атомное энергообеспечение разведки, добычи
и транспортировки
углеводородов на арктическом
шепьфе
Е.П. ВЕЛИХОВ, В.П. КУЗНЕЦОВ (НИЦ "Курчатовский институт"), Д.А. МИРЗОЕВ (ДОАО "ЦКБН ОАО "Газпром")
Освоение месторождений и транспортировка углеводородов на шельфе сопряжены с большими затратами энергии. Мощности приводов буровых установок, энергетических установок на морских добычных платформах, магистральных газоперекачивающих станций, двигателей танкеров и газовозов достигают нескольких десятков МВт.
Крупномасштабное использование углеводородного топлива для обеспе-
Рис. 1.
Подводный ледокольный танкер: 1 - жилые помещения; 2 - главный пост управления; 3 - движительный комплекс; 4 - силовой электропривод; 5 - грузовые танки; 6 -„ турбоэлектрогенератор; 7 - паротур-5 бинная установка; 8 - атомная паро-? производительная установка; е 9 - ледокольная надстройка.
2
0
1
8 m
ix
Е
чения собственных нужд нефтегазовых проектов на Арктическом шельфе приведёт к снижению объёмов экспортного сырья, негативному воздействию на хрупкую с резко замедленным самовосстановлением природу Арктики как вследствие тепловых выбросов в атмосферу, так и возможных разливов нефти во льдах, для ликвидации которых сегодня отсутствуют эффективные технологии.
На основе обширного опыта деятельности в российской Арктике, использование атомной энергетики (АЭ) представляется весьма целесообразным для освоения Арктического шельфа. Выполняются проработки атомных подводных танкеров, газоперекачивающих станций, подводно-подлёдных комплексов и других технических средств с атомными энергетическими установками (АЭУ) для освоения морских нефтегазовых месторождений в ледовых условиях.
Подводные танкеры. Конструкторским бюро "Малахит" предложен атомный подводный ледокольный танкер (рис. 1) со следующими характеристиками:
Водоизмещение - 44 000 м3 Грузоподъёмность - 20 000 т Длина корпуса - 168 м
10
© Е.П. Велихов, В.П. Кузнецов, Д.А. Мирзоев
9 10 11 12 13
14 15
Рис. 2.
Компоновка атомной подводной газоперекачивающей станции:
I - прочный корпус; 2 - лёгкий корпус;
3 - спасательная камера;
4 - паротурбинная установка;
5 - паропровод ПТУ; 6 - отсек управления; 7- шлюзовая камера; 8 - жилой отсек; 9 - посадочный узел стыковки с платформой;
10 - узел стыковки с газопроводом;
II - выгородка узла стыковки с платформой; 12 - турбогенератор; 13 - атомная паропроизводящая установка; 14 - циркуляционный насос ПТУ; 15 - турбонагнетатель; 16 - аккумуляторная батарея.
Рис. 3.
Схема подводного комплекса СПГ: 1 - ледяной покров; 2 - танкеры; 3 - хранилища газа; 4 - производство по сжижению газа; 5 - технологические установки для обработки газа;
6 - атомные энергетические установки; 7- хранилища конденсата; 8 - танкеры-конденсатовозы; 9 - терминалы СПГ; 10 - технологические установки конденсата; 11 - подводные закачивания скважин.
Тепловая мощность АЭУ -125 МВт
Мощность на винтах -31 МВт
Скорость подводная -20 уз.
Конструкторским бюро "Лазурит" выполнена проработка подводного тан_ кера водоизмещением
500 000 м3 с АЭУ, размещаемыми в отдельных подводных судах-толкачах танкера, с целью снятия вопроса о допуске такого танкера в порты назначения, когда атомные буксировщики (толкачи) подводного танкера могут отстыковываться и оставаться в международных водах.
Атомные подводные газоперекачивающие станции. Конструкторское бюро "Рубин" выполнило экспертную оценку подводной газоперекачивающей станции (АПГПС) для перекачки природного газа по подводным газопроводам на больших глубинах.
АПГПС представляет собой автономную компрессорную станцию с атомным паротурбинным приводом в виде специального подводного судна (рис. 2), способного самостоятельно погружаться, всплывать, маневрировать в подводном и надводном положении, осуществлять стыковочные операции с подводными газопроводами.
Рис. 4. 5
Подводный танкер и подводный £ терминал СПГ. §
АПГПС работает в автоматическом режиме без обслуживания с возможностью посещения станции в подводном положении для выполнения профилактических работ.
Основные характеристики АПГПС:
• Водоизмещение полное, м3 - 7500
• Размеры АПГПС, м:
- длина - 56
- ширина - 18
- высота - 16
• Мощность на валах компрессоров, МВт - 43
• Мощность турбогенераторов, МВт - 6
• Срок службы АПГПС, год:
- общий - 30
- между ремонтами -10
• период непрерывной работы без обслуживания, тыс. час. - 5(10)
Две такие АПГПС обеспечивают перекачку 25 млрд м3 газа в год по двум ниткам подводного газопровода от Штокманского газоконденсатного месторождения до побережья Кольского полуострова протяженностью 600 км при глубинах моря до 500 м.
Подводный комплекс
для производства сжиженного природного газа
Сегодня более 300 танкеров ежегодно перевозят более 60 млн т сжиженного природного газа (СПГ). Оценки показали, что профессиональное террористическое воздействие на современный танкер СПГ нанесёт не-013приемлемый ущерб среде обитания. £ Сообществом заинтересованных ор-| ганизаций: НИЦ "Курчатовский инсти-§ тут", Институт машиностроения им. £ Благонравова РАН, ЦНИИ им. акад. I А.Н. Крылова, СПМБМ "Малахит", ПО г "Севмаш", ЦКБ "Лазурит" с участием | американского партнёра была выпол-| нена проработка полностью подводной 1 технологии производства, перегрузок 1 и транспортировки сПг. I На рис.3 представлена схема под-^ водного комплекса, развёрнутого непосредственно на морском газовом месторождении.
На рис. 4 представлен подводный танкер и подводный терминал СПГ.
Характеристики подводного танкера СПГ:
• Грузовместимость, м3- 150 000
• Водоизмещение, м3 - 277 000
• Длина корпуса, м - 260
• Осадка на плаву в грузу, м - 18
• Мощность АЭУ, КВт - 2 х 50 000
• Скорость подводного хода, уз. - 19
• Глубина погружения, м - 100
• Экипаж, чел. - 35
• Стоимость серийного танкера, млн. 11БО - 600
Переход на подводные технологии Спг качественно снижает опасность террористического воздействия на технологические объекты мировой системы СПГ, имеющей исключительно важное значение для обеспечения глобальной энергобезопасности. Все элементы подводного комплекса СПГ могут быть созданы на базе отечественных технологий и производств.
Подводный атомный энергетический комплекс
Перспективные морские нефтегазоносные структуры арктического шельфа России располагаются в удалённых глубоководных районах с экстремальными природно-климатическими условиями. Дрейфующие ледовые поля, айсберги в сочетании с глубинами моря от 60 до 400 м исключают или ограничивают круглогодичное использование традиционных стационарных или плавучих технических средств для бурения и добычи углеводородов. Создание полностью подводных технологий необходимо для освоения арктического шельфа в этих условиях.
На фоне стремительно прогрессирующих достижений в создании технологического подводного оборудования (сепараторы, насосы, компрессоры и др.) проблема энергообеспечения шель-фовых нефтегазовых проектов на удалённых на сотни километров от берега ледовых акваториях остаётся камнем преткновения. Выход практически
безальтернативный: энергоснабжение каждого промысла от собственного автономного энергоисточника - подводной атомной энергетической станции (ПАЭС).
Компания "Комплексные инновационные технологии" выполнила проработку ПАЭС, представляющей собой платформу, на которой размещаются 4 сменяемых атомных энергетических модуля и несколько подводных аппаратов. ПАЭС буксируется в заданный район моря, балластируется и устанавливается на якорях на требуемой глубине; обслуживается в режиме посещения с использованием вертолётов (в надводном положении) или подводных аппаратов.
Энергомодули представляют собой автоматизированные самоходные подводные суда, работающие (производящие электроэнергию) на платформе или в автономном режиме, находясь ближе к месту расположения объекта энергообеспечения - буровой или добычной платформы или другого объекта подводных работ. Один из модулей на платформе - всегда в резерве. Единичная мощность энергомодуля (6 ^ 38) МВт (эл.).
Характеристика ПАЭС:
• Мощность АЭУ,
без учёта резерва - до 114 МВТ(эл.)
• Длина - до 140 м
• Ширина - до 56 м
• Высота - до 21 м
• Водоизмещение - до 20 000 м3
• Глубина позиционирования - до 150 м
Использование атомной энергетики для энергообеспечения разведки и добычи углеводородов в ледовых условиях арктического шельфа гарантирует сегодня осуществление рискованного и энергоёмкого технологического процесса с наименьшим риском негативного воздействия на окружающую среду.
Принципиальные архитектурные и проектно-конструкторские решения подводной АЭС с периодически сменяемыми атомными энергоблоками позволя-
ют не только кардинально решить весь комплекс технических, организационных и экологических проблем, но и избежать серьёзных капитальных затрат на подготовку производства.
Представляется, что ПАЭС может стать базовым средством энергообеспечения в промышленности морской добычи углеводородов на Арктическом шельфе России.
Атомное подводное буровое судно
Конструкторским бюро "Лазурит" был предложен и компанией КИТ продолжен проект атомного подводного бурового судна (АПБС) для разведки на нефть на Арктическом шельфе.
Обитаемое атомное подводное буровое судно (АПБС) имеет в своём составе все компоненты и системы, необходимые для выполнения морского бурения в объёме одной скважины глубиной до 4 км и для автономного перемещения, погружения и всплытия судна.
Характеристики АПБС:
• Длина 104 м
• Ширина 32 м
• Высота 29 м
• Водоизмещение 19 300 м3
• Глубина позиционирования до 400 м
• Мощность АЭУ 6 МВт (эл.)
При удалении до 100 км от берега возможно энергообеспечение подобного подводного бурового судна по кабе- 013 лю с берега. Р
Процесс ожижения |
природного газа £
I
Также сообществом заинтересован- г ных организаций НИЦ "Курчатовский § институт", ВНИПИНефть, ЦКБ "Лазурит" Л и ОКБМ "Африкантов" в первой поло- 1 вине "нулевых" годов было выполнено 1 сравнительное исследование вариан- I тов энергообеспечения процесса ожи- ^ жения одной очереди природного газа Штокманского проекта (22.5 млрд м3 в
год) с использованием э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.