МОБИЛЬНОЕ ПОДВОДНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ Российский патент 2024 года по МПК B65D88/78 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности, для хранения и транспортировки нефти и других жидких углеводородов на шельфе арктических морей, и может быть использовано для накопления, перемещения, хранения и выдачи природных жидких углеводородов для их транспортировки потребителю [B65D 88/78, E21B 43/01].

Из уровня техники известен ПЛАВУЧИЙ ПОДВОДНЫЙ РЕЗЕРВУАР ДЛЯ СБОРА И ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ [RU 2021959 C1, опубл.30.10.1994], включающий корпус с распределительным узлом и средством его крепления к грунту, содержащим гибкий элемент. Кроме того, резервуар снабжен установленными в корпусе герметичной уравнительной цистерной с клапанами заполнения забортной жидкой средой и вентиляции и цистернами постоянной и переменной плавучести, при этом корпус выполнен разгруженным от внешнего гидростатического давления, а гибкий элемент - упругим по усилию срабатывания, превышающему величину плавучести погруженного корпуса без нефти, и соединен с клапаном заполнения забортной жидкой средой.

Недостатком данного решения является жесткая связь с грунтом, и как следствие, отсутствие возможности перемещения резервуара под водой.

Также из уровня техники известно ПОДВОДНОЕ ХРАНИЛИЩЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ [SU 1510290A1, опубл. 20.04.2000], содержащее выполненный в виде герметичной емкости понтон с патрубками, шарнирно закрепленные на понтоне три продуктопровода, центральный из которых сообщен с полостью понтона, и раздаточные рукава. Кроме того, хранилище снабжено цилиндрическими вставками, закрепленными внутри понтона с зазором относительно днища на двух патрубках для подключения раздаточных рукавов, а третий патрубок выполнен перфорированным на отрезке, размещенном внутри понтона, и снабжен элементами зацепления, закрепленными на внутренней стороне образующей патрубка, и подпружиненным поплавковым клапаном, на внешней образующей которого выполнены вертикальные направляющие для элементов зацепления, при этом каждый крайний продуктопровод соединен с раздаточным рукавом с внешней стороны понтона.

Недостатком данного решения также является жесткая связь с грунтом, и как следствие, отсутствие возможности перемещения резервуара под водой.

Наиболее близким по технической сущности заявленному решению является ГЛУБОКОВОДНОЕ ПОДВОДНОЕ НЕФТЕХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ [CN101672176A, опубл. 2010-03-17], включающее в себя подводный устьевой модуль, модуль подводной подготовки, модуль подводного хранения нефти для замены воды, глубоководный стояк, понтон, челночный нефтяной танкер. При этом подводный устьевой модуль, модуль подводной подготовки и модуль подводного хранения нефти и воды расположены на морском дне и соединены последовательно трубопроводами. Один конец глубоководного стояка соединен с модулем подводного хранения нефти водонефтяного вытеснения, а другой конец соединен с понтоном. Челночный танкер пришвартовывается к понтону при погрузке нефти.

Основной технической проблемой прототипа является отсутствие возможности перемещения резервуара под водой в горизонтальной плоскости.

Задача изобретения заключается в устранении недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности автономного, или с участием специального буксира, перемещения подводного хранилища для жидких нефтепродуктов под водой. Кроме того, технический результат заключается в повышении экологической и пожарной безопасности транспортировки.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что мобильное подводное хранилище для жидких нефтепродуктов содержит жесткую водопроницаемую платформу, выполняющую функцию каркаса, внутри которой размещены емкости для хранения жидких нефтепродуктов, на корме жесткой водопроницаемой платформы размещены водно-воздушные движители, сверху жесткой водопроницаемой платформы размещены емкости для хранения сжатого воздуха, предназначенного для работы водно-воздушных движителей, также на платформе размещена балластная система и компенсирующие баллоны для управления загрузкой мобильного подводного хранилища, средство для закачки сжатого воздуха в емкости для хранения сжатого воздуха и система управления мобильным подводным хранилищем.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлена общая схема работы хранилища для жидких нефтепродуктов.

На фиг. 2 представлен общий вид хранилища для жидких нефтепродуктов.

На фиг. 3 представлено хранилище для жидких нефтепродуктов в разрезе.

На фигурах обозначено: 1 - жесткая водопроницаемая платформа, 2 - емкости для хранения сжатого воздуха, 3 - водно-воздушные движители, 4 - средство для закачки сжатого воздуха в емкости для хранения сжатого воздуха, 5 - труба для подачи воздуха и трос, 6 - система управления мобильным подводным хранилищем, 7 - емкости для хранения жидких нефтепродуктов, 8 - обслуживающее судно, 9 - компрессор.

Необходимость создания и использования подводных хранилищ стала особенно актуальной в последние десятилетия в связи с трудной логистикой доставки добытой нефти при освоении и эксплуатации арктических месторождений. Подводные хранилища в месте дислокации скважины позволяют отказаться от строительства подводных трубопроводов от месторождения до берегового терминала (стоимость таких трубопроводов весьма большая) и тем сократить себестоимость транспортировки и повысить безопасность работы системы на начальных этапах поставки нефти потребителю.

Вместе с тем, создание и эксплуатация стационарных подводных хранилищ имеет специфические недостатки: строительство и содержание таких хранилищ с учетом их содержания делает их эксплуатацию и обслуживание довольно дорогим, а это означает, что создание их возле скважин с невысокими запасами нефти нерентабельно. И если учесть тот факт, что месторождения с низким дебитом встречаются чаще и больше рассеяны, то возможным решением является создание мобильных хранилищ, которые имеют объем, сопоставимый с недельной или месячной добычей (позволит эффективнее организовать добычу и отправку нефти на загрузку большого танкера или стационарного резервуара). Для полноценного обслуживания логистики большого месторождения, вероятно, потребуется целая флотилия подводных танкеров.

Мобильное подводное хранилище будет достаточно эффективно, если сможет совершать перевозку нефтепродуктов в локальном масштабе, и при необходимости продолжительное время сохранять груз в безопасном месте, т.е. на пути от скважины до комплексного сборного пункта. Поэтому для успешной работы подводного хранилища ключевым факторами является коррозийная устойчивость оболочек емкостей для нефти и высокие требования к безотказности и надежности движителей, их экологической и пожарной безопасности.

По сумме требований к подводному хранилищу наиболее адекватным источником движения являются водно-воздушные движители (см. патент RU 2799688 C1), а источником энергии - сжатый воздух.

Конструктивно мобильное подводное хранилище для жидких нефтепродуктов содержит каркас - то есть жесткую водопроницаемую платформу 1, внутри которой размещены емкости для хранения жидких нефтепродуктов 7, на корме платформы 1 размещены водно-воздушные движители 3. Оптимальное число движителей 3 - до двенадцати штук.

Сверху жесткой водопроницаемой платформы 1 размещены емкости для хранения сжатого воздуха 2, который предназначен для работы водно-воздушных движителей 3.

Также на платформе 1 размещена балластная система и компенсирующие баллоны для управления загрузкой мобильного подводного хранилища (на фиг. не показано), средство для закачки сжатого воздуха 4 в емкости 2 для хранения сжатого воздуха и система управления мобильным подводным хранилищем 6.

Для обслуживания и перемещения подводного хранилища может быть использовано судно 8, которое содержит компрессор 9.

Обслуживающее судно 1 подключено к подводному хранилищу посредством трубы для подачи воздуха и троса 5. Данное подключение необходимо для закачки сжатого воздуха в емкости для хранения сжатого воздуха 2, размещенных на платформе 1.

После закачки необходимого количества воздуха судно 1 отделяется, и хранилище переходит в режим автономного функционирования.

В режиме автономного функционирования в движители попадает сжатый воздух, вследствие чего вся конструкция получает непрерывный импульс тяги, достаточный для перемещения его под водой в горизонтальной плоскости, а система управления 6 регулирует распределение воздуха по отдельным и тем самым меняет направление суммарного импульса тяги в горизонтальной плоскости. При этом ввиду того, что для движения и управления хранилищем используется только сжатый воздух, полностью отсутствуют дополнительные механические системы и устройства, то высокая экологическая и пожарная безопасность обеспечивается естественным путем.

Система управления 6 является автономной и обеспечивающей координацию хранилища по маршруту на основе запрограммированных данных, спутниковых данных и/или с помощью специально установленных по маршруту движения акустических маяков. Кроме того, платформа может двигаться на буксире посредством тяговой многофункциональной трубе-тросе 5 длиной 600-900 метров, прикрепленной к обслуживающему судну 8, выполненному на базе буксира. Труба для подачи воздуха и трос 5 выполняют следующие функции: обеспечивает буксировку (т.е. выдерживают нагрузку на разрыв в несколько десятков тонн силы) и служат соединительной трубой, между компрессором 9, установленном на судне 8, и емкостями для хранения сжатого воздуха 2.

В режиме буксировки автономное управление отключается, и движители работают по командам буксира для поддержания тяги и коррекции направления движения.

Балластная система и компенсирующие баллоны предназначены для управления загрузкой. Ввиду того, что удельный вес нефтепродуктов заметно ниже воды, наполнение мягкой оболочки после откачки нефти, необходимо компенсировать балластом.

Из сложившейся практики и существующих природных условиях следует, что актуальные требования к общим техническим характеристикам подводного хранилища следующие: объем перевозимых нефтепродуктов: 5-10 тысяч тонн, глубина коридора для транспортного передвижения 50-80 метров, скорость (средняя для движения на локальном уровне) 3-8 км/час.

Мобильные хранилища для жидких нефтепродуктов могут использоваться и для относительно продолжительного (10-20 месяцев) подводного хранения. При этом в неиспользуемых прибрежных заливах может быть организован склад нефтепродуктов в виде парковки для десятков подводных хранилищ, которые можно укладывать в несколько слоев. Это может быть особенно актуально для защиты нефти от террористических атак с воздуха.

Таким образом, за счет того, что мобильное подводное хранилище для жидких нефтепродуктов содержит жесткую водопроницаемую платформу, выполняющую функцию каркаса, внутри которой размещены: емкости для хранения жидких нефтепродуктов, на корме - водно-воздушные движители, сверху - размещены емкости для хранения сжатого воздуха предназначенного для работы водно-воздушных движителей и устройство для его закачки, а также система управления мобильным подводным хранилищем, внизу платформы - балластная система и компенсирующие баллоны для управления загрузкой мобильного подводного хранилища, то все это в комплексе обеспечиваются возможность управляемого автономного перемещения подводного хранилища для жидких нефтепродуктов под водой при соблюдении требований надежной экологической и пожарной безопасности.

Изобретение относится к области нефтедобычи, хранения и транспортировки нефти и других жидких углеводородов на шельфе арктических морей, и может быть использовано для накопления, хранения и выдачи природных жидких углеводородов перед его транспортировкой потребителю. Мобильное подводное хранилище для жидких нефтепродуктов, содержащее жесткую водопроницаемую платформу, внутри которой размещены емкости для хранения жидких нефтепродуктов, на корме жесткой водопроницаемой платформы размещены водно-воздушные движители, сверху жесткой водопроницаемой платформы размещены емкости для хранения сжатого воздуха, предназначенного для работы водно-воздушных движителей, также на платформе размещена балластная система и компенсирующие баллоны для управления загрузкой мобильного подводного хранилища, средство для закачки сжатого воздуха в емкости для хранения сжатого воздуха и система управления мобильным подводным хранилищем. Технический результат изобретения заключается в практической возможности автономного перемещения подводного хранилища для жидких нефтепродуктов под водой при соблюдении условий полной экологической и пожарной безопасности, так и допускает возможность их использования со специальным буксиром. 3 ил.

Мобильное подводное хранилище для жидких нефтепродуктов содержит жесткую водопроницаемую платформу, выполняющую функцию каркаса, внутри которой размещены емкости для хранения жидких нефтепродуктов, на корме жесткой водопроницаемой платформы размещены водно-воздушные движители, сверху жесткой водопроницаемой платформы размещены емкости для хранения сжатого воздуха, предназначенного для работы водно-воздушных движителей, также на платформе размещена балластная система и компенсирующие баллоны для управления загрузкой мобильного подводного хранилища, средство для закачки сжатого воздуха в емкости для хранения сжатого воздуха и система управления мобильным подводным хранилищем.