Устройство и способ для сбора нефти - RU2518385C2
Код документа: RU2518385C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству для сбора нефти, определенному в преамбуле п.1 формулы изобретения, и к способу сбора нефти с поверхности воды, определенному в преамбуле п.10 формулы изобретения.
Предпосылки создания изобретения
Число транспортных судов с нефтью в мировых морях непрерывно растет, и, следовательно, риск разлива нефти стал выше, чем когда-либо. Если произошел разлив нефти, наиболее важным ответным фактором является быстрота. Чем быстрее область разлива нефти можно изолировать, а нефть собрать с поверхности воды, тем меньше проблемы, которые возникнут для природы и людей, и тем ниже стоимость спасательной операции в целом.
В настоящее время сами по себе известны различные нефтезадерживающие боны, которые можно относительно быстро сбросить в воду с корабля. Подобным образом, для удаления нефти с поверхности воды тем или иным способом известны различные нефтесборники и эквивалентные коллекторы нефти на основе щеточной технологии, а также различные отсасывающие устройства.
Однако существующие устройства спроектированы для проведения работы в две стадии, когда сначала предотвращают распространение нефти и эффективно ограничивают его на конкретной площади с помощью бонов. Затем нефть удаляют с этой ограниченной поверхности. Активация устройств для удаления нефти обычно требует длительного времени, поскольку надо ввести в действие различные емкости для сбора или же нефтесборники или эквивалентные устройства для сбора. Медленный запуск операции по сбору часто приводит к ситуации, когда некоторое количество нефти уходит, погодные условия становятся неблагоприятными и сбор приходится отложить, надеясь только на то, что до этого времени нефть будет оставаться в пределах области, ограниченной бонами.
Цель изобретения
Целью данного изобретения является преодоление недостатков существующего уровня техники, упомянутых выше. В частности, целью изобретения является описать новое устройство для сбора нефти и соответствующий способ сбора нефти, который позволяет среагировать на разлив нефти сразу же после того, как боны были развернуты вокруг места разлива или же перед продолжающимся разливом нефти. Кроме того, целью данного изобретения является описать новый способ сбора нефти для удаления нефтяных пятен уже с поверхности воды, до того как они достигнут берега, что делает сбор более быстрым, более легким и менее дорогим.
Краткое описание изобретения
Устройство для сбора нефти, предназначенное для сбора нефти с поверхности воды, согласно данному изобретению включает комплект нефтезадерживающих бонов, соединенных с получением длинной линии нефтезадерживающих бонов. Согласно данному изобретению линия нефтезадерживающих бонов включает, на расстоянии друг от друга, несколько якорных пунктов, для закрепления нефтезадерживающих бонов якорем на морском дне. Дополнительно между якорными пунктами и в соединении с нефтезадерживающими бонами имеются станции сбора нефти, чтобы нефть, собранную и направляемую бонами, можно было извлечь с поверхности воды. Таким образом, устройство по данному изобретению составляет полный комплект, который действует двухступенчатым образом, как только его развертывают на поверхности воды, то есть ограничивая и предотвращая свободное перемещение нефти по поверхности воды, а также немедленно отделяя и собирая нефть с поверхности воды. Комплект нефтезадерживающих бонов можно развернуть так, что они приходят в рабочее состояние даже при нормальной эксплуатационной скорости используемого судна или корабля. Кроме того, следует отметить, что в данном изобретении термин «рабочее состояние» относится не только к развертыванию нефтезадерживающих бонов на воде, но также к достижению сбора нефти с полной производительностью.
Предпочтительно каждая станция сбора нефти включает коллектор нефти и соединенный с ним плавучий приемник. Собственно в качестве коллектора можно использовать различные коллекторы нефти в зависимости от конкретного случая, но предпочтительно коллектором нефти является нефтесборник. Нефтесборник, который основан на вращающейся в горизонтальном положении структуре в виде щетки, является небольшим по размеру, эффективным, легким по весу и хорошо работает сам по себе без контроля или мониторинга.
Предпочтительно устройство по данному изобретению включает ряд транспортных блоков, в которых плотно упакованы нефтезадерживающие боны и соответствующие станции сбора нефти и якорные блоки. Поскольку нефтезадерживающие боны и связанное с ними оборудование в каждом транспортном блоке уже соединены друг с другом, впоследствии, так как транспортные блоки соединены последовательно друг с другом, можно вытянуть из них и обеспечить сразу же готовый к работе нефтезадерживающий бон, соответствующий суммарной длине всех нефтезадерживающих бонов, без каких-либо операций по соединению в месте ликвидации последствий разлива нефти.
Предпочтительно транспортный блок представляет собой плавучий транспортный плот. В этом случае транспортные плоты можно соединить последовательно с образованием достаточно длинной линии, которую можно буксировать к месту ликвидации последствий разлива нефти с помощью одного судна, то есть моторной лодки. Затем, поскольку транспортные плоты уже соединены друг с другом, достаточно только в месте ликвидации последствий разлива нефти быстро растянуть их с образованием прямой единой структуры на пути приближающегося нефтяного пятна.
Ликвидацию последствий разлива нефти по данному изобретению можно также осуществить с использованием кассет для хранения, эквивалентных плавучим транспортным плотам. Кассеты для хранения размещены на палубе судна таким образом, что они могут открываться по направлению к корме. Все нефтезадерживающие боны, которые содержат кассеты, соединены друг с другом через соответственным образом перемежающиеся станции сбора нефти и якорные пункты. Таким образом, соответственно направляя судно как раз вдоль желаемой контрольной линии и позволяя бонам выскальзывать из кассет для хранения на воду, можно начать ликвидировать разлив нефти и собирать ее.
Данное изобретение также относится к способу сбора нефти с поверхности воды; в этом способе плавучий нефтезадерживающий бон устанавливают в воде в направлении, по существу перпендикулярном направлению движения нефти. В соответствии с данным изобретением нефтезадерживающие боны закрепляют якорями на морском дне в нескольких якорных пунктах на некотором расстоянии друг от друга, причем это расстояние явно меньше, чем длина нефтезадерживающего бона между ними. Кроме того, нефтезадерживающие боны между двумя якорными пунктами организованы в форме буквы V, ориентированной от приближающегося нефтяного пятна, а станция сбора нефти прикреплена к нефтезадерживающему бону в углу этой буквы V, в результате чего нефть, собранную в углу V-образного бона, поднимают из воды на станцию сбора нефти.
Предпочтительно станция сбора нефти установлена на якорь и направление ее якорной растяжки противоположно направлению растяжки в якорных пунктах. С другой стороны, можно также позволить станции сбора нефти свободно плыть вдоль нефтезадерживающего бона, образующего V-образную структуру нефтезадерживающего бона, под действием ветра и водных течений. В особенно неотложных случаях таким образом можно очень быстро привести нефтезадерживающий бон в рабочее состояние. Устройство для сбора нефти можно закрепить на якоре потом, после того как ситуация установится, и нефтезадерживающие боны заработают на своих местах.
Предпочтительно средства для установки на якорь включают компонент плавучего корпуса, содержащий якорь, якорный канат и блок энергоснабжения, для сворачивания в бухту якорного троса и вытягивания якоря. В качестве блока питания можно использовать работающий на аккумуляторах электродвигатель, поскольку, как правило, якоря следует использовать в установленном месте только один раз. Например, якорь вытягивают в воде с помощью катера из комплекта для установки якоря на полную длину троса и бросают в море. Затем устройство само по себе тащит якорь по морскому дну, до тех пор пока якорь не зацепится достаточно прочно за морское дно.
В качестве блока питания в устройстве по сбору нефти можно использовать аккумуляторы и электродвигатели, чтобы вращать нефтесборник и туго натягивать якорный канат. Однако более длительная работа с аккумуляторами требует таких тяжелых аккумуляторов, что более предпочтительным решением могло бы быть использование кабелей для подачи электроэнергии или легкого и небольшого двигателя внутреннего сгорания.
Применяемые в данном изобретении нефтезадерживающие боны могут изменяться по структуре и материалу в зависимости от конкретного случая. Существенной отличительной особенностью является их достаточный предел прочности на разрыв, чтобы структуру в целом можно быстро распаковать и вытянуть в воду с приведением ее в рабочее состояние.
Транспортные плоты и станции сбора нефти, используемые в данном изобретении, могут составлять часть нефтезадерживающих бонов, то есть концы двух соседних нефтезадерживающих бонов можно присоединить к их различным сторонам. Возможно также, чтобы устройство для сбора нефти или транспортный плот представлял собой устройство, отдельное от нефтезадерживающего бона, которое только прицеплено к нему, так что нефтезадерживающий бон является непрерывным и единым по всей длине системы.
Устройство для сбора нефти и способ сбора нефти по данному изобретению обеспечивают значительные преимущества по сравнению с существующим уровнем техники. Самым большим и наиболее важным преимуществом данного изобретения является быстрота и эффективность сбора нефти. Согласно данному изобретению нефтезадерживающие боны можно привести в рабочее состояние, просто быстро отпуская их один за другим с кормы судна или бросая их один за другим в воду с палубы судна, а термин «рабочее состояние» в данном изобретении относится не только к предотвращению растекания нефти, но также к эффективному сбору и удалению нефти с поверхности воды.
Перечень чертежей
В последующем разделе данное изобретение будет подробно описано со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фиг.1а-1с иллюстрируют постадийную активацию устройства по данному изобретению,
Фиг.2 иллюстрирует предназначенную для сбора нефти часть устройства Фиг.1 (вид сбоку),
Фиг.3 иллюстрирует устройство Фиг.2 (вид сверху),
Фиг.4 иллюстрирует деталь устройства Фиг.1с,
Фиг.5 иллюстрирует транспортный плот (вид сбоку),
Фиг.6 иллюстрирует транспортный плот Фиг.5 (вид сверху),
Фиг.7 иллюстрирует якорный блок (вид сбоку) и
Фиг.8 иллюстрирует якорный блок Фиг.7 (вид сверху).
Подробное описание изобретения
Устройство для ликвидации разлива нефти по данному изобретению проиллюстрировано в правой части Фиг.1а в режиме ожидания или хранения; устройство включает судно 1, то есть моторную лодку подходящего размера и мощности, с некоторым количеством транспортных блоков 2 или транспортных плотов, впоследствии соединяемых. В ситуации реагирования на разлив нефти конструкцию направляют к месту реагирования и в соответствии с примером, приведенным на левой стороне, первый транспортный плот отсоединяют и ставят на якорь 4, чтобы высвободить из него первый нефтезадерживающий бон 3.
В соответствии с Фиг.1b и 1с судно 1 буксирует остальные транспортные плоты 2, ставя их на якорь один за другим на таком расстоянии друг от друга, чтобы длина нефтезадерживающего бона 3, выпущенного между ними, была явно больше, чем указанное расстояние. На половине расстояния по нефтезадерживающему бону 3 между двумя якорными пунктами 4 имеется станция 5 сбора нефти. Нефтезадерживающий бон буксируют рабочим судном 6 от станции 5 сбора нефти в направлении ветра 22, то есть в направлении движения нефтяного пятна. К станции 5 сбора нефти тросом 29 присоединен якорный блок 7, включающий на конце троса якорь 8 для прикрепления станции сбора нефти якорем к морскому дну в необходимом положении. Таким образом, нефтезадерживающие боны 3 можно расположить в виде буквы V, чтобы принимать и собирать нефтяное пятно, которое плывет по направлению к ним.
Фиг.2 и 3 иллюстрируют более подробно станцию 5 сбора нефти и систему закрепления якорем (вид сбоку и вид сверху). Станция 5 сбора нефти включает плавающее кольцо 10 с эластичным приемником 21 в виде мешка, который подвешен к нему. Для того чтобы приемник сам по себе открывался в рабочем состоянии, он снабжен на дне цепью 15 в качестве груза, а на боковой стороне - водозаборной трубкой 14 для первоначального заполнения приемника водой. Боны 3 прикреплены к одной боковой стороне кольца 10 с нефтесборником 16 между ними, чтобы поднимать нефть, накопившуюся между бонами 3, в приемник 21. С противоположной стороны трос 29 доходит до якорного блока 7, а от него другой трос 9 идет к якорю 8. Кроме того, от транспортного плота через бон 3 проложен электрический кабель 13 к нефтесборнику 16 и к якорному блоку 7.
Фиг.4 иллюстрирует более подробно деталь Фиг.1с. Он конкретно показывает, как формируют V-образное устье из нефтезадерживающих бонов 3 между двумя якорными пунктами 4 и установленными на якорь транспортными плотами 2 и по направлению к этому устью ветер 22 и течение воды собирают нефть на поверхности воды. Затем нефтесборник, находящийся в устье, поднимает эту нефть в станцию 5 сбора нефти.
Фиг.5 и 6 изображает один из плавучих транспортных плотов 2, согласно данному изобретению буксируемых судном друг за другом. Транспортный плот включает блок 17 энергоснабжения для приема электричества и передачи его к лебедке якоря 4 и по кабелю, идущему вдоль нефтезадерживающего бона 3, к нефтесборнику 16 и якорному блоку 7. Кроме того, транспортный плот включает на обеих своих сторонах нефтезадерживающие боны 3, плотно сложенные в штабель, хотя Фиг.6 показывает боны только на одной стороне. Станция 5 сбора нефти и присоединенный к ней якорный блок 7 лежат над этими бонами на наклонной стойке. Транспортные плоты 2, а также нефтезадерживающие боны 3 и станции 5 сбора нефти, которые они содержат, соединены вместе с образованием сплошной и неразрывной конструкции так, чтобы, обеспечивая отделение плотов друг от друга, один за другим, и позволяя нефтезадерживающим бонам отделяться от них в длинную линию, получали единую структуру, препятствующую проникновению нефти, плавающей на поверхности воды. Кроме того, транспортный плот снабжен защитной стенкой 23, которая соединяет расходящиеся нефтезадерживающие боны 3 таким образом, чтобы нефть не могла вытечь на другую сторону защитной структуры в месте расположения транспортного плота.
Фиг.7 и 8 иллюстрируют более конкретно один якорный блок 7, применяемый в данном изобретении. Он соединен тросом 29 и относящейся к нему лебедкой 28, а также электрическим кабелем 13 с соответствующей станцией 5 сбора нефти. Он состоит из плавучего корпуса, содержащего блокирующие крюки 12, посредством которых его сначала прикрепляют к станции 5 сбора нефти. На другом конце он включает прицепное устройство 11, за которое тянет вышеупомянутое рабочее судно 6, чтобы отделить его от станции 5 сбора нефти. Кроме того, якорный блок 7 включает якорь 8 с лебедкой 19, для закрепления его якорем на морском дне. Дополнительно этот пример реализации иллюстрирует в качестве одной из альтернативных или дополняющих структур аккумуляторы 18 электрического кабеля 13 для обеспечения работы лебедок и поддержания тросов в туго натянутом состоянии также и в ходе использования.
Соответственно, данное изобретение относится к устройству для сбора нефти, в котором раздельно поставленные на якорь транспортные плоты 2, отделенные от линии движения судна, а также их приспособления для крепления и связанные с ними нефтезадерживающие боны 3 и станции 5 сбора нефти направляют и собирают нефть или другое эквивалентное загрязнение, вытекшее на поверхность воды. Транспортный плот 2 представляет собой, например, транспортное средство, которое можно поставить на якорь с помощью понтонов, которое снабжено палубой и включает по меньшей мере нефтезадерживающие боны, соединенные с плотом, станцию сбора нефти, которая должна быть спущена на воду, и блок питания для подвода электричества к якорю транспортного плота, к коллектору нефти и к якорному блоку 7. Станция 5 сбора нефти снабжена приемником 21, плавающим в плавучем кольце 10, а также якорным блоком, включающим якорь, тросы и лебедки. Натяжной трос якорного блока прикреплен к плавающему кольцу 10. Станция сбора нефти дополнительно включает коллектор 16, прикрепленный к плавающему кольцу, и водозаборную трубку, а также цепь в качестве груза для затопления приемника.
Якорный блок, который прикреплен к станции сбора нефти крюками или т.п., снабжен прицепным устройством, которое при буксировке рабочим судном отделяет якорный блок и его функции от станции сбора нефти. Якорная система сформирована таким образом, что транспортные плоты, соединенные с судном при формировании линии, перемещают к месту разлива нефти. После прибытия в нужное место транспортный плот отсоединяют от буксира и ставят на якорь таким образом, чтобы наклонная сторона транспортного плота была установлена против ветра. После установки на якорь первого транспортного плота начинают формирование длинной системы заграждения на поверхности моря. В принципе первый транспортный плот не должен быть снабжен другими устройствами кроме якоря и блока питания. После установки на якорь первого транспортного плота продолжают устанавливать транспортные плоты по ходу судна таким образом, что со следующего плота на поверхность моря сбрасывают нефтезадерживающий бон и емкость для приема нефти совместно с устройствами для их закрепления. После установления на поверхности моря нефтезадерживающих бонов и станции сбора нефти транспортный плот отделяют от линии и устанавливают на якорь, после чего начинают формировать продольное направление системы. В то время как нефтезадерживающие боны и станция сбора нефти плавают на поверхности воды, формируют поперечное направление системы, и в то же время якорный блок 7, прикрепленный к станции для сбора крюком 12 и снабженный прицепным устройством 11, можно отъединить от рабочего судна 6 вместе с его функциями. Когда тянут за прицепное устройство, якорный блок высвобождают и трос и электрический кабель разматывают, насколько это необходимо, до тех пор пока якорный блок не будет надежно закреплен. Тросы натягивают лебедками закрепленного якорного блока до тех пор, пока нефтезадерживающие боны 3, прикрепленные к закрепленным транспортным плотам 2, не становятся также туго натянутыми, а система на поверхности воды не приобретает свою правильную форму в поперечном направлении, так чтобы можно было направить нефть в станцию 5 сбора нефти.
Работа приемника 21 в закрепленной якорем системе предпочтительно требует, чтобы приемник был заполнен водой для стабилизации его работы. Забор воды организуют, например, прикрепляя внутри приемника по меньшей мере один рукав, который обеспечивает эффект всасывания при использовании цепи, действующей как противовес по мере того, как дно приемника погружается глубже в воду. Рукав, у которого входное отверстие установлено под поверхностью воды и который доходит до дна приемника, должен быть гибким и сохранять свою форму. По мере того как цепь опускается ко дну моря, воду засасывает в приемник. Передачу энергии к коллектору и к якорному блоку обеспечивают предпочтительно с помощью электричества. Передачу электричества следует осуществлять таким образом, чтобы электрический кабель 13 проходил от блока питания транспортного плота вдоль нефтезадерживающего бона, подавая энергию к нефтесборнику и далее - к якорному блоку. Задачей расположенной под транспортным плотом защитной стенки является предотвращение истечения нефти из-под транспортного плота в области между нефтезадерживающими бонами. Система предпочтительно является такой, что отделение транспортных плотов от линии и их установку на якорь проводят с использованием аккумуляторов и пуск транспортного плота и якоря можно осуществить на расстоянии от судна. Якорный блок также предпочтительно сконструирован таким образом, чтобы он был снабжен аккумуляторами, и тросы ослабляют и натягивают дистанционно.
Данное изобретение не ограничено только приведенными выше примерами; напротив, в пределах объема замысла изобретения, определенного в формуле изобретения, возможны многочисленные вариации.
Реферат
Устройство включает комплект нефтезадерживающих бонов, соединенных с образованием длинной линии нефтезадерживающих бонов. Линия нефтезадерживающих бонов содержит на расстоянии друг от друга несколько якорных узлов для закрепления якорем нефтезадерживающего бона на морском дне. Между якорными узлами и в соединении с нефтезадерживающим боном имеется станция сбора нефти для сбора нефти, направляемой бонами, с поверхности воды. Устройство включает также ряд транспортных блоков, в которых нефтезадерживающие боны, соответствующие станции сбора нефти и оборудование для установки на якорь плотно упакованы и соединены друг с другом с образованием непосредственно развертываемого объединенного комплекта. Способ сбора нефти с поверхности воды заключается в установке плавающего нефтезадерживающего бона в воде по существу в перпендикулярном направлении по отношению к направлению движения нефти. Нефтезадерживающий бон закрепляют якорем на дне моря, посредством ряда якорных узлов, на расстоянии друг от друга, причем это расстояние явно меньше, чем длина нефтезадерживающих бонов между ними. Нефтезадерживающие боны между двумя пунктами закрепления организуют в форме буквы V, направленной от приближающегося нефтяного пятна. Станцию сбора нефти прикрепляют к углу V-образного нефтезадерживающего бона. Собранную в углу V-образного бона нефть поднимают с поверхности воды на станцию сбора нефти. Плавающие нефтезадерживающие боны, соответствующие станции сбора нефти и оборудование для установки на якорь плотно упаковывают и соединяют друг с другом в транспортном блоке или кассете для хранения с образованием непос�
