки локатором бокового обзора и/или газогеохимическими исследованиями.

Выходящий газ улавливают куполообразным газосборным узлом и собирают в аккумулирующей емкости (на чертежах не показана). При заданном наполнении аккумулирующей емкости контрольно-измерительная аппаратура, дает сигнал о готовности к приему газгольдера на обслуживающее судно-буксировщик 2. Газгольдер доставляют обслуживающим судном-буксировщиком 2 до места установки, после чего на корпусе 1 закрепляют движители 18 вертикального перемещения, убирают заглушки с каналов 8 для прокачки хладагента и открывают средство приема газа 11, обеспечивая поступление воды в полость газгольдера. Далее, включив средства 23 отображения в реальном масштабе времени пространства на участке под газгольдером и движители вертикального перемещения 18 газгольдер погружают на заданную глубину, после чего, используя тросовые направляющие 14, газгольдер выводят на выдачной трубопровод аккумулирующей емкости газосборного узла (на чертежах не показана) и опускают на него средство приема газа 11. Далее выдачной трубопровод аккумулирующей емкости подключают к приемному отверстию средства приема газа 11, начинают его прогрев, открыв запорную арматуру выдачного трубопровода. Вследствие прогрева газогидраты превращаются в газ и уходят в полость корпуса 1. Процесс продолжают до полного освобождения аккумулирующей емкости от газогидрата, либо до заполнения газгольдера. Попавшие в газгольдер пузырьки газа поднимаются вверх, до упирания в верхнюю часть поверхности его полости, после чего начинают воспринимать давление воды (которое на этой глубине превышает давление, при котором происходит диссоциация гидрата природного газа, и с учетом температуры воды соответствует термобарическим условиям

гидратообразования) вследствие чего газ переходит в гидратную форму. Таким образом, в полости корпуса 1 газгольдера начинает накапливаться газогидрат природного газа. При наполнении газгольдера его контрольно-измерительная аппаратура (на чертежах не показана), дает команду на всплытие, при отрыве газгольдера от выдачного трубопровода, его выпускное отверстие перекрывается запорной арматурой, приемное отверстие средства приема газа 11 газгольдера также герметизируется.

После всплытия газгольдера, его корпус изолируют, размещением на его поверхности теплоизолирующего покрытия 3, продувают каналы 8 для прокачки хладагента и подключают их к внешнему источнику хладагента 9 и начинают прокачку, последнего средствами его прокачки 10, например насосом. Герметичные электрические разъемы 6 средств электроохлаждения подключают через судовые линии электропитания 7 к судовому источнику тока и включают их на охлаждение. Тем самым, обеспечивают поддержание термобарических условий в полости газгольдера на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа за счет минимизации температурного уровня в полости газгольдера и тем самым минимизации требований по прочностным параметрам корпуса (который реально может быть рассчитан на внутреннее давление порядка 20-30 кг/см²). Герметизация разъемов 6 повышает сохранность средств охлаждения и исключает утечки тока в процессе их активирования. Дальнейшую транспортировку газа к потребителям осуществляют известным образом - буксируя газгольдер обслуживающим судном-буксировщиком 2.

При выгрузке газа потребителю, обеспечивают подогрев объема газогидрата, например, переключая термоэлектрические охлаждающие элементы 4 в режим нагрева и/или прокачивая по каналам подвода хладагента нагретого теплоносителя (например, забортной воды, если, это происходит летом).

Вследствие прогрева, газогидраты превращаются в газ, который под собственным давлением уходит из полости газгольдера через средство разгрузки газа 13. Процесс продолжают до полного освобождения

газгольдера от газа, а оставшуюся опресненную воду сливают через отверстие 19 водовыдачного трубопровода 20 для дальнейшего использования. По завершению процесса отгрузки отключают герметичные электрические разъемы 6 средств электроподогрева от судового источника тока, перекрывают запорную арматуру газгольдера, транспортируют его к месту сбора газа. Далее все повторяется.

1. Газгольдер, содержащий корпус, выполненный с возможностью его погружения в толщу воды и обратного подъема, отверстие для приема газа, средство разгрузки газа, отличающийся тем, что газгольдер выполнен с плавучестью близкой к нулевой, а его корпус выполнен с возможностью его буксирования судном-буксировщиком на поверхности моря или в погруженном состоянии, при этом корпус выполнен с возможностью поддержания в его полости термобарических условий на уровне, исключающем диссоциацию гидрата природного газа, для чего снабжен теплоизолирующим покрытием, предпочтительно съемным и/или средствами охлаждения полости, содержащими термоэлектрические охлаждающие элементы, линии питания которых выведены за пределы корпуса и снабжены герметичными разъемами, выполненными с возможностью подключения к внешним источникам электропитания и/или выполнен с расчетом на внутреннее давление не меньшее давления, соответствующего давлению диссоциации гидрата природного газа при температуре, поддерживаемой в полости газгольдера, кроме того, газгольдер снабжен средством приема газа из газосборного узла, выполненным с возможностью сообщения его полости с акваторией, кроме того, донная часть газгольдера снабжена приемным отверстием водоприемного трубопровода.

2. Газгольдер по п.1, отличающийся тем, что средство охлаждения полости корпуса содержит каналы для прокачки хладагента, выполненные с возможностью подключения к внешним источникам хладагента, снабженным средствами его прокачки, при этом внешний источник хладагента, снабженный средством его прокачки, и внешний источник электропитания размещены на судне-буксировщике.

3. Газгольдер по п.1, отличающийся тем, что корпус устройства снабжен средством стабилизации его положения в надводном или подвсплытом состоянии, например гидродинамическими плоскостями и/или балластирующими емкостями.

4. Газгольдер по п.1, отличающийся тем, что корпус снабжен подруливающими устройствами, предпочтительно съемными, предпочтительно электроприводными с питанием от внешнего источника электропитания.

5. Газгольдер по п.1, отличающийся тем, что средство погружения газгольдера и его стыковки с газосборным узлом выполнено в виде тросовых направляющих, нижний конец которых зафиксирован на дне моря, а верхний связан с плавучестью, кроме того, корпус газгольдера снабжен захватами, выполненными с возможностью охвата или разъемной фиксации на направляющих, при этом на корпусе газгольдера размещены движители вертикального перемещения.