Способ обеспечения жизнеспособности функционирования комплекса производства сжиженного природного газа с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли Российский патент 2020 года по МПК B63B35/44 E02D29/09 E21B43/01 F25J1/00 

Изобретение может быть применено при добыче и сжижении природного газа при освоении Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ) и при добыче полезных ископаемых на глубине океанов, в частности руды.

Промышленная осуществимость изобретения может быть подтверждена двумя мировыми рекордами мировой фирмы Redaelli Tecna (market@severstal-metiz.com; г. Череповец), которая изготовила стальной канат-рекордсмен Flexpack весом 420 тонн.

«Север-сталь метиз» владеет 100% активов Redaelli Tecna, которая может выполнить заказ на изготовление спирального каната ∅102 мм, длиной 400 м, весом 8 тонн и разрывным усилием 884 тыс. кгс. Разработанная морская платформа добычи природного газа 33 ЦКБМТ «Рубин» производительностью добычи природного газа ШГКМ составляет 22 млрд. м³/год и осуществляет осушку, очистку природного газа вплоть до соответствия природного газа ГОСТ 5542 и поставки его по газопроводу 4 на стационарный завод сжижения природного газа и переохлаждения, выполненному из секций со сферическими шарнирами с уплотнением по сферическим поверхностям шарниров. В соответствии с письмом ООПУ/ГСП-653 от 10.11.2017 зам. генерального директора по качеству ЦКБ МТ «Рубин» С.А. Соколова по вопросу о перспективах разработки проекта освоения Штокмановского месторождения авторов проекта Абрамова В.А. и Абрамовой М.В. АО ЦКБМТ «Рубин» примет решение об участии в конкурсной процедуре в случае объявления ПАО «Газпром» таковой по теме выполнения работ по разработке проекта освоения Штокмановского ГК месторождения после рассмотрения АО ЦКБМТ «Рубин» требований ПАО «Газпром». Известны также письма ДО7-1106 от 20.08.2010 Минэкономразвития РФ по проекту Абрамова «Освоение ГКМ «Штокмановское» посредством подводных плавучих заводов СПГ и метановозов» от 13 мая 2010 №190/133-183-115, который направлен на создание мощных 10 т спг/час криогенно-газовых машин Стирлинга для производства СПГ и систем предотвращения потерь СПГ и его выбросов в атмосферу, а также письмо Заявителя заявки №14215 от 09.08.2017 «О проекте Штокмановского месторождения», в котором руководство «Объединенной судостроительной корпорации» (АО «ОСК») ставится в известность о завершении этапа параметризации каскада установок производства СПГ и его переохлаждения и 100% изготовлением каскада установок Россией, а со стороны АО «ОСК» извещается в ответе Первым вице-президентом Л.В. Струговым 21-03-10680 от 20.08.2017, что инвестиционное решение о разработке Штокмановского ГКМ ПАО «Газпром» еще не принято. В данном предполагаемом изобретение решаются следующие задачи:

Задача 1 - исключение выброса метана в атмосферу Земли: сохранение экологии и экономии природного газа при освоение Штокмановского месторождения (ШГКМ), существенная экономия ПГ при охлаждении, ожижении ПГ и переохлаждении сжиженного природного газа (СПГ) установками цехов завода и быстрый выход на рабочий режим химико-технологических агрегатов (ХТА) установок СПГ путем их захолаживания азотом.

Задача 2 - снижение рисков катастроф при длительной около 3-х суток транспортировке, 650 км и сильном волнении моря, до 27 м, транспортного подводного судна, цеха в сборе с камерой, подвешенных на канатах, в сравнении с рисками транспортировки цеха в сборе с камерой самоходной баржи к свайной платформе в экстремальных условиях.

Задача 3 - простота реализации выхода цеха на водную поверхность или горизонт в толще моря при вахтово-экспедиционном методе работы и смене персонала и осуществление замены и ремонта оборудования.

Задача 4 - регулирование скорости привода лебедок цифровой системой управления при постоянном вращающем моменте пьезопривода, посредством реализации задатчика интенсивности цифрового управления.

Задача 5 - создание герметичного гибкого газопровода природного газа 34 давления 18…20 МПа из составных труб со сферическими шарнирами, уплотненными по сферическим поверхностям, покрытых дисульфидом молибдена шарниров газопровода для транспорта ПГ с морской платформы добычи ПГ в цех; тоже для трубопровода удаления морской воды из камеры при эвакуации цеха и всплытии его до глубины 50 метров.

Задачи 6 - креативное выравнивание сил тяжести сборочной единицы герметичных цеха и камеры, и выталкивающей силы, погруженной в воду сборочной единицы цеха с камерой.

Задача 7 - технологическое обеспечение необходимого количества сортамента из титана: для изготовления корпусных конструкций цеха, камеры, свайной конструкции эстакады и платформы, герметичных конструкций размещения элементов ХТА, баржи, подводного герметичного судна, самотормозящих лебедок, стальных канатов с покрытием на морскую воду.

Задача 8 - все поставленные задачи с 1 по 7 и 9 могут быть успешно решены отечественной промышленностью, т.к. имеется задел в судотехнике, судотехнологии, криогенной технике, в производстве титанового проката (лист Пт-3ВТУ1-5-357 1600×1600×25 ООО «ТД Корпорация ВСМПО - АВИСМА»), письмом № ТД-М/2434 от 28.11.17, td-info@vsmpo-avisma.ru.

Задача 9 - электрообеспечение электропроводов криогенно-газовых машин (КГМ) Стирлинга сжижения ПГ, переохлаждения СПГ, сжижения азота КГМ Стирлинга для захолаживания КГМ Стирлинга ПГ посредством детандер-генераторных агрегатов (ДГА), размещенных в цехах завода.

Задача 10 - создание заводов сжижения природного газа без накопительных криогенных резервуаров СПГ путем одновременного запуска линий производства СПГ, размещенные в коффердаме 54 метановоза 32, завода 1, заправки танков 35 переохлажденным до -170°С СПГ давлением ~2 атм. вместо 20 атм. при размещении КГМ Стирлинга на глубине 300 метров в цехе завода.

Задача 11 - обеспечение безболтового надежного прижатия цеха с камерой с учетом изменчивости морского течения относительно платформы эстакады, разгерметизации камеры, заполнения ее морской водой, гелием или газообразным азотом.

Заявитель представляет в заявке размещение установок и их ХТА (химико-технологических агрегатов) охлаждения природного газа, сжижения ПГ как предел наибольшей возможной производительности 10 ТСПГ/час КГМ Стирлинга, предполагаемой к изготовлению ОАО «Арсенал», Санкт-Петербург, определяющей единичные производительности входящих в состав других ХТА (химико-технологических агрегатов) охлаждения природного газа, соединенных последовательно (письмо ген. директора ОАО «Арсенал», Санкт-Петербург, С.Ю. Шарагина Первому зам. н-ка Департамента по добыче газа, газового конденсата и нефти Н.И. Кабанову, исх. №003-001 от 12.01.11 ПАО «Газпром») (письмо главного инженера ОАО «МЗ «Арсенал» С.А. Куракина, №183/282-102 от 22.03.13):

Теплообменников, разработчик ЗАО «ИЦ Технохим», начальник Проектного отдела И.А. Арсеньев, к.т.н., +7(812)612-1161 (доб. 214);

Трехпоточных вихревых труб (ТВТ), разработчик НТЦ «Вихревые технологии», директор НТЦ М.А. Жидков; ЗАО НИИ «Импульс», №13/015 от 13.02.2013, grena_der@mail.ru; (495)5417414;

Криогенный турбодетандер, разработчик Калужский турбинный завод, Костюков И.С., Сербии И.С.; техн. директор, факс (4842)562290 Л.А. Мамонов.

При этом достигается снижение температуры природного газа от +60°С на выходе из скважин до минус 165°С СПГ на выходе из КГМ Стирлинга, охлажденной жидким азотом, и давления от 200 атм до 1,5…2 атм на входе в КГМ Стирлинга. Принимая во внимание грузовместимость современных метановозов 200 тыс. м³ СПГ и время загрузки продолжительностью 16 часов можно определить необходимое количество установок ХТА цеха завода. Для удобства замены (выгрузки) указанных выше ХТА, а также электроприводов КГМ Стирлинга посредством детандер-генераторных агрегатов (ДГА) 60, агрегаты размещают в герметичных корпусах 25 и устанавливают на технологические балконы 26, прикрепленные к корпусу цеха и размещенные на верхней палубе 19. При описании фиг. 1^в приняты следующие аббревиатуры, обозначения и позиции:

ПГ - природный газ, патрубок входа ПГ, поз. 4 в теплообменник 43,

СПГ - сжиженный природный газ, патрубок выхода СПГ, поз. 34,

БУТ - блок управления теплообменниками 44,

ТВТ - трехпоточные вихревые трубы 45,

ТВТ БУ - блок управления трехпоточными вихревыми трубами 46,

ЭГ ТД - электрогенераторы 48 турбодетандеров 47,

КГМС СПГА - криогенногазовая машина Стирлинга сжиженных природного газа и азота 49; опорожняемый отсек морской воды 53,

БУКГМС СПГ и А - блок 50 управления криогенногазовыми машинами Стирлинга сжиженного природного газа и азота. На фигурах 1а, 1б, 1в, 1г, 1д, и на фиг. 1е представлена конструктивная схема освоения ШГКМ и комплекса производства СПГ, установленного по течению 1-4 см/с на дне 12 Баренцева моря, на глубине - 50 м, на подводной платформе 2 эстакады, на сваях 3 с герметичной камерой 42. Созданная креативная сборочная единица, состоящая из герметичных цеха 1 и камеры 42, скрепленных болтовым соединением 5, и помещенная в воду 6, сильно снижает вес цеха благодаря выталкивающей силе камеры 42, помещенной в воду, патрубок входа морской воды (-1,8°С) 51 в теплообменник 43, канаты 52 подъема блоков ХТА.

Жесткость камеры 42 обеспечивается ребрами жесткости 7, 8, установленными внутри камеры и снаружи, а также жесткостью труб 9 и посредством соединительных муфт 10 и поперечин 11.

Положение торцов свай эстакады выравнивают в пределах ±2 мм посредством фланцев 13 со ступицами, устанавливаемых на торцы концов свай 3.

Каждый цех 1 завода и камер 42 выполняют обтекаемой формы, а установочные поверхности 14 выполняют плоскими. Цех разделяют герметичными поперечными переборками 20 из титана пополам на носовые части и кормовые части нижней палубы 15 и дно 16 трюма 17 выполняют выступающими за пределы средней 18 палубы, а части носовые (см. фиг. 2 на которой изображена конструктивная схема палуб цеха завода, его шлюзов и люков) и кормовые средней 18 палубы выполняют выступающими за пределы частей верхней 19 палубы, в выступающих частях палуб 18, 19, в бортах трюма 17 цеха 1, в поперечных переборках 21 шлюзов выполняют герметичные люки 22 с входом в цех для загрузки/выгрузки оборудования через люки 23 в палубах 19, 18, 15, бортовые люки 24 захода батискафа с экипажем, а также герметичные двери 22 в поперечных переборках 21 из цехов в шлюзы.

К камере 42 прикреплены проушины 27, посредством которых присоединяются канаты 28 к лебедкам 29, установленных на кронштейнах 30, прикрепленных к внешней стороне баржи 31 или подводного танкера (пат. Рф №2380274).

Схема на фиг. 1 включает морскую платформу 33 добычи природного газа, которая подсоединяется к устьям 35 скважин посредством райзеров (гибких газопроводов) 36. В случае опасности столкновения с айсбергом 37 или необходимостью передислокации платформы, верхняя плавучая часть 38 платформы отсоединяется от нижней части 39 и отводится на безопасное расстояние буксиром 40. Химико-технологическая схема (ХТС) агрегатов подготовки (промысловой переработки) ПГ 41 состоит из множества функционально-структурных единиц и предназначена для реализации отношений между входными и выходными потоками.

Прототипом предполагаемого изобретения является «Комплекс Абрамова для промысловой разработки месторождений природного газа», патент РФ 2180305, В63В 35/44, авторы Абрамов В.А., Абрамова М.В., опубликован 20.02.1999, заявлен 23.01.1997.

Главным недостатком прототипа является сконцентрированность массы комплекса, в частности, на цехе завода: это размещение на нем теплообменников ПГ, трехпоточных вихревых труб (ТВТ), турбодетандеров с детандер-генераторными агрегатами (ДГА) выработки электроэнергии для электроприводных КГМ Стирлинга сжижения ПГ, в то же время часть их предпочтительнее разместить на метановозе, например, КГМ сжижения ПГ Стирлинга (~2 шт), а теплообменники - на морской платформе TLP, что может обеспечить более оперативное манипулирование со сборочной единицей цеха завода с камерой в части изготовления, уменьшаются натяжения канатов лебедок; вес канатов длиной 380 м, крутящий момент привода лебедок, водоизмещение и стоимость транспортирующего средства;

применение титана позволяет снизить вес завода или цеха завода и нагрузку на сваи и грунт в два раза;

протяженность технологических линий, криогенных, СПГ-высокая, не проработана принципиальная конструкция гибкой из секций сборной трубы для сред: вакуума, морской воды, СПГ, ПГ, секционированной с индиевыми, резиновыми кольцами с фторопластовым покрытием, уплотнениями по параметрам температур и давлений сред;

в необходимости криогенных накопительных резервуаров СПГ нет: моно заправлять танки метановоза запуском КГМ СПГ Стирлинга производительностью 25 м³ СПГ/час, размещенных в коффердаме метановоза;

грунт моря в комплексе использован нерационально;

отсутствует конструктивная проработка шлюза и внутрицехового транспорта объектов в шлюз и обратно.

В предполагаемом изобретении на мембранном метановозе 32 мембранные танки 35 расположены в два ряда, параллельно, в продольном направлении, между стенками танков 35 образуют коффердам 54 - не проницаемый для газов отсек на судне (англ. cofferdam) (см. Толково-энциклопедический словарь, Санкт-Петербург «Норинт», 2006, стр. 865), в котором на фундаментах размещены КГМ Стирлинга, осуществляющие электропотребление от ДГА, для производства охладителя КГМ ПГ, затем сжижение, переохлаждение ПГ после захолаживания КГМ азотом до температуры кипения ПГ КГМ Стирлинга производительностью 10 тонн СПГ/час, а также сжижение испарившегося в танках СПГ в рейсе.

Захолаживание КГМ Стирлинга азотом сокращает время выхода ее на рабочий режим на один час и выброс метана в атмосферу Земли в количестве 10 тонн/час одной КГМ Стирлинга, и значительно меньше другими аппаратами цеха завода охлаждения ПГ.

Использование коффердама 54 сокращает на десятки метров путь СПГ в танки 35 метановоза 32 от КГМ Стирлинга и нагрев СПГ в криопроводе. В комплексе подъем завода до глубины 50 метров осуществляют посредством жестко установленных самотормозящих приводов 57 лебедок 59, например, лебедки Абрамова, пат. РФ №2094362, расположенных на фланце 61 корпуса завода 1, снаружи, и прикрепленных жестко концов 55 канатов 56 бухт 58 самотормозящих приводных лебедок 59 к свайной платформе 2 эстакады, причем подъем завода на глубину 50 метров считают от верхней 19 палубы завода 1 и осуществляют запуск подъема цеха завода путем суммарного, последовательного набора выталкивающей силы, погруженных в морскую воду 6, цеха 1, опорожняемого отсека 53 цеха завода, и камеры 42, при этом спуско-подъемные приводы 57 лебедок 59 функционируют по сигналам отклонений от горизонтальности верхней 19 палубы цеха свыше предела от 3° до 5°, при этом в составе приводов могут быть применены патент РФ Абрамова В.А. №2654690 и патент Рф №2667214, выданный по решению ФИПС от 24.08.2018 по заявке 2016127905/06 от 17.07.2016 «Волновой электродвигатель Абрамова В.А.». Подвод электроэнергии от ДГА 60 осуществляют посредством электрогермовводов 62 к электроприводам 57 КГМ Стирлинга, расположенных в коффердаме 54 метановоза через линию 63.

В комплексе с целью предотвращения разжижения застенного грунта 12 свай 3 эстакады, сваи 3 выполняют из труб с повышенными теплоизоляционными свойствами ТЛТ, межтрубное пространство которых заполняют экранной изоляцией и вакууммируется для уменьшения теплопотерь ТУ 14-16-236-2010 и ТУ 14-161-239-2012 «Трубы теплоизолированные насоснокомпрессорные в хладостойком исполнении с герметичными резьбовыми соединениями для ПАО «Газпром».» Очевидно, что в комплексе технический эффект и работоспособность возможны лишь при замене самотормозящих приводных лебедок доставки цехов завода морским транспортным средством на свайную платформу на группу самотормозящих приводных лебедок, установленных на фланце цеха завода и прикрепления концов канатов 56 к свайной платформе 2 винтами 55, к примеру, описанное изображено на фиг. 1г часть левая.

Комплекс содержит систему охлаждения до низких и криогенных температур ПГ, выполненную последовательным соединением теплообменников, установленных на фундаментах цехов завода или морской платформе TLP, трехпоточных вихревых труб (ТВТ), установленных на фундаментах цехов завода, турбодетандеров цеха завода с детандер-генераторными агрегатами (ДГА) с выработкой электроэнергии на заводе с передачей ее по электрокабелям 63 на метановоз 32. Путем предварительной замены криоагента в КГМ Стирлинга ПГ на азот для захолаживания ее конструкции до -170°С, установленных на коффердаме 54 и сокращения на десятки метров пути СПГ в танки 35 метановоза 32 и нагрева СПГ в криопроводе, выход КГМ ПГ на рабочий режим может быть сокращен на один час, а выброс ПГ в атмосферу Земли на 10 тонн одной КГМ ПГ Стирлинга, см. задачу 10. Демонтаж лебедок, их замену, ремонт, обслуживание, установленных на фланце 61 цеха завода, осуществляют при установленной сборочной единицей цеха завода с разгерметизированной камерой, т.е. заполненной морской водой, на платформу 2 эстакады.

В связи с разнесением функций производства СПГ по объектам комплекса следует ожидать и узкой специализации объектов комплекса при их изготовлении предприятиями в промышленности и привлечения малого и среднего бизнеса (МСБ) в РФ.

Графическое изображение гибкого газопровода на фиг. 3 представлено симметричной половиной и тремя частями: левой, средней и правой. Параметры ПГ и морской среды приведены на частях фиг. 3.

Гибкость сборного газопровода ПГ достигается множественностью секций, сочлененных сферическими шарнирами и покрытых их поверхностей дисульфидом молибдена для снижения трения. Уплотнения выполнены посредством резиновых 64 с фторопластовым покрытием колец ТУ 2513-013-34724672-2010 на обеих сферических поверхностях шарниров. Дополнительные элементы 65, 66, 67 в соединениях защищают шарнирное соединение и ограничивают угол поворота до 15°, проходной диаметр газопровода не ограничен.

На фиг. 4 изображено разъемное, неподвижное, герметичное соединение патрубков 72, 73 с фланцами 70, 71 в виде «прокладка в шип-пазу», т.е. с уплотнительной прокладкой 79 в кольцевой канавке фланцев агрегатов установок охлаждения природного газа (ПГ) вплоть до криогенных температур, сжижения ПГ и переохлаждения СПГ, состоящих в технологической и параметрической взаимосвязи. Оси патрубков 72, 73 и фланцев 70, 71 выполнены отстоящими друг от друга в пределах (1,25…1,5)D при монтаже агрегатов. Патрубки 72, 73 с фланцами 70, 71 выполнены обращенными в одну сторону, вверх, установленными вертикально, снабжены соединяющей патрубки 72, 73 камерой 74 с каналом 75 транспорта ПГ, и вакуумной камерой 76 с патрубком 82, давлением 10^-5 мм.рт.ст., которые вытачивают на станках с ЧПУ по размерам, снимаемых с ответных элементов патрубков, установленных агрегатов, где D - наружный диаметр фланцев патрубков 70, 71. Детали 74 и сварная дет. 78 сопряжены посредством герметичного неподвижного разъемного соединения и прокладки 77, установленной между плоскими стыками деталей 74, 78. Детали 73, 71, 74, 78 теплоизолированы дет. 81. Данной конструкцией достигается обеспечение жизнеспособности функционирования комплекса производства СПГ в части монтажа/демонтажа линий агрегатов охлаждения ПГ, сжижения ПГ и исключается необходимость в перемещении агрегатов при выполнении герметичных соединений.

На фиг. 5 представлена конструкция совокупного устройства отрыва канатами лебедок ЗСПГ1 от свайной платформы 2, опирающегося посредством опор из плит 54, 60 с нанесенным на плиты покрытием из фтортензитов, например, Валкон-2, Валкон-4; вместе с тем, образующийся лед в стыке поверхностей контакта сборочной единицы ЗСПГ и камеры 42 со свайной платформой 2 расплавляют водяным паром [9] давлением 40 атм и температурой в два раза ниже температуры Кюри пызокерамического материала актюаторов с выходом пара в толщу воды по каналам 78 на глубине 300 метров; при этом в совокупном устройстве отрыва устанавливают многочисленные, равномерно расположенные по платформам пьезокерамические пакетные актюаторы (ПКПА), - пьезомеханические утройства [10], с высокой скоростью срабатывания и воспроизводимой до 100 кН генерирующей силой для перемещения нагрузки стержнями 79, установленными во втулке 84, запрессованной в дет. поз. 73. Работа ПКПА в конструкции устройства основана на применении осевых актюаторов, то есть пьезомеханических устройств, в которых принимаемый сигнал актюатором и приложенный параллельно направлению поляризации пьезокерамического элемента, например, дисков или пластин, создает их удлинение/укорочение в том же направлении ( d₃₃ - продольный пьезомодуль). Механическая прочность при сжатии пьезокерамики достигает 5000…6000 кгс/см² и при растяжении 300…350 кгс/см² (Глозман И.А. Пьезокерамика «Энергия», 1972, с. 264).

Однако допускаемые напряжения, которыми руководствуются в разработках изделий существенно меньше: т.к. d₃₃ в два раза больше чем d₃₁, который в конструкции пьезопакетов устройства из-за малой эффективности не используется. Накладки 70, 71, пьезодиски сжатия 76, диэлектрические шайбы 77, латунные электроды 80, покрытые серебром, склеивают клеем ДМП-65 ОСТ5.9131-81 с образованием сборочной единицы 75, которая суммирует пьезодеформации дисков и которую прикрепляют к свайной платформе 2 посредством накладки 70 со стороны, обращенной к грунту 12.

На фиг. 6, сечении Е-Е фиг. 5 изображен узел крепления накладки 74 с пакетным пъезокерамическим актюатором 81 посредством шпилек с метрической резьбой, головкой 82 и фиксатором резьбовых соединений 83 HARDLOCK, www.zavod-rekom.ru, предотвращающим ослабление резьбовых соединений ТУ 1600-016 31049464-9454-2015, зарегистрированного и внесенного в реестр учетной регистрации 02.11.2015.

При переменноскоростном придонном течении на (73°30' СШ и 44°ВД) [4], и координатах расположения ШГКМ, уменьшение амплитуды раскачивания сборочной единицы ЗСПГ и камеры при установленных на боковых сторонах корпуса 1 водоемных движителей 85 и электроприводных лебедочных, самотормозящих, с постоянным крутящим моментом на выходном валу, агрегатах 59, концы канатов 56, которые прикреплены к свайной платформе 2, существенной величины достигается путем обустройства свайной платформы 2 агрегатами 59, установленными в два ряда, на максимальном расстоянии между рядами, вдоль бортов на стороне ее, обращенной к грунту 12, в плоскостях 88, параллельных срединной плоскости 87 сборочной единицы, см. фиг. 7.

Канаты 56 агрегатов 59 снабжают пьезодинамоментрами 86 с табло и выполняют с разметкой, кратно четверти метра, на всей длине бухты лебедки агрегата 59. Концевые заделки канатов в виде сварного кольца сочленяют с узлами 55 прикрепления к дну сборочной единицы ЗСПГ и камеры, установленными параллельно срединной плоскости 87 сборочной единицы, в два ряда на максимальном расстоянии между рядами, положение сборочной единицы по амплитуде, глубине, скорости 30…50 м/час, фиксируют операторы, экипированные в жесткие водолазные скафандры типа Hardsuit Quantum по монитору.

Приведенные решения существенно сохраняют выталкивающую силу сборочной единицы ЗСПГ с камерой. Каждый раз шаговое выравнивание горизонтальной плоскости на всей глубине функционирования ЗСПГ с камерой осуществляют путем прерывания спуска/подъема при достижении угла наклона сборочной единицы больше допустимого угла в пределах от 5° до 10°, определяемого По результатам пересчета длин канатов электроприводных лебедок по показаниям мониторов длины канатов лебедок между местами фиксации концов лебедок, включения электроприводных лебедок сборочной единицы на спуск и подъем до выравнивания разности углов наклона сборочной единицы до нуля на любой глубине расположения сборочной единицы ЗСПГ с камерой.

Предложенный способ может быть применен также для выравнивания плоскости дна ЗСПГ с камерой до нулевой отметки в продольной плоскости.

Уровень техники

1. Грамберг И.С. Супруненко О.И., Таныгин И.А., и др. Штокмановское уникальное газоконденсатное месторождение (Баренцево море), 663, РАН Океанология, Министерство природных ресурсов, «Российская Арктика»: СПб, 2002 г.

2. Абрамов В.А., Андреев И.Л., Толчинский А.Р. АО «ЛенНИИХиммаш» (Россия). Проблемы создания и использования плавучих заводов ожижения природного газа (ПЗ ОПГ) при освоении шельфа арктических морей. Вторая международная конференция «Освоение шельфа арктических морей России». Тезисы докладов. Санкт-Петербургский государственный технический университет, 1995 г.

3. Штокмановское месторождение. Энергетический проект мирового значения. Газпром, Total. Сентябрь, 2007.

4. Письмо директора ГУ «ААНИИ» И.Е. Фролова 01-720 от 25.04.11, г. С-Петербург

5. Письмо 064686 №503-1473 от 25.03.2019 И.О. генерального директора «Прикладная химия» Е.В. Козловой, г. С-Петербург.

6. Письмо Проректора по НРиИКТ Матвеева С.А. БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова, г. С-Пебербург.

7. Экспертное заключение №0059717 №78.01.09222.П2511 от 17.06.2011

8. Письмо №1504/25 Зам. директора С.С. Чичерина от 12.09.2017 «Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова», г. С-Петербург.

9. Письмо Зам. генерального директора-главного конструктора В.Н. Заграй АО «Специальное Конструкторское Бюро Котлостроения» (АО «СКБК») №01-06/109 от 24.01.2019, г. С-Петербург.

10. Панич А.Е. Пьезокерамические актюакторы. Учебное пособие. Ростов-на-Дону, 2008, с. 159

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. Сокращение выброса метана в атмосферу Земли и экономия СПГ при разработке ШГКМ составляют в изобретении экологический и технико-экономический эффекты. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ обеспечения жизнеспособности функционирования комплекса производства сжиженного природного газа (СПГ) с уменьшенным выбросом метана в атмосферу Земли, например при освоении Штокмановского газоконденсатного месторождения на глубине 340 м, с придонным течением 1-4 см/с, при температуре морской соленой воды минус 1,8°С, водометной коррекции траектории движения айсбергов в направлении морского течения, 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 давлением 18…20 МПа и температуры от 60 до 0°С, образованного из секций труб и сферических шарниров, уплотненных по сферическим поверхностям шарниров кольцами резиновыми, установленными в канавках, 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, отличающийся тем, что образующийся при температуре минус 1,8°С и ниже лед в зазорах между опорными поверхностями сборочной единицы с камерой и свайной платформы удаляют путем его плавления высокотемпературным, в пределах от 80 до 120°С, водяным паром давлением до 40 атм и его продувкой по каналам с выпуском пара в морскую толщу воды на глубине ~300 метров, подачу пара осуществляют автоматически путем открытия/закрытия клапанов, установленных в камере, 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, в которых ведомое звено (поршень) совершает возвратно-поступательное движение в результате гидростатического напора жидкости, гидроцилиндр которых жестко связывают со свайной платформой, 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.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соединительную сборную/разборную конструкцию патрубков равных диаметров агрегатов установок получения СПГ, состоящих в технологической и параметрической взаимосвязи, с разъемными неподвижными соединениями фланцев патрубков выполняют в виде «прокладка в шип-пазу», т.е. с уплотнительной прокладкой в кольцевой канавке, оси теплоизолированных патрубков и фланцев выполняют отстоящими друг от друга в пределах (1,25…1,5)D, патрубки с фланцами выполняют обращенными в одну сторону, установленными вертикально вверх, снабжают соединяющей патрубки камерой с каналом транспорта ПГ и вакуумной камерой давлением азота 10^-5 мм рт.ст., которые вытачивают на станках с ЧПУ по размерам, снимаемым с ответных элементов патрубков установленных агрегатов, не требующих перемещений при герметизации агрегатов, где D - наружный диаметр фланцев патрубков.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что комплекс снабжен установленными на боковых сторонах корпуса сборочной единицы водометными движителями и самотормозящими электроприводными с постоянным крутящим выходным моментом, с возможностью функционирования в морской воде температурой минус 1,8°С на глубине 340 метров и более, лебедочными агрегатами, установленными на свайной платформе, на стороне, обращенной к грунту, с максимальным расстоянием между рядами, параллельными срединной плоскости завода СПГ (ЗСПГ), при этом горизонтальные оси агрегатов, установленных на платформе, выполняют параллельно бортовым и торцовым сторонам сборочной единицы, концы канатов лебедочных агрегатов прикрепляют к дну сборочной единицы, отношение D₁/d выполняют в пределах от 4 до 3, канаты лебедочных агрегатов выполняют с разметкой, кратно четверти метра, на всей длине бухты лебедки агрегата, тарирование нагрузки на канаты осуществляют посредством пьезодинамометров с табло, показания по монитору спуска/подъема сборочной единицы ЗСПГ и камеры со скоростью 30…50 м/ч фиксируют операторы, экипированные в жесткие водолазные скафандры типа Hardsuit Quantum, где D₁ - диаметр бухты лебедочных агрегатов, d - диаметр барабана лебедок.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при переменной скорости придонного течения уменьшение амплитуды раскачивания нижней части сборочной единицы ЗСПГ и камеры осуществляют установкой на боковых сторонах корпуса сборочной единицы водометных движителей и с помощью самотормозящих электроприводных с постоянным крутящим моментом на выходном валу, с возможностью функционирования в морской воде при температуре минус 1,8°С на глубине 340 метров и более, лебедочных агрегатов, установленных на свайной платформе со стороны грунта, при этом концы канатов агрегатов прикрепляют к дну сборочной единицы ЗСПГ и камеры в два ряда на максимальном расстоянии между рядами параллельно срединной плоскости, канаты выполняют с разметкой кратно четверти метра на всей длине бухты лебедки агрегата, положение сборочной единицы по амплитуде, глубине, скорости подъема 30…50 м/ч и нагрузку на канаты фиксируют посредством пьезодинамометров с табло, показания по монитору спуска/подъема сборочной единицы ЗСПГ и камеры со скоростью 30…50 м/ч фиксируют операторы, экипированные в жесткие водолазные скафандры типа Hardsuit Quantum.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прерывное шаговое выравнивание горизонтальной плоскости на всей глубоководной дистанции ЗСПГ с камерой осуществляют каждый раз путем прерывания спуска/подъема при достижении угла наклона сборочной единицей больше допустимого угла в пределах от 5 до 10°, определяемого по результатам пересчета длин канатов электроприводных лебедок по показаниям мониторов, включения электроприводов лебедок сборочной единицы на спуск и подъем до выравнивания разности углов наклона сборочной единицы.