2 Негізгі таратылатын материалдар мазмұны

2.1 Курстың тақырыптық жоспары

№	Тақырыптың аты	Академиялық сағаттар саны
		Дәрістер	Тәжірибелік сабақтар	СОӨЖ	СӨЖ
1	Кіріспе. Теңіз кен орындарын меңігерудің қазіргі жағдайы.	2	2	3	3
2	Теңіз мұнай және газ кен орындарын игерудің ерекшеліктері	2		3	3
3	Іздеу-барлау жұмыстары. Гидрологиялық режим элементтері	2	2	3	3
4	Шельфті меңгеру кезіндегі теңіз бұрғылау қондырғылары. ӨКБҚ.	2		3	3
5	Шельфті меңгеру кезіндегі теңіз бұрғылау қондырғылары. ЖББҚ	2	2	3	3
6	Шельфті меңгеру кезіндегі теңіз бұрғылау қондырғылары. БК.	2		3	3
7	Жүзбелібұрғылау қондырғыларды ұстау жүйесі.	2	2	3	3
8	Теңіз ұңғыларын бұрғылау ерекшеліктері.	2		3	3
9	Теңіз стационарлы платформалар. Гравитациялық платформалар.	2	3	3	3
10	Теңіз стационарлы платформалар. Свайлы және гравитациялы-свайлы платформалар. Серпімді мұнаралар.	2		3	3
11	Теңіз стационарлы платформалар. Жартылай батпалы платформалар. Эстакадалар. Таязсулы негіздер.	2		3	3
12	Су үсті және су асты пайдалану. Теңіз ұңғыларын меңгеру әдістері.	2	2	3	3
13	Теңіз Кен орындарын игеру әдістері	2		3	3
14	Теңіз ұңғыларды пайдалану тәсілдері	2	2	3	3
15	Теңіз құбырларды құрастыру			3	3
Барлығы		30	15	45	45

2.2 Дәрістік сабақ конспектілері

Дәріс №1. Кіріспе. Теңіз кен орындарын меңгерудің қазіргі жағдайы.

Құрлықта мұнай және газ қорының азаюы және энергетикалық кризистердің күшеюі теңіз түбінің қойнауында мұнай газ құрлыққа қарағанда 3 есе көп болатын мұнай газ ресурстарын кеңінен меңгеруді қажет етеді.

Әлем мұхитының 22% аумағын (жуықтап 80,6 млн.км²) құрлықтың сулы жері құрайды, және ол үш зонадан тұрады: шельф, құрлықты еңіс, қыр етегі. Теңіз және мұхит түбінің жалпы ауданында мұнай және газға жуықтан 75 млн.км² (21%) бай, оның ішінде шельфтен 19,3 млн.км², құрылықты еңісте 20,4 млн. км² және құрлықты қыр етегінде – 35 млн. км². Ең мүмкін болатын шельфті зона.

Шельф деп (ағылшын Shelf) құрлыққа жақын орналасып, онымен геологиялық құрылымы жалпы бірдей болатын, құрлықтың су асты түзу болатын жерін түсінеміз. Шельфтың сыртқы шекарасындағы тереңдігі 100-200 м құрайды, бірақ кейбір жерлерде 1500-2000 м дейін жетеді (Охотский өзенінің Оңтүстік – Курильский котловинасы). Шельфтің ені 1÷1700 км шегінде (Солтүстік Мұзды мұхит), орташа алғанда 65-70 км құрайды, ал жалпы ауданы 32 млн.км² немесе Әлем мұхитінің 11,3% бетін құрайды. Әлем мұхитының шельфінің негізгі ауданы (70%) 480м – ден аспайтын тереңдікте орналасады, ал теңіздің тереңдігі шельф құрлықты еңіске ауысқан аймағында 200 – ден 600м дейін болады.

Сурет 1- де континенталды шельфтің профилі көрсетілген. Жағалау сызығынан 2 кейін континенталды шельф 3 болады, оның шетінен 4 континенталды еңіс 5 басталады. Ол теңіздің түбіне дейін барады. Еңістің қыр етегінде 6 континенталды дөңіс 7 – ден аталатын шөгінді жыныстар түзілу аумағы болады. Оның еңкіштігі континенталды еңіске қарағанда кіші. Континенталды дөңістен кейін теңіздің тереңсулы жазық бөлігі 8 басталады.

Сурет 1 – Континенталь шельфтің профилі.

Барлық жер шары бойынша шельф қырының тереңдігі 120 м, ал континенталды шельфтің орташа еңісі 1 км – ге 1,5 – 2 м дейін болатынын көптеген зерттулер көрсетті.

Мамандардың болжауы бойынша шельфтің 60% ауданы мұнай мен газға бай екен.

Теңіз кен орындарын ең алғашқы рет 1824 жылдан бастап меңгерген. осы кезде Алшерон түбегінде Баку аймағындағы жағалаудан 25-30 м жерде мұнай құдықтарын құрып, мұнайды терең емес горизонттардан ала бастаған. Каспий теңізінің жаңғалауларында мұнай газ кен орындары100 жыл бұрын игеріле бастаған. 1891 жылдан бастап АҚШ-та теңіз түбегінде көмірсутек шикізатының қоры бар аймақтар сатыла бастаған. Осы жылдары Колифорниялық жағалауда мұнай кенішіне жететін 200 м қашықтыққа дейін көлбеу ұңғылар бұрғылана бастады. 1936 жылы Каспий теңізінің шельфінде, ал 1947 жылы Мексикалық ағыс шельфінде свайлық негізі бар бұрғылау платформаларды құрды.

Қазіргі уақытта шельфте көп мөлшерде әртүрлі бұрғылау қондырғылары пайдаланылады. Жал сайын жуықтап 1000 іздеу-бұрғылау ұңғылары және 2000 пайдалану ұңғылары бұрғыланады. Жалпы әлемде 100000 ұңғылары бұрғыланған.

Әлем мұхитының шельф ауданының 22% Ресей мемелекетінікі, оның ішінде 80-90% көмірсутекті өндіруге перспективасы бар деп есептелінеді, жылу-энергетикалық ресурстар қорының 85% арктикалық теңіздер шельфіне, 12-14 % Таяу Шығыс теңіз шельфіне, ал қалғандары Каспий, Азовский және Балтииский теңіздеріне келеді.

Көмірсутектер қоры бойынша ең перспективалы болып келетін Батыс Арктика, оның ішінде Баремский, Қызыл және Печорский өзендері. Соңғы жылдары осы жерде 10 мұнай газ кен орындары және 2 газконденсатты кен орындары ашылып, осылардың ішінде 4-і қоры бойынша ең ірі болып келеді: Штокмандық – газконденсатты, Ленинградтық, Русандық газ және приразламдық – мұнай кен орындары. Мұнайдың әлемдік қоры жуықтап 90 млрд. тоннаға бағаланады. Мұнайдың ең көп қоры Сауд Арабия, Кувейт, Иран, Ирак, АҚШ, Біріккен Эмират жерлерінде. Ресейде ең алғаш рет мұнайдың Кавказда, одан кейін Повольжье, Батыс Сібір, Темано-Печор провинциясында, Сахалинде өндіре бастады. Қазіргі кезде кезек Шығыс Сібірге және континентальды шельфке келді.

ХХ ғ. 40-ы жылдары Каспий теңізінің шельфінде мұнай мен газды өндіру жасанды араминалардан басталса, одан кейін 0,2-ден 2,9 м-ге дейін теңіз тереңдігінде мұнай өндіруді қамтамасыз ететін метал эстакадалары қолдана бастады. Каспийда Нефтяные Камни атты бұрғылаушылар және мұнай газ өнджірушілер қаласы құрылды.

Жалпы әлем балансында мұнай газды өндіру ХХ ғ. 60-шы жылдары болып келеді. Қазіргі кезде теңіз мұнай өндіру құрлықта өндіру динамикасынан 5 есе артады (кесте 1).

Кесте 1

Әлем балансын теңізде мұнай өндіру

Өндіру бөлігі	1960 ж.	1970 ж.	1976 ж.	1980 ж.	1985 ж.	1995 ж.	2005 ж	2020 ж (болжам)
% млн. т.	8 -	16 373	16,5 469	22,9 683	30 750	28 700	40 1000	65 *

Мұнай мен игаздың басты ресурстары сонымен қатар Атлант және Үнді мұхиттарында да орналасқан. 70-і жылдардың басында теңіз және мұхитта мұнай газ өндірумен 21 мемлекет айналысып, геофизикалық және бұрғылау жұмыстарды 46 мемлекет жүзеге асырып, 5 оған дайындалған. 80-і жылдардың басында континенталды шельфті меңгеруге 100 ел қатысып, оның ішінде теңіз мұнай газ кен орындарды игеруді 37-сі жүргізді. Теңіз кен орындарын іздеу және оларды игерумен 90-шы жылдарда 136 компания және 118 мемлекеттің фирмалары айналысты. Осы жылдары Әлем мұхитының континенталды шельфінде мұнай газ өндіру жылына 900 млн. т., (1 тонна мұнайға 1200 м³ газ тең) әлем өндірудің 35% құрады.

Қазіргі уақытта шельфте көмірсутектер ресурстарын меңгеру жұмыстарын 120-дан астам мемлекет жүргізуде. Теңіз және мұнай шельфтерінде 2000 мұнай және газ кен орындары ашылған. (сурет 2)

Сурет 2. -Әлемде мұнай және газ теңіз кен орындары (Ресейсіз).

1 – Ұңғымалардың аз санымен өндіру.

2 – Кәсіптік өндіру зоналары.

3 - Өндірудің перспективті аймақтары (аудандары)

Әлем мұхитындағы шельфте мұнай газбен өте бай болып келетін Перстік (Әлем қорының жартысынан астам), Мексикалық және Гвенейлік шығанақтары, Оңтүстік Шығыс Азия теңіздері, Бофорт және Солтүстік теңіздері, Маракайбо (Венесуэла).

Әлемде ең кен орындары ашылған – Саффания (Сауд Арабия) қоры 5 млрд. бағаланады, жылдық шығымы 75,5 млн. т.; Маракайбо лагунасы қоры 7 млрд. т.; норз Даум (Катар) газ қоры – 71 трл. м³.

Қазіргі уақытта үлкен қарқындылықпен Кариб теңізі, Мексикалық шығанақ, Сауд Араб және Кувейт жағалаулары Солтүстік және Норвегия теңіздері, Аляска шельфінде, сонымен қатар басқа да теңіз акваторияларында мұнай газ өндіруде.

Нег.: 1.[3-7], 2. [6-17]

Қос.: 6. [15-17], [18-23]

Бақылау сұрақтары:

1. Шельф деген не?

2. Теңіз кен орындарын меңгеру қашан басталды?

3. Қазіргі уақытта көмірсутекті ресурстарды шельфте меңгеру жұмыстарымен қанша мемлекет айналысуда?

4. Құрлықтардың сулы жерлері қандай зоналардан тұрады?

5. Әлем мұхитының континенталды шельфінің қандай учаскелері көмірсутектерге өте бай?

Дәріс №2. Теңіз мұнай және газ кен орындарын игерудің ерекшеліктері.

Континенталды шельф деп топографиялық жағынан теңіз жағына қарай құрлықтың созылуын түсінеміз. Ол таяз судың деңгейінен еңісі күрт өзгеретін түбекке дейін континенттің жанындағы аймақ. Күрт өзгеретін жерді континенталды шельфтің шеті деп атады. Көбінесе шетті 200 м тереңдікте шартты белгілейді, бірақ кей жағдайда еңістің күрт ұлғаюы 400 м тереңдіктен немесе 130 м-ден аз тереңдікте болады.

Теңіз және мұхит шельфтарының мұнай газ ресурстарының меңгерудің тәжірибесі бойынша, өте үлкен күрделі қаржыға қарамастан теңіз кен орындарына көмірсутек шикізатын өндіру көп пайданы әкеледі. Шельфте табылған мұнай және газды сатудан келетін пайда шығындарды 4 есе өтейді. Акваторияларда іздеу-барлау жұмыстарына жалпы кен орынды меңгеруге келетін шығындардан 10-нан 20% дейін құрайды.

Теңіз кен орындарды игеруге қажетті жалпы күрделі қаржы – климаттық жағдайлардан, кен орынның тереңдігінен және қызмет көрсету жаға базасынан алыстығынан, алынатын қордан, ұңғылар дебитінен, жалпы бұрғылау үрдісінде, теңіз жабдықтарын орналастыруда, өндіруде, теңіз жағдайында өнімді жинау, дайындау және тасымалдауда автоматизациялау аумағында ғылыми-техникалық прогрестен тәуелді болады.

Теңіз мұнай газ кен орындарын меңгеру ерекшеліктеріне келесілерді жатқызады:

- теңіз гидрометереологиялық жағдайларын ескере отырып, арнайы гидротехникалық құрылымдарды (жүзбелі кранмонтажды кемелер, қызмет көрсету кемелер, құбыр құю баржалар және т.б.), геофизикалық, геология ізденіс жұмыстары және мұнай кәсіптік объектілерді құру, бұррғылау, ұңғыларды пайдалану және жөндеу өнімді жинау, тасымалдау үшін құру ;

- жеке стационарлы платформалар, эстакадалық алаңдар, жасанды құрылатын түбектер, өздігінен көтерілетін және жартылау батпалы жүзбелі қондырғылар және басқа құрылымдар арқылы көлбеу бағытталған ұңғылар тобын бұрғылау;

- берілген кен орын немесе кеніш үшін жобалау кезінде рационалды ұңғылар торын таңдау, өйткені теңіз жағдайында үлкен қиындықтармен байланысты олардың тығыздығын өзгертуге, алдын,да құрылған су асты коммуникация желілерін өзгерту қиындық туғызады, ал кей жағдайда мүмкін болмайды.

- ұңғылардың тиімді санын орналастыру үшін стационарлы платформалар, эстакадалық алаңдар, жүзбелі пайдалану палубаларын және басқа құрылымдардың рационалды конструкциясын және санын таңдау (қабаттардың орналасуына, ұңғыларды өткізу мерзімдеріне, ұңғылар арасындағы арақашықтықтан, олардың дебиттеріне байланысты);

- гидротехникалық құрылымдар мұнай және газ кен орындарын игеру мерзімдеріне ұзақтылығымен, беріктігімен сәйкес болдыру.

Теңіз кен орындарын игеруді қиындататын факторлар

Табиғи көмірсутектер кеніштерін игеруді қиындататын және тиімділігін төмендететін көптеген әртүрлі факторлар бар. Тиімділігін төмендететін факторлар көбінесе мұнай кен орындарына келеді.

Ең маңызды фактолар болып келетін:

• кеніштің соғылуы бойынша фильтрация – сыйымдылық қасиеттерінің біртекті еместігі;

• қабаттағы фазалардың жағымсыз жылжымалы қатынасы;

• газды жоғарғы жағынан, су су төменгі жағынан фильтрациялануға алып келетін фазаларды гравитациялы бөлінуі;

• су және газ конустарының пайда болуы.

Жеке немесе бірге орындалатын осы факторлар қабатты қоршап алу әсерінің төмендеуіне, яғни мұнайбергіштіктің төмендеуіне әкеледі. Мұнайбергіштікке әсер ететін тағы бір факторы – ол, сумен мұнайды ығыстыру тиімділігі. Бұл факторды көбінесе, мироскопиялық қоршап алу коэффициенті деп аталады.

Мұнай «тұтастарының» пайда болуы (яғни, мұнай ығыспайтын зона) көбінесе өткізгіштігі бойынша біртекті емес қабаттарда мұнайды сумен немесе газбен ығыстыру әдісімен байланысты болады. Бұл тиімділік жоғары тұтқырлы мұнайды ығстыру жағдайда өседі, ығыстырушы (су, газ) және ығысушы (мұнай) фазалардың қозғалуларының жағымсыз қатынастары анық болады.

Өткізгішті бойынша қабаттың біртекті болуы «сулану тілдерін» құрап, өткізгіштігі төмен қабат участоктерінен өтіп, жоғары мұнайға қанығатын аймақтарда мұнай «тұтастары» пайда болады.

Су және газ конустарының пайда болуы.(сурет 3).

Статикалық теңдестіру жағдайларында, яғни ығысу үрдісіне дейін қабаттарда мұнай, газ және су тығыздықтарына сәйкес орналасады. Еркін газ болған жағдайда, ол құрылымның жоғарғы жағында орналасқан газ шапкасын құрайды.

Сурет 3 – Су конусының пайда болуы: а - өндіру алдында фазалардың стационарлы таралуы; б – конус пайда болуының бірінші стадиясы: СММ – бетінің қисаюы; в – конустың перфорациялық тесіетерге өтуі, мұнай және судың бірмезгіл өндірілуі.

Одан кейін қабаттың мұнайға қаныққан бөлігі немесе мұнай аймағы, оның астында табан суы орналасады.

Өндіру үрдісінде бұл теңдесу қысым градиентін құрудан бұзылып, әсіресе үлкен мәнге өндіру ұңғылардың түп аймағы ие болады. Қысым градиенттердің үлкен мәндері фазалардың шартты бөләну шекараларының пішінінің өзгеруіне әкеліп (яғни, су – мұнайлы және газ – мұнайлы шектесу), олар ұңғы тесіктерінің жағына қарай иімді. Қысым градиентін тым үлкейткенде судың немесе газдың ұңғыға өтуі жылдам болып, нәтижесінде мұнай дебиті азаюы мүмкін. Суретте су конусының пайда болу үрдісін анық көруге болады.

Газ бен судың мұнайға қарағанда жылжуы жоғары болғандықтан конустың болуы қабатты ығыстыру үрдісімен қоршауға азайып, мұнайды өндіру жағдайы нашарлайды (үлкен газды фактор, өнімнің тым сулануы, мұнай дебитінің азаюы және т.б).

Қабат қоршауына әсер етудің төмен коэффициеті.

Жоғарыда айтылғандай, қабаттың біртекті еместігі және фазалардың жылжуларының, тығыздықтарының жағымсыз қатынастары қабат қоршауына әсер етуді төмендететіні белгілі, яғни игерудің жоғарғы көрсеткіштерін алуға мүмкіндік бермейді.

Нег.: 1. [7 - 11], 4. [161 - 164].

Қос.: 7 [15 - 17].

Бақылау сұрақтары:

1. Континенталды шельф туралы түсінік.

2. Жалпы күрделі қаржы неге тәуелді ?

3. Шельфтің «шеті» деп енні түсінеміз ?

4. Мұнай «тұтастығы» деген не ?

5. Су және газ конустары қалай пайда болады ?

6. Қабат қоршауына әсер ету коэффициентінің төмен болу себептері.

Дәріс №3. Шельфте іздену барлау – жұмыстары. Гидрогеологиялық режим элементтері.

Шельфте мұнай газ кен орындарын игеруде техникалық жағынан өте күрделі және қымбат бағаланатын үрдістер, толық бір – бірімен байланысты кешенді этаптардан тұрады.

Барлау жұмыстары. Мұнай газ жиналатын геологиялық құрылымдардың орнын анықтау мақсатында жүргізілетін барлау жұмыстары үш фазада орындалады:

1. Алдын – ала геологиялық информацияны алу мақсатында регионалды зерттеулер.

2. Геологиялық құрылымды жалпы зерттеу, мұнай – газдылығының келешегін бағалау және геолого-геофизикалық әдістермен іздеу бұрғылауға аудандарды даярлау;

3. Өндірістік категориялар бойынша қорды есептеу арқылы игеруге кенішті (кен орынды) дайындау.

Бірінші фазаға графиметриялық және магнитті барлау әдістері, сонымен қатар спутниктерден жер бетін суретке түсіру, инфрақызыл техника құралдары арқылы өлшеу жұмыстары жатады.

Екінші фазада іздеу және бөлшектеп геолого – геофизикалық жұмыстарды орындау жүргізіледі. Үшінші фаза аяқтау болып, кен орынды ашуға әкеледі (терең барлау бұрғылары). Осы кезде кен орынды қоршау, ұңғыларды сынау және мұнай газ қорларын есептеу жүргізіледі.

Гидрологиялық режим элеметтері.

Теңіз мұнай кен орындарын меңгеру (игеру) құрлықтағы барлау және игеруден біраз ерекшеліктері бар. Осы жұмыстардың теңізде орындалуы үлкен қиындықтармен және ерекшелігімен келесілерге негізделеді: қоршаған орта, инженерлі – геологиялық ізденістер, технологиялық қондырғылардың жоғары құндылығы, суастында жұмыс істеу қажеттілігімен байланысты медицина – биологиялық мәселелер, теңізде құрылысты ұйымдастыру, өзгеше технологиясы, объекттерді пайдалану және т.б.

Континенталды шельфтің бір еркшелігі, ол акваториялардың 75% солтүстік және арктикалық аудандарда орналасып, онда ұзақ уақыт мұз жатып қосымша қиындықты туғызды. Қоршаған орта теңіз жұмыстарын орындау жағдайын, мұнай кәсіптік объекттерде құру және пайдалану мүмкіндігі анықтайтын гидрогиологиялық факторлармен сипатталады.

Олардың негізгілері:

• температуралық жағдай.

• жел.

• толқындар.

• ағымдар.

• су деңгейі.

• теңіздің мұз беті.

• судың химиялық құрамы және т.б.

Осы факторларды ескеру іздену – барлау жұмыстары және теңіз мұнай газды өндірудің экономикалық көрсеткіштеріне әсерін бағалауға мүмкіндік береді. Теңіз мұнай кәсіпшілік құрылымдарды құру теңіз түбінің инженерлі – геологиялық ізденістерін жүргізуді талап етеді. Мұнай кәсіпшілік құрылымдардың фундаментін жобалау кезінде грунтарды өз орнында және зертханада инженерлі – геологиялық ізденісінің сапасына үлкен көңіл аударылды. Мәліметтердің толықтығы және сенімділігі құрылымдарды пайдаланудың қауіпсіздігін және жобаның тиімділігін анықтайды.

Теңіз тереңдігі өсуімен кен орынды игеру құныда өседі. 30м тереңдікте игеру құндылығы құрлықтағыға қарағанда 3 есе көп, 60м – де – 6 есе, 300м – де – 12 есе көп болады екен.

Соңғы жылдары су асты ұңғыны пайдаланудың жабдықтарын тәжірибелі – кәсіпті пайдаланып, ғылыми – зерттеу жұмыстары көп жүргізілуде. Көбінесе, мұз жағдайында суасты теңіз кен орындарын пайдалануға үлкен көңіл аударылады.

Басты мәселе суасты құбырларды мұзды кезеңде құру, тексеру және жөндеу болып табылады. Суасты игеруге арналған техниканы пайдалану суасты – техникалық жұмыстарын қауіпсіз жүргізудің қамтамасыз етуін талап етеді. Техникалық мәселелерді шешумен қатар адам өмірлігін қамтамасыз ететін медицина – биологиялық мәселелерді, суастында жұмыс істеу кезінде жылумен сақтаудың медицина – техникалық аспектілер есептерін шешуді қарастыру қажет.

Теңіз мұнай газ кен орындарын барлау және игеру – техникалық жағынан өте күрделі және қымбат бағаланатын үрдістер. Меңгеру кезінде негізгі мәселелер ол – осы жұмыстарды өндіру технологиясы мен техникасы.

Теңіз кен орындарын барлау және игеру жұмыстары екі кезеңде жүргізіледі:

• бірінші кезңде мұзды уақытта геологиялық барлау жұмыстары жүргізіліп, техника қолданылуы мүмкін:

• екінші кезеңде, яғни мұнай газды өндіру, дайындау, тасымалдауда үздіксіз өндірістік цикл жүргізілетін себептен сенімді, ұзақ мерзімді талаптарға сай келетін техниканы қажет ету.

Құрылымдарды дұрыс орнату мәселесінің дұрыс шешімінің негізгі шарты, ол қоршаған орта туралы толық және сапалы мәлімет алу. Космостық бақылау құрылғылардың тең дамуына байланысты келешекте информацияның өсу мерзімі азаюы мүмкін.

Мұнай газ кен орныдарын игеруде гидрометеорологиялық жағдайларды мұқият зерттеу өте қажет. Өткені гидротехникалық құрылымдар қорғалмаған акваторияларда қиын ауа – райында құрылып, пайдаланады. Қоршаған орта жағдайында құрылымдар жұмыстың сенімділігін кен орынды барлық пайдалану мерзімінде қамтамасыз ету қажет (25 – 30 жыл).

Теңіз мұнай кәсіптік құрылымдарды жобалау кезеңінде кен орынның алаңына гидротехникалық құрылымдарды орналастыру орындары мен сұлбасын анықтау үшін үлкен көлемде мәліметтер қажет. Осыларға келесі мәліметтер жатады:

• толқындардың ең үлкен биіктігі және оларға сәйкес кезең;

• жел мен ағымдар жылдамдығының ең үлкен мәндері.

• ағым келулерін ескере отырып су деңгейінің өзгерулері;

• мұз жағдайлары;

• толқындардың биіктіктерінің, кезеңдерінің және параметрлерінің режимді таралуы;

• ағым профиді, жел жіне толықын спектрі, толқындардың топты қасиеттері;

• әдеттегі және өте қатты шторымдарда жел жылдамдығының жүрісі, толқын параметрлері.

Жел режимі – толқын, ағым, мұз дрейфі сияқты гидрологиялық

элеметтерге әсер ететін негізгі металургиялық фактор. Желдің күшін және оның су бассейінінің гидрометерологиялыұ күшіне әсерін Бофорт школасы арқылы анықтайды.

Теңіз ағымдары – судың қозғылысты жылжуы. Атмосфера циркуляцисында және жер шарының әр бөлігіндегі климатқа үлкен әсер ететін теңіз ағындары, теңіз бетінде желдің үйкелуімен, су тұздығының біркелкі таралмауынан, су ағыстарының есебінен болатын атмосфералық қысымның өзгеруімен болады. Келесі түрлі теңіз ағымдары болады: өзгеретін, уақытша, кезеңді (сезонды), тұрақты, орналасуы бойынша: терең бетті, тереңдік.

Толқын деп кез келген деформацияланатын ортада толқулардың (қозғалулардың) таралуын айтады. Көптеген толқындардың ішінен ең маңыздысы: гравитациялық және желді. Есептеу үшін ең маңызды параметрлері – олардың ұзындығы, биіктігі және жиілігі.

Нег.: 1. [14 - 18], 5. [280 - 282].

Қос.: 7 [18 - 23].

Бақылау сұрақтары:

1. Теңіз кен орныдарын игерудің күрделілігі неде?

2. Қоршаған орта немен сипатталады ?

3. Гидрометерологиялық факторларға не жатады ?

4. Теңіз мұнай газды құрылымдарды жобалау үшін қандай мәліметтер қажет ?

5. Жел режимі, теңіз ағымдары және толқын деген ұғымдарға түсінік беріңіз.

Дәріс №4. Теңіз бұрғылау қондырғылары. Өздігінен көтерілетін бұрғылау қондырғысы(ӨҚБҚ). Тіректі тізбектер түрлері.

Жүзбелі бұрғылау құрылғыларды оларды ұңғы үстінде орнатуы тәсілі бойынша екі негізгі кластарға бөлінеді:

1. бұрғылау кезінде теңіз түбіне тірелетін (жүзбелі БҚ өздігінен көтерілетін (ӨКБҚ) және батпалы түрлері);

2. бұрғылау және меңгеру кезінде жүзбелі күйде болатын (жартылай батпалы бұрғылау қондырғылары (ЖББҚ) және бұрғылау кемелері (БК))

Өздігінен көтерілетін жүбелі бұрғылау қондырғылары теңіз мұнай газ кен орындарында барлау кезінде тереңдігі 30-120 м акваторияларда қолданылады (сур.4).

Сурет 4- ӨКБҚ-ның жалпы сұлбасы

Бұл қондырғылар қондырғының корпусы болып келетін жүзбелі пантоннан, 3 немесе одан көп сырғымалы тіректі тізбектерден тұрады. Тұлғада техникалық, энергетикалық және қосымша жабдықтар, технологиялық материалдар қоры, отын, қолданылатын және технологиялық су, құбырлары, аспаптар, қызмет орындар мен тұрғын үйлер, складтар, ұшақ алаңы орналасады.

Бұрғылау нүктесіне тасымалдау кезінде тіректері жоғары көтеріліп, бекітілген күйде қозғайды. Бұрғылау нүктесінде тізбектерді көтергіш құралдармен төмен түсіреді және тұлғада орнатылған қондырғы, инст/тер, құбырлар, материалдар корпуспен бірге тіректі тізбектер бойымен (корпус түбіне толқын соққылары тимейтін) биіктікке көтеру құралдарымен көтеріледі.

Оны (биіктікті) астрономиялық және шторымды су ағымдарынескере отырып есептейді:

Һ₅₀ – берілген су ауданындағы 50-жылдық шторымның экстремалды биіктігі.

ӨЖБҚ бірнеше түрлері және конструкциясы болады. Оларды корпус конструкциясы, тіректі тізбектердің саны мен конструкциясы және көтергіш құралдарының түрлері бойынша ажыратады.

Сурет 6- Фермендік тіректі ӨКБҚ.

Тіректі тізбектердің санын анықтауға келесі факторлар қатары: теңіз тереңдігі, гидрометриялық жағдайлар, тіректі тізбектерді грунтқа қазықтап орнату тәсілімен оларды грунттан алу (көтеру), теңіз түбі, корпустың жалпы салмағы, дайындалу салмағы, дайындалу технологиясы әсер етеді.

Үлкен тереңдіктерде әрбір тізбекке толқын жүктемесінің әсері өседі. Үлкен ұзын тізбектерді иілуге қаттылығын сақтау мақсатында оның көлбеу қимасын өсіруге тура келеді. Сондықтан, 60 м тереңдікте 3 тіректерді қолданылады. Цилиндрлі тіректері бар қондырғыларды 45м дейін және 45-75м диапазонында цилиндрді және фермендік тіректермен қолданады, ал 75м тен жоғары тереңдікте тек ғана фермендік тіректі қондырғыларды қолданылады.

Ферменді тіректердің конструкциясын тікбұрышты, квадрат және үшбұрышты қылып жобалайды.Ең жақсы конструкция - үшбұрышты қималы тірек. Өйткені толқын әсерлеріне ұшырайтын элеметтер саны аз.

Тіректердің аяқ жағы башмактармен (табандармен) бітеді немесе оларды жалғайтын тіректі плитамен бекітеді.

Сонымен қатар көтеріп – түсіретін құрылғалар болады, олар тіректерді 0,46 – 1,37 м/мин жылдамдықпен түсіріп, көтереді.

ӨКБҚ - ның технологиялық жабдығы.

Сур. 7- «Бакы» ӨКБҚ-да мұнараның айналасы

Теңіз акоаторияларында бұрғылау жұмыстарын жүргізу тәжрибесі жүзбелі бұрғылау қондырғыларына қойылатын бірқатар талаптарды анықтады:

• Ұңғыны құру кезінде бұрғылау қондырғыларының жоғарғы өнімділігі.

• Бұрғыланып аяқталған ұңғыдан ӨЖБҚ – сын жаңа нүктеге жылдам орнын ауыстыру;

• өте үлкен емес, жақын арақашықтыққа жүзілуін қамтамасыз ету;

• осы жұмыстардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету;

• автономдылығы, яғни дұрыс бұрғылауға жеткілікті материалдар қорымен және қызмет көрсету персоналын қажетті тағамдармен, тұру жағдайларымен қамтамасыз ету;

Технологиялық жабдықтар кешені мыналардан тұрады.

• Ұңғыларды бұрғылауға арналған бұрғылау қондырғысы.

• Бұрғылау ерітіндісін беруге, дайындауға, регенерациялауға, сақтауға және оның бұрғыланған жыныстан тазартуға арналған жабдық;

• Ұнатақтәрізді материалдарды сақтау жабдығы;

• Ұңғыны бекіту кезінде цемент ерітіндісін дайындау және айдау жабдығы;

• Ұңғыда электрометрлік және каротожды жұмыстарды жүргізу жабдығы;

• Су асты саға жабдығы;

• Ұңғыны игеруге арналған жабдық;

• Қосымша қондырғылар (көретгіш крандар, кіші механизация қондырғылары т.б)

• Теңіз ластануынан сақтау жабдығы;

• Ұңғыны құру кезінде технологиялық процесті бақылау және басқару жүйелері.

Сурет 8- «Бакы» ӨКБҚ мұнарасы

Мұнара айналасында (сур.7) келесі жабдықтар орнатылған: бұрғылау мұнарасы (сур.8), тәл арқанның жылжымайтын соңын бекіту механизмі 1, қосымша шоғыр 2, машиналық кілттерге арналған тұрық 3, ауырлатылған бұрғылау құбырларына арналған кассета 4, бұрғылау тізбегініңсвечаларын қолмен ауыстыру подсвечнигі 5, тәл блогының көтерілуін шектеуші 6, ротор 7, бұрғылаушының негізгі пульті 8, бұрғылау шоғырының электр жетегі 9, ауа жинағыш 10, қашауды беру реттегіші 11, ЛБУ-1700 бұрғылау шоғыры 12, АКБ-3М2 кілті 13, пневмотаратушы 14, КИП бар кабина 15, свечаларды автоматты түрде тарату магазины 16, ТКО-ны ьасқару пульті 17 және қосымша шоғырды басқару пульті 18. Бұрғылау мұнарада келесілер қондырылған: кронблок 1, свечаларды тасы механизмінің балконы 3, тәл арқанында қыстырылған тәл блогы және свечаларды көтеру және қысу механизмі 4, автоматты элеватор және вертлюг 5.

Свечаларды қолмен орнату кезінде тәл блокпен автоматты элеватор орнына ілмек блогын қолданады. Осыдан басқа мұнарада монтажды блок, жылжымалы орталағыш 2, төменгі блок, жапқыш, машиналар кілттерінің жапқыштары және т.б.

Негізгі палубада көлемі 120 м³ болатын жұмыс сиымдылықтар блогы бар айналдыру жүйесі орнатылған. Блоктарда келесі заттар бар: өнімділігі 50-60 л/с бұрғылау ерітіндісін тазалаудың елегіші, бұрғылау ерітіндіні газдан айыру үшін вакуумды дегазатор, құмайырғыш, су араластырғышқа суды немесе ерітіндіні берудің шламды сораптары, механикалық араластырғыштар, гнидравликалық араластырғыштар.

Кранның қызмет көрсету аумағындабұрғылаудан шыққан жыныстың шламын жинау және оны жағалауға апару үшін арнайы контейнерлер орнатылған.

ӨКБҚ–ның энергетикалық жабдығы дизельгенераторлардан, жалпы біріккен энергетикалық жүйеден тұрады. Олардың қуаты жалпы ӨКБҚ – ң параметрлерінен, бұрғылау тереңдігінен, теңіз тереңдігінен, жұмыс режимінің тәуелділігінен анықталады. Құрлыққа қарағанда электр жетектердің және электрқозғалтқыштарының қуаты жоғарыны таңдайды.

ӨКБҚ – ны жаңа нүктеге апару.

ӨКБҚ – ны жаңа нүктеге апару өте жауапкершілікті операцияның бірі. Көп ӨЖБҚ өздігінен жүрмейді. Олардың бүксировкасы үшін арнайы бүксирлеу кемелері қолданылады.

Буксирлеудің 2 түрі болады: қысқа жерге апару және ұзақ жерге апару. Қысқа жерге апару 12 сағатқа дейін созылады және аса ауа райының кепілдігін қажет етпейді.

Ал ұзақ жерге апару 12 сағат көп уақытты алады және тек ғана ауа райы жақсы кезде орындайды (жел, толқынның болмауысыз). Эксперементті зеттеулермен қабылданған бүксирлеу кедергісі – жалпы судың кедергісі 80%, ал 20% толқын кедегісі құрайды.

Бүксирлеу алдында апару жобасын бүксирлеу жылд/н өңдейді, содан кейін барлық қауіпсіздік шараларын жүргізеді (барлық ашық жабдықтар бекітіледі, т.б).

Өздігінен көтерілетін деп аталатыны теңіз бетінде платформаны көтеру және түсіру платформаның өзінде орналасқан дократтар және шоғырдың тросты жабдықтарымен жүргізілетіні.

Сурет 5-«Лукойл» компаниясының ӨКБҚ-сы.

ӨКБҚ үлкен тереңдіктерде тиімді қолдануға негізгі кедедергілер келесілер:

1. Теңіз бетінде үлкен негіздерді тасымалдау, монтаж және демотаждың қиындығы мен қымбаттылығы.

2. Тіректердің ұзындығы ұзарту кезінде олардың беріктігінің, тұрақтылығының төмендеуі.

3. Негіздерді теңіз грунт түбінен алу қиындығы.

90м тереңдікке арналған, платформа ауданы – 2600м².

Буксирлеудің алдында орын ауыстыру жобасын өңдейді, онда қашықтықта, жүзу ауданына, метеоболэжамның сенімділігі және ұзақмерзімділігіне байланысты буксирлеу жылдамдығы, буксирлердің саны мен қуаты, олардың орналасу сұлбасы және басқада қауіпсіз орын ауыстыру шаралары белгіленеді. Қондырғының беріктігіне және мықтылығына есеп жүргізіледі. Көбінесе, тіректі аяқтарды ұзындығына үлкен көңіл аударады. Буксирлеу тросының үзілу күшін келесі формуласымен анықталады:

, (1)

vұнда S_n -ӨКБҚ-ның батырылған бөлігінің кедергі ауданы, м²;

υ_б – бурсирлеу жылдамдығы.

Өзі жүрмейтін ӨКБҚ үшін бурсирлеу тросының ұзындығы келесідей анықталады:

. (2)

N_с – якорлық қамтамасыз етудің таңдау сипаттамасы.

. (3)

мұнда Δ^2/3 – суды алу көлемі, м³.

А – кострукциясы жобасының қосынды ауданы, м²;

К₁ – тұлға пішіні ескеретін коэффициент (пантондары тікбұрышты пішінді ЖБҚ үшін К₁=1,5, пантондары катамаранды түрде болатын ЖБҚ үшін К₁=1,75)

К₂- толқынның әсерін ескеретін коэффициент;

К₃- якорлық тұрықтың желді жағдайын ескеретін коэффициент.

Коэффициенттер.........................................К₂ К₃

Жұмыс істейтін ЖБҚ

ашық теңізде ..................1,2 2,1

жабық теңізде.................1,1 1,8

ӨКБҚ тіреуіш тізбектердің санына әсер ететін факторлар:

• Теңіз тереңдігі.

• Метерологиялық жағдайлар;

• Теңіз табанына тізбектердің тірелу әсері.

• Теңіз табанынан тізбектерді шығарып алу әдісі.

• Теңіз табаны;

• Көтерілетін корпустың (тұлға) жалпы салмағы.

Цилиндрлі тіреуіші бар қондырғыларды 45м тереңдікте қолданады.

ӨКБҚ мына талаптарға сәйкес жұмыс істейді:

• Ұңғының құрылысы кезінде бұрғылау қондырғылардың жоғарғы жұмыс өнімділігі.

• Бұрғыланған орнынан жаңа орынға жылдам көшу.

• теңізде аса үлкен ара-қашықтыққа жү.згіштігі.

• автономдылығы немесе мол қормен қамтамасыз ету.

Нег.:3. [30 - 36], 2. [55-63].

Қос.: 6 [922-934].

Бақылау сұрақтары:

1. Теңіз бұрғылау қондырғылары не үшін қажет?

2. ТБҚ-рын қандай түрлерге бөледі?

3. ӨКБҚ-ның тағайындалуы, оларды қандай тереңдікте қолданады?

4. ӨКБҚ-ны жаңа бұрғылау нүктеге қалай апарады?

5. ӨКБҚ-ның технологиялық қондырғы кешені неден тұрады?

6. ӨКБҚ-ның жетістіктері.

7. Мұнара айналасында не орнатады?

Дәріс № 5. Теңіз бұрғылау қондырғылары. Жартылай батпалы бұрғылау қондырғылар (ЖББҚ).

Гравитациялық негіздерді үлкен теңіз теріңдіктерде қолдану мүмкішілігі 60- жылдары ЖББҚ-ны құру қажеттілігіне әкелді. ЖББҚ-ды геологиялық барлау жұмыстарын 200 - 300м дейінгі тереңдікте жүргізу үшін қолданады(сур.9).

ЖББҚ жоғарғы тұлға, төменгі патондардан тұрады және оларды (стабилизациялайтын тұрақтандырғыш) тізбектерден тұрады.

ЖББҚ еркшелігі- жеңіл орынауыстыру, жаңа бұрғылау нүктесіне жеңіл орнатуы және одан алуы, (жел әсеріне жоғары тұрақтылығы), теңіз тереңдігі өсуінде құндылығының аз өсуі. Жоғарғы жұмыс палубасының конструкциясы 3-, 4-, 5- одан да көп бұрышты формада орындалады.

Төмегі понтондарда және тұрақтадырғыш тізбектерде балластты, техникалық суға жанармайға,майларға аралған арайы цистералар болады.

ЖББҚ-ның оптималды конструкциясын табу тәжірибеде кострукторлармен әртүрлі формалы ЖББҚ-ны шығаруға әкелді. Көбінесе,конструкциясы 2 пантонды және 6-8 тұрақтадырғыш тізбектерімен, тікбұрышты тұлғадан тұрады.

ЖББҚ-ны тасымалдаудың 3 тәсілі бар: буксир арқылы, өздігінен жүргіш, комбинацияланған. Бұрғылау процессінде сважина үстінде ұстау тәсілі бойынша 3 түрге бөлінеді: якорьлі ұстау (бекіту) жүйесі бойынша, динамикалық позициялау бойынша, тартқыш тіректер арқылы бөлінеді. Су тереңдігі 200-300м – якорлі бекіту, одан жоғары тереңдікте - динамикалық позициялау жүйесімен әртүрлі жағдайларға байланысты- аралас бекіту жүйесімен қондырады.(ұстайды).

ЖББҚ-ны конструкциясымен игеру кезінде, оларға қойылатын, негізгі талаптар:

• Тұрақтылығы және қауіпсіздігін қамтамасыз ету;

• Бұрғылау кезінде қозғалысын азайту;

• Жұмыс жасау икемділігін қамтамасыз ету;

• Технологиялық қор мөлшерін көбейту;

• Қарапайым құрылу және пайдалану кезінде ыңғайлы болу;

• Материалдар шығымын азайту;

• арнайы аумақтар ескеру;

Сур.9- ЖББҚ-ның жалпы сұлбасы

Якорлі ұстау жүйесімен бекітілген ЖББҚ негізден және одан орналасқан бұрғылау қондырғылы платформадан тұрады. Негізге – айнымалы жүргізгішкі потондар және платформа астындағы тіректер кіреді. Тасымалдау жағдайында үлкен массасына қарамастан ЖББҚ шығып тұрады. Бұрғылау нүктесінде понтондар сумен толтырылып, қондырғының негізі 18-30 м-ге түсіріліп, якорланады. Ал платформа жабдықтарымен және оған қатты түрде жалғанған негіз бөлігі судың бетінде қалады.

Жартылай батпалы жағдайында ЖББҚ өзінің тіректерінің жүзгіштігі арқасыда ұсталады. Сумен толтырылған понтондар ЖББҚ-ң ауырлық ортасын төмендетеді. (егер ортасы судың жоғарғы жағында болса, толқындар қысымын әсерінде болар еді) қатты (күшті) толқын жүктемелерін қабылдайтын элементтердің қима ауданының кішірейту және ауырлық ортасын төмендету ЖББҚ-ның тұрақтылығын арттырады. Якорлі ұстау жүйесі тек ғана 300м тереңдікке арналған, өйткені тереңдік өскен сайын якорлі тростар/ң ұзыдығы өседі, якорлі лебедкалардың салмағы мен габариттары, өседі,→олар якорлау процестерін қиындатады. Мұндай ЖББҚ, мысалы «Седко-701» (Великобритаияда жасалған) «Шельф».

ЖББҚ-ны динамикалық позициялау якорлі бекітуге қарағанда бұрғылау процесінде ұңғы үстінде қодырғыны ұстау жүйесімен ерекшеленеді. Айырмашылығы: мұнда акустикалық аппарат, есептеуіш машина және винттен тұрады (көлденең және бойымен орналасқан ).

Шығатын сигналдар гидрофондармен қабылданып, есептеуіш машина арқылы ЖББҚ –ң орналасу жағдайы аықтайды.Скв/ға қатысты өзінің орнын ауыстырған кезде автоматикалы түрде сәйкес қозғалтқыштарға команда беріліп, өз орнына қайта қойылады.

Теңіз тереңдігі өскен сайын дин/лық жүйенің тиімділігін өседі (артады). Сондықтан, оны 6000м дейін қолдануға болады.

ЖББҚ якорлі бекіту және динамикалық позициялаудың бірқатар кемшіліктері бар: ұңғы осі горизонталь бойынша орнын ауыстыруы, ағымды акваторияларда якорлі тростардың үзілу қауіптілігі. Сондықтан, басқа түрлі ЖББҚ –ға қарағанда басты орынды алатын (келешектері жоқ) тартқыш тіректілі ЖББҚ болып саналады.(сур. 10).

Негізгі элементтері: айным жүзгішті понтондар, платформа астындағы тіректер,бұрғылау нүктесінде орналасатын фундамент, және фудаметті понтондармен жалғайтын тартқыштарды (олар түп якорінің рөлін атқарып, потондарды ұстайды). Тартқыштар әртүрлі болады: грунтқа батырылған үлкен ø свойлар, массивті плиталар т.б.

Сурет.10-Солтүстік теңіздің Хаттон кен орнында орнатылған платформа.

Тартқыштардың төменгі жақтары фундаментпен скобалар арқылы жалғанады, фундаментінің бос қуысты орындары сумен толтырылады, ол теңіз түбіне түсіп, тартқыштарды вертикал позициясына әкеледі.

Бұл типті ЖББҚ-ң тұрақтылығы құбыртәрізді тартқыштардың тарту күшіне байланысы (тартқыш тіректер деп аталады), бірақ олардың саны мен диаметрінен тәуелді емес. Диаметрлерін олардың беріктік шарттарынан анықтайды.

Қазіргі кезде тартқыш тіректілі ЖББҚ-ны шет елдерде теңіздің 800м тереңдігіне оранату мүмкіндігін бағалап отыр. (келешекте 2000м дейін оратады. )

ЖББҚ-ны пайдалану ерекшеліктері.

Берілген аудан жұмыстары үшін ЖББҚ түрлерін анықтау кезінде қоршаға ортаны зеттеу бойынша үлке жұмыстар жүргізіледі, одан кейін жел жылдамдығы, толқын биіктігі, ағу жылдамдығы, мұздылық жағдайлары анықталған шамалары бойынша ЖББҚ сипаттамаларын қарастырады, яғни онда бұрғылау жұмыстарын жүргізу кезінде қауіпсіздікті қамтамасыз ету мүмкіншілігін қарастырады.

ЖББҚ-ны пайдалану ерекшелігі –ұңғыны бұрғылау кезінде оның ӨЖБҚ-ге қарағанда теңіз түбімен қатаң бекітілмей жүзбелі түрде болуы . Оның теңіз түбімен байланысы теңіз тұрағы арқылы жүзеге асады.

Оның жоғарғы қозғалатын жағы ЖЖБҚ мен, ал төменгі жағы телескопиялық жалғану арқылы суасты саға қондырғысына жалғанған.

Теңіз стояғы бұрғылау ерітіндінің жабық түрде циркуляциялауын қамтамасыз етеді.

Теңіз тұрығында орналасқан бұрғылау тізбегі тәл блогтағы компенсатор арқылы ілінген (ол оның вертикал қозғалысын ескереді.) ЖББҚ-ның горизанталь ығысу (орын ауыстару) мөлшері теңіз тереңдігінің 3-5% шегінде болады.

Нег.:2. [63-69], 3. [55-63].

Қос.: 6 [935-945].

Бақылау сұрақтары:

1. ЖББҚ-ның тағайындалуы.

2. ЖББҚ неден тұрады?

3. ЖББҚ-ның ӨКБҚ-дан айырмашылығы?

4. ЖББҚ теңіз бетіне немен ұсталады?

Дәріс № 6. Теңіз бұрғылау қондырғылары. Бұрғылау кемелер (БК).