×
21.06.2020
220.018.2966

Устройство типа "Купол" для ликвидации подводных разливов нефти в комплекте с технологическим оборудованием

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области охраны окружающей среды в части поддержания в надлежащем состоянии водоемов и предназначено для ликвидации аварийного разлива нефти методом локализации подводного разлива и перенаправления потока нефти на поверхность с возможностью последующей транспортировки или утилизации. Устройство «купол» представляет собой металлическую конструкцию с открытым снизу резервуаром цилиндрической формы, плавно переходящим в куполообразную верхнюю часть. Конструкция содержит силовую раму из труб круглого сечения, замкнутую на плоское основание. Фланец быстроразъемного соединения приварен на основании в нижней части конструкции. Купол имеет внутри открытый в нижней части корпуса резервуар. На конструкции закреплены металлическая полость теплообменника, располагающаяся внутри корпуса для циркуляции теплоносителя, устройство для закрепления силовой заделки кабель-троса, блоки плавучести для обеспечения положительной плавучести, электрические лебедки глубоководного исполнения для выполнения перемещений «купола» во время операций позиционирования и наведения на точку, датчики системы контроля среды, прочный корпус с размещенными внутри компонентами системы управления и блоком электроэнергетических элементов. Достигается технический результат – повышение эффективности откачки нефти за счет подогрева нефтяной смеси. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области охраны окружающей среды в части поддержания в надлежащем состоянии водоемов и предназначено для ликвидации аварийного разлива нефти методом локализации подводного разлива и перенаправления потока нефти на поверхность для последующей транспортировки или утилизации.

Известна система для сбора и локализации нефти в водной среде в виде купола в форме усеченной пирамиды, имеющий 4, 5 или 6 граней, в центре пирамиды имеется круглое отверстие, к которому посредством соединительного кольца крепится рукав, образованный из отдельных полотнищ, скрепленных застегивающими устройствами, соединенными в рукав посредством соединительных колец, и удерживаемый в вертикальном положении поплавками, прикрепленными к соединительным кольцам. RU №2634118 С1, опубл. 24.10.2017.

Система фиксируется над местом разлива посредством якорных канатов, прикрепленных к мертвым якорям, установленным на дне. На поверхности воды вокруг верхнего края рукава устанавливается боновое заграждение, которое посредством якорных канатов крепится к мертвым якорям на дне и удерживает в центре ограждения верхний край рукава посредством растяжек.

При этом верхний край не доходит до поверхности воды и позволяет нефти или нефтепродуктам свободно выходить и растекаться по поверхности акватории, ограниченной боновым заграждением. Прототип имеет следующие недостатки:

- купол и соединительный рукав в разложенном состоянии являются габаритными, что делает сомнительным возможность развертывания системы и установки в заданное положение на глубоких водах;

- наличие множества связей и растяжек при неблагоприятных погодных условиях может привести к их запутыванию;

- отсутствуют какие-либо методы для борьбы с образованием гидратов и отложений.

Техническим результатом данного изобретения является создание системы, устраняющей выше перечисленные недостатки и обеспечивающей проведение операций по ликвидации аварийного разлива над любым источником утечки нефти на глубинах до 2200 м, с возможностью работы судов на безопасном расстоянии от источника разлива.

Устройство «купол» представляет собой металлическую конструкцию с открытым снизу резервуаром цилиндрической формы, плавно переходящим в куполообразную верхнюю часть. Основу конструкции составляет силовая рама из труб круглого сечения, замкнутая на плоское основание.

Корпус резервуара имеет металлическую полость, располагаемую на внутренней поверхности и представляющую собой теплообменник для циркуляции теплоносителя и нагрева обводненной нефтяной смеси. В корпусе имеется отверстие с соединительным устройством для стыковки транспортировочного трубопровода. На теплоизолированной внешней поверхности корпуса имеются отверстия для выхода теплоносителя наружу (т.к. система подогрева незамкнутая). К плоскому основанию конструкции приварен фланец быстроразъемного соединения. Ответный фланец закреплен на армированной бетонной конструкции, выполняющей роль балласта при погружении и роль якоря при эксплуатации.

К верхним элементам рамы крепится устройство для соединения с силовой заделкой кабель-троса.

По внешней поверхности корпуса на рамную конструкцию раскреплены сферопластиковые блоки плавучести, необходимые для обеспечения положительной плавучести конструкции без балласта и придающие обтекаемую форму верхней части устройства.

По периметру основания равноудаленно друг от друга на нижнюю часть рамы установлены четыре электрические лебедки глубоководного исполнения. Лебедки предназначены для изменения длин якорных связей для обеспечения выполнения горизонтальных и вертикальных перемещений «купола» во время операций позиционирования и наведения на точку.

Датчики системы контроля среды (датчик глубины, температуры, анализаторы нефтепродуктов, гидроакустические датчики обнаружения сопутствующих газов) располагаются симметрично по окружности сечения корпуса резервуара «подкупольного» пространства, локализирующего нефтяной поток.

Аппаратная часть систем располагается в герметичном прочном корпусе объемом, необходимым для размещения внутри компонентов блока электроэнергетических элементов. Прочный корпус имеет гермовводы для соединения питающих и управляющих кабелей.

Материалы, использованные в конструкции устройства устойчивы к длительному воздействию агрессивных сред, таких как морская вода с высоким содержанием сероводорода.

Функционирование устройства обеспечивается установкой следующих связей:

- электрическая и силовая связь с надводным судном посредством кабель-троса для проведения спускоподъемных операций, передачи электроэнергии, информации и сигналов управления (по оптоволоконному каналу);

-транспортировочная гидравлическая связь с надводным судном в виде специализированного гибкого трубопровода для откачки нефти из «купола» и передачи теплоносителя;

- гидроакустическая связь с судном или ТИПА для навигационного обеспечения работы «купола» посредством гидроакустических маяков-ответчиков и гидролокатора;

-силовые связи с якорями, расположенными на дне, для фиксации «купола» в заданном положении и его корректировки при необходимости.

Комплект «купола» имеет в своем составе следующее технологическое оборудование:

- якоря с маяками-ответчиками;

- спускоподъемное устройство (СПУ) с кабель-тросом;

- гибкий специализированный трубопровод с насосом для транспортировки нефти;

- контейнер с судовой аппаратурой управления;

- контейнер энергоснабжения;

- контейнер с судовым такелажем;

- контейнер с запасными инструментами и принадлежностями (ЗИП);

- комплекс телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТИПА).

Комплект технологического оборудования вместе с «куполом» является мобильным, хранится на береговой базе и транспортируется в зону аварии на судне-носителе.

Принцип работы устройства основан на перекрывании нефтяного потока из места утечки посредством адаптивного позиционирования (возможность изменять положение при изменении параметров откачиваемой среды) с последующей транспортировкой нефтяной смеси на поверхность (судно) по трубопроводу при помощи специализированного погружного насоса.

Основным преимуществом «купола» является возможность его установки с поверхности воды над любым источником утечки нефти (устьевое оборудование подводных скважин, аварийный райзер, элементы подводного добычного комплекса, подводный трубопровод, донные трещины с образованием грифонов и т.д.) на глубинах до 2200 м. При этом существенным является тот факт, что суда, участвующие в операции по ликвидации аварии, могут работать на безопасном расстоянии от источника разлива (не заходя в зону образования нефтяного пятна).

Основная сложность состоит в методе обеспечения работоспособности и достаточной эффективности откачки. В условиях сравнительно низких температур и высокого давления на больших глубинах моря в «подкупольном» пространстве и транспортировочном трубопроводе, при контакте легких углеводородов или молекул газа с водой, неизбежно образование газовых гидратов в виде кристаллических отложений, что в свою очередь ведет к сужению и полной закупорке проходного сечения трубопровода.

В мировой практике с этим явлением столкнулись во время попыток установить идентичное по назначению устройство при ликвидации разлива нефти в Мексиканском заливе в 2010 г. В указанном случае попытки оказались неудачными. Массивный стальной «купол» оказался неработоспособен в результате непродуманного метода борьбы с газовыми гидратами.

Кроме того, при низких температурах возрастает вязкость нефти и появляется вероятность образования парафиновых отложений, что также приводит к закупорке проходного сечения.

На практике, при транспортировке нефти, для предотвращения образования отложений и повышения текучести нефтяной смеси хорошо зарекомендовал себя метод подогрева смеси.

В предлагаемом устройстве подогрев осуществляется за счет передачи тепла через теплообменник «подкупольного» пространства посредством подачи горячей воды по внешнему контуру транспортировочного трубопровода. Гибкий транспортировочный трубопровод «купола» представляет собой теплоизолированную систему типа «труба в трубе».

По внешнему незамкнутому контуру между теплоизолированными трубами транспортировочного трубопровода осуществляется подача горячей воды от котлоагрегатов судна-носителя вниз к теплообменнику «подкупольного» пространства. Размеры теплообменника «купола» и пропускные диаметры внешнего и внутреннего контуров трубопровода подобраны так, что поверхность теплообменника может обеспечить подогрев, а внутренний трубопровод последующую транспортировку нефтяной смеси в объеме до 475 м3/час.

Альтернативным методом борьбы с газовыми гидратами является метод электрического подогрева. Однако, его применение на больших глубинах технически трудно осуществимо по следующим причинам:

- возрастает гидродинамическое сопротивление перемещению электрической связи за счет увеличения ее диаметра в результате применения массивного нагревательного кабеля с токопроводящими жилами большого сечения для передачи большой мощности и, соответственно, за счет установки дополнительных блоков плавучести для разгрузки;

- отсутствует достаточная гибкость нагревательного кабеля (увеличение жесткости связи), что является существенным фактором при выполнении судном-носителем операции на безопасном расстоянии от источника утечки;

- присутствует необходимость установки дополнительных электрических преобразователей в подводном исполнении со значительными массогабаритными характеристиками.

На фиг. показана принципиальная схема комплекта «купола». После обследования текущей подводной обстановки в зоне аварии при помощи ТНПА 1 и определения оптимальной схемы позиционирования, на дне в определенном диапазоне по радиусу от точки утечки 2 устанавливаются три якоря 3 с маяками-ответчиками. Затем с судна-носителя 4 при помощи СПУ 5 на кабель-тросе 6 спускается «купол» 7.

Конструктивно устройство «купол» обладает положительной плавучестью. В исходном положении, для проведения операции по спуску, отрицательная плавучесть устройства обеспечивается посредством закрепления при помощи быстроразъемного устройства 8 якоря-балласта 9. После постановки устройства на дно, автоматически или средствами ТИПА (при необходимости) осуществляется отдача якоря-балласта.

«Купол» всплывает на заданную высоту и остается связанным с якорем посредством синтетического троса 10, регулировка длины которого осуществляется одной из установленных на «куполе» лебедок 11. Сам «купол» и каждый якорь снабжен маяком-ответчиком 12 для обеспечения точной обсервации при позиционировании и корректировке положения в процессе спуска и установки в рабочее положение.

Маяк-ответчик на якоре установлен в буй 13, обладающий положительной плавучестью, и в подводном положении поднимается над якорем на синтетическом тросе длиной около 20 м, что обеспечивает его видимость при заглублении якоря в ил. ТИПА, используя манипуляторный комплекс, осуществляет зацепление свободного конца троса каждой из лебедок «купола» за скобу троса якоря.

Удерживающая сила каждого якоря и синтетический трос лебедки рассчитаны на удержание подводного положения «купола» в условиях силового воздействия фонтана вытекающей жидкости и увеличения положительной плавучести за счет наполнения «подкупольного» пространства газовыми гидратами.

После раскрепления «купола» якорными связями, оператор, находящийся на судне-носителе, при помощи дистанционной системы управления лебедками производит наведение «купола» в зону, подходящую для подсоединения транспортировочного трубопровода.

Далее производится спуск транспортировочного трубопровода 14 с разгрузкой в виде блоков плавучести и дальнейшее его подключение к устройству средствами ТИПА. После выполняется операция по наведению «купола» в рабочую зону над источником утечки. Благодаря якорным связям, при горизонтальном наведении в рабочую зону устройство остается устойчивым даже при большом давлении нефтяного потока и нестабильном течении.

На «куполе» установлена система контроля среды 15, по информационному сигналу которой в совокупности с данными от телекамер ТНПА оператор производит наведение или корректировку позиции устройства методом последовательного приближения для осуществления локализации максимального объема нефти. Когда оптимальная рабочая зона определена, и дальнейшая корректировка не требуется, производится запуск системы транспортировки и подогрева смеси.

«Купол» может использоваться в рабочем положении в течение длительного периода времени (до 3 месяцев), пока не будут приняты меры по устранению течи. Устройство является многоразовым.


Устройство типа
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 63.
26.08.2017
№217.015.e958

Катализатор изодепарафинизации углеводородного сырья с10+ для получения низкозастывающих масел и дизельных топлив и способ получения низкозастывающих масел и топлив с его использованием

Изобретение относится к области катализа и нефтепереработки, в частности к составу и способу приготовления катализатора изодепарафинизации, а также способу получения низкозастывающих масел или дизельных топлив путем преимущественной изомеризации н-парафинов углеводородного сырья с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627770
Дата охранного документа: 11.08.2017
19.01.2018
№218.016.08a3

Гидравлическое масло арктического назначения

Гидравлическое масло арктического назначения с улучшенными низкотемпературными свойствами, предназначено для использования в гидравлических системах строительно-дорожных машин, экскаваторах, бульдозерах, снегоходах, буровых установках и другой технике, которая должна сохранять работоспособность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631659
Дата охранного документа: 26.09.2017
20.01.2018
№218.016.15bc

Способ получения депрессорной присадки к дизельному топливу и депрессорная присадка к дизельному топливу

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии. Описан способ получения депрессорной присадки к дизельному топливу. Проводят реакцию радикальной сополимеризации малеинового ангидрида и широкой фракции 1-олефинов C-C при соотношении исходных реагентов от 1:0,92 до 1:3,7. Реакцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635107
Дата охранного документа: 09.11.2017
04.04.2018
№218.016.36aa

Способ получения мезопористой наноструктурированной пленки металло-оксида методом электростатического напыления

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлооксидных солнечных элементов, сенсоров, систем запасания энергии, катализаторов. Для получения мезопористой наноструктурированной пленки металлооксида методом электростатического напыления напыляемый материал помещают в контейнер с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646415
Дата охранного документа: 05.03.2018
10.05.2018
№218.016.3c8d

Способ получения диспергирующей присадки к дизельному топливу и диспергирующая присадка к дизельному топливу

Изобретение относится к области нефтепереработки и нефтехимии, в частности к способу получения диспергирующей присадки к дизельному топливу. Проводят реакцию метатезисной сополимеризации функционализированного норборнена и циклоолефина и 1-гексена в качестве агента переноса цепи в присутствии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647858
Дата охранного документа: 21.03.2018
10.05.2018
№218.016.4120

Сенсибилизированный красителем металлооксидный солнечный элемент

Изобретение относится к области солнечной фотоэнергетики, в частности к созданию устройств для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием сенсибилизированных красителем металлооксидных солнечных элементов (МО СЭ). Наиболее успешно настоящее изобретение может быть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649239
Дата охранного документа: 30.03.2018
09.06.2018
№218.016.5f51

Способ получения синтетической нефти

Настоящее изобретение относится к способу получения синтетической нефти из продуктов синтеза Фишера-Тропша, включающий гидрирование смеси синтетических углеводородов в реакторе с неподвижным слоем никельсодержащего катализатора в токе газа гидрирования, включающего моноксид углерода и водород....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656601
Дата охранного документа: 06.06.2018
11.06.2018
№218.016.614c

Фотосенсибилизатор для солнечных элементов

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к фотосенсибилизаторам для металлоксидных солнечных элементов. Фотосенсибилизатор представляет собой 4-[(Е)-[(2Е)-3-[4-(диметиламино)фенил]проп-2-ен-1-илиден]амино]бензойную кислоту. Фотосенсибилизатор получают одностадийным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657084
Дата охранного документа: 08.06.2018
01.07.2018
№218.016.697c

Способ получения циклопентана

Изобретение относится к способу получения циклопентана, включающему последовательно осуществляемые частичное и исчерпывающее гидрирование циклопентадиена в растворителе в присутствии катализатора. Способ характеризуется тем, что частичное гидрирование ведут при температуре 10…40°С, давлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659227
Дата охранного документа: 29.06.2018
10.07.2018
№218.016.6ee7

Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для определения величины максимального горизонтального напряжения в продуктивных пластах нефтегазовых месторождений для выбора оптимальной технологии бурения и эксплуатации скважин. Способ включает проведение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660702
Дата охранного документа: 09.07.2018
Показаны записи 1-10 из 30.
10.06.2013
№216.012.47d2

Ледокольное судно

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания ледокольных судов, предназначенных для прокладки широкого ледяного канала. Ледокольное судно содержит корпус, состоящий из основного головного корпуса и жестко связанных с ним побортно расположенных симметрично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483966
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.47d4

Морская плавучая электростанция

Изобретение относится к области судостроения, более конкретно - к плавучим средствам выработки электроэнергии. Морская плавучая электростанция (МПЭС) включает корпус с формой равнобедренного треугольника в плане, по углам которого расположены опоры с размещенными на их верхних концах ветровыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483968
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.08.2013
№216.012.5c87

Герметичный контейнер для плота спасательного комплекса

Изобретение относится к спасательным средствам на подводных лодках. Герметичный контейнер для плота спасательного комплекса выполнен из высокопрочного пластика. Контейнер состоит из двух частей, крепление которых друг к другу обеспечивается за счет вакуума, создаваемого в соединяемых фланцах....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489308
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.04.2014
№216.012.aff1

Морская технологическая ледостойкая плавучая платформа судового типа

Изобретение относится к области судостроения и касается создания ледостойких платформ для освоения месторождений нефти и газа на шельфе замерзающих морей. Морская технологическая ледостойкая плавучая платформа оборудована выносным турельным устройством, состоящим из блока и размещенной в нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510756
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.07.2014
№216.012.dc67

Судно-газовоз для перевозки сжиженного природного газа преимущественно в ледовых условиях

Изобретение относится к области судостроения, а именно к морским судам, предназначенным для транспортировки и хранения сжиженного природного газа (СПГ) при низких температурах, и решает задачу по повышению технико-экономической эффективности судна-газовоза для перевозки СПГ. Судно-газовоз для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522201
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.01.2015
№216.013.1f35

Сейсмографическое судно для сейсморазведки по 2d технологии в арктических морях вне зависимости от ледовых условий

Изобретение относится к области сейсморазведки подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля (высокий уровень обитаемости, безопасность, большие площади палуб, позволяющие производить обслуживание и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539430
Дата охранного документа: 20.01.2015
27.04.2015
№216.013.4587

Научно-исследовательское ледокольное судно для сейсморазведки по 3d технологии в арктических морях

Изобретение относится к области судостроения, в частности к надводным научно-исследовательским судам. Предложено научно-исследовательское ледокольное судно для проведения сейсморазведки по 3D технологии вне зависимости от ледовых условий, имеющее корпус, в котором размещается сейсмическое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549303
Дата охранного документа: 27.04.2015
27.04.2015
№216.013.473b

Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях

Изобретение относится к области судостроения, более конкретно - к ледокольным судам и буксирам, предназначенным для эксплуатации во льдах в условиях мелководных акваторий. Ледокольное судно содержит корпус с кормовым подзором санного типа и размещенный в кормовом подзоре движительно-рулевой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549739
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.11.2015
№216.013.8c8b

Направляющий раструб бурового научно-исследовательского судна для бурения без использования райзера

Изобретение относится к буровым научно-исследовательским судам (БНИС) для бурения без использования райзера. БНИС сборной конструкции состоит из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты. Каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567586
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8e2d

Якорная система позиционирования бурового судна

Изобретение относится к якорным системам на буровых судах и предназначено для их удержания в точке бурения. Якорная система позиционирования бурового судна включает якоря, якорные линии из тросов или цепей и турель для подсоединения якорных линий, расположенную под буровой шахтой судна....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568006
Дата охранного документа: 10.11.2015
+ добавить свой РИД