14

ЛЕКЦИЯ 1. ИСТОРИЯ ОСВОЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ШЕЛЬФА

К настоящему времени в России три четверти месторождений углеводородного сырья суши уже вовлечены в освоение, а их средняя выработанность приближается к 50 %. Провалы в геологоразведке стали не единственной причиной сокращения запасов: вновь открываемые месторождения, в среднем, в пять раз мельче тех, что открывались три десятка лет назад, а это – признак общего истощения ресурсной базы традиционных районов нефтегазодобычи.

История морской добычи нефти насчитывает более полутора веков, однако начало промышленной разработки морских месторождений нефти и газа на базе современных индустриальных методов было положено с вводом в эксплуатацию месторождений Гургяны-море (в 1948 г.) и Нефтяные Камни (в 1951г.) в Каспийском море. В настоящее время на Каспийском море эксплуатируются 12 нефтяных и газовых месторождений.

Дальнейшие перспективы развития отечественной нефтяной и газовой промышленности тесно связаны с освоением богатств континентального шельфа, особенностью которого является сравнительно небольшая глубина моря. В мировой практике накоплен достаточно большой опыт освоения морских нефтяных и газовых месторождений при глубине моря до 100 – 150 м.

Открытие в последние три десятилетия в различных акваториях Мирового океана нефтяных и газовых месторождений обусловило бурное развитие научно-технической революции в освоении этих богатств с использованием современных достижений в области судостроения, подводно-водолазной, аэрокосмической техники, океанографии и т. д.

В 30-е годы было начато морское бурение у берегов Апшеронского полуострова с намывом и насыпкой искусственных дамб или островов, а также засыпкой прибрежной полосы. Начиная с 50-х годов, разработка месторождений на Каспийском море (месторождения Нефтяные Камни, Сангачалы-море – Дуванный-море – о. Була, Песчаный-море, Бахар и др.) осуществляется с гидротехнических сооружений – эстакад с приэстакадными площадками и стационарных оснований.

Впервые в мировой практике в сложных гидрометеорологических условиях открытого моря на месторождении Нефтяные Камни был создан уникальный морской нефтепромысел. Общая протяженность эстакад при глубине моря до 40 м достигла 180 км, а число при эстакадных площадок, на которых смонтированы устьевое оборудование скважин, нефтесборные пункты, парки товарных резервуаров, причалы, поселки, промысловые коммуникации, водоочистные установки, насосные станции, превысило 200. На засыпанном участке моря площадью 6,4 га расположены наиболее громоздкие сооружения − компрессорные и электрические станции, пятиэтажные дома и другие объекты.

Континентальный шельф – непосредственно примыкающая к суше и полого опускающая в океан подводная равнина, простирающаяся на расстояние от нескольких десятков до нескольких сотен километров от берега до глубин 200 – 300 м и более.

Проектом Стратегии освоения шельфа предусмотрен трехуровневый подход к организации работ.

Первый уровень – проведение региональных геофизических исследований и опорно-параметрического бурения на неизученных (слабоизученных) участках недр континентального шельфа за счет средств федерального бюджета.

Второй уровень – выполнение работ на участках недр, планируемых для выставления на аукцион для целей поиска, разведки и разработки углеводородов, а также их геологического изучения за счет средств недропользователей и федерального бюджета.

Третий уровень – поиски, разведка и разработка месторождений углеводородного сырья на локальных участках недр шельфа с оцененными или прогнозируемыми с высокой степенью вероятности запасами углеводородного сырья за счет средств недропользователей с привлечением инвестиций, в том числе иностранных.

Второй блок проблем связан с наличием излишних административных барьеров на пути недропользователей, желающих участвовать в разработке шельфа. В первую очередь это связано с устаревшей нормативной базой.

В проекте Стратегии подробно описаны механизмы предоставления в пользование участков недр континентального шельфа для геологического изучения, поиска, разведки и добычи. В частности, уровень стартового платежа будет устанавливаться в зависимости от категории (от А до D) и объема ресурсов. До 2010 года на аукционы планируется выставить 32 блока суммарной площадью 240 тыс. км² с суммарными ресурсами в 9 млрд. тонн условного топлива.

Третий блок проблем – отсутствие финансовых стимулов для инвесторов, от которых ждут много миллиардных долларовых инвестиций с длительным сроком окупаемости.

Наконец, освоению континентального шельфа мешает отсутствие в Российской Федерации необходимого оборудования и дорогостоящих технологий.

1.2. Региональные направления разработки морских месторождений

Выделены следующие региональные направления:

− Атлантическое региональное направление характеризуется интенсивным развитием прибрежно-портовой инфраструктуры на Балтийском море для обеспечения танкерных перевозок углеводородов, а также перевалки минерального сырья (порты Приморск, Выборг, Усть-Луга, Большой порт Санкт-Петербург). На акватории Балтийского моря планируется строительство Северо-Европейского газопровода для транспортировки газа от Штокмановского газоконденсатного месторождения в Западную Европу. Альтернативным вариантом в более отдаленной перспективе может стать использование специализированных судов для перевозки сжатого газа. В Калининградском районе ведется разработка Кравцовского нефтяного месторождения. На Черном море закончено строительство газопровода «Голубой поток» Россия − Турция.

− Арктическое региональное направление. Арктический шельф представляет собой колоссальный нефтегазоносный супербассейн, содержащий не менее 100 млрд, тонн условного топлива. На арктические моря приходится более 85 % общих ресурсов.

Равнинный характер поверхности шельфа обусловлен волновой деятельностью.. В Баренцевом и Печорском морях уже открыто 9 месторождений: нефтяные Приразломное и Варандей, нефтегазоконденсатное Северо-Гуляевское, газовые: Мурманское, Северо-Кильдинское и Лудловское, газоконденсатные Поморское, Штокмановское и Ледовое. Основные ресурсы углеводородов Карского моря сосредоточены на Русаковском и Ленинградском месторождениях и составляют около 9 трлн. м³. газа. Море Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря изучены в меньшей степени. На их акватории определены ряд нефтегазовых областей. Геологоразведочные и проектно-изыскательские работы на морских месторождениях нефти и газа продолжаются и ведутся российскими компаниями "Газпром", Роснефть", "Лукойл", "Севморнефтегаз".

Неотъемлемой частью инфраструктуры арктического региона является Северный морской путь, являющийся единственным и пока самым экономически выгодным транспортным коридором.

Тихоокеанское региональное направление.

Здесь находится примерно 12 % общих ресурсов нефти и газа континентального шельфа России. Месторождения и перспективные площади находятся на континентальном шельфе, примыкающем к северному, северо-восточному и восточному побережьям о. Сахалин. Прогнозные извлекаемые запасы сахалинского шельфа составляют около 2 млрд. т. нефти и конденсата и около 3, 6 трлн. м газа. Проект «Сахалин-1» с первого в России морского нефтедобывающего комплекса "Витязь" (стационарная ледостойкая платформа "Моликпак", одноякорный причал и танкер-хранилище «Ока») поступила в 1999 г, в этом году добыто и отгружено

143 тыс. т нефти, в 2000 г. добыто 1,7 млн. т. нефти. Объем инвестиций в проекты "Сахалин-1" и "Сахалин-2" составил 1,7 млрд. долларов. В ближайшие годы объем инвестиций будет доведен до 12 – 15 млрд. долл. Освоение месторождений сахалин­ского шельфа осуществляется высокими темпами (на стадиях геологоразведочных и проектно-изыскательских работ находятся проекты "Сахалин"-3, 4, 5, 6, 7, 8) и сопровождается развитием морских трубопроводных систем, танкерного флота, береговой инфраструктуры. В перспективе здесь планируется строительство объектов Азиатско-Тихоокеанской трубопроводной системы.

– Каспийское региональное направление.

На акватории Каспийского моря находится примерно 3 % общих ресурсов нефти и газа континентального шельфа России. На участке Северного Каспия ведутся геологоразведочные и проектно-изыскательские работы. В последние годы открыто 20 месторождений с доказанными запасами нефти около 700 млн. т и газа более

400 млрд. м. Перспективными для поиска нефти и газа являются: южная прибортовая зона Прикас-пийской впадины, западная и восточная части Северо-Кулалинского вала, Межру-словое поднятие. В регионе планируется строительство крупных трубопроводных систем.

В настоящее время добыча нефтегазовых ресурсов континентального шельфа переносится из мелководных незамерзающих морей на большие морские глубины и акватории с тяжелыми ледовыми условиями, отдаленные от обустроенных береговых промышленно-производственных инфраструктур. Проведение работ в таких природно-климатических условиях требует создания более наукоемких технологий и технических средств (не уступающих космическим) для всех этапов освоения нефтегазовых месторождений.

Одними из основных объектов обустройства месторождений являются морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения (грунтовые острова, эстакады с приэстакадными площадками (плавучие и стационарные платформы и др.), с помощью которых выполняют все отмеченные выше технологические операции. Объем капитальных вложений на освоение месторождений в немалой степени зависит от стоимости этих сооружений. Поэтому по возможности нужно сокращать их количество и снижать массогабаритные характеристики, что, в свою очередь, ведет к созданию необходимой технологии бурения наклонно- направленных и горизонтальных скважин, которая позволит концентрировать большое число скважин на одной платформе, уменьшитъ количество морских нефтяных и газовых скважин. Другой технологической проблемой является транспортирование добываемой продукции в многофазном состоянии. Решение данной задачи позволит осуществлять подготовку продукции на 6ерегу, что даст возможность значительно сократить состав оборудования и металлоемкость несущей палубы, а также материалоемкость опорной части морского нефтегазового сооружения (MHГС).

В настоящее время в основном проектируют МНГС металлической конструкции.

Во всем мире разрабатывают автоматизированные системы дистанционного управления технологическими (бурение, добыча и др.) процессами, выполняемыми на морских платформах. Их наличие ускорит создание подводных плавучих технических средств для поиска, разведки, освоения месторождений и транс­портирования добываемой продукции на значительных глубинах в тяжелых ледово-гидрометеорологических условиях арктических морей.

Для более глубоководных зон арктических морей с наличием плавучих ледяных полей и айсбергов требуются новые поколения МНГС типа платформ на натяжных опорах, с наклонными висячими оттяжками с верхней съемной частью типа "Спар" и др.

Создание передовой техники для разработки шельфа требует проведения специальных опережающих ледово-гидрометеорологических исследований, направленных на изучение:

1. ледово-гидрометеорологического режима и физико-механических свойств льда,

2) вопросов взаимодействия ледяного покрова с опорами нефтегазопромысловых сооружений.

Опыт освоения морских нефтегазовых месторождений имеeт почти пятидесятилетнюю историю, в том числе в бывшем СССР на Каспийском море. В Российской Федерации освоение морских нефтегазовых месторождений связано в основном с поисково-разведочным бурением и находится на начальном этапе за исключением шельфа о. Сахалин, где развернуты проекты

«Сахалин-1, 2».

Для обеспечения перспективного потребления топливно-энергетического сырья в ближайшие годы планируется в качестве основных объектов разработка месторождений углеводородного сырья полуострова Ямал и акватории прилегающих морей, обустройстройство Приразломного месторождения и реализация проектов «Сахалин-3 – 9».

Мировой опыт реализации технологических процессов прозводства работ на различных этапах жизненного цикла морских обьектов нефтегазодобычи свидетельствует об эффективном использовании в подводно-технических работах подводных аппаратов различных типов (в зависимости от характера технологической операции), а также водолазов и др. технических средств. Это связано с тем обстоятельством, что средства и оборудование подводно-технических и водолазных работ входят в состав технологических процессов производства работ и являются обязательными для всех этапов жизненного цикла основных объектов обустройства морских нефтегазовых месторождений. С накоплением опыта работ по проектированию, строительствy и обслуживанию сооружений, устанавливаемых на шельфе, и с возрастанием глубины осваиваемых годов к применению обитаемых, а затем и необитаемых подводных аппаратов, что позволило резко снизить затраты на производство подводно-технических работ и повысить безопасность их проведения.

Все виды работ, выполняемых при освоении морских месторождений нефти и газа, можно отнести к четырем основным этапам: поиск и разведка; обустройство; добыча и транспортировка; ликвидация, а также трем основным направлениям: инженерные изыскания, строительно-монтажные работы, ремонтно-профилактические и аварийно-восстановительные работы.

Основными особенностями глубоководных технологий, подводно-технических и водолазных работ являются: уникальность многих образцов оборудования и их применимость лишь на конкретных объектах обустройства морских нефтегазовых месторождений в заданном диапазоне условий; значительная наукоемкость, высокий уровень технических и технологических решений, ограниченный объем доказательной базы для оценки реальных возможностей применения оборудования и технических средств; значительная стоимость; необходимость всестороннего и взаимоувязанного информационного кадрового и медицинского обеспечения.

Середина 1970-х годов − начальный период активизации работ на шельфе − характеризовалась заметным всплеском в развитии водолазной промышленности.

В эти годы спрос на подводные работы превышал возможности, как в отношении оборудования, так и в смысле наличия обученного персонала. Возникло множество мелких водолазных компаний, которые, в основном, самостоятельно осуществляли разработку и изготовление необходимого оборудования и снаряжения. Более крупные компании организовали собственные конструкторские подразделения, привлекая к своим работам производителей систем высокого давления и осуществляя сборку оборудования в собственных цехах. К началу 1980-х годов был накоплен достаточный опыт в изготовлении водолазного оборудования, и большинство водолазных компаний переключилось на приобретение готового, стандартизированного оборудования. К этому времени сместился и акцент применения водолазного труда; если ранее основной областью использования водолазов были работы по разведочному бурению, то с 1980-х годов основной объем подводных работ приходится на эксплуатацию, а основным объектом работ является весьма широкая сеть подводных трубопроводов.

Поскольку развитие морской нефтегазодобывающей индустрии сопровождалось активным развитием «безводолазных» подводных технологий, многие из водолазных компаний перешли от выполнения непосредственно водолазных работ к осуществлению всего объема подводно-технических работ.

Все программы инспекций подразделяются на периодические, проводимые ежегодно и один раз в пять лет, и специальные, выполняемые после аварий, которые могли бы оказать отрицательное влияние на безопасность сооружений. Различные инспекции отличаются как по номенклатуре, так и по объему инспекционных работ. Планирование инспекций производится с учетом сведений о проектировании, изготовлении и установке морского сооружения, а также – информации о ремонтах и результатах предыдущих обследований.

В большинстве случаев правилами и инструкциями по проведению инспекционных работ на подводных сооружениях предусматриваются следующие мероприятия:

– первоначальный визуальный осмотр;

– основной визуальный осмотр;

– обследование морского дна;

– оценка степени обрастания;

– оценка коррозионных повреждений конструкций;

– расчистка и зачистка элементов обследуемых конструкций;

– окончательная оценка состояния конструкции, включающая: окончательный визуальный осмотр; обследование с применением методов неразрушающего контроля, добавочные, при необходимости, дефектационные исследования.

Типовыми объектами инспекционных работ на этапе функционирования разведочных и эксплуатационных платформ являются:

– дно акватории в районе установки сооружений всех типов;

– подводные элементы и конструкции плавучих и стационарных сооружений,

– стояки и отводы скважин;

– гидрофоны гидроакустической системы позиционирования;

– направляющие рамы;

– превенторы (гидравлические замки, шланги управления, муфтовые соединения);

– кабельные линии;

• подводные части ледовых торосов (в случае ледовой опасности).