Система подводного позиционирования устройства типа "купол" для ликвидации подводных разливов нефти



Система подводного позиционирования устройства типа купол для ликвидации подводных разливов нефти
Система подводного позиционирования устройства типа купол для ликвидации подводных разливов нефти
Система подводного позиционирования устройства типа купол для ликвидации подводных разливов нефти

Владельцы патента RU 2714336:

Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") (RU)

Изобретение относится к подводному позиционированию несамоходной подводной техники и удержанию ее в заданных координатах, в частности специализированного устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности точного адаптивного длительного позиционирования устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти. Для снижения энергетических затрат по сравнению с применением системы динамического позиционирования предлагается система якорного позиционирования, состоящая из якорей с гидроакустическими маяками-ответчиками, электрических лебедок глубоководного исполнения, датчиков системы контроля среды, гидроакустического маяка-ответчика «купола». Система подводного позиционирования позволяет устанавливать, удерживать и управлять перемещением специализированного устройства типа «купол» с поверхности воды с судна-носителя, находящегося в безопасной зоне (вне пожароопасной зоны действия нефтяного пятна). 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способу подводного позиционирования несамоходной подводной техники и удержания ее в заданных координатах. Известны следующие системы для удержания судна в точке:

- якорное позиционирование;

- динамическое позиционирование.

Система якорного позиционирования с точки зрения энергетических затрат на функционирование системы при длительной стоянке является наиболее предпочтительной (динамическое позиционирование предусматривает постоянные энергозатраты на функционирование судовых движителей). Как правило, якорную систему используют при постановке плавучих буровых платформ и буровых судов, эксплуатируемых на небольших глубинах.

Известен способ постановки бурового судна на якорно-швартовную систему в ледовых условиях, включающий установку якорей на морское дно судами-заводчиками якорей в симметричные относительно бурового судна точки. RU 2676927 С1, опубл. 11.01.2019 г.

При этом к концевой скобе каждой якорной связи с помощью троса-проводника прикреплен плавучий буй, что позволяет с помощью телеуправляемых подводных аппаратов привязного типа, опускаемых с бурового судна через его турель, произвести захват буя якорной связи и вместе с ним переместить якорную связь к буровому судну с последующим ее подъемом на палубу турели, отсоединением буя и наматыванием на барабан тяговой лебедки турели.

После установки всех якорных связей производят одновременную симметричную обтяжку парных якорных связей с якорями с помощью тяговых лебедок турели с последующим фиксированием якорных связей на ленточных стопорах турели.

Недостатками данного способа постановки являются:

1) на большой глубине наличие подводных течений может привести к запутыванию длинных якорных связей между собой и привязным телеуправляемым подводным аппаратом;

2) наличие длинных якорных связей потребует значительного увеличения канатоемкости и тягового усилия лебедок для спуска якорей, что приведет к разработке и установке нестандартного спускоподъемного оборудования на всех судах заводчиках;

3) данный способ предполагает якорение бурового судна без возможности позиционирования за счет изменения якорных связей;

4) способ не предусматривает позиционирование подводного объекта. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности точного адаптивного длительного позиционирования устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти.

Система подводного позиционирования устройства типа «купол» основана на принципе якорного позиционирования и предназначена для наведения и адаптивного позиционирования устройства для локализации и сбора вытекающей под водой нефти над местом аварийной утечки. Система представляет собой функционально связанный набор технических средств (фиг.1), таких как:

- три якоря 1 и якорь-балласт 2, закрепляемый на «куполе» и выполняющий роль балласта при проведении операции погружения «купола» и роль якоря при эксплуатации. Указанные элементы системы спускаются с судна-носителя 3 при помощи спускоподъемного устройства (СПУ) последовательно и устанавливаются в заданные точки с учетом воздействия подводных течений (на фиг.1 - направленные стрелки).

- пять гидроакустических маяков-ответчиков 4, четыре из которых расположены в буях 5, закрепленных на каждом якоре, и один на «куполе» 6.

- четыре электрические лебедки глубоководного исполнения 7 с синтетическим тросом 8, установленные равномерно по периметру «купола» в четырех направлениях.

- датчики системы контроля среды и подводный блок системы управления.

Спуск системы осуществляется с одного судна-носителя, оснащенного специальным спускоподъемным устройством. При этом судно находится на безопасном расстоянии от зоны разлива нефти (на фиг. 1 - темный участок).

Контролирование операций спуска, постановки и функционирования системы производится с привлечением возможностей комплекса телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА) 9, размещаемого на том же судне.

Управление системой осуществляется с поста управления, расположенного на судне-носителе. Энергообеспечение, управляющие и информационные сигналы передаются между пунктом управления судна-носителя и аппаратурой управления «купола» по кабель-тросу 10.

Позиционирование «купола» может производиться на больших глубинах. Канатоемкость лебедок подобрана исходя из условия размещения «купола» над различным устьевым оборудованием и обеспечения его постановки с поверхности моря при нахождении судна-носителя вне пожароопасной зоны действия нефтяного пятна с учетом отсутствия данных о дебите вытекающей нефти (данных о силовом воздействии потока).

Граница зоны перемещения (фиг. 2 - на чертеже обозначена)

позволяет установить «купол» над подводным противовыбросовым оборудованием 11, в том числе и над оставшимся вертикальным участком обломленной аварийной водоотделяющей колонны 12 (райзера).

Суть изобретения заключается в раскреплении подводного объекта («купола») регулируемыми якорными связями, устанавливаемыми на донной поверхности симметрично вокруг места утечки нефти. Горизонтальные и вертикальные перемещения «купола» в заданном пространстве осуществляются путем изменения длин якорных связей при помощи установленных на «куполе» лебедок. При этом управление лебедками осуществляется дистанционно на основании показаний датчиков системы контроля среды, гидроакустических маяков ответчиков и телекамер ТНПА.

Модель использования системы следующая.

После обследования зоны разлива нефти, оценки ситуации и определения схемы постановки системы, начинается последовательный спуск трех якорей с маяками-ответчиками. Для экономии времени на выполнение спуско-подъемных операций может быть предусмотрен одновременный спуск пакета из трех якорей с возможностью подводного перемещения связи средствами ТНПА и подводной отстыковки каждого якоря от пакета.

Маяк-ответчик размещен на буе, который обладает положительной плавучестью и в подводном положении располагается над якорем на синтетическом тросе длиной, достаточной для обеспечения видимости и функционирования гидроакустического маяка-ответчика в случае заглубления якоря в ил.

Далее производится спуск «купола» с якорем-балластом. Якорь-балласт закреплен на «куполе» посредством быстроразъемного соединения и имеет связь с концом синтетического троса одной из лебедок «купола». Такое конструктивное решение обосновано следующим:

- блочное исполнение «купола» с якорем-балластом сокращает время на постановку системы;

- якорь-балласт придает отрицательную плавучесть «куполу», который сам по себе для обеспечения натяжения якорных тросов в рабочем положении обладает положительной плавучестью;

- применение якоря балласта способствует минимизации сноса «купола» с кабель-тросом от воздействия подводных течений.

После постановки «купола» с якорем-балластом на дно производится спуск разгрузочного якоря транспортировочного трубопровода системы транспортировки нефтяной смеси. ТНПА осуществляет разматывание свободного конца якорного троса с барабана лебедки «купола» до соединительного элемента сбухтованного транспортировочного трубопровода с последующим их зацеплением.

Далее, при помощи лебедок и ТНПА осуществляется подтягивание и подключение транспортировочного трубопровода к «куполу». После ТНПА производит отцепление якорного троса от транспортировочного трубопровода, его размотку и зацепление на соответствующем якоре. Аналогично производится размотка и зацепление якорной связи с другими якорями.

Далее, автоматически или с привлечением средств ТНПА производится расстыковка «купола» и якоря-балласта. За счет наличия на корпусе блоков плавучести «купол» с транспортировочным трубопроводом обладает положительной плавучестью, и после расстыковки начинает всплывать до момента натяжения якорных тросов. Держащая сила каждого якоря рассчитана на удержания «купола» с учетом силового воздействия потока вытекающей нефти и увеличения его плавучести в результате наполнения газовыми гидратами.

С судна-носителя подается команда на разматывание всех лебедок и происходит всплытие «купола» на максимальную высоту (фиг. 2 - на чертеже обозначена - max). После этого за счет выборки/травления якорных тросов производится центрирование устройства над источником утечки.

После выполнения центрирования подается команда на выбирание якорных тросов всеми четырьмя лебедками. «Купол» перемещается в промежуточное положение над источником утечки, при этом осуществляется контроль положения при помощи гидроакустических средств, телекамер ТНПА и регистрация параметров смеси датчиками системы контроля среды.

Для исключения срыва «купола» от воздействия вытекающего потока, производится запуск системы транспортировки нефтяной смеси в режиме 50% мощности.

Дальнейшее позиционирование осуществляется за счет выбирания якорных тросов методом последовательного приближения «купола» в необходимую точку. Оператор оценивает оптимальную зону расположения 13 (фиг. 2) «купола» (с точки зрения сбора наибольшего объема локализуемой нефтяной смеси) на основании обработанных данных, поступающих на мониторы поста управления с телекамер ТНПА, датчиков системы контроля среды и гидроакустических средств.

После установки в оптимальную рабочую зону, система может быть переведена в автоматический режим длительного адаптивного позиционирования, при котором управлении лебедками производится без участия оператора на основании обработанных системой управления показаний датчиков контроля среды.

1. Система подводного позиционирования устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти, основанная на принципе работы якорной системы позиционирования судов и включающая в себя якоря, электрические лебедки, отличающаяся тем, что систему используют для позиционирования подводного несамоходного устройства типа «купол», при этом устройство типа «купол» может устанавливаться в заданные координаты на больших глубинах с судна-носителя, находящегося вне пожароопасной зоны действия нефтяного пятна, а регулировку положения «купола» осуществляют дистанционно за счет изменения длин якорных связей при помощи электрических лебедок глубоководного исполнения, при этом процесс поддерживания оптимального рабочего положения «купола» сопровождается минимальными энергозатратами в автоматическом режиме по показаниям датчиков системы контроля среды и гидроакустических маяков-ответчиков.

2. Система подводного позиционирования устройства типа «купол» по п. 1, отличающаяся тем, что спуск специализированного устройства типа «купол» осуществляют вместе с закрепленным на нем якорем-балластом, отсоединение происходит на дне при помощи активации быстроразъемного устройства автоматически или средствами телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (ТНПА).

3. Система подводного позиционирования устройства типа «купол» по п. 1, отличающаяся тем, что обследование подводной обстановки и выполнение подводных механических работ осуществляют средствами ТНПА, а управление системой осуществляют с пункта управления, расположенного на судне-носителе.

4. Система подводного позиционирования устройства типа «купол» по п. 1, отличающаяся тем, что определение действительного положения «купола» и зоны его оптимального рабочего положения осуществляют на основании данных, получаемых от телекамер ТНПА, датчиков системы контроля среды и гидроакустических маяков-ответчиков.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается бурового судна с буровой шахтой, предназначенного для разведочного морского бурения на нефтяных и газовых месторождениях Арктики с применением водоотделяющей колонны (райзера).

Изобретение относится к разработке глубоководных морских месторождений природного газа. Предложен способ обеспечения жизнеспособности функционирования комплекса производства сжиженного природного газа (СПГ) с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли, например при освоении Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ), включающий морскую добывающую платформу TLP, плавучее средство доставки завода СПГ на свайную платформу, сооруженную на грунте морского дна, завод, установленный на платформе посредством сборочной единицы цеха и камеры, прикрепленной болтовым соединением к дну цеха и прижатой к платформе гравитационной силой, плавучее средство, снабженное электроприводными самотормозящими лебедками с барабанами канатов, концы которых прикреплены к сборочной единице цеха и камеры с возможностью стравливания/наматывания канатов с барабанов лебедок и установки завода на любом горизонте толщи воды, включая поверхность моря, при этом охлаждение природного газа (ПГ) в теплообменниках, размещенных на морской платформе TLP, производят посредством их соединения с установками охлаждения, сжижения ПГ и переохлаждения СПГ, размещенными в цехе завода СПГ, посредством гибкого герметичного газопровода транспорта ПГ, с исключением выброса метана в атмосферу установками получения СПГ цехов завода путем быстрого выхода на рабочий режим установок СПГ путем их предварительного захолаживания азотом, установку на сборочной единице водометных движителей и лебедочных агрегатов на свайной платформе, причем образующийся лед в зазорах между опорными поверхностями сборочной единицы с камерой и свайной платформы удаляют путем его плавления высокотемпературным водяным паром и его продувкой по каналам с выпуском пара в морскую толщу воды, дополнительное производство электроэнергии в комплексе производят паротурбогенераторами, установленными в герметичной камере, снижение адгезии в контактных поверхностях, а равно и усилия отрыва завода СПГ от свайной платформы эстакады осуществляют путем нанесения фтортензитов Валкон-2 или Валкон-4 на поверхности опор, прикрепленных к заводу СПГ и свайной платформе эстакады, или осуществляют гидравлическими двигателями, или отрыв в адгезионном стыке опорных поверхностей свайной платформы и сборочной единицы цеха с камерой производят посредством пьезоактюаторов, жестко закрепленных на стороне свайной платформы, обращенной к грунту.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к буровым судам. Предложено буровое научно-исследовательское судно, имеющее корпус, буровую вышку, буровую шахту для опускания бурильной колонны, оборудованную палубными и днищевыми закрытиями, выполненными в виде прямоугольных поворотных крышек, при этом в поворотные крышки вварены полукольца, которые в закрытом положении образуют ограничительные кольца для прохода бурильной колонны, а их внутренние диаметры обеспечивают при качке судна изгиб бурильной колонны по большому радиусу, т.е.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для сбора и распределения потоков пластовой продукции из скважин, распределения химических реагентов и сигналов управления системой добычи.

Изобретение относится к разработкам глубоководных морских месторождений природного газа (ПГ), в частности, при освоении арктического Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ) посредством морской добывающей платформы природного газа, осуществляющей осушку, очистку ПГ вплоть до соответствия ПГ ГОСТ 5542 и ГОСТ 27577.

Изобретение относится к способу сбора газа, такого как метан, бутан или этан, выходящего из исходного материала, который существует на морском дне или дне озера. Выпускают собирающую мембрану в воду, причем крепежное устройство соединено с нижним концом собирающей мембраны.

Группа изобретений относится к технологиям укладки трубопроводов при подводной добыче углеводородов. При осуществлении способа прикрепляют натяжной элемент вдоль участка трубопровода в по меньшей мере двух местах, прикрепляют поплавковый элемент к натяжному элементу для изгибания участка трубопровода, отсоединяют поплавковый элемент, тем самым обеспечивая непосредственную стыковку трубопровода.

Группа изобретений относится к области добычи текучих сред из подземных пластов-коллекторов и, в частности, к способам транспортировки добываемой текучей среды из скважины и связанного с этим оборудования.

Изобретение относится к способу предотвращения образования гидратов в текучих средах, содержащих газы или газовые конденсаты. Способ включает воздействие на указанные текучие среды электромагнитными волнами в пределах видимой и инфракрасной области спектра, заключенной в диапазоне λ от 500 нм или более до менее 1 мм (от более 300 ГГц до 600 ТГц или менее), для предотвращения образования кристаллических связей, ответственных за образование указанных гидратов.

Изобретение относится к разработке глубоководных морских месторождений природного газа, в частности арктического Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Изобретение относится к средствам для очистки водоема, в частности реки, от нефтепродуктов. Предложено устройство для очистки водоема, состоящее из катера, имеющего электродвигатель, соединенный с барабаном, на который намотана состоящая из герметического материала пленка, имеющая в верхней части пузыри, заполненные воздухом, баржи, имеющей соединенный с радиоуправляемым двигателем и с емкостью насос, шланг которого скреплен около конца с герметической емкостью, заполненной воздухом, при этом расположенный на берегу катер имеет лебедку и пленка концом прикреплена к расположенной на другом берегу второй барже, имеющей двигатель, электрогенератор и вторую лебедку, а тросы двух упомянутых лебедок прикреплены к концу шланга насоса расположенной посреди реки первой баржи.

Изобретение относится к устройствам для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической и металлообрабатывающей промышленности, при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических примесей, а также для сбора нефтепродуктов с поверхностей водоемов рек, озер, морей и океанов.

Изобретение относится к охране окружающей среды при технической эксплуатации магистральных нефтепроводов и может быть использовано для сбора нефти или нефтепродуктов под ледяным покровом морей, водоемов и рек.

Изобретение относится к устройствам для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей и может быть использовано в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей и моющих растворов от посторонних органических примесей, а также для удаления нефтепродуктов с поверхностей водоемов рек, озер, морей, океанов.

Изобретение относится к области поддержания в надлежащем состоянии поверхности открытых водоемов и может быть использовано для очистки труднодоступных мест и болот от разливов нефтепродуктов, а также для разжижения высоковязких нефтяных эмульсий и твердых нефтесодержащих отходов и их последующего сбора.

Изобретение относится к защите поверхности водоемов от растекания по ней нефтяного загрязнения. Устройство включает регулирующую емкость, образованную гибкой оболочкой и жестким водосливным щитом.
Изобретение относится к утилизации бытовых отходов. Сущность изобретения состоит в том, что вылавливают расплавляемый пластик из водоемов посредством судна-траулера, монтируют на траулере установку для расплавления пластика и постоянно подогреваемые емкости для доставки расплавленного пластика на предприятие по производству из него контейнеров для раздельного сбора компонентов бытовых отходов, пакетов для сбора продуктов отправления естественных надобностей, кресел для удобства их сбора, кабин для скрытного сбора продуктов отправления естественных надобностей.

Способ очищения от механического загрязнения нефтью, нефтепродуктами, иными примесями поверхностных и донных слоев водных объектов, с применением вихревого оборудования: завихрителей, вихревых труб, сепараторов-конфузоров, циклонов-конфузоров, а также плавучих транспортных средств, путепроводов, накопительных емкостей.

Изобретение относится к устройствам для поддержания в надлежащем состоянии или очистки поверхности открытых водоемов от нефти и подобных плавающих материалов и может быть использовано для устранения последствий разлива нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для сбора разливов нефти (нефтепродуктов) из-под ледяного покрова, преимущественно арктических водоемов.

Изобретение касается бурового судна с буровой шахтой, предназначенного для разведочного морского бурения на нефтяных и газовых месторождениях Арктики с применением водоотделяющей колонны (райзера).

Изобретение относится к подводному позиционированию несамоходной подводной техники и удержанию ее в заданных координатах, в частности специализированного устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности точного адаптивного длительного позиционирования устройства типа «купол» для ликвидации подводных разливов нефти. Для снижения энергетических затрат по сравнению с применением системы динамического позиционирования предлагается система якорного позиционирования, состоящая из якорей с гидроакустическими маяками-ответчиками, электрических лебедок глубоководного исполнения, датчиков системы контроля среды, гидроакустического маяка-ответчика «купола». Система подводного позиционирования позволяет устанавливать, удерживать и управлять перемещением специализированного устройства типа «купол» с поверхности воды с судна-носителя, находящегося в безопасной зоне. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх