3.3 Подводные способы разработки шельфовых нефтяных и газовых месторождений

Способ применения подводных промыслов является наиболее перспективным при освоении глубоководных месторождений. Он основан на использовании систем подводного заканчивания скважин, у которых устья располагаются на морском дне. Там же находятся оборудование системы сбора и транспорта продукции скважин, подводные нефтегазо- и трубопроводы, системы ППД, энергоснабжения, телекоммуникаций и управления. Подводные промыслы могут быть полностью автономными, а также применяться в сочетании со стационарными или плавучими технологическими платформами. По сравнению с традиционными методами освоения, когда устья скважин размещены на стационарных платформах, данный способ имеет следующие преимущества:

- ускоренный вывод месторождения на проектную мощность за счет пуска в эксплуатацию ранее пробуренных с ПБУ скважин;

- гибкость технологии подводной добычи из-за возможности быстрой смены оборудования (например, при переходе с фонтанного на газлифтный способ добычи путем замены одной технологической платформы на другую);

- возможность сезонной и непрерывной разработки месторождений, расположенных в суровых арктических условиях, независимо от наличия ледовой обстановки, торосов, айсбергов и др.

Оборудование для подводной эксплуатации подразделяют на «мокрые», «сухие» и гибридные системы. Наибольшее распространение в мире получили «мокрые» системы (например, 90 % всех подводных скважин), которые отличаются большим конструктивным разнообразием – это может быть как отдельно стоящая фонтанная арматура, так и сложные, размещенные внутри подводных гидротехнических сооружений комплексы, включающие куст из 12 − 24 устьев скважин и более, манифольд, энергетический блок, систему управления и т. д.

Наиболее простая система добычи «мокрые» типа состоит из устья одной скважины, оборудованной подводной фонтанной арматурой и соединенной выкидной линией (подводным трубопроводом) и райзером со стационарной платформой или плавсредством, как правило, расположенными над скважиной.

Для контроля за параметрами добываемой продукции, положением запорных органов и управления ими существует несколько типов систем, выполняющих указанные функции: с гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом. При этом пульт управления расположен на платформе и связан с подводным устьем шлангокабелем.

Заканчивание и ремонт подводной скважины осуществляют с ППБУ или бурового судна. В первом случае подводную арматуру монтируют на устье при использовании специального технологического стояка и автономной гидравлической станции управления. Ремонт, обследование и техническое обслуживание проводят или с помощью водолазов, или телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов, либо роботов-манипуляторов.

«Сухие» системы представляют собой одно-атмосферную камеру с расположенным внутри неё устьевым оборудованием. Камера оснащена шлюзом для стыковки с подводным аппаратом, доставляющим в неё оператора. Преимущества этого типа систем заключаются в том, что они могут работать на больших глубинах моря (до 800 − 900 м). Такая система была испытана на одном из месторождений шельфа Бразилии при глубине моря до 123 м.

Гибридные системы состоят из основного комплекта оборудования устья скважин, размещенного на дне, и дополнительного на стационарной платформе. Оба они находятся один над другим и соединяются вертикальным райзером. Число таких систем составляет около 5 % общего числа подводных скважин.

Наиболее перспективным в настоящее время считают создание крупных подводных комплексов в «мокрые» исполнении на одной донной плите, содержащих подводный куст скважин, манифольд и энергоблок. Первая такая экспериментальная система была установлена фирмой "Экссон" в Мексиканском заливе при глубине воды 52 м и состояла из опорной плиты, выкидных линий, добычного стояка и судна для хранения и первичной обработки нефти и газа. Монтаж, техническое обслуживание и ремонт этой системы проводили с помощью аппаратов-роботов.

Из 309 скважин (1998 г.), введенных в эксплуатацию за последние

20 лет в мире, 206 продолжают работать, 46 ликвидированы в связи с прекращением разработки месторождения и 57 закрыты или ликвидированы в связи с аварией.

В настоящее время для освоения шельфа в мировой практике разработано с различной степенью детальности 85 проектов будущих подводных промыслов с общим числом подводных скважин свыше 500. Эти проекты охватывают 12 стран, принадлежат 30 ведущим фирмам и при цене нефти свыше 150 дол./т будут осуществлены в течение ближайшего 10-летия (в том числе 140 подводных скважин на Северном море). Из них 22 проекта для глубины вод от 100 до 850 м разработаны бразильской государственной фирмой "Петробраз". Её специалисты пробурили и ввели в эксплуатацию первую подводную скважину Энчова-1 (глубина моря 118 м) в 1977 г., а уже в 1986 г. на бразильском шельфе работало 110 скважин такого типа, в том числе самая глубоководная эксплуатационная (глубина воды 383 м).

Подводная система представляет собой коллектор для скважин-спутников, которые соединены с мелководной стационарной платформой, либо посредством гибкого стояка с плавучей платформой в пределах промысла. Такое применение подводных эксплуатационных средств позволяет рентабельно разрабатывать периферийные месторождения, и даже небольшие залежи крупного промысла, доступ к которым невозможен с центральной платформы при горизонтально или наклонно направленном бурении.

Подводные промысловые системы в своем многообразии могут включать как одну сателлитную освоенную скважину, так и кустовой эксплуатационный комплекс с полным обеспечением подсобной энергетикой, а также коллектор для транспортирования добытой продукции на плавучую установку. Тип выбираемой системы зависит от места, размера и глубины разрабатываемого месторождения и др. Значительную роль при этом также играет требуемый уровень контроля и сбора данных, который должен учитываться проектом.

Подводные промысловые системы подразделяют на четыре варианта с:

- одной освоенной сателлитной скважиной;

- несколькими сателлитными скважинами;

- кустовыми скважинами;

- наличием подводного промыслового центра.

В начальный период разработки месторождения одиночные скважины-спутники могут служить для ранней добычи флюида. Разведочно-эксплуатационные скважины могут быть завершены посредством подводной фонтанной арматуры. Эксплуатацию осуществляют с помощью выкидных линий, подающих продукцию на подводный коллектор или платформу. Такой тип разработки пригоден и для дальнейшего использования в зависимости от глубины воды, в которой планируется размещение промысла.

Важное значение имеет защита устьев подводных скважин от механических повреждений льдом, тралами судов, якорями, при прокладке трубопроводов.

Известны несколько способов защиты устья скважины с помощью размещения фонтанной арматуры в углублении бункера под дном, либо использования специальной вставки или кессона. В этом случае запорную арматуру помещают в специальных обсадных трубах скважины непосредственно под дном.

Одним из требований надежной работы подводного промысла является контроль за параметрами функционирования скважин и трубопроводного транспорта, что можно достичь различными способами. Рассмотрим четыре системы сбора данных:

- комплексную;

- отдельную,

- акустическую;

- радиобуи.

ЛЕКЦИЯ 4. СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ ШЕЛЬФОВЫХ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Морские месторождения нефти и газа, расположенные в акваториях со сравнительно мягкими природно-климатическими условиями (Каспийское, Азовское, Балтийское моря), осваивают с помощью апробированных в мировой практике технических средств.

Между тем, освоение залежей углеводородов арктического Севера и дальневосточных морей представляет собой чрезвычайно трудную задачу, обусловленную суровой ледовой обстановкой, сильными продолжительными морозами, штормовыми и ураганными ветрами.

Выбор в качестве основного направления освоения запасов углеводородов арктических морей – создание технических средств, аналогичных традиционным, но в ледостойком исполнении потребует значительных капитальных вложений и строительства специализированных производственных мощностей. В условиях арктического севера это является трудно разрешимой задачей и потребует длительного времени и крупных капиталовложений. Поэтому целесообразно наряду с использованием существующей технологии и отработанных технических средств интенсифицировать научный поиск принципиально новых высокоэффективных решений по освоению арктического шельфа.

Одним из них, исключающих в значительной степени морскую специфику при разработке нефтегазовых месторождений, является шахтно-тоннельный способ, предложенный С.А. Оруджевым, А.И. Гриценко и Я.С. Мкртчаном. Он заключается в проведении вертикальных шахтных стволов на берегу водоема, проходке от них в направлении месторождения транспортного, нефтегазового и вентиляционного тоннелей, сооружений над залежами подземных галерей, связанных с ними, бурении из них скважин на продуктивные пласты и добыче нефти и газа с последующим из транспортированием по подземной системе тоннелей на земную поверхность.

Подземную тоннельно-шахтную систему сооружают под дном моря с помощью стандартных технических средств, применяемых при строительстве шахт и горных тоннелей.