Первый юбилей

Евгений Торопов
главный конструктор Центрального конструкторского бюро морской техники «Рубин»

Тяжелые ледовые условия, в том числе ледяные торосы, низкие температуры, сильные ветры, затрудняют или делают невозможным освоение месторождений углеводородов на значительной части акваторий Арктики, а использование имеющихся надводных технологий для добычи крайне затруднительно, особенно в районах с постоянным ледовым покровом. Технологии, которые сделают добычу возможной, – крайне важное преимущество для отечественных компаний

В период с 2015 по 2018 год при головной роли Центрального конструкторского бюро морской техники «Рубин» реализован научно-технический проект Фонда перспективных исследований «Разработка подводных (подледных) технологий освоения месторождений полезных ископаемых арктических морей», шифр «Айсберг». Проект «Айсберг» включал в себя целый ряд подпроектов, объединенных общей задачей создания технологий и технических средств, обеспечивающих полностью подводное освоение углеводородных месторождений в зоне постоянного (круглогодичного) ледового покрова.

Источник энергии

Во-первых, подводный энергетический комплекс, способный обеспечивать электроэнергией технические средства для подводного освоения углеводородов.

Разработанный совместно с Опытным конструкторским бюро машиностроения имени И.И. Африкантова подводный энергетический комплекс с ядерной энергетической установкой соответствует нормам ядерной безопасности Международного агентства по атомной энергии и представляет собой автономное подводное необитаемое сооружение, состоящее из одного или нескольких энергетических модулей, параллельно работающих на нагрузку. Полезная электрическая мощность модуля – 16 МВт (с возможностью увеличения до 25 МВт).

Надежность функционирования подводного необитаемого сооружения без присутствия обслуживающего персонала и без обслуживания в течение периода непрерывной работы обеспечивается за счет применения реакторной установки интегрального типа со стопроцентно естественной циркуляцией теплоносителя первого контура во всем диапазоне изменения мощности, применения активной зоны кассетного типа, уменьшения состава вспомогательных систем и оборудования ядерной энергетической установки, а также применения высокоавтоматизированной системы управления, защиты, радиационного и технологического контроля.

Подводное бурение

Второй подпроект подводного бурового комплекса предназначен для обеспечения выполнения комплекса работ по строительству вертикальных, наклонных и горизонтальных эксплуатационных и разведочных скважин.

В предложенном «Рубином» совместно с РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина решении все операции по подводному строительству скважины осуществляются в роботизированном режиме с передачей телеметрической информации на удаленные береговые пункты управления. Принято архитектурно-компоновочное решение подводного бурового комплекса, состоящего из отдельных устанавливаемых независимо модулей: подводного бурового, модулей приготовления бурового и тампонажного растворов, модуля очистки бурового раствора, модуля управления, энергообеспечения и связи, а также модуля хранения сменных кассет.

В проекте реализована концепция открытого бурового модуля, не имеющего прочного корпуса. Оборудование подводного бурового комплекса не изолировано от морской воды и работает под избыточным внешним давлением. К разработке комплекса бурового оборудования, оснащения для проведения спускоподъемных операций и устройств хранения, транспортировки и подачи труб и трубного инструмента для подводного бурового комплекса было привлечено Опытное конструкторское бюро машиностроения имени И.И. Африкантова.

Все модули имеют конструктивные решения, позволяющие заменить оборудование в процессе эксплуатации. Для уменьшения вероятности возникновения аварийных ситуаций при строительстве скважины предусмотрено обеспечение процесса непрерывного бурения и непрерывной циркуляции бурового раствора. Предусмотрено приготовление буровых и тампонажных растворов на основе жидких компонентов.

При выполнении проекта подводного бурового комплекса Санкт-Петербургский государственный политехнический университет совместно с Курчатовским институтом разработал виртуально-имитационную модель, которая представляет собой проведение серийных расчетных исследований работы подводного бурового комплекса при различных внешних условиях эксплуатации. Технология применения методов виртуально-имитационного моделирования для такого сложного объекта позволяет накопить необходимые знания к моменту начала его производства и эксплуатации и, как следствие, минимизировать затраты на изготовление и испытания натурных образцов.

Трехмерная сейсморазведка

Еще один подпроект подводного комплекса сейсморазведки обеспечивает выполнение сейсморазведочных работ – от региональных 2D до детальных 2D–3D и мониторинговых 4D в ледовых условиях и в любое время года независимо от состояния моря.

Проведенные в последнее время исследования ряда компаний показали, что в зимнее время и в условиях развития мощных многолетних ледовых полей применение традиционных сейсморазведочных судов практически невозможно. Даже на свободной ото льда части акватории Баренцева моря работа в зимнее время осложнена штормовой обстановкой, туманами, обледенением судна и набортных устройств, а также коротким световым временем суток и условиями полярной ночи.

Для реализации технологии проведения подледной сейсморазведки предложен подводный комплекс сейсморазведки в составе подводного судна-носителя на базе атомной подводной лодки и буксируемых ею сейсмокос, автономных донных сейсмических станций, донных сейсмокос и излучателей сейсмических волн. Кроме того, в состав комплекса входят телеуправляемые аппараты постановки и сбора технических средств сейсморазведки.

Проект «Айсберг» включал в себя ряд подпроектов, объединенных задачей обеспечить добычу углеводородов в зоне постоянного ледового покрова

Совместно с Институтом проблем нефти и газа РАН конструкторское бюро «Рубин» разработало новую технологию проведения 3D-сейсморазведки с атомной подлодки. При этом предусматривается развертывание площадной расстановки коротких сейсмокос, образующих пространственную сейсморегистрирующую решетку 100х100 м. Для этой цели на субмарине предусмотрены раздвижные крылья в кормовой и носовой частях – поворотные консоли с автоматическим развертыванием на них сейсмокос. Кроме того, из кормовой части предусматривается развертывание протяженной сейсмокосы, позволяющей проводить сейсморазведку 2D.

Для организации донной сейсморазведки совместно с Опытно-конструкторским бюро океанологической техники РАН проведена разработка вариантов технологий постановки и сбора автономных донных сейсмических станций и донных сейсмокос на дне.

Комплекс сейсморазведки на основе различных донных технических средств сейсморазведки размещается на подводном судне-носителе в герметичных осушаемых шахтах.

В рамках проекта рассмотрена технология сейсморазведки, предполагающая размещение в шахтах комплекса комплектов оборудования сейсморазведки с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов.

В продолжение проекта «Айсберг» Центральное конструкторское бюро морской техники «Рубин» предложило универсальную технологию сейсморазведочных работ с использованием группы автономных необитаемых подводных аппаратов, позволяющую выполнять различные варианты подледной сейсморазведки как на дне, так и в толще воды.

Разработанный комплекс робототехнических средств сейсморазведки с группой сейсморазведочных автономных необитаемых подводных аппаратов может быть использован с надводного судна-носителя ледового класса.

Транспорт и сервис

Подпроект подводного транспортно-монтажного и сервисного комплекса обеспечивает транспортировку, монтаж, демонтаж, ремонт и сервисное обслуживание подводных технических средств освоения месторождений углеводородов с тяжелыми ледовыми условиями.

Этот комплекс представляет собой подводное судно катамаранной архитектуры. Его транспортировочная зона располагается между корпусами и носовым и кормовым переходами. В надстройках обоих наружных корпусов со стороны транспортировочной зоны размещены грузоподъемные технические средства. Все технические решения защищены патентом РФ.

В качестве главного движительного комплекса предусмотрены две винто-рулевые установки для обеспечения необходимых маневренных качеств, особенно на малых скоростях хода. Для позиционирования и стабилизации без хода при проведении операций подводный транспортно-монтажный и сервисный комплекс использует выдвижные полноповоротные колонки и вертикальные подруливающие устройства.

Концептуальное решение подводного судна катамаранной архитектуры позволяет рассмотреть возможность его использования для более широкого круга задач, в том числе для сейсморазведки, сбора нефтепродуктов из-подо льда или для сбора конкреций со дна моря.

Безопасность

И наконец конструкторами создан подпроект системы обеспечения комплексной безопасности. Он обеспечивает безопасное функционирование подводных комплексов освоения месторождений углеводородов в удаленных районах Арктики. Его облик определялся с учетом решения задач обеспечения безопасности подводных комплексов по трем основным направлениям. Промышленной безопасности в части контроля технического состояния оборудования, выполнения технологических операций, ледовой обстановки и состояния грунта. Экологической безопасности, предполагающей мониторинг состояния окружающей среды, контроль утечек технологических жидкостей и выбросов углеводородных смесей. И наконец противодействия актам незаконного вмешательства в деятельность подводных комплексов.

Все охраноспособные результаты разработок проекта «Айсберг» защищены патентами РФ.

Проект «Айсберг»
Проект «Айсберг»
Проект «Айсберг»
Проект «Айсберг»
Проект «Айсберг»