3. Особенности разработки морских нефтяных и газовых месторождений.

Выбор систем сбора, подготовки и транспорта продукции морских скважин за­висит от различных природно-геологических, технологических и организацион­но-экономических факторов, включая и пункты приема морской нефти (при ее вывозе танкерами на большие расстояния). На выбор технологических операций, например, на платформе существенно влияет наличие или отсутствие береговой инфраструк­туры, характер прибрежной территории, рельеф дна (трассы трубопроводов), бли­зость к берегу, глубина моря, направление транспорта добываемых углеводородов и др.

На выбор технологических решений влияют и другие существенные факторы:

• давление, при котором производится сбор продукции скважин;

• источники энергии высоконапорного сбора;

• кустование скважин;

• сбор продукции скважин;

• место подготовки продукции скважин;

• замер продукции скважин;

• количество сборных трубопроводов;

• транспорт, раздельный или совместный.

Кроме того, в случае возможности подачи добываемой продукции непосред­ственно на берег значительно сокращаются объемы технологических операций на платформе (уменьшив тем самым ее площадь), используя при этом возможности совместного транспорта на берег по подводным трубопроводам не только нефти и газа, но даже и пластовой воды (так называемый трехфазный поток). В этом случае вся подготовка товарной продукции осуществляется на берегу, включая и очистку пластовой воды, которая либо возвращается на платформу для закачки в пласт, либо прямо на берегу закачивается в специальные скважины, пробуренные на водонос­ный пласт.

Для каждого месторождения разрабатывают принципиальную технологическую схему сбора и подготовки к транспортированию продукции скважин, предусматривающую максимально возможное сокращение технологических операций и межблочных связей, исключения прокладки транзитных магистральных трубопроводов через блок-модули, выделение для них магистральных межблочных коридоров, применение модулепригодного технологического оборудования, в том числе и блочно-комплектного, рациональной единичной производительности (мощности) и функциональной завершенности каждого блок-модуля, резервирование технологического оборудования и его элементов, а также трубопроводов с учетом их надежности, применение эффективных теплоизоляционных материалов, вторичное использование и утилизацию тепловой энергии и энергии давления с помощью противоточных процессов, утилизационных котлов и трубопроводов, создание необходимых удобств, производственной санитарии и безопасности для вахтенного и обслуживающего персонала, защиту от воздействия суровых погодных условий, охрану окружающей среды от загрязнения, автоматизацию и управление технологическими процессами на базе микропроцессорной техники и ЭВМ.

4. Особенности плавучих эксплуатационных систем для добычи, хранения и отгрузки нефти (fps). Современное состояние и перспективы использования fps в различных регионах мира

Существует несколько типов плавучих нефтедобывающих установок, среди которых можно выделить четыре основных типа:

• Floating Production Storage & Offloading vessels (FPSOs) - cуда для добычи, хранения и отгрузки нефти;

• Floating Production Semi-submersibles (FPSSs) – полупогружные плавучие нефтедобывающие установки;

• Tension Leg Platforms (TLPs) – платформы с натяжным вертикальным якорным креплением;

• Spars – “Spar”-платформы как правило с цилиндрическим основанием, используемые на больших глубинах.

Последние годы характеризовались быстрым увеличением мирового флота плавучих систем на базе танкеров для добычи, хранения и выгрузки нефти «FPSO». Возросший спрос на буровые платформы привел к сокращению числа по­лупогружных установок, предлагавшихся для переоборудования в плавучие производ­ственные системы («Floating production sys­tem — FPS»). Кроме того, спрос на «FPSO» стимулируется новыми международными требованиями, согласно которым однокорпусные танкеры по соображениям безопас­ности должны постепенно заменяться на двухкорпусные. Высвобождающиеся уста­ревшие танкеры с одним корпусом рекон­струируются в «FPSO», что позволяет одно­временно выгодно решать и проблему их утилизации. В конце 2006 г. в мире эксплуатирова­лось свыше 175 «FPSO», что на 50% больше совокупного парка плавучих производствен­ных систем других типов («FPSS»), плат­форм с натяжным вертикальным якорным креплением («TLP» — «tension leg platform») и одноточечных причалов с хранилищами типа «SPAR». Преобладание «FPSO» обуслов­лено тем, что они обеспечивают большие па­лубные площади для установок первичной обработки, имеют значительную грузоподъемность и относительно экономичны. Кроме того, они позволяют хранить добытую нефть и более гибко осуществлять ее выгрузку, что может устранять необходимость в проклад­ке специальных трубопроводов. Эти преиму­щества особенно важны на континентальном шельфе Западной Африки, где сеть трубоп­роводов ограничена, а также на шельфовых месторождениях Бразилии, трубопроводная сеть которых загружена в настоящее время практически полностью.

При экстремальных глубинах залегания новых месторождений нефти затраты на доставку последней с «FPSO», челночными танкерами оказывают­ся значительно меньшими, чем на ее транс­портировку по трубопроводам. Первые «FPS» представляли собой пере­оборудованные полу погружные буровые платформы или танкеры и использовались обычно на мелких месторождениях, где глу­бина моря и/или неопределенности в отно­шении реальных объемов добычи делали ус­тановку стационарных платформ слишком коммерчески рискованной. С тех пор приме­нение плавучих производственных систем стало экономически оправданным как для мелких, так и крупных месторождений, и используются они при всех глубинах и в лю­бых природных условиях.

Плавучая платформа на натяжных связях TLP, закрепленных на дне с помощью якорных устройств, представляет морское нефтегазовое сооружение, состоящее из трех основных частей: плавучий блок, обладающий возможностью регулировать величину плавучести за счет изменения водоизмещения; система гибких связей; удерживающие устройства, иногда называемыми анкерами.

Они могут применяться при освоении небольших месторождений, так как затраты на строительство самой платформы, связей и якорных систем (обычно это массивные бетонные блоки) существенно меньше, чем на более сложные стационарные и иные виды платформ.

Кроме того, платформу описанного типа можно построить без создания береговых баз, такой, например, как порт. Доставка платформ осуществляется буксировкой к уже установленным на дне якорным системам с прикрепленными к ним связями.

Плавучие суда хранения и отгрузки (FSO), зачастую бывшие нефтяные танкеры, накапливают нефть для отгрузки ее на танкеры.

Плавучие суда хранения и отгрузки (FSO), используются во всем мире морской нефтяной промышленностью для отгрузки нефти с близлежащих платформ и хранить ее, пока она сможет быть перегружена на нефтяные танкеры.  Эти плавучие единицы сокращают расходы на добычу нефти и предлагают некоторую мобильность, большая емкость хранения и универсальность производства.  FSO часто создаются из старых, урезанных нефтяных танкеров, но так же могут быть изготовлены как новострой.  Эти устройства, как правило, пришвартованы к морскому дну с помощью распространенной системы швартовки.  Башенного типа система швартовки может использоваться в районах, подверженных серьезным погодным условиям.  Эта башенная система позволяет вращать танкер, чтобы минимизировать последствия морского волнения и ветра. 

FPSOs – это суда, используемые для добычи углеводорода (нефти, газа) из буровых скважин, находящихся на морском дне, либо со скважин на нефтяных платформах. Основной особенностью FPSO по сравнению с другими нефтедобывающими установками является их возможность хранить добытое сырье, которое впоследствии перегружается на танкеры снабжения. Большинство судов типа FPSO являются переоборудованными нефтяными танкерами. Основой системы швартовки на этих судах является геостационарная «турель» (turrel), устройство башенного типа встроенное, как правило, в носовой части, что позволяет судну свободно менять свое направление относительно него в зависимости от погоды. На сегодняшний день количество судов типа FPSO в эксплуатации уже превысило 150 единиц. FPSO являются также экономически эффективным решением для разработки небольших, вспомогательных или незначительных месторождений в мелких водах, так как они могут быть сняты, когда бассейн исчерпан, и использованы повторно. Преимущества «утилизации» таких устройств заключаются в том, что это не только экономически оправдано, но и экологически безвредно.

Новым направлением развития плавучих средств для разработки морских месторождений явилось создание в 1996 г. первой плавучей платформы на столбовидном буе, отличающейся малыми перемещениями, имеющей фонтанную арматуру «сухого» типа (SPAR).

Установки типа SPAR считаются перспективными для применения на глубинах 250 - 600 м, т.е. на глубоководных частях континентального шельфа и за его пределами. В установках рассматриваемого типа система удержания состоит из большого числа вертикальных или наклонных гибких связей, закрепленных у морского дна и натянутых за счет избыточной плавучести корпуса установки. В качестве гибких связей могут быть использованы канаты (стальные или синтетические), цепи, трубы. Крепление представляет собой либо один крупногабаритный донный бетонный массив или металлический понтон, балластируемый водой, либо группу массивов, каждый из которых удерживает по нескольку связей, либо гирлянду из донных массивов, удерживающих связь. В конструкции SPAR (Single Point Anchored Reservior) предусмот­рена вместительная емкость для хранения нефти, требующая в свою очередь наличия насосов, как правило автономной энергетической установки, постоянно работающе­го персонала и хороших жилищных условий. Поскольку в зоне волнения моря находится лишь небольшая часть трубчатой секции буя, динамическая реакция конструкции на движение волн оста­ется незначительной. Проложенные по дну выкидные линии соединяются с основа­нием конструкции посредством коротких гибких райзеров. Наверху конструкции на большом поворотном круге находится оборудование для швартовки танкеров, стрела для грузовых шлангов и вертолетная площадка. Размеры круга диктуют необходимость механического привода для связи круга с танкером, даже когда последний находится в пришвартованном положении. Швартов затаски­вают на борт танкера с помощью плавучего троса-проводника, который поднимают с воды и посредством лебедки танкера втягивают на борт.

Затем швартов из синтети­ческого волокна прикрепляют к танкеру, который за счет малого заднего хода ста­билизирует свое положение. Крановщик разворачивает стрелу крана, установленного на буе, в направлении борта танкера. Прикрепленный к швартову трос-проводник втягивает концы гибких шлангов в быстроразъемное соединение.

Систему SPAR можно применять в погодно-климатических условиях любых неза­мерзающих морей. Однако наличие вытянутой в высоту подводной части и коротких гибких райзеров существенно ограничивает диапазон глубин, на которых можно устанавливать конструкцию.

Система SPAR, применяемая в качестве выносного точечного причала для от­грузки нефти, дорогостоящее сооружение. Однако коэффициент использования бла­годаря надежности должен составлять около 80%.

Плавучая система нефтедобычи, хранения и отгрузки на базе полупогружных платформ (FPSSs) обычно используется на больших глубинах. Платформы не поднимаются над водой, а плавают над местом бурения, удерживаемые тяжелыми якорями. Они состоят из погруженных в воду понтонов, соединенных с верхним корпусом установки системой вертикальных колонн, а также вертикальных и наклонных раскосов с затопленными понтонами в основании и удерживаются на месте тяжелыми анкерами или струнными канатами, закрепленными на дне моря. Изменяя объем воды в затопленных понтонах, можно приподнимать или опускать установку. Чем ниже понтоны погружены в воду, тем менее установка подвержена воздействию волн.

Существенным отличием установок этого типа является отсутствие опоры на грунт: находясь в плавучем состоянии, они удерживаются на точке бурения с помощью якорной системы удержания или посредством системы динамического позиционирования.