Морская буровая платформа

Изобретение относится к морским платформам для бурения нефтяных и газовых скважин. Морская буровая платформа включает опоры для крепления к грунту и основание платформы. На основании платформы установлен дизель-генератор, обеспечивающий буровое оборудование и жилые помещения электроэнергией. Между потребителями электроэнергии и генератором установлен блок управления, к которому подключен не менее чем один дополнительный генератор с приводом, использующим естественные источники энергии. По меньшей мере, один дополнительный генератор может быть выполнен с аэродинамическим приводом от энергии ветра и установлен на верхней части опоры. По меньшей мере, один дополнительный генератор может быть выполнен с гидродинамическим приводом от энергии волн и установлен на опоре под водой. Аэродинамический привод или гидродинамический привод может быть выполнен в виде двух соосно-расположенных воздушных винтов, соединенных с дополнительным генератором через средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например, дифференциальный планетарный мультипликатор. Техническим результатом является обеспечение потребителей электроэнергией. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к морским платформам для бурения нефтяных и газовых скважин. Изобретение позволяет обеспечить экономичное энергоснабжение потребителей энергии на морской платформе.

Известна морская буровая платформа.

Известно изобретение по патенту РФ №2288320, прототип. Морская платформа может быть установлена в акватории океана непосредственно в районе экватора и содержит основание и опоры с защитным блоком, и источник электроэнергии, подключенный к потребителям электроэнергии. Защитный блок в виде бандажной конструкции установлен на грунте водоема, закреплен на нем, а по отношению к опоре морского инженерного сооружения расположен с зазором между его стенкой и опорой морского инженерного сооружения, исключающим соприкосновение защитного блока с опорой морского инженерного сооружения. Величина зазора составляет не менее значения, определяемого по расчетному соотношению. Предусмотрена возможность подогрева жидкости (морской воды), находящейся в пространстве, образованном зазором между опорой морского инженерного сооружения и стенкой защитного блока, например, путем сообщения указанного пространства с источником тепла или размещения в нем обогревателя. Возможно удаление жидкости из указанного пространства и изоляция верхней и нижней части защитного блока от внешней среды при помощи гибкого ограждения. При этом возможно заполнение указанного пространства жидкостью с низкой температурой замерзания. Изобретение обеспечивает повышение эффективности защиты морского инженерного сооружения от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия путем гарантированной изоляции опор сооружения от контакта с ледяным полем. Энергоснабжение морских буровых платформ осуществляется за счет электроэнергии, вырабатываемой дизель-генератором.

Недостатком прототипа является высокая стоимость энергоресурсов, связанная с необходимостью периодического завоза дизельного топлива на морскую буровую платформу.

Задача создания изобретения - обеспечение потребителей электроэнергии дешевой энергией в течение длительного времени.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что у морской буровой платформы, включающей опоры для крепления к грунту, основание платформы, на котором установлен дизель-генератор, обеспечивающий буровое оборудование и жилые помещения электроэнергией, между потребителями электроэнергии и генератором установлен блок управления, к которому подключен не менее чем один дополнительный генератор с приводом, использующим естественные источники энергии. По меньшей мере, один дополнительный генератор выполнен с аэродинамическим приводом от энергии ветра и установлен на верхней части опоры. По меньшей мере, один дополнительный генератор выполнен с гидродинамическим приводом от энергии волн и установлен на опоре под водой. Дополнительные генераторы установлены на опорах при помощи стоек. Дополнительный генератор установлен на опоре через кронштейн. На платформе установлены устройства накопления электроэнергии, например аккумуляторы, подключенные через блок управления к дизель-генератору, дополнительным генераторам и потребителям электроэнергии. Аэродинамический привод выполнен в виде двух соосно расположенных воздушных винтов, соединенных с дополнительным генератором через средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например, дифференциальный планетарный мультипликатор. Гидродинамический привод выполнен в виде двух соосно расположенных гидравлических винтов, соединенных с дополнительным генератором через средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например, дифференциальный планетарный мультипликатор. Дополнительный генератор и средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например, дифференциальный планетарный мультипликатор размещены в корпусе, имеющем шарнир в центре масс, обеспечивающий возможность поворота дополнительного генератора в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Шарнир выполнен с ограничителем вертикального поворота, предохраняющим винты от повреждения о стойку. К корпусу дополнительного генератора со стороны противоположной винтам установлены стабилизаторы горизонтального и вертикального положения. Дизель-генератор содержит топливную систему с регулятором расхода топлива, который соединен с блоком управления. Топливная система содержит отсечной клапан, соединенный с блоком управления. К дизель-генератору подсоединен стартер, который соединен с накопителем энергии через блок управления.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.

Новизна подтверждается проведенными патентными исследованиями, изобретательский уровень: достижением нового технического эффекта, обеспечение платформы очень дешевой электроэнергией в течение длительного времени. Промышленная применимость обусловлена тем, что для реализации изобретения требуются известные материалы и технологии.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где

на фиг.1 приведена схема морской платформы,

на фиг.2 - схема энергообеспечения морской платформы,

на фиг.3 - кинематическая схема дополнительного генератора с аэродинамическим приводом,

на фиг.4 приведен чертеж дополнительного генератора с аэродинамическим приводом, шарниром и стабилизаторами,

на фиг.5 приведена кинематическая схема дополнительного генератора с гидродинамическим приводом,

на фиг.6 - схема дополнительного генератора с гидродинамическим приводом, установленным на кронштейне.

Морская платформа содержит опоры 1, на которых установлено основание 2. Опор 1 может быть применено три или четыре. Применение большего числа опор не исключено, но при этом стоимость конструкции значительно возрастает.

На основании установлен дизель-генератор 3, состоящий из дизеля 4, механически соединенного с генератором 5, который, в свою очередь, электрическими связями 6 соединен с потребителями энергии 7 (бытовыми и производственными, в том числе, освещение и электродвигатели приводов).

Между потребителями электроэнергии 7 и генератором 5 установлен блок управления 8 (фиг.2). К блоку управления 8 подключен, по меньшей мере, один дополнительный генератор 9 с приводом 10.

К блоку управления 8 подключен накопитель энергии 11, например, аккумуляторные батареи. С дизелем 4 соединен через муфту 12 стартер 13.

Дизель-генератор 3 содержит топливную систему 14 с топливным баком 15, регулятором расхода топлива 16, который соединен с блоком управления 8. Топливная система 14 может содержать отсечной клапан 17, соединенный с блоком управления 8.

Дополнительный генератор 9 (фиг.3 и 4) может быть выполнен с аэродинамическим приводом 18 от энергии ветра и установлен в верхней части опоры 1 или выполнен с гидродинамическим приводом 19 (фиг.5 и 6) от энергии волн или течения и установлен на опоре 1 под водой.

Аэродинамический привод 18 (фиг.3 и 4) состоит из установленных соответственно на внутреннем 20 и внешнем 21 валах соосно установленных воздушных винтов переднего 22 и заднего 23, и подключенных к средству 24 преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала. Воздушные винты 22 и 23 вращаются в разные стороны.

Наиболее предпочтительное исполнение этого средства 24 преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала в виде эпициклического зубчатого механизма 25, например дифференциального мультипликатора, который, в свою очередь, содержит (фиг.3) центральное колесо 26, солнечное колесо 27, сателлиты 28, установленные на водиле 29. Центральное колесо 26 установлено на валу генератора 30, на котором закреплены постоянные магниты 31. Обмотка возбуждения 32 и опоры 33 установлены внутри корпуса 34.

К корпусу 34 каждого дополнительного генератора 9 в районе центра масс (ЦМ) прикреплен шарнир 35, другой конец которого закреплен на стойке 36. Шарнир 35 допускает вращение дополнительного генератора 9 в горизонтальной плоскости и поворот на угол α - в вертикальной. Шарнир 35 имеет ограничитель вертикального поворота 37. Применение ограничителя вертикального поворота 37 предотвращает повреждение воздушных винтов 22 и 23 об опоры 36. К корпусу 34 (фиг.4) прикреплены стабилизаторы горизонтального и вертикального положения соответственно 38 и 39. Стабилизаторы горизонтального и вертикального положения 38 и 39 позволяют дополнительным генераторам 9 ориентироваться строго против направления воздушного потока или морского течения, что повышает их КПД. На стабилизаторе 38 или 39 установлен балансировочный груз 40. Дополнительные генераторы 9 оборудованы тормозом 41 для торможения внутрененнего и внешнего валов 20 и 21.

Гидродинамический привод 19 (фиг.5 и 6) выполнен практически аналогично аэродинамическому из двух соосно расположенных валов 20 и 21, соединенных с дополнительным генератором 9 через средство 24 преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала. Применение такой схемы позволит уменьшить диаметральные габариты винтов 42 и 43, увеличить их КПД.

Винты 22, 23, 42 и 43 могут быть выполнены с регулируемым шагом, это позволит дополнительно увеличить КПД дополнительных генераторов при их работе на нерасчетных режимах по скорости потока воздуха и воды.

Дополнительный генератор 9, устанавливаемый под водой, содержит компенсатор давления 44, содержащий цилиндр 45 и подпружиненный поршень 46. Компенсатор предназначен для компенсации действия высокого давления и расхода смазывающей жидкости при эксплуатации дополнительного генератора под водой. Полость «А» дополнительного генератора 9 заполнена смазывающей жидкостью и сообщается каналами «Б» с полостью компенсатора. Отверстие «В» сообщает внутреннюю полость «Г» с окружающей средой. В результате давление в полости «А» всегда больше, чем давление окружающей среды. Дополнительный генератор 9, устанавливаемый под водой, может быть оборудован обтекателем 47, установленным концентрично винтам 42 и 43 (фиг.5 и 6). Дополнительный генератор 9 с гидродинамическим приводом 19 (фиг.5 и 6) под водой может быть установлен с использованием кронштейна 48, прикрепленного, в свою очередь, к опоре 1.

При эксплуатации морской платформы практически всегда дует ветер и имеется морское течение. Ветер приводит в действие аэродинамический привод 18 (фиг.3 и 4), а вода гидродинамический привод 19 (фиг.5 и 6). Аэродинамические винты 22 и 23 и гидравлические винты 42 и 43 через средства 24 преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала приводят в действие дополнительные генераторы 9. Вырабатываемая электрическая энергия поступает по электрическим связям 6 через блок управления 8 одновременно к потребителям энергии 7 и к накопителю энергии 11. При изменении направления ветра или течения стабилизаторы 38 и 39 корректируют установку оси дополнительного генератора 9 в нужном направлении. При отсутствии ветра и течения при помощи стартера 13 запускают дизель-генератор 3, генератор 5 вырабатывает электроэнергию, которая расходуется потребителями энергии 7. При аварии в системе энергоснабжения питание потребителей энергии 7 осуществляется от накопителя энергии 11. Перекоммутацию источников энергоснабжения (генератора 5, дополнительных генераторов 9 и накопителя энергии 11) осуществляет автоматически блок управления 8 путем постоянного измерения напряжения на выходе всех источников электроэнергии и их сравнения между собой и с заданным номинальным значением.

Применение изобретения позволит обеспечить морскую буровую платформу дешевой электроэнергией в течение длительного (несколько лет) времени. При этом обеспечивается высокий КПД дополнительных генераторов, их минимальные габариты и минимальный уровень шума воздушных винтов.

1. Морская буровая платформа, включающая опоры для крепления к грунту, основание платформы, на котором установлен дизель-генератор, обеспечивающий буровое оборудование и жилые помещения электроэнергией, отличающаяся тем, что между потребителями электроэнергии и генератором установлен блок управления, к которому подключен не менее чем один дополнительный генератор с приводом, использующим естественные источники энергии.

2. Морская буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один дополнительный генератор выполнен с аэродинамическим приводом от энергии ветра и установлен на верхней части опоры.

3. Морская буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один дополнительный генератор выполнен с гидродинамическим приводом от энергии волн и установлен на опоре под водой.

4. Морская буровая платформа по п.2 или 3, отличающаяся тем, что дополнительные генераторы установлены на опорах при помощи стоек.

5. Морская буровая платформа по п.3, отличающаяся тем, что дополнительный генератор установлен на опоре через кронштейн.

6. Морская буровая платформа по п.1, или 2, или 3, отличающаяся тем, что на ней установлены устройства накопления электроэнергии, например аккумуляторы, подключенные через блок управления к дизель-генератору, дополнительным генераторам и потребителям электроэнергии.

7. Морская буровая платформа по п.2, отличающаяся тем, что аэродинамический привод выполнен в виде двух соосно расположенных воздушных винтов, соединенных с дополнительным генератором через средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например дифференциальный планетарный мультипликатор.

8. Морская буровая платформа по п.4, отличающаяся тем, что гидродинамический привод, выполнен в виде двух соосно расположенных винтов, соединенных с дополнительным генератором через средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например дифференциальный планетарный мультипликатор.

9. Морская буровая платформа по п.7 или 8, отличающаяся тем, что дополнительный генератор и средство преобразования вращательного движения двух валов во вращательное движение одного вала, например дифференциальный планетарный мультипликатор, размещены в корпусе, имеющем шарнир в центре масс, обеспечивающий возможность поворота дополнительного генератора в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

10. Морская буровая платформа по п.9, отличающаяся тем, что шарнир выполнен с ограничителем вертикального поворота, предохраняющим винты от повреждения о стойку.

11. Морская буровая платформа по п.9, отличающаяся тем, что к корпусу дополнительного генератора со стороны, противоположной винтам, установлены стабилизаторы горизонтального и вертикального положения.

12. Морская буровая платформа по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что дизель-генератор содержит топливную систему с регулятором расхода топлива, который соединен с блоком управления.

13. Морская буровая платформа по п.12, отличающаяся тем, что топливная система содержит отсечной клапан, соединенный с блоком управления.

14. Морская буровая платформа по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что к дизель-генератору подсоединен стартер, который соединен с накопителем энергии через блок управления.