2.2 Классификация технических средств освоения шельфа
За последнее время многими исследователями предприняты попытки систематизации и классификации техники и технических средств, участвующих в освоении морских нефтегазовых месторождений.
Учитывая технологический аспект технических средств (ТС), участвующих в освоении морского нефтегазового месторождения, а также возрастающую роль автоматизации в проектировании технических систем, предлагается классификация, разделяющая все ТС на средства для геологоразведочных работ (G), ТС для бурения скважин (D), ТС для добычи нефти (Р), ТС транспорта и хранения (Т), ТС для переработки углеводородов (R), вспомогательные ТС (О) (рисунок 2.3).
В класс G включаются технические системы для геофизических и геологических исследований (геофизические суда, суда геологоразведочного бурения, спутниковые системы разведки и т. д.).
В класс D входят буровые платформы различного типа (стационарные, полупогружные, самоподъемные, с натяжными связями и т. д.).
Класс Р включает в себя стационарные и плавучие технические системы для добычи нефти (промысловые стационарные и плавучие платформы, промысловые технические системы корабельного базирования и т. д.).
Класс Т объединяет ТС, служащие для сбора, транспорта и хранения углеводородов в морских условиях (трубопроводы, стационарные и плавучие хранилища различной глубины расположения, насосные и компрессорные станции разнообразного конструктивного исполнения, средства слива – налива танкеров, танкеры разной конструкции и т. д.).
В последнее время получили развитие технические системы группы R, включающие в себя ТС переработки нефти, обработки и сжижения газа непосредственно на месторождениях.
К вспомогательным техническим системам О отнесем ТС для транспорта людей и грузов, коммуникационные ТС и др.
Классы делятся на типы, например, в классе Р сооружений можно выделить тип «платформы», который, в свою очередь, делится на виды.
Конечно, предлагаемая классификация не претендует на абсолютность. Так, например, конструкции современных гравитационных платформ предусматривают емкости в базовой части опорного блока, служащие для хранения нефти.
Рисунок 2.3 – Классификация морских нефтегазовых сооружений
ЛЕКЦИЯ 3. СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА
Разработка морских месторождений требует применения стратегии, отличной от разработки наземных месторождений. Основное отличие заключается в числе скважин и их моделях. На суше можно использовать простую сетчатую модель, в то время, как в морских условиях скважины приходится бурить с нескольких «закрепленных» мест (платформы, подводные опорные плиты). Таким образом, определение мест дренирования имеет более важное значение в море по сравнению с сушей. Но нефтяные компании уже разработали технологию направленного бурения для достижения максимального охвата с каждой скважины.
При морских разработках на платформах должны быть размещены скважины, оборудование для добычи, вспомогательные системы и жилые помещения для персонала. Во многих случаях, подводные скважины могут использоваться в качестве альтернативы или как дополнение к платформенным скважинам. Следует также учитывать наличие многофазного потока, даже, если перерабатывающий центр (платформа или терминал) расположены на достаточно большом расстоянии.
Далее должна быть составлена схема разработки месторождения, основанная на модели дренирования и определении требуемого типа продукции. На фазе оценки возможности осуществления проекта рассматривают различные сценарии разработки, а оптимальная схема разработки месторождения получает детальное завершение на фазе формулирования концепции проекта.
Типичные сценарии технических схем разработки месторождения включают:
устьевые платформы, + обрабатывающие платформы + жилые платформы;
интегрированные эксплуатационные платформы;
плавучие эксплуатационные системы;
подводные эксплуатационные системы.
Кроме этого, должна быть рассмотрена система транспортировки, включающая:
газоконденсатные экспортные трубопроводы;
экспортные нефтепроводы;
систему хранения нефти в сочетании с ее морской погрузкой.
Благодаря компактному характеру морской установки потребуются значительные дополнительные затраты для обеспечения более высоких стандартов к безопасности и созданию условий для персонала (жилые помещения, спасательные шлюпки, и т. д.). Вертолетная эвакуация должна быть наготове для работающего на платформе персонала.
Необходимо подчеркнуть, что при планировании морской разработки, особое внимание следует уделять:
безопасности персонала;
анализу и проверке качества работы инженерных компаний;
выбору решения, требующего минимальной переработки продукции;
выбору оптимальной концепции разработки;
разработке моделей эффективного выполнения проекта с учетом местной специфики;
ознакомлению с местными ограничениями, относящимися к получению разрешений и импортных лицензий и т. д., а также к имеющимся средствам для производства, транспортировки и подъема грузов;
подбору соответствующих оптимальных сварочных методов;
выбору мест для производства металлоконструкций, обеспечивая качество и графики выполняемых работ;
выбору подходящих мест для возможного строительства бетонных конструкций с учетом обеспечения качества бетона и наполнителя, а также прочности бетона.
Существуют следующие виды морских промыслов:
- надземный или надводный;
- подводный;
- подземный (тоннельно-шахтный);
- комбинированный, представляющий различные сочетания первых трех видов.
При организации надводного (надземного) или подводного промысла освоение морских месторождений нефти и газа осуществляют следующими способами:
- разбуриванием и эксплуатацией подводных залежей нефти и газа наклонными скважинами, закладываемыми на берегу;
- образованием искусственной суши путем сплошной засыпки дна моря на участке нефтегазоносной площади и размещением на ней промысловых объектов;
- осушением дна моря на участке нефтегазоносной территории;
- осушением дна моря на участке месторождений с помощью постройки оградительной дамбы с последующей откачкой воды;
- сооружением морских эстакад с приэстакадными площадками;
- строительством морских стационарных нефтегазопромысловых платформ;
- бурением морских скважин с оснований островного типа в комбинации с тендерными судами;
- проходкой скважин со специально сконструированных плавучих платформ и плавсредств.
3.1 Надземные способы разработки шельфовых нефтяных и газовых месторождений
Идея использования наклонного бурения в условиях бакинских промыслов впервые была высказана инженером П. Н. Потоцким. Он предлагал осваивать подводные участки при помощи бурения наклонных скважин с моря засыпанной части Биби-Эйбатской бухты.
Применение метода проводки наклонных скважин для разбуривания горизонтов, залегающих под дном прибрежной полосы моря, имеет преимущества:
- отпадает необходимость сооружения в море специального дорогостоящего металлического или железобетонного основания, вследствие чего значительно уменьшается стоимость проводки всей скважины; не требуется строительство в море линий электропередач и связи, подводных трубопроводов;
- полностью исключается угроза возможного загрязнения морской среды при бурении и эксплуатации нефтегазовых скважин.
Кроме того, этот метод позволяет бурить скважины при значительной глубине вод в прибрежной полосе, исключая необходимость строительства дорогостоящего специального ледостойкого основания в море. Вместе с тем, метод наклонного бурения не может полностью обеспечить освоение подводных нефтегазовых месторождений. Достигнутое значение предельного отклонения наклонных скважин от вертикали дает возможность освоить только небольшую часть прибрежной полосы залежи. В остальной же части разрабатываемой площади, более удаленной от берега, наклонное бурение можно применять только в комбинации с различными нефтегазопромысловыми инженерными сооружениями.
Освоение морского нефтяного месторождения путем засыпки дна моря впервые начато в 1909 г. в Биби-Эйбатской бухте в районе г. Баку. Первая скважина на этой засыпанной территории была пробурена в 1922 г. В дальнейшем данный метод для образования суши площадью около 6140 м2 был применен также в районе Нефтяных Камней. Здесь построили компрессорные станции, ТЭС и другие объекты.
Сущность данного метода заключается в том, что морской участок над площадью залежи по контуру нефтегазоносности отделяют от моря оградительным сооружением (дамбой) и засыпают грунтом, доставляемым как с береговых карьеров, так и со дна моря.
Организация морского нефтегазового промысла на искусственной суше путем засыпки грунта имеет следующие преимущества:
- исключаются трудности материально-технического обеспечения, связанные с проведением работ в море, а также простои, вызванные штормовыми ветрами;
- не требуется ремонт стальных гидротехнических сооружений и их защита от коррозии, а также разработка специальных конструкций ледостойких платформ;
- обеспечивается экономия огромного количества дефицитных железобетонных строительных материалов за счет применения местных материалов (песок, гравий, щебень и др.).
Таким образом, данный способ освоения морских нефтегазовых месторождений может быть одним из наиболее экономичных в условиях замерзающих акваторий, что подтверждает строительство искусственного острова в условиях моря Бофорта (Канада).
Однако наряду с указанными преимуществами этот метод имеет недостатки – для образования суши, требуется наличие больших запасов грунта и камня, что может оказаться нерентабельным.
В связи с этим для уменьшения объема работ по образованию огражденной акватории отсыпку осуществляют не по всей ее площади, а отдельными полосами – дамбами, на которых прокладывают промысловые дороги и размещают буровые площадки.
В отечественной практике месторождения нефти и газа не осваивают с помощью осушения дна моря, хотя в свое время некоторые специалисты рассматривали этот способ как один из альтернативных вариантов.
Преимущества способа ограждения участка моря заключается в создании участка суши, обеспечивающего возможность организации и эксплуатации нефтегазового промысла в условиях, аналогичных континентальным.
Недостатки рассматриваемого метода:
- большая сложность и капиталоемкость работ по сооружению ограждающей дамбы;
- значительные эксплуатационные расходы по откачке воды, поступающей за счет фильтрации;
- опасность затопления территории промысла в случае разрушения оградительной дамбы под воздействием природных и техногенных факторов.