способ добычи и транспорта природного газа из газовых и газогидратных морских месторождений - "цветы и пчелы"

Формула изобретения

Способ добычи и транспорта газа из газовых и газогидратных морских месторождений, включающий добычу природного газа скважинами, его переработку в гидратное состояние и транспортировку на передвижном средстве, отличающийся тем, что добычу природного газа скважинами осуществляют периодически с одновременной его подачей на передвижное средство, а переработку газа осуществляют на передвижном средстве в одной группе емкостей с одновременным разложением в другой группе емкостей гидратов углекислого газа отходов промышленных предприятий и закачиванием последнего на глубину моря, обеспечивающую его захоронение в гидратном состоянии, причем переработку добытого газа и разложение гидратов углекислого газа осуществляют с использованием баланса тепла между ними.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к способам морской добычи природного газа и его транспорта.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ добычи и транспорта природного газа из газовых и газогидратных морских месторождений [Gudmundsson J. S., Hveding F., Borrehaug A. Frozen Hydrate Compared to LNG. Trondheim, Norwegian Institute of Technology, 1995, p. 9-11, fig. 2-3], включающий добычу природного газа скважинами, его переработку в гидратное состояние и транспортировку на передвижном средстве. Переработку газа производят на морской добывающей платформе с помощью специальной установки, которая включает в себя емкость для подготовки воды к гидратообразованию, холодильник для наработки мелкого льда из этой воды, реактор, разделитель гидрата и воды, замораживатель и погрузчик гидратов на передвижное транспортное средство. Нагревательная установка и установка подготовки и подачи газа потребителю сооружены на берегу для обратного процесса - разложения гидратов и осушки газа.

Известный способ имеет следующие недостатки. Для осуществления известного способа требуется установка тяжелого оборудования на добывающую платформу, что делает ее малоподвижной и неспособной к быстрым перемещениям по мере истощения разрабатываемого участка. При переработке природного газа в гидратное состояние требуется сначала очистить газ, наработать гидрат, отвести большое количество тепла, выделяемого при гидратообразовании, спрессовать гидрат, заморозить его и погрузить гидрат в замороженном виде на передвижное средство, что приводит к потере большого объема газа во время этих операций.

При создании изобретения решалась техническая задача: снижение энергозатрат и совмещение технологий переработки природного газа в гидратное состояние и утилизация углекислого газа отходов промышленных предприятий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе добычи и транспорта природного газа из газовых и газогидратных морских месторождений, включающем добычу природного газа скважинами, его переработку в гидратное состояние и транспортировку на передвижном средстве, добычу природного газа скважинами осуществляют периодически с одновременной его подачей на передвижное средство, а переработку газа осуществляют на передвижном средстве в одной группе емкостей с одновременным разложением в другой группе емкостей гидратов углекислого газа отходов промышленных предприятий и закачиванием последних на глубину моря, обеспечивающую его захоронение в гидратном состоянии, причем переработку добытого газа и разложение гидратов углекислого газа осуществляют с использованием баланса тепла между ними.

Данное изобретение иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема добычи газа, его переработки и транспорта на передвижном средстве, включающая скважины 1, устья которых закреплены на морских глубоководных платформах 2, передвижные средства 3 для переработки и транспорта природного газа и углекислого газа отходов промышленных предприятий, береговой терминал, состоящий из установки подготовки газа к транспорту 4, доставленного передвижными средствами 3, и трубопроводов 5 и 6 соответственно для подачи газа природного газа потребителю и подачи углекислого газа отходов промышленных предприятий на передвижное средство 3.

Передвижное средство 3 представляет собой морское судно с двумя группами вертикально расположенных в трюме цилиндрических емкостей. Одна группа емкостей предназначена для текущей переработки природного газа в гидратное состояние, а другая - для разложения гидратов углекислого газа отходов промышленных предприятий. Плавучесть судна обеспечивает слой теплоизоляции на дне, бортах и крыше трюма. Конструкция судна также включает устройство для перемешивания воды в трюме (водомет), устройство для перекачки воды для гидратообразования из одних емкостей в другие (водяную помпу) и небольшой компрессор для закачки углекислого газа на требуемую глубину воды (вблизи морской платформы) или остатков сырого углеводородного газа на береговую установку по подготовке газа к транспорту 4 (у берегового терминала). Основной объем углеводородного газа закачивается с помощью давления, создаваемого самими гидратами при разложении от нагревания в трюме.

Способ осуществляется следующим образом.

На морском глубоководном газовом (или газогидратном) месторождении устанавливается несколько небольших добывающих платформ 2 ("цветы") на натяжных опорах, имеющих причалы для судов 3 и глубоководный отвод (трубу) для закачки углекислого газа на глубину гидратообразования (от 400 м и глубже). На каждую платформу устанавливается устье одной или нескольких добывающих скважин 1 (по традиционной технологии) и после испытаний скважины глушатся и консервируются до прибытия судна 3 ("пчелы"). Платформа не предусматривает пребывание на ней техперсонала. Когда судно 3 прибывает на одну из добывающих платформ 2, экипаж подсоединяет отводы судна 3 для углеводородного газа (для закачки на судно) и для углекислого газа (для откачки), запускает скважины 1, и газ под собственным давлением поступает в свободную группу емкостей, а также в освобожденные от углекислого газа и воды группы емкостей судна. Заранее запускаются устройства для перемешивания воды внутри судна 3, водяной насос для перекачки воды со специальными добавками после разложения гидратов углекислого газа и компрессор для закачки углекислого газа в море. Перемешивание воды внутри судна обеспечивает возможность регулирования скорости разложения и образования гидратов путем регулирования поступающего и уходящего потоков газа.

Образование гидратов сырого углеводородного газа производится путем впрыскивания в емкости, заполненные сырым углеводородным газом, подготовленной для гидратообразования воды (воды с небольшим количеством поверхностно-активных веществ для ускорения гидратообразования). Давление газа сначала создается естественным пластовым давлением, а по мере его падения подключается небольшой компрессор, установленный на судне 3. Запас подготовленной воды хранится на судне в специальной емкости. Одновременно в соседней группе емкостей, заполненных гидратом углекислого газа, привезенного с берега, начинается разложение этих гидратов, а выделяющийся газ под собственным давлением или с поддавливанием небольшим компрессором, установленным на судне 3, через трубу закачивается в море на глубину, обеспечивающую его захоронение в гидратном состоянии. Там образовавшийся гидрат оседает на дне моря под платформой 2. Теплообмен между емкостями внутри судна 3, заполненного водой, поддерживается циркуляцией воды с помощью небольшого водомета, установленного в трюме. Так как морские гидратосодержащие отложения обладают низкой проницаемостью, дебит добывающих скважин 1 будет быстро падать, поэтому добыча газа на одной платформе 2 ведется периодически. Длительность одного периода определяется давлением на устье скважины: как только оно снижается до величины давления гидратообразования при заданной температуре в емкостях судна 3, в скважину 1 заливается небольшое количество гидратного дисперсанта, и она консервируется до следующего периода добычи, начало которого будет зависеть от темпа восстановления давления на забое скважины 1. Судно 3 направляется к следующей добывающей платформе 2, расположенной поблизости, где приведенная выше процедура повторяется. И так от платформы к платформе, пока все группы емкостей (кроме одной) на судне 3 не будут заполнены гидратом природного углеводородного газа. После этого судно 3 направляется к береговому терминалу, где находится установка подготовки газа к транспорту 4. Здесь происходит обратный процесс: разложение гидратов углеводородного газа в одних группах емкостей с одновременным формированием гидратов углекислого газа в других по методике, описанной выше. Углекислый газ поступает с теплоэлектростанций, работающих на углеводородном топливе по трубам 6. На установке подготовки газа к транспорту 4 он с помощью компрессора подается на судно 3, где и происходит его связывание в гидраты. Высвободившийся сырой углеводородный газ поступает на установку подготовки газа к транспорту 4, где происходит его очистка, осушка, сепарация известными способами, и в товарном виде он подается в трубопровод 5, по которому он поступает потребителям (на те же электростанции).

По мере истощения продуктивных участков добывающие платформы 2 передвигаются на другие, не затронутые разработкой, участки.