ILoveDiving.ru

Освоение морских месторождений нефти и газа

Сложные в техническом отношении, весьма дорогостоящие и связанные со значительным риском операции по разработке месторождений нефти и газа шельфовых зон морей и океанов включают целый комплекс взаимосвязанных этапов.

Разведочные работы.

Проводимые с целью определения местонахождения геологических структур, в которых возможно скопление нефти и газа, разведочные работы осуществляют в три фазы:
– региональные исследования с целью выделения перспективных геологических формаций;
– изучение общих черт геологического строения, оценка перспектив нефтегазоносности и подготовка площадей геологогеофизи-ческими методами к поисковому бурению;
– подготовка месторождений (залежей) к разработке с подсчетом запасов по промышленным категориям.

В первый фазе используют методы гравиметрической и магнитной разведки, включая фотографирование поверхности Земли со спутников и измерения при помощи средств инфракрасной техники.

Во второй фазе производят поисковые и детальные геолого-геофизические работы. Для этих целей используют другие методы разведки — сейсмические исследования, изучение проб, взятых со дна моря. Вторая фаза включает также структурное и параметрическое бурение.

Третья фаза разведочных работ является завершающей и ведет к открытию месторождения (глубокое разведочное бурение). При этом производят оконтуривание месторождения, испытание скважин и подсчет запасов нефти и газа.

Техника для проведения геофизических работ. До настоящего времени при проведении геофизических работ наиболее часто производят сейсмические исследования. При этом используют источник энергии, генерирующий звуковые волны, которые отражаются и преломляются подстилающими геологическими структурами. Отраженные сигналы принимаются гидрофонами и фиксируются на магнитную пленку. На основании полученных данных готовят разрезы подстилающих структур, где проводится разведка. Путем сопоставления и комбинации полученных разрезов можно получить трехмерную картину геологической структуры района с указанием расположения структур тех типов, которые считаются благоприятными для накопления запасов нефти или газа.

В настоящее время при сейсмических работах в море в качестве источников энергии используют направленные взрывы газовой смеси либо электронные вибраторы непрерывного действия с изменяемой частотой колебаний.

Однако определить местонахождение нефти и газа без бурения практически невозможно. Хотя в ходе гравиметрических и сейсмических работ используют совершенные приборы и средства вычислительной техники, интерпретация полученных данных в большой степени зависит от искусства геологов-специалистов.

Сейсмическую, гравиметрическую и магнитную разведки ведут со специально оборудованных для этих целей судов. Применяя современную аппаратуру и оборудование, отрабатывают 1500— 2000 пог. м сейсмических профилей в месяц на одну партию.

Такую высокую производительность геофизических партий обеспечивают:
– специальные геофизические суда водоизмещением до 1000—1200 т;
– современная геофизическая аппаратура и оборудование, устанавливаемые на судах и обеспечивающие работу в автоматическом режиме;
– многоканальные цифровые сейсмические станции, применяемые для регистрации сигналов и позволяющие производить первичную экспресс-обработку данных на борту судна и подготовку материалов для ввода в ЭВМ для окончательной обработки;
– высокопроизводительные групповые источники пневматического типа, обеспечивающие возбуждение колебаний с интервалом 10—15 с;
– радионавигационные автоматические системы для определения координат пунктов геофизических наблюдений с использованием искусственных спутников, что дает возможность работать круглосуточно.

Кроме сейсморазведочной аппаратуры и оборудования на судах устанавливают высокоточные бортовые гравиметры, протонные магнитометры и аппаратуру для проведения геохимических исследований и автоматической обработки данных на борту судна.

Суда, предназначенные для геофизических исследований, должны иметь:
– хорошую мореходность;
– устойчивый длительный малый ход, так как судно ведет работы с буксируемой аппаратурой;
– низкий уровень шума и вибрации (касается судов сейсморазведки).

Суда должны быть оснащены:
– современной научно-исследовательской аппаратурой и специальными лабораториями;
– аппаратурой для точного определения местоположения судна в море (от этого зависит достоверность и ценность полученной информации).

Техника глубокого разведочного бурения. Для бурения разведочных скважин в море используют оборудование, аналогичное применяемому на суше, а также платформы, на которых располагают оборудование, инструмент и материалы, необходимые для работы.

Целесообразно классифицировать эти средства прежде всего по способам их установки над скважиной в процессе бурения. С этой точки зрения можно выделить две основные группы средств для бурения морских скважин: опирающиеся при бурении на морское дно; производящие бурение в плавучем состоянии. К первой группе относятся так называемые погружные и самоподъемные буровые установки, а ко второй — полупогружные буровые установки и буровые суда.

Погружные буровые установки опираются на грунт в результате заполнения водой нижних водоизмещающих корпусов (понтонов) либо вертикальных стабилизирующих колонн. Рабочая платформа (палуба) как во время буксировки, так и в процессе бурения находится над поверхностью воды. Этот тип плавучих буровых платформ не нашел широкого применения, так как платформы можно использовать лишь на ограниченной глубине моря (в среднем до 50 м). Строились они в основном в 50-х годах.

Самоподъемные плавучие буровые установки имеют большие корпуса, запас плавучести которых позволяет обеспечить буксировку установки со всем необходимым для производства бурения к месту работы. Процессы буксировки, установки и снятия платформы с точки бурения весьма сложны, 30% аварий установок этого типа произошло при осуществлении именно этих операций. Поэтому буксировку платформ производят обычно при волнении не более 1—2 баллов и ветре до 2—3 баллов. При буксировке опорные колонны находятся в поднятом состоянии. В точке бурения их с помощью домкратов опускают на дно. Колонны упираются в грунт, корпус поднимается на расчетный уровень над поверхностью воды (в зависимости от высоты волн в районе работы платформы).

Одним из основных элементов, определяющих архитектурно-конструктивный тип самоподъемной установки, являются опоры. В основном строят трех- и четырехопорные платформы. Трехопор-ные платформы предназначены для работы на больших глубинах моря (до 110—120 м). Опоры пространственной (ферменной) конструкции, имеющие в плане трех- и четырехугольную форму, выполняют для платформ, с которых производят бурение на глубине от 40 м и выше.

Форма понтона зависит от числа опор. Наибольшее распространение получили треугольные и прямоугольные понтоны.

В кормовой части платформы имеется вырез, над которым расположен подвижной портал с вышкой. Устья скважины плавучих буровых установок самоподъемного типа расположены над поверхностью воды на уровне палубы. Это значительно упрощает буровые операции.

Наиболее ответственный элемент самоподъемных платформ — система спуска и подъема опорных колонн. Различают механическую и гидравлическую системы. Наибольшее распространение получила механическая система, так как она обеспечивает непрерывность подъема и более точную регулировку положения корпуса в горизонтальной плоскости. Скорость подъема установки составляет 0,3—0,4 м/мин, мощность привода 1000—1500 кВт, суммарная нагрузка на подъемное устройство до 88,26 МН (9000 тс).

Главные размерения самоподъемных буровых установок выбирают из условий обеспечения:
– размещения бурового оборудования, технологических запасов и жилых помещений;
– устойчивости установки в рабочем положении; необходимой силы плавучести при притапливании понтона для облегчения освобождения опорных колонн из грунта; – остойчивости и непотопляемости при нахождении установки на плаву с максимально поднятыми опорными колоннами.

Ниже приведены технические характеристики трехопорной платформы самоподъемного типа, предназначенной для работы в Северном море (система подъема — электромеханическая, буровое оборудование — «Нэшнл»):
Глубина моря, м………………106
Высота волн, м ……………… 19,8
Заглубление опорных колонн в морское дно, м … 15 Общая длина корпуса (треугольный в плане), м . . 70,9
Ширина корпуса, м …………………………..64,7
Длина опор (решетчатые, треугольные), м …..157,3
Количество опор, шт……………. 3
Расчетная глубина бурения, м ……….. 9000


Запасы:
цемента, м3 ………………………………..232,4
топлива, м3 ………………………………..752
питьевой воды, м3…………………………..208
технической воды, м3……………1056
труб, т ……………………………………615
Экипаж, чел………………………………….75

Грузоподъемность палубных кранов (2 шт.), кН (тс) 58,86 (6,0)

Плавучие полупогружные буровые установки в отличие от погружных удерживаются в точке бурения с помощью якорей либо системы динамической стабилизации. Полупогружные платформы (рис. 1), обеспечивающие бурение скважин в жестких погодных условиях при глубинах моря до 400 м, могут быть самоходными и буксируемыми. В транспортном положении в погруженном состоянии находится только их нижний корпус (понтоны). Приводя платформу в рабочее положение путем балластировки отсеков нижних понтонов, ее притапливают до определенного уровня.

В рабочем состоянии осадка основания установки составляет 25 м. Таким образом, при погружении платформы резко сокращается площадь, на которую действует ветровая нагрузка. Значительный объем платформы находится под водой, где влияние волнения снижается по степенной зависимости. С другой стороны, относительно большая масса части платформы, находящейся под водой, обусловливает повышенную остойчивость всей установки.

Разнообразные формы полупогружных платформ свидетельствуют о поисках оптимальных решений, обеспечивающих минимальную уязвимость установки при воздействии волнения и ветра.

Полупогружная платформа состоит из верхнего корпуса (палубы), несущего все оборудование, и нижних понтонов, соединенных с палубой вертикальными стабилизирующими колоннами и обеспечивающих плавучесть. Количество стабилизирующих водоизмещающих колонн определяется из условий обеспечения непотопляемости и остойчивости. В настоящее время наибольшее распространение получили обладающие хорошей остойчивостью двух-понтонные платформы с шестью — восемью стабилизирующими колоннами и пятиугольные с пятью колоннами.

Стабилизирующие колонны полу погружных платформ разделены на водонепроницаемые отсеки, в которых размещены склады буровых материалов, насосные отделения, цепные ящики, цистерны балластной и технологической воды, масла, топлива и др. Рабочая (верхняя) палуба полупогружных платформ представляет собой жесткую конструкцию трех-, четырех-, пяти-и восьмиугольной формы (в зависимости от расположения стабилизирующих колонн), на которой расположены двух-, трехъярусные водонепроницаемые надстройки для размещения экипажа, а также энергетические и технологические блоки, буровая установка и складские помещения.

Рис. 1. Бурение скважины с борта полупогружной буровой платформы

Якорные устройства применяются на полупогружных платформах при бурении на глубинах моря до 300 м. Транспортировку и постановку платформы на якоря обеспечивают специальные суда снабжения или буксиры—завозчики якорей. Якорные устройства снабжены системой контроля за отклонением установки и системой автоматического регулирования натяжения якорной цепи или троса, ограничивающими горизонтальные смещения установки с точки бурения на расстояние, составляющее на более 5—10% от глубины моря.

Для бурения скважин на глубинах моря, превышающих 300 м, полупогружные платформы оборудуют системой динамического позиционирования.

При бурении с полупогружных платформ устье скважины располагается на дне моря.

Ниже приведены технические характеристики типичной двух-понтонной полупогружной буровой платформы:

Основные размерения платформы, м:
длина……………………………………..79,3
ширина ……………………………………61,0
высота ………………………………….24,4


Основные размерения нижних понтонов, м:
длина……………………………………..79,3
ширина ……………………………………15,3
высота ……………………………………6,1
Транспортная осадка, м ……………………….5,8
Масса порожней платформы, т ………………….8 940
Водоизмещение в рабочем положении, т …………17 020
Водоизмещение платформы при транспортировке, т . 119 000
Масса переменных грузов на палубе, т…………..2 000
Экипаж, чел………………………………….80

В связи с производством буровых работ на все больших глубинах и в более суровых условиях растет спрос на полупогружные платформы, доля которых в 1973 г. составляла 29,5% от общего числа платформ, а в конце 1977 г. уже 58%.

Буровые суда (рис. 2) так же, как и транспортные самоходные суда, удерживаются в заданной точке открытого моря якорем с использованием цепей или тросов (до 200—300 м) или же при помощи динамической системы удержания судна (до 1000 м). Ограничение смещения бурового судна над точкой бурения пределами, которые не препятствуют производству работ, является основным техническим требованием, определяющим его качество.

Современные буровые суда, ведущие разведочные работы в различных условиях (южные и северные моря) и на значительных по площади и глубинам акваториях, снабжены ледовым подкреплением, оборудованы системой динамического позиционирования, обладают большой мобильностью. Они способны в экстренных случаях за 30—40 с покинуть точку бурения, а затем вновь вернуться для продолжения работ на уже забуренной скважине.

Рис. 2. Буровое судно «Пелерин»

Судно, кроме того, должно обладать достаточной остойчивостью не только при переходе, но и при стоянке в открытом море, когда по условиям производства работ (бурение скважин) трубы значительной массы подняты на большую высоту над полом буровой. При этом судно должно обладать достаточным сопротивлением продольной, бортовой и вертикальной качкам, а также дрейфу, рысканию и колебательным перемещениям вдоль продольной оси под действием волнения, ветра и течения.

Размерения судна определяются его грузоподъемностью и требованиями остойчивости. Грузоподъемность зависит от глубины скважины, количества принимаемых на борт запасов, необходимых для производства буровых работ, и для современных буровых судов достигает 8000 т. Мощность энергетической установки определяется потребностями буровых работ с учетом возможности использования ее для гребного устройства судна.

Буровую вышку, расположенную в центре судна, проектируют с учетом рабочей нагрузки, создаваемой вертикальной нагрузкой, а также инерционными силами, возникающими при раскачивании судна.

Бурение ведут через шахту, устроенную в корпусе судна. Подачу труб и сборку колонн производят автоматически. Устье скважины расположено на дне моря.

Основным режимом работы судна является стоянка на точке бурения (85—90% всего времени). В этом режиме горизонтальные перемещения бурового судна не должны превышать расстояния, составляющего 10% от глубины моря. Обычно при бурении горизонтальные перемещения судна не превышают 5% от глубины моря. Амплитуда нормальной вертикальной качки равна приблизительно четверти высоты волны.

Бурение с судна, которое во время работы имеет горизонтальную, вертикальную и угловую подвижность, требует применения систем компенсации водоотделяющей и бурильной колонн (то же относится и к полупогружным платформам).

Динамическая система позиционирования судна состоит из двух основных частей:
– системы ориентации, контролирующей величину горизонтальных смещений судна и его угла относительно устья скважины;
– системы удержания, обеспечивающей стоянку судна с заданными параметрами смещения относительно оси скважины.

Обычно для обеспечения надежности работы система ориентации включает в себя несколько устройств контроля за положением судна. Эти устройства дублируют друг друга и различаются примененными в них методами измерений. Судно оборудуют гидрофонами, устанавливаемыми в корпусе по углам условного квадрата и предназначенными для приема сигналов. Для передачи звуковых сигналов на морском дне у устья скважины устанавливают специальный гидроакустический маяк, снабженный экраном и отражателем для формирования характеристики направленности сигналов с максимумом излучения к поверхности воды. Если судно точно установлено над маяком, фронт звуковых сигналов подходит ко всем гидрофонам одновременно. Если же судно переместилось относительно маяка, то гидрофоны будут принимать звуковые сигналы с разницей во времени, что послужит сигналом для выработки ЭВМ команды, которая передается двигателям, приводящим в движение подруливающее устройство. Двигатели расположены в носовой и кормовой частях судна, их суммарная мощность достигает 6620 кВт.

Конструкция буровых судов, снабженных системой динамического позиционирования, позволяет производить повторный ввод бурового инструмента в скважину при глубинах моря до 1000 м. Повторный ввод осуществляют с помощью системы ориентации судна, описанной выше, и телевизионной установки, включающей подводную передающую камеру, кабель связи и пульт управления с приемным экраном. Эти операции проводят с борта судна.

Обладая водоизмещением до 17—20 тыс. т, буровые суда имеют большую автономность, т. е. могут работать длительное время без пополнения запасов. Для бурения скважины глубиной до 8000 м судно принимает на борт запасы массой 5000—8000 т, которые включают буровой раствор, глинопорошок, цемент, утяжелитель, техническую и питьевую воду, бурильный инструмент, обсадные трубы, водоотделяющие колонны, топливо и др.

Кроме буровых судов, предназначенных для проведения глубокого разведочного бурения, имеется целый ряд судов, используемых для производства инженерно-геофизических работ, картиро-вочного бурения. Это, как правило, небольшие суда, оборудованные буровыми установками для мелкого бурения, средствами для взятия образцов донных пород и исследовательских работ. Эти суда, ведущие работы и в глубоководных районах моря, также оборудуют системами динамического позиционирования.

Технология бурения разведочных морских скважин. При бурении скважин с плавучих буровых установок полупогружного типа и буровых судов устьевое оборудование расположено на дне моря, а буровое и все вспомогательное оборудование — на плавучей платформе или судне. Связь судна или платформы с устьем скважины при этом осуществляют с помощью канатных направляющих, протянутых между фундаментом опорной плиты подводного устьевого оборудования и плавучей установкой, либо с помощью водоотделяющей колонны. Обычно с помощью водоотделяющей колонны устье скважины продолжают до буровой площадки плавучей буровой установки, что обеспечивает направление инструмента в скважину и возврат бурового раствора. На устье устанавливают превентор с гидравлическим или электрогидравлическим управлением в зависимости от глубины моря. Электрогидравлическую систему применяют для глубин моря от 200 м и более.

Установка устья на дне обусловлена следующими соображениями:
– уменьшается воздействие волнения и течения на оборудование, а с увеличением глубины влияние этих факторов становится минимальным;
– устьевое оборудование позволяет по окончании бурения произвести отсоединение водоотделяющей колонны и отход плавучей установки для производства работ в новом месте;
– глубина бурения не ограничена.

Подводный комплекс устьевого оборудования включает следующие элементы:
– блок противовыбросового оборудования, состоящий из нескольких плашечных превенторов, универсального превентора, крестовиков, задвижек на линиях высокого давления и манифольда системы управления;
– соединительное устройство водоотделяющей колонны, включающее гидравлическую соединительную муфту, соединители линии глушения, шаровой шарнир и гибкие шланги глушительных линий;
– соединительную муфту превенторов с устьем скважины;
– направляющую и центрирующую систему блока превенторов с канатными линиями;
– фундаментную плиту — временную опору скважины;
– каналы управления соединителями-коллекторами для подачи управляющего давления по многоканальному шлангу и включения превенторов;
-трубопроводы глушителей и штуцерной линии;
– водоотделяющую колонну, оснащенную системой натяжения и соединительными узлами для наращивания звеньев колонны при их сборке. На буровой установке смонтировано специальное компенсирующее устройство, которое поглощает вертикальные перемещения водоотделяющей колонны в результате вертикальных колебаний судна на волне.

Сборку узлов подводного устьевого комплекса производят последовательно в ходе производства буровых работ с палубы плавучего основания через шахту, расположенную под буровой вышкой.

Направляющие канаты, протянутые от основания скважины, натягиваются иа плавучей установке с помощью специальных устройств с постоянным усилием. При опускании или подъеме плавучей установки на волне канаты остаются натянутыми с определенным постоянным усилием. По канатам производят спуск узлов, оборудованных направляющими рамами, к подводному устью.

Направляющее основание (фундамент), установленное на дне, служит для точного центрирования узлов при их соединении на устье.

Управление сборкой превенторов (блоков превенторов) осуществляют с палубы путем подачи рабочего давления по резиновым шлангам в соответствующие рабочие органы превенторов или задвижек. При повышении давления производят перекрытие устья и необходимые операции по глушению в скважине.

Водоотделяющая колонна, соединяющая устьевое оборудование с плавучей установкой, служит продолжением скважины на участке устье—установка, благодаря чему обеспечивается возможность проведения всех буровых операций аналогично традиционным.

Колебания бурильного инструмента в вертикальной плоскости, создаваемое колебанием плавучей установки на волне, поглощаются компенсаторами бурильной колонны, устанавливаемыми преимущественно на талевой системе.

Бурение и спуск обсадных колонн для крепления скважины производят так же, как и при бурении на суше, с тем лишь отличием, что головки всех колонн обвязывают в корпусе устья над уровнем дна моря, ниже узла превенторов. Это позволяет по окончании бурения отсоединять устьевое оборудование и поднимать его на поверхность моря для повторного использования. В случае необходимости на место отсоединенного устьевого оборудования устанавливают арматуру для эксплуатации скважины.

Соединение и разъединение узлов и сборку осуществляют дистанционно, используя гидравлические соединительные муфты.

В состав подводного устьевого оборудования обычно входит телевизионная установка, позволяющая проводить дистанционный контроль за течением технологического процесса и состоянием подводного оборудования. Все плавучие установки, кроме того, снабжены водолазным оборудованием для глубоководных погружений человека в необходимых случаях.

Процесс бурения скважины с плавучей установки подразделяют на несколько основных этапов:
– установка и закрепление фундамента подводной скважины (самая ответственная и трудоемкая операция);
– бурение под колонну кондуктора и ее закрепление;
– установка противовыбросового оборудования и водоотделяющей колонны большого диаметра, бурение под промежуточную колонну и спуск ее с головкой корпуса устья;
– замена противовыбросового оборудования, а также водоотделяющей колонны на колонну меньшего диаметра, бурение скважины и спуск последующих колонн до проектной глубины;
– заключительный этап работ и в случае необходимости подготовка скважины к эксплуатации.

Эта схема предусматривает использование двухблочной системы противовыбросового оборудования.

В настоящее время широкое применение нашла одноблочная система с использованием водоотделяющих колонн одного диаметра. В этом случае используют буровые суда, так как оборудование свободно размещается на палубе, значительно сокращается время на его монтаж, демонтаж, установку и регулировку.

После проведения спуска эксплуатационной колонны, проведения геофизических исследований, снятия каротажной диаграммы, перфорации и опробования пластов скважина может быть либо временно закрыта, либо ликвидирована.

Разработка морских нефтегазовых месторождений. После того как завершен этап разведочных работ и обнаружены промышленные запасы нефти или газа (определен контур месторождения, произведен подсчет запасов, установлены геологические условия месторождения), приступают к составлению проекта разработки месторождения, имеющего целью определение этапов разработку установление темпов отбора продукта по этапам, оптимальное размещение скважин на месторождении. Разрабатывается также технология с учетом применения методов интенсификации добычи.

На базе проекта разработки месторождения создают проект оснащения месторождения, где определяется комплекс технических средств, включающих платформы, эксплуатационное технологическое оборудование, системы транспорта и хранения нефти и газа.

После осуществления указанных проектов приступают к созданию морского нефтегвзопромысла и эксплуатации месторождения. Необходимо отметить, что на этапе разведочных работ бурят небольшое число скважин (три—пять). Доразведку и уточнение исходных данных производят на первом этапе начала эксплуатации месторождения. В результате этого вносят определенные коррективы и в проект разработки, и в проект оснащения месторождения. Доразведку месторождения можно производить как с плавучих буровых установок, так и со стационарных платформ, с которых ведут бурение эксплуатационных скважин.

Стационарные платформы. Конструкция стационарной платформы определяется, во-первых, условиями окружающей среды, а во-вторых, принятой схемой разработки.

К условиям окружающей среды относятся: глубина моря, волновые, ветровые, сейсмические и ледовые нагрузки, течения, физико-механические свойства грунтов, слагающих дно в месте установки платформы. Проекты разработки и оснащения морских нефтегазовых месторождений предусматривают определение количества наклонно направленных скважин, располагаемых на одной платформе (10—30 и более в зависимости от геологических условий месторождения), и всего комплекса оборудования для подготовки, транспортировки и хранения нефти. Сочетание всех перечисленных факторов определяет нагрузки на сооружение, а отсюда и его конструктивное решение.

В зависимости от конкретных условий месторождения можно различить две характерные тенденции в схеме устройства стационарных платформ. При глубинах моря, не превышающих 100 м, и в умеренных гидрологических условиях используется схема расположения оборудования на двух-трех платформах, соединенных между собой переходными мостиками.

Одна платформа используется для размещения жилых помещений, вторая — куста эксплуатационных скважин и третья — оборудования для подготовки нефти и газа, нагнетания воды-в пласты компрессорной станции, факельного устройства и др.

По мере продвижения эксплуатационных работ на глубины моря, превышающие 100 м, где наблюдаются более тяжелые гидрометеорологические условия, определилась необходимость в компактной стационарной платформе, на которой можно разместить все оборудование. Масса опорной части такой платформы значительно увеличивается и достигает 15—20 тыс. т. Все оборудование расположено на палубе платформы в несколько ярусов. Во избежание большого количества монтажных работ в море применен крупноблочный монтаж оборудования. Строят платформы на специализированных заводах.

Изготовление нижней опорной части платформы — это сложный и трудоемкий технологический процесс. Для изготовления толстостенных труб большого диаметра (до 6 м) используют мощные гибочные вальцы, современное металлообрабатывающее и сварочное оборудование, а также подъемно-транспортное оборудование большой грузоподъемности (до 800 тс).

Все технологическое оборудование комплектуется на берегу в блоки-модули, масса которых достигает 1600 т. После изготовления опорного блока его транспортируют к месту расположения в море, устанавливают, закрепляют на дне анкерными сваями. На блоке монтируют палубную конструкцию, на которой закрепляют технологические блоки-модули.

Транспортировка, установка и закрепление опорного блока — наиболее сложные операции в процессе монтажных работ в море.

В зависимости от габаритов и массы опорного блока его транспортировку и установку обеспечивают:
– специальные транспортно-спускные баржи;
– инвентарные понтоны.

Опорные блоки, имеющие большой диаметр опор (ног) и обладающие плавучестью, передвигаются самостоятельно.

Центровку блока на точке установки, забивку анкерных свай для закрепления опорного блока производят с помощью крановых судов. С кранового судна большой грузоподъемности (до 3000 тс) производят монтаж палубной конструкции и установку технологических блоков-модулей. Доставку технологических модулей осуществляют транспортные баржи.

Особое значение при одновременном бурении и эксплуатации скважин с таких платформ имеет техника безопасности.

В последние годы наметилась тенденция к строительству платформ гравитационного типа из железобетона и комбинированных (железобетон и сталь). Нижнее несущее основание (база) этих платформ служит одновременно и хранилищем нефти. Изготовляют их на берегу и на плаву доставляют к месту установки. Путем балластировки отсеков опорной базы платформы затопляют и устанавливают на дно. Затем производят блочный монтаж технологического оборудования.

Подводные комплексы и системы добычи. Разработку морских месторождений производят также с помощью подводных комплексов, которые после отработки конструктивных и технологических решений найдут широкое применение на глубинах моря, превышающих 200 м, и на акваториях арктических морей, где даже и на небольших глубинах ледовый покров осложняет работу.

В подводных комплексах устья скважин размещены на морском дне. В настоящее время в открытом море эксплуатируется около 70 подводных скважин. Пока это только одиночные скважины. Продукты, получаемые из них, перебрасываются либо на находящуюся поблизости стационарную платформу, либо на берег для последующей обработки.

Основным элементом эксплуатационного оборудования является обвязка устья для фонтанной эксплуатации, которая устанавливается на скважину после демонтажа оборудования для бурения. Подводная фонтанная арматура всех типов снабжена дистанционным управлением. Имеются устройства для спуска под воду вспомогательного инструмента, специальное устройство, открывающее доступ в устье для ввода и спуска необходимого для ремонта инструмента и оборудования.

В настоящее время проходят испытания двух подводных эксплуатационных систем (прототипов) — «мокрой» и «сухой».

Первая система работает под давлением окружающей морской среды, а вторая, расположенная в закрытой камере,— под атмосферным давлением.

«Мокрую» систему используют на ограниченной глубине, исходя из возможностей человека, непосредственно участвующего в установке и контроле за работой системы под водой при повышенном давлении.

Глубину установки «сухой» системы не ограничивают. Система заключена в камере с атмосферным давлением, а человека с судна доставляют к месту работы в специальной капсуле, которая стыкуется с камерой подводной системы, куда переходит человек.

В стадии разработки находятся комплексные закрытые «сухие» системы с кустом скважин и блоков для подготовки нефти, а также подводные системы в модульном исполнении, где все оборудование, требующее частого обслуживания, заключено в съемные стандартные подводные модули-блоки, которые можно отсоединять и поднимать для профилактического осмотра и замены неисправного оборудования.

Для доставки людей к таким комплексам предусмотрено использование подводных лодок. Со временем, возможно, будет создана система, комбинирующая подводную и надводную системы эксплуатации месторождений.

Особое внимание при разработке систем уделяют их надежности в эксплуатации и экономичности. На практике фактическая стоимость эксплуатации месторождения с помощью какой-либо одной системы или их комбинации прямо или косвенно зависит от многих факторов: размеров месторождения, величины промышленных запасов, количества скважин, которые можно пробурить с одной платформы, глубины моря, географического положения месторождения.

Вспомогательный флот для обслуживания морских нефтегазовых месторождений. Технологические запасы и другие грузы (цемент, глина, трубы, агрегаты, крупногабаритное оборудование и т. д.) доставляют на буровые платформы суда снабжения, число которых в мире превысило 2000. Суда снабжения производят также транспортировку плавучих буровых установок, трубоукладочных барж, опорных блоков стационарных платформ и другого оборудования, укладку и подъем якорей, удерживающих плавучие буровые суда и трубо-укладочные баржи в точке работ. В соответствии со спецификой эксплуатации суда этого типа имеют носовую надстройку и свободную кормовую палубу для размещения палубного груза, составляющего до 70% дедвейта судна. Суда однопалубные, низкобортные с высоким баком, на котором расположена двух-, трехъярусная рубка. Вследствие этого уменьшается масса корпусных конструкций, что позволяет увеличить грузоподъемность, но затрудняет работу команды в тяжелых гидрометеорологических условиях. Суда снабжения имеют мощную двухвальную энергетическую установку 5150—7355 кВт и носовое подруливающее устройство, обеспечивающие их высокую маневренность при работе в непосредственной близости от буровой платформы в условиях волнения.

Для строительства нефтепромысловых объектов в море используют крановые суда. Грузоподъемность кранового оборудования и плавучих кранов по мере продвижения работ в море на все большие глубины росла и в настоящее время достигла 3000 тс. Зачастую крановые суда строят в комбинации с трубоукладочной баржей и обязательно оборудуют палубным водолазным комплексом.

Кроме названных существуют и другие суда, служащие целям морской нефтедобычи — суда для перевозки вахт, для производства цементирования обсадных колонн, кислотной обработки скважин, транспортные баржи и др.

Транспорт и хранение нефти на больших глубинах моря. Распространение работ по разведке и добыче нефти на все большие глубины моря по новому ставит проблемы транспорта и хранения добытой нефти. Месторождения оказываются на расстоянии десятков, а иногда и сотен километров от побережья. Прокладка нефтепроводов большой протяженности связана в этом случае с целым рядом трудностей, вызванных необходимостью регулирования напряжений, возникающих в трубопроводах при их прокладке на больших глубинах; возможным наличием естественных преград на трассе трубопроводов; гидрометеорологическими условиями, не позволяющими вести строительные работы в течение длительного времени, и т. д. Даже при благоприятном стечении обстоятельств стоимость подводного трубопровода может достичь такого высокого уровня, при котором значительно снизится рентабельность промысла. Видимо, целесообразно при определенной отдаленности промысла от берега сочетать транспортировку нефти по трубопроводам с первичной обработкой, хранением и загрузкой нефти в танкеры непосредственно на месторождении.

В настоящее время широкое распространение получил метод прокладки трубопровода со специальных трубоукладочных барж. По этому методу секции труб, обычно покрытых слоем бетона для придания трубопроводу дополнительной массы и создания отрицательной плавучести, сваривают на борту и затем опускают в море по мере движения баржи. Такие баржи используют для укладки трубопроводов диаметром от 100 до 1300 мм. Для предохранения трубопровода от повреждений при эксплуатации его погружают в грунт с помощью траншеекопателей, смонтированных на специальных баржах.

Трубопровод соединяет емкости для хранения нефти (стальные или железобетонные), которые устанавливают на дне моря, чтобы исключить влияние на них гидрометеорологических условий, с пунктом первичной подготовки нефти, расположенным на стационарной платформе, и со специальными загрузочными установками. Загрузка танкеров непосредственно на месте добычи происходит на глубине, порой весьма значительной, поэтому применяют специальные погрузочные устройства. Они представляют собой башни, шарнирно-прикрепленные к подводному хранилищу или ко дну, либо плавучие буи, соединенные гибким трубопроводом с хранилищем. Загрузку танкеров, которые швартуются к погрузочным устройствам, производят с помощью гибких шлангов.

Опубликовано:
4.04.12

Категория - Подводная техника нефтепромыслов