Технологии и оборудование для арктических судов и средств морской техники для освоения шельфа

Постановление Правительства РФ от 21.02.2008 N 103 (ред. от 24.10.2013) «О федеральной целевой программе «Развитие гражданской морской техники» на 2009 — 2016 годы и «Постановлением   Правительства Российской Федерации от 15 апреля 2014 г. № 304 «Об утверждении государственной программы Российской Федерации «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013 — 2030 годы» предусмотрено решение следующих задач:

— разработка и внедрение новых прорывных разработок, необходимых для создания морской, речной техники и техники для освоения шельфовых месторождений;

— развитие инжиниринга в судостроительной промышленности до уровня сопоставимого со странами-лидерами судостроения;

-обеспечение импортозамещения и локализации производства продукции судостроения, комплектующего оборудования и техники, в том числе для освоения шельфовых месторождений и др.

Ожидаемыми   результатами реализации Программ  должны являться:

— создание научно-технического задела для производства конкурентоспособных высокоэкономичных судов и плавсредств гражданского назначения для морского, речного, рыбопромыслового флота и отраслей, осуществляющих добычу минеральных, биологических и энергетических ресурсов Мирового океана и континентального шельфа, а также судов научно-исследовательского и экспедиционного флота;

— разработка новых технологий и инновационных проектов гражданской морской техники и техники для освоения шельфовых месторождений, в том числе обладающих потенциально высокой конкурентоспособностью на мировом рынке;

-осуществление технического перевооружения на уникальных исследовательских, испытательных комплексах и стендах в интегрированных структурах отрасли в интересах создания научно-технического   задела для развития отрасли.

Ниже приведены   примеры разработки технологий  и оборудования для арктических судов и средств морской техники для освоения шельфа по данным сайта федеральной целевой программы «Развитие гражданской морской техники»(http://rgmt.spb.ru/).

ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РЕСУРСОВ НА КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ

Разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК), предназначенный для контроля параметров гравийно-щебеночной отсыпки и грунта в районе платформы гравитационного типа (рис.1) на основе морской инженерной сейсмо-акустической разведки с использованием буксируемых антенн. ПАК и технологию определения параметров гравийно-щебеночной отсыпки на основе инженерного сейсмо-акустического контроля с использованием буксируемых антенн предполагается использовать для повышения эффективности контроля состояния грунта и гравийно-щебеночной отсыпки в районе платформы гравитационного типа. Технические характеристики комплекса должны обеспечить возможность контроля параметров гравийно-щебеночной отсыпки и грунта в районе платформы гравитационного типа до глубины 100 м. Рабочая полоса частот датчиков давления в сейсмо-акустической косе должна находится в диапазоне от 30 Гц до 10 кГц. Число приемников в сейсмо-акустической косе – не менее 50. Перспективное направление применения: при строительстве и эксплуатации буровых платформ гравитационного типа, используемых для бурения скважин и добычи нефти и газа на континентальном шельфе.

Для управления бурением и контроль пробуренных нефтегазовых скважин, в том числе на морском арктическом шельфе разработан опытный образец Морского телеметрического комплекса (МТК) «Азимут», предназначенного для работы в высоких широтах на морском арктическом шельфе, в составе:

• забойной телеметрической системы (ЗТС) «Азимут-МТК»,
• информационно-измерительной системы для контроля пробуренных нефтегазовых скважин,
• станции ГТИ и газового каротажа АМТ-121-МТК;
• резервной акустической линию связи.

Создан и введен в эксплуатацию испытательный комплекс для скважинных приборов забойной телеметрической системы и каротажных инклинометров.

Созданы новые высокотехнологичные, в том числе наноструктурированные, материалы для рабочих электродов и околоанодных изоляционных основ анодов, электродов сравнения и протекторных сплавов с заданным комплексом электрохимических, физико-механических и технологических свойств для полифункциональных средств и систем электрохимической катодной и протекторной защиты от коррозии (рис.2-3) и проведено исследование их электрохимических и рабочих характеристик в морской воде: — анодный материал на основе ниобия с наноструктурированным платиновым покрытием, нанесенным способом магнетронного напыления в вакууме, для рабочих электродов анодов систем катодной защиты от коррозии, обеспечивающий величину рабочей плотности тока 5000 а/м² включительно, прочность сцепления наноструктурированного покрытия с ниобиевой подложкой до 300 МПа и снижение в 2-3 раза анодного расхода платины; — высокопрочный полимерный изоляционный композиционный материал на основе эпоксидного стеклопластика горячего прессования типа СТЭТ с плакирующим слоем из хлоростойкой силиконовой резины «Пентасил – 1513» для околоанодных изоляционных основ анодов систем катодной защиты, стойкий к воздействию активного хлора, выделяющегося на аноде при его работе и продуктов его растворения в морской воде; — материал для создания хлорсеребряных электродов сравнении, сохраняющий величину собственного потенциала от 0,24 до 0,30 В + 0,02 В в условиях изменения солености морской воды от 3 до 41 промилле и температуры от минус 4 до плюс 35о С; — новые протекторные сплавы повышенной чистоты на основе алюминия с повышенной анодной активностью марок АП4Н и АП4НМ, имеющие стабильный рабочий потенциал 1090 мВ и коэффициент полезного использования до 85-90 %.

Разработан дисперсно-армированный бетон для морских сооружений и спроектирована платформа с опорным основанием из данного материала в двух функциональных исполнениях:

• газодобывающая платформа (рис.4);
• нефтедобывающая платформа (рис.5).

Внедрение разработанных в рамках ОКР технологий позволит создавать морские нефтегазопромысловые сооружения с опорным основанием из дисперсноармированного бетона для освоения предельно-мелководного замерзающего шельфа Арктических морей. Опорные основания таких сооружений, за счет применения в качестве конструкционного материала дисперсно-армированного бетона, будут обладать высокой надежностью и долговечностью, иметь более низкую строительную стоимость по сравнению со стальными конструкциями

Подводно-подледные технологии добычи и транспортировки углеводородов

Разработана технология дистанционного химического анализа подводной разведки, мониторинга месторождений углеводородов, позволяющая повысить достоверность метода и результатов химического анализа субаквальных проявлений, обеспечить дистанционность обнаружения углеводородов под водой, не прибегая к отбору проб, повысить надежность полученных результатов. На основе нового метода лазерно-оптической дистанционной диагностики нефтегазопроявлений создан действующий макетный образец лазерного спектрометрического комплекса (ЛСК) (рис.6) для нахождения углеводородов при проведении морских геологоразведочных работ. Использование базовых, неконтактных технологий разведки и мониторинга районов с геохимическими аномалиями на основе лазерно-оптических методов имеет существенные преимущества по сравнению с традиционными контактными физикохимическими: дистанционность, высокая скорость детектирования и анализа, возможность непрерывного площадного и профильного сканирования с одновременным определением широкого набора спектральных характеристик морской и воздушной среды в области исследуемой акватории. Эти преимущества ЛСК позволяет оперативно, в короткие сроки, с высокой вероятностью обнаруживать, устанавливать точные координаты, классифицировать, проводить экспертную оценку объема залежей углеводородов, и, следовательно, снижать затраты на проводимые мероприятия. Согласно расчетам применение ЛСК позволит увеличить эффективность проведения региональных геологоразведочных работ на шельфе Печорского и Баренцева морей на 50%, на шельфе Охотского моря – на 75%.

Разработан опытный  образец (рис.7) автоматизированного азотного компрессорного комплекса (ААКК), предназначенного для применения на морских терминалах, причалах, танкерах и газовозах в качестве оборудования для получения и подачи азота или других инертных газов в технологические процессы для обеспечения их безопасности. В качестве разрабатываемого опытного образца принят автоматизированный азотный компрессорный комплекс давлением 12 бар с производительностью по азоту чистотой не менее 96% 60 нм³ /час. В состав ААКК входят: воздушный винтовой компрессор с электрическим приводом; блок воздухоразделения; система управления; датчики давления, расхода и чистоты азота; ресивер для сжатого воздуха. Характеристики ААКК: Получаемый продукт – азот газообразный. -Рабочее давление – 1,2 Мпа. — Чистота азота – не менее 96%. Производительность по азоту – до 60 нм³ /ч. Параметры электропитания – ~ 3×380 В, 50 Гц. Точка росы азота на выходе, не выше – минус 60оС. Мощность электродвигателя не более 15,5 кВт.

Разработан проект автоматизированного подводного терминала (АПТ) для беспричальной загрузки-выгрузки углеводородного сырья (Рис. 8) в условиях северных морей.

Технологии создания средств транспортировки углеводородов

Разработан  комплекс технических средств, в т. ч. входящих в него судов, обеспечивающих вывоз сжиженных природных газов (СПГ). Разработаны два концептуальных проекта газовозов СПГ вместимостью 90 тыс. м³ и 170 м³ , перспективных для эксплуатации на трассе СМП, в том числе, при движении в сплошных льдах, битых льдах, в условиях действия ледовых сжатий, на мелководье и др. Основные технические характеристики изделия. Газовоз АСПГ90 Газовоз АСПГ170 Длина наибольшая, около 259,0 м 301,3 м Ширина, около 35,0 м 50,0 м Высота борта на миделе 22,0 м 25,7 м Осадка по КВЛ 10,5 м 11,5 м Осадка максимальная 10,9 м 11,8 м Скорость полного/экономичного хода, около 19,5/17 узлов 19,5/17 узлов Водоизмещение (при осадке по КВЛ) 70 221,5 т 131 917,9 т Детвейт (при осадке по КВЛ) 43 474,0 т 84 565,1 т Автономность, суток 30 30 Численность экипажа, чел 46 46 Мощность главных ДГ, кВт 4 х 11,4 5 х 11,4 Сравнение основных технических характеристик разработанных проектов судовгазовозов СПГ с данными по существующим и проектируемым в настоящее время судам показало, что разработанные проекты не уступает судам-аналогам. Отличительной особенностью спроектированных судов является: возможность эксплуатации в суровых ледовых условиях за счёт придания судам категории Arc 7 в символе класса. Кроме того, на судне вместимостью 170 тыс. куб. м (рис.9) применен оригинальный пропульсивный комплекс, включающий в себя одну ВРК и две валолинии. Назначение судов АСПГ90 и АСПГ170 – круглогодичная (с учетом ограничений по ледопроходимости и мореходности судна) перевозка СПГ плотностью около 0,47 т/ м³ от терминала в районе порто-пункта Сабетта до перегрузочных и регазификационных терминалов Бельгии, Нидерландов и Японии. Район плавания – неограниченный. Температурный режим и условия эксплуатации: температура воды от минус 2°C до плюс 32°C, температура воздуха от минус 40°C до плюс 35°C.

Разработаны две новые технологии применительно к вывозe СПГ из района п-ва Ямал по трассам Северного Морского Пути:

«Технология улучшения мореходных качеств ледокольно-транспортных судов».

«Технология проектирования судов с применением средств компьютерного моделирования, уточняющая проектные параметры элементов комплекса технических средств, обеспечивающего вывоз СПГ из района п-ва Ямал по трассам Северного Морского Пути».

Технологии обеспечения безопасности морской деятельности и жизнедеятельности экипажей

Созданы опытные образцы (рис.10) стационарных систем пожаротушения в составе:

• стационарная система химического пожаротушения судовая, индекс образца: ССХП-с;
• стационарная система пожаротушения тонкораспыленной водой судовая с однокомпонентным огнегасителем, индекс образца: ССПТРВ-с-1;
• стационарная система пожаротушения тонкораспыленной водой судовая с двухкомпонентным огнегасителем», индекс образца: ССПТРВ-с-2;
•  стационарная система аэрозольного пожаротушения.

Данные образцы обеспечивают также дымоосаждение и охлаждение конструкций в защищаемом помещении, а также создавать более безопасные системы объемного химического тушения высокой эффективности с огнегасителем, не подпадающим под международные ограничения Монреальского и Киотского протоколов по его использованию.

Технологии снижения экологического воздействия морской техники на окружающую среду и снижения выбросов в атмосферу и гидросферу

Интегрированная система контроля аварийных ситуаций в акваториях (рис.11,12) предназначена для оперативного обнаружения аварийной ситуации, сбора, передачи и анализа данных о состоянии акватории для разработки мероприятий по ликвидации аварии. Система включает стационарные донные и мобильные средства измерения параметров морской среды в окрестности гидротехнических объектов, систему передачи данных, обработки и анализа, систему оценки состояния акватории в аварийной ситуации.

В настоящее время работы по    государственной программе Российской Федерации «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013 — 2030 годы»  активно продолжаются.

В.Н.Илюхин, председатель секции «Поисково-спасательная техника и технологии» Российского НТО  судостроителей   имени академика А.Н. Крылова, д.т.н., профессор