Морскими будем называть нефтегазовые сооружения (МНГС), которые осуществляют процессы, связанные с добычей, транспортировкой, хранением и обработкой нефти и газа с месторождений, расположенных на акваториях морей и связанных с ними водоемов. Кроме сооружений, расположенных непосредственно в морской акватории, к условно морским можно отнести нефтегазовые сооружения на прибрежных территориях, объединяемые технологическими процессами в общий морской нефтегазовый комплекс.
Имея в виду эти определения МНГС, приведем условные определения, характеризующие принципиальные признаки и отличительные особенности МНГС.
» Чисто» морскими или просто «морскими» будем называть сооружения, находящиеся постоянно или временно на морской акватории.
К таким сооружениям относятся:
1) Стационарные и плавучие сооружения, называемые «платформами и буровыми судами». Они предназначены для размещения на них комплекса оборудования, необходимого при бурении разведочных и эксплуатационных скважин, а также для первичной обработки добываемого продукта (нефть, газ, газовый конденсат).
Под первичной обработкой понимается очистка добываемой нефти от механических примесей (например, песка) от воды, поступающей из скважин вместе с нефтью. На буровых судах и платформах размещается необходимое для выполнения технологических операций оборудование и материалы, а также помещения для размещения обслуживающего персонала.
2) Подводные трубопроводы, предназначенные для транспортировки нефти и газа от платформ к сооружениям, на которых осуществляется сбор и длительное хранение или накопление перекачиваемого продукта для загрузки его в танкеры.
3) Хранилища (накопители) нефти и газа, располагаемые в акватории моря или на платформах, а также на прибрежной территории.
4) Объекты, предназначенные для швартовки нефтеналивных судов или газоводов. Они могут размещаться как в морской акватории на значительном расстоянии от берега, так и вблизи берега.
5) Причальные береговые стенки и выносные эстакады для причаливания танкеров и различных вспомогательных судов, а также ограждающие сооружения.
6) Порты, предназначенные для строительства морских нефтегазовых сооружений (МНГС), выполнения необходимых погру — зочно-разгрузочных работ, отстоя танкеров и вспомогательных судов при штормах.
7) Подводные нефтегазовые сооружения, предназначенные для первичной обработки нефти и газа, а также сепарации, т. е. разделения составных частей добываемого продукта.
Морская добыча нефти
... сооружений для добычи, сбора и транспортировки нефти и газа потребителям.[1] Работами по добыче нефти и газа охвачены огромные акватории Мирового океана. Основные запасы нефти и газа и их добычи приходятся на континентальный шельф. ... управления рисками возникновения аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. При добыче газа и нефти на морском шельфе неизбежно сопутствуют различного рода аварии. ...
гидротехническое сооружение нефтегазопромысловое островное
1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения
При рассмотрении типов морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений (МНГС) необходимо исходить из общих положений, принятых в гидротехническом строительстве, т. е. в зависимости от задач, которые должны быть решены с помощью этих сооружений [45 — 47, 58].
Следует отметить, что классификация всегда содержит определенные условности, поэтому в предлагаемом подходе к ее разработке для МНГС будем основываться на системном принципе и общепринятых положениях в гидротехническом строительстве.
При составлении классификации МНГС можно разделить по их назначению на две основные группы: для бурения разведочных и эксплуатационных (с учетом их дальнейшей эксплуатации) скважин. Кроме того, из этих групп целесообразно выделить еще две подгруппы, характеризующие условия, в которых работают МНГС (замерзающие и незамерзающие моря).
Такой подход позволит классифицировать морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения, учитывая все требования, предъявляемые к их проектам. В классификационную схему, представленную на рис. 1, включены все нефтегазопромысловые инженерные сооружения, как судостроительные, так и гидротехнические. В приведенной схеме они не разделены по материалам изготовления, т. е. на металлические, железобетонные, грунтовые, ледовые и комбинированные, так как этот фактор при таком подходе не влияет на выбор типа сооружения для бурения разведочных или эксплуатационных скважин.
Имея классификацию, на основании экспертных оценок зарубежных специалистов и результатов собственных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ авторы предлагают рекомендации по определению области применения МНГС в зависимости от гидрометеорологических и технологических факторов.
При проектировании платформ для глубоководных зон шельфа Каспийского моря широко использовали зарубежный опыт, накопленный в Северном море, Мексиканском и Персидском заливах и других акваториях, что значительно сократило объем специальных теоретических и экспериментальных исследований.
Однако решение задач, связанных с созданием ледостойких сооружений, осложнено отсутствием практического опыта в России, а зарубежные наработки, накопленные при освоении шельфовых зон залива Кука и моря Бофорта, могут быть использованы лишь как вспомогательные, потому что указанные районы несейсмичны, а ледовая обстановка и условия течения Охотского и арктических морей значительно сложнее, чем в этих акваториях.
Поэтому при проектировании конструкций ледостойких сооружений приходится решать вопросы, которые не освещены в существующих нормативных документах, а некоторые проблемы, к сожалению, не нашли отражения даже в технической литературе.
Рисунок 1. Классификация морских нефтегазопромысловых инженерных сооружений
При разработке основных принципов освоения нефтегазовых месторождений шельфа учитывают только главные гидрометеорологические факторы морского района, позволяющие выбрать принципиальные типы технических средств и сооружений для проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ. Для этого достаточно иметь данные о глубине моря, продолжительности межледового периода, а также глубине бурения разведочных скважин. Принципиальные типы объектов обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений шельфа, среди которых находятся нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения, зависят от глубины моря и ледовых условий. Кроме того, для изготовления элементов конструкций и строительства соответствующих сооружений учитывают наличие береговых инфраструктур.
Анализ, контроль и регулирование процесса разработки нефтяных ...
... нефти и газа Кафедра «Геология нефти и газа» 1 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2013 1 Геологическая часть 1.1 Геолого-геофизическая изученность месторождения Месторождение им. Ю.Корчагина расположено в центре северной части Каспийского моря ... сооружения. Месторождение было открыто в 2000 году и является одним из крупнейших по запасам в российском секторе Каспийского моря. Месторождение ... 4.1 Цель работы.. 91 4.2 ...
Известно, что к морским сооружениям для разведочного бурения предъявляются требования высокой мобильности. В условиях мелководья незамерзающих морей нужны передвижные погружные сооружения с относительно небольшой осадкой. В некоторых случаях приходится использовать искусственные насыпные островные сооружения.
С увеличением глубины моря целесообразно применять самоподъемные и полупогружные буровые установки, а также буровые суда (рис. 6.2).
Их оснащают специальным оборудованием в зависимости от глубин проводки разведочных скважин.
В незамерзающих морях на глубинах до 5 м используют островные сооружения (рис. 6.3), соединенные между собой грунтовыми дамбами, а от 5 до 40 м, если месторождение расположено ближе к береговой зоне, лучше работают эстакадные сооружения с приэстакадными площадками.
В мелководных зонах замерзающих морей при глубине моря до 5 м экономически целесообразно использовать ледовые острова, а до 10 м — искусственные грунтовые острова; те и другие применяли в Канаде и Америке. С увеличением глубин становится возможным использовать специальные переносные или передвижные погружные установки, размещенные на насыпной берме. В условиях припайного льда, где подвижки ограничены, следует применять ледовые платформы. Общие схемы приведенных выше технических средств для поисково-разведочного бурения приведены на рис. 6.2.
Бурение и эксплуатацию нефтегазовых месторождений в условиях замерзающих морей проводят с помощью МНГС.
При наличии карьеров крупнозернистого песка (гравия, камня) наиболее доступными в исполнении для глубин моря до 5 м являются искусственные островные сооружения с неукрепленными откосами, соединенными между собой и берегом грунтовыми дамбами.
Для глубин моря до 300 — 350 м предлагают свайные или гравитационные стационарные платформы. В зависимости от береговых промышленных инфраструктур они могут быть как металлическими, так и железобетонными. Применение стационарных платформ на глубинах более 200 м рентабельно только для наиболее крупных высокодебитных месторождений.
Освоение более глубоководных месторождений требует создания новых типов стационарных платформ с подводными поплавками-понтонами или на натяжных опорах. По экспертным оценкам, их можно использовать для проведения работ глубинах до 500 м.
Последующий этап научно-технического прогресса в данной области будет связан с разработкой целого комплекса технических средств, необходимых для создания донного промысла, без которого освоение углеводородных ресурсов шельфа на глубинах более 500 м невозможно.
Оценка условий работы и охрана труда на рабочем месте: монтаж ...
... описание особенностей выполняемой работы. Опасные и вредные производственные факторы Монтаж контрольно-измерительных приборов Я приведу пример по монтажу контрольно-измерительных приборов (далее приборов), который производят на ... недостаточно контрастными небольших размеров элементами для монтажа, а также неблагоприятными условиями работы органов зрения. Перенапряжение зрительных анализаторов может ...
Изложенные выше принципиальные предложения по основным типам и определению области применения нефтегазопромысловых сооружений для освоения шельфа схематично представлены на рис. 6.3.
Кроме рассмотренных типов сооружений, возможны и комбинированные, например, сочетание малогабаритного бурового стационарного основания с тендерным судном, что экономически выгодно (по сравнению с другими методами) при бурении и заканчивании от 4 до 10 эксплуатационных скважин, причем с одного основания сравнительно небольшого размера и малой стоимости.
Удаленность от береговых баз, а также продолжительность ледового периода, затрудняющих регулярное материально-техническое снабжение платформ, вызывают необходимость придания им повышенной автономности. Учитывая суровые климатические особенности, нужно создать комфортабельные условия на рабочих местах и для проживания до 100 чел. обслуживающего персонала. Все это приводит к увеличению общих размеров сооружений. Следует также обеспечить защиту окружающей среды от загрязнения.
Совокупность указанных факторов, предъявляющих специфические требования к конструкциям и методам строительства объектов, привела к созданию новых типов, принципиально отличающихся от традиционных стальных сооружений сквозной или решетчатой конструкции, хорошо зарекомендовавших себя в незамерзающих морях, но являющихся неприемлемыми для более жестких ледовых условий северного континентального шельфа.
Исходя из общего анализа природно-климатических условий северных и дальневосточных морей и принимая во внимание географические и экономические особенности этих районов, можно установить следующую область применения передвижных, переносных, стационарных и искусственных островных сооружений и платформ.
В акваториях замерзающих морей, где межледовый период достаточен для бурения разведочных скважин, поисково-разведочные работы осуществляют с помощью технических средств, приведенных на рис. 6.2, а в морях с тяжелыми ледовыми условиями, т. е. с коротким межледовым периодом, круглый год с использованием ледостойких нефтегазопромысловых инженерных сооружений.
В суровых ледовых условиях, характеризующихся наличием дрейфующих айсбергов, подводная часть которых может прорезать дно, целесообразно использовать тоннельно-шахтный метод. В данном случае под поверхностью дна моря пробивают тоннель до места, где создают искусственную полость (камеру) над месторождением, достаточную для размещения бурового и эксплуатационного оборудования. Применение этого метода зависит от расстояния между месторождением и берегом, а также от наличия соответствующих грунтовых условий по трассе прокладки тоннеля и камеры.
На мелководных участках (глубина до 15 — 20 м) при отсутствии высокой сейсмичности наиболее эффективными могут оказаться островные сооружения, образованные из земляных и каменных материалов в комбинации с железобетонными или металлическими ограждающими конструкциями. На этих же глубинах в определенных условиях можно применять железобетонные и металлические платформы наплавного типа, балластируемые песком.
На участках морей с глубинами 50 — 60 м эффективнее использовать стационарные платформы в интегральном исполнении, выполненные из железобетонных, металлических или сталебетонных конструкций. Все они могут быть со свайными или гравитационными, а также свайно-гравитационными фундаментами. В данном случае конструкции платформ должны быть унифицированы, чтобы поставить на индустриальную основу их изготовление. Исходя из мирового опыта строительства морских платформ их конструкцию и технологию изготовления выбирают согласно условиям минимизации продолжительности строительно-монтажных работ в открытом море. Следовательно, необходимо разработать такие конструкции платформ и соответствующие технологии их строительства, чтобы без принципиальных переработок конструкций можно было построить их при любых грунтовых условиях и наличии короткого межледового периода. Пример таких технических решений приведем ниже.
Геоэкологические проблемы при проведении разведки и эксплуатационного ...
... нефти и прирост запасов на 1 м пробуренных разведочных скважин; отношение количества продуктивных к общему числу скважин. Среди геологических исследований и работ большое место занимает бурение скважин, ... запасам объекты нефти и газа ... Об охране окружающей среды" и другие законодательные ... нефти и газа, а также экономическое развитие регионов и районов и, как следствие, благосостояние людей. Буровой ...
На глубинах моря 100 — 150 м с умеренным ледовым режимом можно использовать многоколонные стальные или железобетонные стационарные платформы, оснащенные ледорезами. В их состав входят крупные подводные нефтехранилища.
В несложных ледовых условиях на глубинах 200 — 300 м целесообразно применять комбинированные системы, т. е. глубоководные платформы на натяжных опорах совместно с подводным добычным комплексом. При использовании комбинированного метода в условиях замерзающих морей (тендерное судно с малогабаритной стационарной платформой) конструкцию создают в ледостойком варианте. Эффективность данного метода такая же, как и в условиях незамерзающих морей.
Выбор схемы обустройства конкретного морского нефтегазового месторождения осуществляют на основе системного подхода, взаимосвязывающего потенциальные возможности нефтегазодобывающей, машиностроительной, судостроительной, строительной и других отраслей отечественной промышленности, а также иностранных фирм.
Следует отметить, что создание каждого из типов нефтегазопромысловых инженерных сооружений, приведенных выше, является самостоятельным крупным научно-техническим направлением в морском гидротехническом строительстве и судостроении.
Для обеспечения необходимого уровня прироста разведанных запасов и объемов добычи нефти и газа, а также создания для этого нефтегазопромысловых инженерных сооружений и других технических средств с учетом научно-технического прогресса необходимо разработать концепцию планомерного развития поисково-разведочных и эксплуатационных работ.
2. Разведочное и эксплуатационное бурение
Начало буровых работ на море в нашей стране связано с освоением Каспийского моря, когда на стационарных платформах использовали традиционные буровые установки, предназначенные для суши. Следующий существенный этап совершенствования работ, приходящийся на середину 70-х годов, характеризуется, с одной стороны, началом внедрения плавучих буровых установок и специальных технических средств для бурения скважин в безледовых условиях моря, а с другой стороны, расширением географии разведки. В этот период наблюдается интенсивное развитие и накопление опыта ведения буровых работ на море, увеличение объемов проходки (наибольший был достигнут в 1975 г.).
Курсовая работа введение экологические последствия добычи нефти газа
... добыче нефти. 1 Характеристика технологического процесса добычи нефти Бурение- это процесс сооружения скважины путем разрушения горной породы. Скважиной ... введение жестких экологических рамок для любого сценария экономического развития нефтедобывающего комплекса РФ. Целью данной работы является оценка экологических ... нефти; 6 — газокомпрессорная станция; 7 — центральный пункт сбора нефти, газа ...
Все скважины, бурящиеся с целью региональных исследований, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, подразделяют на следующие категории [15, 60 — 63]: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, добывающие (эксплуатационные).
Рассмотрим назначение каждой из них:
1) опорные скважины — для изучения геологического строения и гидрогеологических условий регионов, определения общих закономерностей распространения комплексов отложении, благоприятных для нефтегазонакопления, выбора наиболее перспективных направлений геолого-разведочных работ на нефть и газ;
2) параметрические скважины — для исследования глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносное возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов поисковых работ,
а также получения сведений о геолого-геофизической характеристике отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований;
3) структурные скважины — для установления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению;
4) поисковые скважины — для открытия новых месторождений нефти и газа;
5) разведочные скважины на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью — для подготовки запасов нефти и газа промышленных категорий и сбора исходных данных для составления проекта разработки залежи;
6) добывающие (эксплуатационные) скважины — для добычи нефти, газа и попутной воды;
7) нагнетательные — для нагнетания в пласт воды, пара, газа;
8) оценочные — для оценки нефте — или газонасыщенности и других параметров пласта;
9) зажигательные — для зажигания нефти в пласте и поддержания ее горения;
10) пьезометрические — для наблюдения за изменением уровня жидкости в стволе или устьевого давления;
11) наблюдательные — для наблюдения за характером вытеснения нефти и изменением нефтегазоводонасыщенности;
12) специальные скважины — для сброса промышленных вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, подготовки структур для подземных хранилищ газа и закачки его в них, разведки и добычи технической воды.
Первые пять категорий скважин, как правило, на море бурят с плавучих буровых установок и судов, а остальные — со стационарных платформ.
В последующие годы выработка буровых предприятий стабилизировалась и при увеличении глубин скважин и трудоемкости их строительства объем бурения и число скважин начали постепенно сокращаться.
В связи со сравнительно высокой эффективностью разведочного бурения в 60-х годах и открытием ряда крупных месторождений в 70-е годы основные усилия были направлены на бурение эксплуатационных скважин. Доля их в общем объеме проходки в 1965 г. достигла 72%, а по числу скважин — 86%. Сокращение доли разведочных буровых работ привело к некоторому дефициту разведанности запасов нефти и газа.
В 70-х годах их объем вновь увеличился в среднем на 30%, что сразу дало положительные результаты. Были открыты несколько высокопродуктивных морских месторождений нефти и газа. В 80-х годах опять начался цикл снижения доли разведочного бурения, который продолжается уже на протяжении последних 20 лет.
Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение) , ремонт ...
... скважин на нефть и газ. 1 . Описание технологического процесса 1.1 Технологический процесс производства Весь цикл строительства скважин состоит из следующих основных этапов; выбора точки бурения ... темой дипломного проекта является энергообеспечение буровой установки ООО «Буровая компания «Евразия» в связи с заменой механического привода на электрический с целью снижения затрат на эксплуатацию ...
Для установления оптимального соотношения между объемами разведочного и эксплуатационного бурения следует учитывать имеющийся отечественный опыт освоения морских месторождений и, в частности, влияние ряда факторов, главным из которых является большая продолжительность периода освоения открытых месторождений нефти и газа. Поэтому развитие морских буровых работ на современном этапе в основном определяется темпами увеличения парка плавучих буровых установок и эффективностью его использования. К проектно-конструкторским и строительно-монтажным работам по созданию отечественных плавучих буровых установок приступили еще в 50-е годы.
В 1959 г. по проекту института Гипроморнефть была построена плавучая буровая установка погружного типа ПБУ 600/6,5, предназначенная для бурения структурно-поисковых скважин на мелководье (до 6,5 м).
За три года с ее помощью было пробурено более 50 скважин.
Первая самоподъемная ПБУ «Апшерон» введена в эксплуатацию в 1966 г. За 20 лет ее работы пробурено более 50 разведочных скважин глубиной до 2000 м на различных мелководных участках Каспийского моря. В начале 70-х годов приступили к проходке с помощью самоподъемной ПБУ 600/60 «Хазар» .
В это же время на отечественных судостроительных предприятиях начался серийный выпуск самоподъемных ПБУ типа «Каспий» 6500/60. В 1975 г. прошла промышленные испытания головная установка этой серии СПБУ «Бакы». В последующие годы в результате модернизации установки (удлинения ног) стали проводить работы на глубинах моря до 70 — 80 м. В 1986 г. на шельфе страны эксплуатировалось шесть установок этого типа. Дальнейшее совершенствование самоподъемных ПБУ направлено на создание возможности осуществлять работы при все больших глубинах моря. Разрабатывается Проект СПБУ 6500/100 для разведочного бурения на глубинах моря до 100 м.
В настоящее время начали широко использовать плавучие буровые установки. Их число, особенно при работах в акваториях северных морей, будет планомерно возрастать. Однако при этом возникает множество экономических и организационных вопросов, связанных с эксплуатацией ПБУ. От их успешного решения существенно будет зависеть эффективность применения данного оборудования при освоении морских месторождений нефти и газа.
Одним из методов повышения эффективности использования плавсредств является подбор соответствующего типа установки в зависимости от глубины моря. С учетом опыта бурения разведочных скважин с передвижных, плавучих, погружных, полупогружных, стационарных платформ и островов рекомендуется применять на определенных глубинах:
менее 15 м — погружные платформы;
от 15 до 100 м — самоподъемные платформы;
более 70 — 100 м — ПБУ, которые подразделяются на полупогружные установки и буровые суда;
в условиях замерзающих морей — ледовые острова.
Полупогружные буровые установки целесообразнее использовать на больших глубинах, так как в полупогруженном состоянии они в меньшей степени подвергаются волновым воздействиям. В акваториях с коротким межледовым периодом бывает невозможно завершить бурение скважин, следует использовать ледовые острова или ледостойкие передвижные платформы.
Промывка скважин при бурении
... породы будут выноситься на поверхность. Прямая промывка имеет преимущественное применение в практике разведочного бурения. промывка скважина бурение Рисунок 1 - Прямая промывка скважин буровой насос; 2 - нагнетательный ... обеспечивает закрепление стенок скважины путем скрепления частиц неустойчивой породы. Недостатки прямой промывки: возможен размыв стенок скважины при бурении в мягких породах ...
Буровые работы на разведуемых акваториях укрупненно подразделяют на два этапа: подготовка, транспортирование, монтаж оборудования; бурение и цементирование ствола скважины, опробование и ее освоение с последующим демонтажем оборудования.
Организация и процесс буровых работ на ПБУ практически не отличаются от таковых на суше или со стационарных платформ. По — иному осуществляются лишь транспортирование на точку, монтаж и демонтаж установки.
Продолжительность первого этапа в зависимости от удаленности места бурения от баз производственного обеспечения может колебаться в следующих пределах: на суше 1 — 2 мес, на стационарных платформах 2−4 мес, а при бурении с ПБУ — до 3 — 5 дней. Однако неблагоприятные гидрометеорологические условия значительно увеличивают затраты времени на доставку ПБУ с одной точки на другую.
Существенное влияние на технико-экономические показатели и, в частности, на структуру себестоимости сооружения скважин на море оказывает организация строительных работ. Стоимость скважины напрямую зависит от стоимости стационарной платформы. При разведочном бурении она включается в затраты на строительство скважины, а при эксплуатационном — в состав расходов на обустройство месторождения. Поэтому стоимость разведочных скважин в значительной степени определяется глубиной моря, которая на стоимость эксплуатационных почти не влияет.
Иначе формируется структура стоимости скважин при их бурении с БС и ППБУ. В данном случае основными считают затраты, связанные с содержанием и амортизацией скважин, которые относят ко второму этапу — их бурению и испытанию (29, https:// ).
Стоимость ПБУ примерно в 70 — 80 раз больше, чем буровых установок, монтируемых на стационарных платформах. Поэтому стоимость бурения в течение 1 сут с ПБУ в 20 — 25 раз превышает эту величину при проходке со стационарных платформ. С учетом данного фактора основным направлением снижения затрат на бурение скважин с ПБУ является увеличение скорости проходки.
Оценка структуры сметной стоимости строительства разведочных скважин на Каспийском море показывает, что при одинаковых глубинах и коммерческих скоростях при бурении со стационарных платформ и ПБУ доля бурения в общей стоимости практически одинакова, в то время как доля затрат, зависящих от глубины скважины, отличается примерно в 2 раза, так как проходка с ПБУ обходится во столько же раз дороже.
На структуру стоимости строительства разведочных скважин, бурящихся с ПБУ и БС, значительное влияние оказывают удаленность от береговых портобаз производственного обеспечения и сезонный характер работ в замерзающих акваториях. Это обусловлено существенными расходами на содержание транспортных и вспомогательных судов и плавсредств, а также самих ПБУ, БС и плавсредств во время зимней стоянки, когда период бурения иногда продолжается всего 3−4 месяца.
В результате доля прямых расходов в сметной стоимости строительства разведочной скважины, включая содержание ПБУ и БС и их амортизацию, составляет всего одну треть. Значительными становятся дополнительные затраты, среди которых выделяются две основные группы расходов, связанных с содержанием транспортных и вспомогательных судов в период бурения и тех же судов, ПБУ и БС в период зимней стоянки. При этом, если вторую группу затрат следует включать в состав сметы в качестве дополнительных, так как они характерны для замерзающих акваторий, то первую, с учетом содержания глубоководного водолазного комплекса и ряда других расходов, следует относить к категории прямых затрат.
«Бурение нефтяных и газовых скважин» :«Общие положения о бурении» » Мы с АГНИ
... нарушения охраны недр и загрязнения окружающей среды. Способы и виды бурения. Технология строительства скважин Современный процесс бурения скважины — это сложный технико-технологический процесс, состоящий из ... и капитальных затрат. Бурение скважин — единственный источник результативной разведки и приращения запасов нефти и газа. Весь цикл строительства скважин до сдачи их в эксплуатацию ...
Кроме того, при определении экономической эффективности использования для разведки стационарных платформ и ПБУ необходимо учитывать затраты времени на подготовительные работы. Для стационарных платформ они колеблются от нескольких до 12 — 18 мес (срок строительства платформы и монтажа бурового оборудования), а для ПБУ составляют всего несколько дней в зависимости от удаленности точки бурения от базы флота.
Эксплуатация ПБУ и БС показывает, что за счет снижения продолжительности подготовительных работ и увеличения скоростей проходки срок заканчивания строительством идентичных скважин сокращается в 1,5 — 2,0 раза.
Кроме того, применение ПБУ позволяет быстрее начать разведку в удаленных от инфраструктур акваториях, что особенно важно для освоения ресурсов нефти и газа на арктическом шельфе.
Анализ бурения разведочных скважин показывает относительно небольшое варьирование в структуре затрат при широком диапазоне глубин и скоростей бурения и многократном изменении общей суммы затрат на строительство скважин. Это необходимо учитывать при прогнозных оценках расчетов эффективности отдельных технологических и организационно-технических решений.
3. Островные сооружения
В мировой практике четко обозначилась тенденция — к строительству крупнотоннажных танкеров дедвейтом (грузоподъемностью) в 500 тыс т и более. Эти танкеры имеют осадку в полностью загруженном состоянии до 20 и . Такой танкер подойти близко к берегу не может; тем более проблематичен заход его в нефтеналивной порт, если в нем нет причала с высотой причальных стенок более 20 м. Для обеспечения перевалочных работ по обслуживанию крупнотоннажных танкеров в последнее время начали создавать искусственные острова с глубоководными рейдовыми причалами. Эти острова располагаются обычно на возвышениях морского дна вблизи городов (портов) и регионов добывающих, т. е. поставляющих нефть или потребляющих ее. Острова могут быть двух основных типов: a — сооружаемого на дне отсыпкой каменного материала и грунта или с помощью сооружений типа эстакад и б ~ плавучий остров.
Каждый из этих островов имеет свои преимущества и недостатки. Однако несомненным или уже доказанным практикой является то, что островные причалы обходятся как при строительстве, так и при обслуживании намного дешевле, чем традиционные прибрежные порты.
Рассмотрим в данном параграфе только стационарные сооружения островного вида. Такие МНГС можно отнести к трем подвидам: островное МНГС из бетона, камня, гравия и песка; островное сооружение из насыпного материала (камень, песок) в контуре из металлических цилиндрических оболочек; в форме малой островной конструкции.
Островные сооружения первых двух подвидов представляют искусственный, но самый настоящий остров, размеры которого позволяют не только принимать танкеры любого дедвейта (грузоподъемности), но и построить на нем резервуарные парки (нефтехранилище), оборудование для очистки балластной воды, вытесняемой из танкеров при заполнении их нефтью, взлетно-посадочную площадку для самолетов и вертолетов, склады для хранения материалов, техники, продовольствия и т. п. и поселок для проживания обслуживающего персонала.
Такие острова-причалы будут совершенно необходимы при освоении морских нефтегазовых месторождений северных морей России. Особенно для морей, имеющих подводные возвышенности. К острову-причалу прокладываются подводные трубопроводы на глубине, где не сказывается воздействие на них любых льдов, что дает возможность обеспечить надежную работу трубопроводов.
На рис. 2 показана схема такого острова из набросного камня 1 . Габаритные размеры острова: А = 400−500 м, ширина В = 100−120 м. На рисунке показан жилой комплекс 5, склады 4, нефтехранилища и резервуары для балластной воды 3, взлетно-посадочная полоса 7, железобетонная облицовка откосов 2, металлические трубы б диаметром 3,5−4 м, железобетонное ограждение 9 и швартовые палы 8, оборудование швартовыми быстродействующими крюками. К швартовым палам могут швартоваться сразу два (по одному с каждой стороны) танкера дедвейта до 500 тыс. т.
Рисунок 2. Островное нефтегазовое сооружение массивно формы
6,
Платформы, схемы которых приведены в п. 1, в силу того, что они имеют основание и несущую часть, расположенные на огромной площади (до 10−15 тыс. м 2 ), при глубинах воды более 50 м становятся слишком громоздкими и малопригодными для изготовления и транспортировки к месту установки. Поэтому в практике морского нефтегазового строительства применяются формы платформ более удобные для производства.
Такие платформы изготавливаются из железобетона в форме колонн большого диаметра, стоящих на мощной фундаментной плите, опирающейся непосредственно на подготовленное грунтовое основание.
Рисунок 3. Двухуровневое островное нефтегазовое сооружение
4. Платформы для глубин более 50 м
Отметим некоторые особенности, связанные со статической определенностью глубоководной стационарной платформы. Они определяются, в основном, различным поведением платформ, расположенных на малых и больших глубинах под воздействием давления льда. Платформы, имеющие трапецеидальную форму вертикального сечения, имеют большую распластанность фундамента и сравнительно короткую несущую часть. Поэтому основным видом потери ее устойчивости (статической определенности) является сдвиг по подошве фундамента.
Платформа с высокими колоннами под воздействием течений и давления льда может не только потерять устойчивость в результате сдвига, но и опрокинуться даже в том случае, если сдвиг по подошве фундамента не произойдет. Приведем пример компоновки формы глубоководной платформы для условий замерзающих морей,
Форма платформы показана на рис. 4. Верхние строения 1 базируются на трех или четырех железобетонных колоннах 2 цилиндрической формы с изменяющимся по высоте наружным диаметром. Внизу колонны закрепляются в железобетонном ячеистом фундаменте 3, распластанном на большой площади поверхности дна. Диаметр колонн в нижней части может достигать 20−30 м, а в сечениях, подвергающихся воздействию льда, диаметр может составить 8−10 м. Поверхность колонны в пределах действия льда заключается в металлическую оболочку. Таким образом обеспечивается неразрушимость колонн от давления льда, а общая их прочность достигается за счет работы железобетонных стенок колонн толщиной более 1 м (по расчету).
Внутри колонны проходят необходимые для производственного процесса трубопроводы, коммуникации и т. п.
Рисунок 4. Массивная платформа на колоннах
Ячеистая структура фундамента обеспечивает возможность удержания в плавающем состоянии всю платформу. Доставляется платформа к месту установки буксировкой, где и устанавливается на дно заполнением водой ячеек. Основные расчеты, связанные с обеспечением прочности и устойчивости платформы описанной формы приведены в гл. 9.
Приведем еще пример глубоководной платформы для замерзающих морей (рис. 5).
Верхние строения платформы 1 устанавливаются на колонну, по высоте состоящей из трех частей: двух усеченных конусов 3 и 7 и цилиндра 2 . Колонна изготавливается из железобетона, а цилиндрическая часть, кроме того, покрыта металлическим листом для защиты бетона от прямого воздействия льда. В сечении а-а конус 3 соединяется с опорными элементами 5, закрепляемыми на фундаменте 6, имеющем определенное расчетом число закрытых ячеек. Выше сечения а-а устанавливаются емкости 4 . Суммарное водоизмещение элементов 4, 5 и б обеспечивает необходимую плавучесть платформы при доставке ее от строительной площадки (в порту) до места установки на месторождении.
Рисунок 5. Массивная платформа из трех частей
Как и в предыдущей форме (см. рис.4), распластанный ячеистый фундамент обеспечивает устойчивость платформы как на сдвиг, так и на опрокидывание.
В заключение рассмотрения стационарных платформ гравитационного типа приведем еще раз основные условия их надежной работы:
8) Обеспечение статической и динамической определенности положения платформ, находящихся под воздействием любых внешних и внутренних сил.
9) Обеспечение надежной и устойчивой работы всего технологического оборудования, занятого в производственном процессе бурения скважин, добычи нефти или газа и отправки их потребителям.
10) Создание достаточно комфортных условий для работы и проживания обслуживающего персонала весь период его пребывания (вахты) на платформе.
11) Безусловное обеспечение условий, исключающих нанесение ущерба окружающей среде.
5. Технические решения по конструкциям систем подводной добычи
В случае разработки морских месторождений многоскважинными системами традиционную буровую технику можно применять лишь после сооружения и ввода в эксплуатацию стационарной платформы. Это затруднило бы окупаемость исходных капиталовложений вплоть до последних этапов освоения залежей. Вследствие этого разработка глубоководных месторождений и их периферийных участков, а также месторождений в районе Арктики стала бы экономически нерентабельной.
Если стоимость сооружения стационарной платформы оказывается экономически неприемлемой, следует использовать подводную добычную систему, содержащую комплекс средств эксплуатации: плавучие буровые системы, фонтанную арматуру, рабочие трубопроводы и приспособление для нагнетания газа и воды. В противном случае подводная система может служить лишь коллектором для скважин-спутников, которые соединены с мелководной стационарной платформой, либо посредством гибкого стояка с плавучей платформой в пределах промысла. Такое применение подводных эксплуатационных средств позволяет рентабельно разрабатывать периферийные месторождения и даже небольшие залежи крупного промысла, доступ к которым невозможен с центральной платформы при горизонтально или наклонно направленном бурении.
Подводные промысловые системы в своем многообразии могут включать как одну сателлитную освоенную скважину, так и кустовой эксплуатационный комплекс с полным обеспечением подсобной энергетикой. а также коллектор для транспортирования добытой продукции на плавучую установку. Тип выбираемой системы зависит от многих факторов: места, размера и глубины разрабатываемого месторождения и др. Значительную роль при этом также играет требуемый уровень контроля и сбор данных, который должен учитываться проектом. Общий вид типового подводного промысла показан на рис. 5.7.
Подводные промысловые системы (рис. 5.8) подразделяют на четыре следующих варианта с:
одной освоенной сателлитной скважиной;
несколькими сателлитными скважинами;
кустовыми скважинами;
наличием подводного промыслового центра.
В начальный период разработки месторождения одиночные скважины-спутники могут служить для ранней добычи флюида. Разведочно-эксплуатационные скважины могут быть завершены посредством подводной «елки» (рис. 5.9).
Эксплуатацию осуществляют с помощью выкидных линий, подающих продукцию на подводный коллектор или платформу. Такой тип разработки пригоден и для дальнейшего использования в зависимости от глубины воды, в которой планируется размещение промысла.
Важное значение имеет защита устьев подводных скважин от механических повреждений льдом, тралами судов, якорями, при прокладке трубопроводов.
Известны несколько способов защиты устья скважины с помощью размещения фонтанной арматуры в углублении бункера под дном, либо использования специальной вставки или кессона (рис. 5.10).
В этом случае запорную арматуру помещают в специальных обсадных трубах скважины непосредственно под дном.
Такие системы защиты подводного устья скважин могут быть успешно использованы, например, в условиях Арктики, где лед или стамухи представляют собой серьезную угрозу для установок на дне моря.
Первая подводная газовая скважина в условиях Арктики была сооружена в 1978 г. в районе Сабинского п-ва и связана с берегом трубопроводной системой длиной 1200 м. Скважина находилась на глубине 45 м от уровня воды, т. е. превышающей осадку плавучих ледяных образований в этой зоне. Пучок напорных трубопроводов, соединяющий ее с берегом, состоял из двух 6-дюймовых выкидных линий для газа, ряда трубопроводов малого диаметра для метанола, а также средств управления. Для защиты пучка от повреждения льдом его размещали в траншее глубиной 1,5 м с последующей ее засыпкой.
6. Преимущества и недостатки ледовых островов
Значительная часть прогнозных ресурсов нефти и газа арктических морей относится к их мелководным акваториям, где для поисково-разведочного бурения не могут быть использованы наиболее распространенные плавучие буровые установки типа погружных или самоподъемных и массивные гравитационные стационарные платформы. Существующие ПБУ рассчитаны на работу при глубине моря более 15 — 20 м и только в относительно короткий межледовый период, в течение которого при достигнутых скоростях можно пробурить лишь неглубокие разведочные скважины. Между тем глубина поисково-разведочных скважин на перспективных структурах превышает 3000 — 3500 м.
Для проведения разведочных скважин в таких условиях нужно использовать «мелкосидящие» ПБУ в ледостойком исполнении, способные противостоять воздействию ледовых полей толщиной до 2 м и более и возникающим при этом воздействии нагрузкам до 13 — 15 кПа. Однако если обеспечение необходимой местной и общей прочности таких сооружений не вызывает особых технических трудностей, то достигнуть необходимой устойчивости на сдвиг в этом случае практически невозможно и экономически нецелесообразно. Также непригодны для применения на мелководье арктического шельфа массивные гравитационные платформы, которые рассчитаны на значительные горизонтальные ледовые нагрузки, но из-за повышенного веса обладают большой осадкой, что делает невозможным их транспортирование и установку в зонах мелководья.
Таким образом, круглогодичное ведение поисково-разведочного бурения возможно лишь с помощью искусственных островных сооружений (грунтовых, ледовых и ледо-грунтовых).
Такие острова характеризуются повышенной устойчивостью к ледовым нагрузкам, а грунтовые — и длительным использованием. По типу возведения грунтовые острова бывают как намывные, так и насыпные (с автотранспорта зимой и барж летом).
Их устойчивость и прочность существенным образом зависят от стабильности и защищенности откосов. Это требование обеспечивается за счет создания последних пологими большой протяженности с защитой фильтрующим материалом, металлическими сетками, мешками с песком и т. п. Сооружение таких островов в значительной степени зависит и от удаленности грунтовых карьеров от места строительства.
Так как результативность поисково-разведочного бурения в начальный период обычно довольно низка (а в ряде случаев может быть даже нулевой), для уменьшения затрат на строительство грунтовых островов целесообразнее использовать искусственные ледово-грунтовые и ледовые острова. Первые представляют собой ледовую платформу, намороженную до касания с дном и окруженную грунтовой бермой. Устойчивость таких островов определяется в основном термическим режимом насыпи, поскольку сопротивление сдвигу зависит от степени монолитизации массы, т. е. наличия в порах отсыпки замороженной воды.
По мере увеличения глубин воды на точке строительства, удаленности грунтового карьера, а следовательно, применения специальных устройств и систем для защиты откосов от размыва и воздействия льда, стоимость грунтовых и ледово-грунтовых островов может возрасти настолько, что они окажутся экономически невыгодными. Поэтому для разведочного бурения в суровых ледовых условиях мелководной части арктических морей более эффективным типом гидротехнических сооружений являются искусственные ледовые острова. Они обладают рядом явных преимуществ по сравнению с другими видами арктических морских буровых платформ. Прежде всего — строительство ледовых островов требует меньших затрат.
Ледовую платформу Хекла-52 фирмы «Панарктик», имеющую 3-метровый слой искусственного льда, оценивают примерно в 2 млн дол. Зарубежные исследователи установили, что ледовый остров высотой 18 м и диаметром 120 м, сооруженный на глубине 9 м, стоит менее 5 млн дол. В эту сумму включены затраты на сваи и укрепляющие материалы, которые могут и не понадобиться при правильном проектировании острова. Для сравнения можно отметить, что искусственный остров с наполнителем на глубине от 3 до 6 м стоит от 3 до 11 млн дол. в зависимости от метода строительства, а конические конструкции — около 100 млн дол. Строительство ледовых островов обходится значительно дешевле, потому что оно не требует специальных плавучих строительно-монтажных технических средств и оборудования, а в качестве материала для заводнения служит морская вода.
По сравнению с грунтовыми ледовые острова обладают рядом преимуществ и в экологическом отношении. В настоящее время соответствующие контролирующие учреждения оставляют за собой право потребовать ликвидации, которая обходится даже дороже, чем строительство, в море Бофорта острова с наполнителем по завершении буровых работ, если нефтегазоносные залежи не будут обнаружены. Что касается ледового острова, то его можно растопить или разрушить прямо на месте, при этом отрицательное воздействие на окружающую среду будет минимальным.
На подготовку к строительству ледовых островов уходит на 2 — мес меньше, чем других сооружений. В течение этого времени можно определить стоимость скважин, которые будут пробурены в данном месте, а также обеспечить доставку на береговую базу насосного и вспомогательного оборудования. На подготовку к строительству острова с наполнителем уходит 3−24 мес. При этом неизбежно использование тяжелых механизмов, таких как тракторы, грузовики, баржи, а также определение места расположения карьеров-наполнителей. Что касается конических конструкций, то на их проектирование, изготовление и доставку уходит от 3 до 5 лет. Период подготовки является немаловажным фактором, поскольку участки, например, в море Бофорта сдаются в аренду только на 5 лет.
Несмотря на преимущества ледовых островов, их применение ограничено мелководьем. Темпы получения искусственного льда во многом зависят от условий окружающей среды. Например, при идеальных условиях с помощью свободного или ограниченного заводнения в день можно получить слой искусственного льда, равный не более 8 см. Если бурение должно начаться 1 февраля, то для создания слоя льда толщиной 7,6 м потребуется 90 дней.
Сооружение ледовых островов набрызгом морской воды, а также с помощью ледяных блоков может осуществляться быстрее. Однако получаемый с помощью ускоренных методов лед обладает меньшей прочностью, поскольку скрытая теплота не успевает уйти в атмосферу и поглощается ледовым островом.
Кроме того, бурение с ледовых островов ограничивается зимним периодом. Если остров не защищен от теплового воздействия и не обладает достаточной мощностью, чтобы противостоять штормовой волне, он, вероятнее всего, летом растает или разрушится. Так случилось с островом фирмы «Юнион ойл». Таким образом, если не принять соответствующих мер, то его невозможно использовать для бурения второй скважины на новом месторождении или оконтуривающей, а при открытии нефтегазоносных залежей нельзя превратить в эксплуатационную платформу.
Дальнейшее развитие техники и технологии создания ледовых островов должно пойти по пути обеспечения сохранности этих искусственных сооружений в летний период, что позволило бы продолжить их строительство следующей зимой и дало возможность сооружать острова для работ на больших глубинах. Кроме того, следует изучить проблему преобразования ледового острова в эксплуатационную платформу.
7. Анализ конструкций и опыт эксплуатации ледостойких нефтегазопромысловых сооружений
Ледостойкие нефтегазопромысловые сооружения эксплуатируются в основном в условиях залива Кука (Аляска), морей Бофорта, Балтийского и Азовского.
Сооружения островного типа
Для строительства любого типа искусственного островного сооружения (ИОС) необходимо разрабатывать, транспортировать и укладывать в его тело значительные массы каменно-земляных материалов. Например, для возведения ИОС с естественными откосами на глубине моря 30 м требуется 19 млн м 3 песчаного грунта, а на глубине 45 м — 53 млн м3 .
В начале 70-х гг. на канадском шельфе в море Бофорта было построено более 30 ИОС на глубинах моря до 70 — 75 м. Их сооружали двух типов:
- с естественными и защищенными от размыва откосами;
- с оконтуриванием железобетонными или стальными конструкциями.
Для этого использовали в основном местные строительные материалы (песок, гравий, щебень и др.).
При сооружении островов с укрепленными откосами требуемые объемы грунта снижаются вдвое, но все же остаются огромными. Трудности строительства ИОС связаны с ограниченностью запасов подходящих по составу грунтов, а также сроками проведения работ в короткий межледовый период.
Такие сооружения подвергаются интенсивному волновому, ледовому воздействию и требуют выполнения серьезных защитных мероприятий, затраты на которые иногда составляют 50 — 80% общей стоимости строительства острова.
Поэтому с ростом глубины моря увеличивается преимущество островов, оконтуренных железобетонными или стальными конструкциями, благодаря которым значительно уменьшается необходимый объем грунтовой засыпки.
На стоимость ИОС оказывает влияние срок его строительства. Достаточно отметить, что потери грунта из-за сезонных перерывов в работе составляли до 50 — 60% общего объема уложенного грунта. В море Бофорта большинство островов построены в течение одного летнего сезона, лишь несколько наиболее крупных ИОС были возведены за два летних периода. При их сооружении были подтверждены указанные выше объемы потерь грунта из-за межсезонного перерыва.
Следует отметить, что ИОС, построенные в море Бофорта, предназначены для разведочного бурения и считаются временными со сроком эксплуатации 1 — 2 года. В связи с этим они были рассчитаны на действие меньших нагрузок, чем это принято для эксплуатационных сооружений с длительным периодом функционирования. Например, оценку волновых нагрузок проводили для волн с повторяемостью 1 раз в 10 лет, а эксплуатационные объекты рассчитывают на внешние нагрузки с повторяемостью 1 раз в 100 лет.
Экономическая эффективность ИОС обеспечивается в основном за счет применения дешевых местных материалов (песка, гравия, щебня, камня).
Следовательно, важным критерием при выборе типа эксплуатационного островного сооружения при известных параметрах окружающей среды и геотехнических характеристиках становятся условия разработки, укладки и использования в теле острова строительного грунтового материала:
- местоположение карьера или источника поступления грунтовых материалов;
- возможность разработки и транспортирования;
- методы возведения тела острова и формирования его откосов;
- способы защиты откосов от размыва в результате волнений и течений, разрушения от ледовых воздействий.
Для типичного ИОС диаметром 240 м в море Бофорта продолжительность цикла его создания (проектирование и строительство) составляет 65 мес. Такие сроки связаны только с увеличением диаметра и объемов грунта для строительства. Стоимость данного острова при глубине моря 15 м составила 25 — 30 млн дол. в ценах 70-х гг., а в некоторых случаях она достигала 100 — 120 млн дол.
Отметим, что при наличии карьеров на экономически и технологически доступном расстоянии от места строительства и необходимых технических средств для разработки, транспортирования и укладки грунта ИОС способны конкурировать с металлическими и железобетонными гравитационными ледостойкими платформами. Данное обстоятельство следует учесть при обустройстве и освоении Приразломного нефтяного месторождения.
Ледостойкие стационарные платформы
С начала 60-х гг. в заливе Кука (Аляска) на глубинах моря до 30 м построено и введено в эксплуатацию 18 стальных ледостойких платформ, отличающихся друг от друга числом опорных колонн. В 17 случаях ОБ имели по 3 и 4 опорные колонны (табл.15.5).
Платформы крепили ко дну моря с помощью свай, которые размещали по периметру внутри опорных колонн. Бурение осуществляли через эти забитые сваи, закрепленные к опорным колоннам в результате бетонирования межтрубного пространства. Еще одна конструкция ЛСП была выполнена в виде монопода, ее крепили забивными сваями, расположенными под водой в понтонной части опорного блока.
