способ подводной добычи углеводородов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ подводной добычи углеводородов, заключающийся в пробуривании скважины на дне моря до нефтеносного горизонта, закрытии ее оболочкой и транспортировке углеводородов по трубе на поверхность, отличающийся тем, что создают процесс принудительного регулируемого образования газовых гидратов, для чего нефть, содержащую газ, смешивают с необходимым количеством воды с поверхности в конусе, имеющем средства механического перемешивания в виде крыльчатки, вращаемой водой, поступающей через сопла, закрепленные на уровне крыльчатки в стенке конуса, до образования газовых гидратов и транспортируют на поверхность смесь из продуктов разрушения газовых гидратов в виде газогидратного шлама - песка, воды и нефти.

2. Устройство для подводной добычи углеводородов, содержащее оболочку над скважиной на дне моря, соединенную с трубопроводом, выходящим на поверхность, отличающееся тем, что обсадная труба на устье скважины содержит разрушаемую по сигналу пробку, а оболочка выполнена в виде конуса, вершина которого соединена с трубопроводом, а края - с балластным кольцом, внутри конуса на его осевой линии закреплена крыльчатка, на уровне которой по кольцу в стенке конуса закреплены регулируемые сопла, имеющие угол к касательной конуса, обеспечивающие максимальную скорость вращения крыльчатки при поступлении воды с поверхности.

Описание изобретения к патенту

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской добыче углеводородного сырья (нефти, газа), которые, как правило, поступают из пробуренной скважины вместе.

Известен способ добычи газа в открытом море, в котором с помощью купола над скважиной, газ собирают, дожимают его до жидкости и, далее, транспортируют на поверхность по гибкому трубопроводу, закрепленному на поплавке(1). Известный способ имеет недостаток, который заключается в том, что, газ, как правило, содержит пары воды, которые под давлением образуют газогидрат, который закупорит трубопровод.

Известен способ борьбы с газогидратами, в котором поддерживают температуру в трубопроводе выше температуры гидратообразования, очищают газ от паров воды, вводят в трубопровод различные ингибиторы и пр. (2). Все перечисленные способы в условиях подводной добычи чрезвычайно затратны и технологически трудно выполнимы.

Известно устройство для добычи углеводородов со дна морей, которое представляет собой замкнутую оболочку в виде купола, находящегося над скважиной и соединенного с транспортным трубопроводом (3). Упомянутое устройство также не свободно от отложения и закупорки газогидратами трубопровода.

Целью настоящего предложения является уменьшение вероятности закупорки транспортного трубопровода и доставки со дна на поверхность углеводородов любого вида (газовых, жидких) с помощию одного технологического комплекса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подводной добычи углеводородов, заключающимся в прбуривании скважины на дне, закрытии ее оболочкой и транспортировке углеводородов по трубе на поверхность, углеводороды смешивают с водой в конусе, имеющим средства механического перемешивания воды и нефти до образования в ней газогидрата, и транспортируют на поверхность смесь из продуктов разрушения газогидрата, воды и нефти.

Поставленная цель в устройстве достигается тем, что обсадная труба скважины содержит разрушаемую пробку, оболочка выполнена в виде конуса, вершина которого соединена с трубопроводом, а края - с балластным кольцом, при этом внутри конуса, на его осевой линии закреплена крыльчатка, на уровне которой, по кольцу расположены управляемые сопла, имеющие угол к касательной конуса, обеспечивающим, максимальную скорость вращения крыльчатки.

Возможность реализации.

На фиг.1 показано устройство, реализующее предложенный способ, на фиг.2 то же устройство - вид сверху и с разрезом.

Над скважиной - 1, пробуренной на дне - 2, устанавливается конус - 3, удерживаемый балластным кольцом - 4. Устье скважины, ее обсадная труба, закрыта разрушаемой пробкой - 5. Конусообразная оболочка-3 заканчивается патрубком - 6, на котором закреплен транспортный трубопровод - 7, выходящий на поверхность. Внутри конуса, на оси - 8, с помощью крестовин - 9 закреплена вращающаяся крыльчатка - 10. На ее уровне в стенках конуса установлены сопла - 11 под углом b к касательной конуса, который обеспечивает максимальную силу струи из сопла на крыльчатку, отверстия в соплах имеют возможность регулировки(механизм регуляции не показан).

Предлагаемый способ добычи с помощью описанного устройства реализуется следующим образом. После достижения нефтеносного горизонта бурение скважины прекращается, в буровую колонну под давлением закачивается до уровня дна твердеющая пробка с гидроакустическим инициатором разрушения (взрывного, химического и т.п.). Буровая колонна на уровне дна развинчивается, и на ее устье наводится описанный конус с транспортным (гибким) трубопроводом, поплавком и пр. Далее, подается команда на разрушение пробки - 5. Нефть заполняет конус - 3 и поднимается по трубопроводу - 7 на поверхность. Для успешной работы устройства необходимо осуществить подсос нефти на поверхности. В этом случае через сопла - 11 внутрь конуса - 3 начнет поступать вода, которая обеспечит вращение крыльчатки - 10. Сразу же, при наличии газа в нефти, (а он практически всегда там присутствует) начнется образование газогидратных пузырьков (4), которые будут разрушаться крыльчаткой - 10. В патрубок - 6 воронки будет поступать смесь из нефти, газогидратного шлама(песка) и воды. Оптимальное количество воды, необходимое для образования газогидрата, будет определяться производительностью насоса на поверхности, объемом нефти, поступающей из скважины и отверстиями сопел - 11, которые и нужно отрегулировать в соответствии с двумя первыми параметрами. Поскольку, как ясно из описания, проблема образования газогидрата была «снята» его принудительным возникновениием в самом начале, его отложение на стенках трубопровода ликвидировано, как таковое.

Помимо традиционной нефтедобычи со дна, описанные способ и устройство могут быть использованы и при возникновении аварийных ситуаций, таких, например, как авария в Мексиканском заливе.

Источники информации

1. Патент России № 2078199.

2. Истомин A.M., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа. М., OOO «ИРЦ Газпром», 2004.

3. Патент России № 2393338.

4. А.Е.Егоров и др. Разрушение глубоководных метановых пузырей. «Океанология», 2010, том 50, № 4, с.1-10