2.2. Гидротехнические сооружения для буровых установок при освоении морских акваторий

В программе работ по освоению нефтегазоносных районов выделяют следующие стадии: поиски, разведка и разработка выявленных скоплений УВ. Различные стадии работ определяют выбор технологий, и гидротехнические объекты для решения поставленных задач. На стадии поисково-разведочных работ количество поисковых и разведочных скважин определяется первым десятком. Расстояние между скважинами превышает десятки и сотни километров. В этом случае для строительства скважин требуются мобильные, подвижные плавучие буровые установки, способные в короткие сроки переместится с одной точки строительства скважины на другую точку порой удаленную на десятки и сотни километров. В мировой практике геологоразведочное бурение в море при поиково-разведочных работах производят с мобильных плавучих буровых средств: буровых судов, барж, плавучих установок самоподъемного, полупогружного и погружного типов. Строительство и местоположение следующих скважин выбирается по результатам пробуренных.

В мировой практике производства буровых работ в море определились направления в области создания ПБС, при которых при выборе типа ПБС учитываются конкретные условия (глубина моря, состояние грунта, волнение, ледовая обстановка, цель бурения и т. п.).

Один из основных факторов, влияющих на выбор типа буровых плавсредств,— глубина моря на месте бурения. Вместе с тем по мере накопления опыта, развития техники и технологии бурения и расширения районов буровых работ менялись рекомендации по применению ПБС в зависимости от глубин. В настоящее время СПБУ применяются на глубинах акваторий до 120 м и более. Плавучие установки полупогружного типа используют для геологоразведочных работ на глубинах акваторий до 200—300 м с якорной системой удержания над устьем бурящейся скважины и свыше 200—300 м с динамической системой позицирования (стабилизации).

Буровые суда (БС) благодаря их более высокой маневренности и скорости перемещения, большей автономности по сравнению с плавучими установками полупогружного типа (ППБУ) в основном применяют для бурения поисковых и разведочных скважин в отдаленных районах при глубинах моря до 1500 м и более. Большие запасы (до 100 дней работы) обеспечивают бурение нескольких скважин, а большая скорость передвижения (до 24 км/ч) — быструю их перебазировку с законченной бурением скважины на новую точку. Недостатком БС, по сравнению с ППБУ, является их относительно большее ограничение в работе в зависимости от волнения моря. Так, вертикальная качка буровых судов при бурении допускается до 3,6 м, а ППБУ - до 5 м. Так как ППБУ обладает большей остойчивостью (за счет погружения нижних понтонов до 30 м и более) по сравнению с буровыми судами, то вертикальная качка ППБУ составляет 20—30% высоты волны. Таким образом, бурение скважин ППБУ практически осуществляют при значительно большем волнении моря, чем бурение с БС. Недостаток ППБУ - малая скорость передвижения с законченной бурением скважины на новую точку.

В отличие от стадии поисково-разведочных работ, на стадии разработки скоплений УВ, особенно на первом ее этапе, необходимо строительство большого количества эксплуатационных скважин по сетке разработки. Для этих целей необходимо размещение на акватории будущего месторождения гидротехнических сооружений с расположенным на нем основным и вспомогательным оборудованием. Гидротехнические сооружения с расположенным оборудованием в течение длительного срока (не менее 25 лет) будут эксплуатироваться в жестких морских условиях. При небольших глубинах моря возможна отсыпка грунта акватории, строительство эстакад и других гидротехнических сооружений.

В бывшем СССР освоение морских богатств начиналось засыпкой в 1909 г. морской бухты и последующего бурением с засыпанной территории. В 1934 г. на Каспийском море началось освоение морского месторождения (Нефтяные Камни) путем строительства металлических платформ.

С 40-х гг. началось освоение моря с использованием металлических свайных оснований при глубине моря до 10м.

Важным этапом в создании технических средств, позволивших активно начать в 50-х г.г. добычу на море нефти, а позднее и газа, явились разработка проектов и строительство металлических эстакад, получивших широкое распространение на Каспии с 1947 г.

Эстакады представляют собой металлический мост, достигающий иногда десятков километров, далеко вдающийся в открытое море (рис. 1.). Эстакада является главным направлением и путем для транспорта к скважинам оборудования, инструмента и материалов, а также для монтажа в надводной ее части трубопроводов, линий электропередач и связи. К эстакаде в определенных интервалах примыкают площадки под скважины, пункты для сбора нефти и газа и резервуары для нефти.

Особенность организации нефтегазодобычи на морских акваториях с использованием эстакад состоит в том, что скважины на приэстакадных площадках

Рис.1. Эстакада

располагаются группами (кустами), поэтому большинство скважин являются наклонно-направленными.

Как показал опыт, уплотнение расположения нескольких кустов на одной общей площадке оказалось достаточно эффективным. При этом снижается стоимость оснований в расчете на одну скважину. Наличие большого числа кустовых скважин, расположенных на одной расширенной площадке в определенном порядке, способствует лучшей их эксплуатации. Большая площадь основания позволяет устанавливать мерники и емкости для сбора и хранения нефти. Преимущество разработки морских месторождений при помощи эстакад заключается в том, что значительно облегчается производственный процесс разработки. Все необходимые грузы транспортируются по эстакаде, на которой для этой цели проложены железнодорожный путь, путь для автомашин и пешеходов (рис. 2.). Эстакаду монтируют путем постепенного наращивания очередных металлических секций в ее головной части.

Рис. 2. Проезжая часть эстакады:

1 – нефтепровод; 2 - трубопровод морской воды; 3 - трубопровод питьевой воды; 3 - зона прокладки кабельных линий

С выходом на морские месторождения, значительно удаленные от берега, а также необходимостью снижения зависимости сроков строительства от метеоусловий, встал вопрос об усовершенствовании строительства отдельных платформ

для морской нефтедобычи. В этой связи, отдельные элементы платформ

подводной и надводной частей строятся на суше в заводских условиях, а затем на специальных морских судах вывозятся в море, где собираются в мощную платформу.

В свое время для бурения и эксплуатации скважин в районе Нефтяных камней, где глубина моря достигает 27-29 м, наибольшее распространение получили основания, в которых главными несущими элементами были блоки с четырехъярусной подводной частью (рис. 3).

Рис. 3. Основание типа МОС с буровой установкой на море: 1 - буровая вышка; 2 - основание типа МОС; 3 - основание под культбудку.

Эти крупноблочные конструкции, получили название МОС и позволили освоить глубины более 20 м, сократив расходы на строительство на 20%.

Несмотря на все это следует признать, что до сих пор наша страна в освоении шельфа, бурении на акваториях окружающих океанов и морей серьезно отстает от ряда зарубежных стран.

Продолжая анализ развития морских стационарных оснований, отметим, что особенно большой скачок в освоении морских нефтяных и газовых месторождений произошел в области решения ряда технологических и технических задач в Северном море.

В 1970-1980 гг. в Северном море были установлены железобетонные платформы гравитационного типа, удерживаемые на дне моря за счет большой собственной массы (рис. 4).

Необходимость бурения на глубинах моря, превышающих возможности оснований гравитационного типа, привела к созданию в начале так называемых полупогружных плавучих буровых установок (ППБУ), которые получили сегодня наиболее широкое распространение (рис. 5).

В последнее время для строительства скважин стали использоваться под-

Рис. 4. Гравитационных основания с опорами под буровые платформы в форме башни из бетона (а), двух стальных колонн (б), металлической фермы (в).

водные буровые сооружения. Подводные буровые агрегаты или станки (ПБА или ПБС) состоят из исполнительных и приводных механизмов, способных работать под толщей воды и обеспечивать многократное цикличное выполнение всех технологических операций при бурении скважин: спуск, подъем и наращивание бурового снаряда, разрушение пород забоя, отбор керна или непосредственный замер его характеристик в скважине.

Сегодня комплекс технических средств для освоения морских нефтяных и газовых месторождений состоит из большого числа типов и видов уникальных и дорогостоящих гидротехнических сооружений, геологоразведочного, бурового и нефтепромыслового оборудования, систем связи, навигации и охраны окружающей среды.

Рис. 5. Полупогружная плавучая буровая установка "Седко-701"