книги / Освоение малых морских месторождений

3 тыс. т массы верхних строений. К этим постоянным" нагруз­ кам следует прибавить временные нагрузки, связанные с запа­ сами химических реагентов и бурильных труб. Постепенно рас­ тет и масса жилого блока. Нередко на каждое спальное место приходится 12—15 т массы верхних строений, 35 % этой массы — на стальные элементы конструкции. Почти 50 % массы механи­ ческого оборудования забирают коммунальные системы и системы жизнеобеспечения.

Установка технологического оборудования под водой может значительно сократить массу верхних строений. Целесообраз-

22

ность такой установки определяется отдельно в каждом конкретном случае. При положительном решении можно получить боль­ шую экономическую эффективность. Основное требование — необ­ ходимость дистанционного управления системой, что влечет за собой изменение принципов проектирования морских платформ за счет максимального сокращения числа работающего в море персонала. Известно, что некоторые системы, в частности пред­ назначенные для очистки газа, рассчитаны на дистанционное управление. Известно также, что сложные нефтедобывающие системы, к сожалению, не рассчитаны на дистанционное управле­ ние. особенно в суровых природно-климатических условиях. Одна­ ко, если подводное оборудование станет относительно простым,

23

Т а б л и ц а 1,5

Масса (в т) верхних строении стационарной платформы с опорным блоком ферменного типа (Северное море)

Таблица L6

то управлять им можно будет с помощью существующих под­ водных методов контроля и управления (рис. 1.17) .

Устьевое оборудование и манифольды. Подводная установка и эксплуатация устьевого оборудования уже применяются в неф­ тяной промышленности. Заканчивается разработка подводных штуцеров.

Сепараторы представляют собой резервуары, снабженные уст­ ройствами для регулирования давления и уровня жидкости. Они могут работать под водой, однако нельзя сказать, что они гшл-

24

Рис, 1.17. Блок-схема подвод* ной системы сбора и подго­ товки нефти:

/ — зкспл уат*цион ный манмфольд; ? — лобьдоклии* скважину, 3 — ин­

ностью приспособлены к подводной эксплуатации. Определенные трудности связаны с необходимостью обеспечения качественной сепарации смеси на газ и жидкость, а также с необходимостью сброса давления.

Основное требование к проектированию подводных сепара­ торов — обеспечение прочности, достаточной для выдерживания внешнего давления, что само по себе необычно; кроме того, в любом случае сепараторы должны выдерживать максималь­ ное внутреннее давление. При этом снимается проблема сброса давления. Такое же высокое расчетное давление должно быть положено в основу проектирования всей подводной системы.

Эффективность сепарации. Соблюдение требований к упругос­ ти паров продукта обычно достигается контролируемым сниже­ нием температуры и давления. Необходимость сохранения теплоты в потоке диктует высокие требования к системе изоляции. Сле­ дует помнить также о недопустимости попадания извне морской воды. При потерях теплоты или при тенденции жидких углево­ дородов к парафинообразованню может потребоваться иммерси­ онный электронагрев сепаратора.

Насосная перекачка нефти и конденсата не должна вызывать затруднений, поскольку существующие модификации погруж­ ных насосов должны работать и на глубине.

Попутно добываемая вода находится под давлением и со* держит растворенные и свободные углеводородные компоненты. Она может храниться некоторое время под водой в специальных емкостях, а затем {после отстоя) сбрасываться в море без очистки или после хранения в емкостях загружаться в танкеры.

Транспорт нефти и конденсата. Подготовка нефти к танкерной или трубопроводной транспортировке предполагает получение жидкости с упругостью паров по Рейду, равной 100 или 10, с проведением двухили трехступенчатой сепарации. Для тан­ керной транспортировки жидкости с упругостью паров по Рейду, равной 10, требуется загрузочное сооружение. При строительстве такого сооружения основной вопрос заключается в том, про-

25

П р н м е ч я н н * . Нес уигл* рама модуля здесь кс учитывается

водить обработку нефти под водой или проектировать мини­ мальный комплекс технологического оборудования на загрузочной колонне или танкере. Решение о проведении подводной сепа­ рации следует принимать отдельно в каждом конкретном случае после тщательного рассмотрения всех условий.

Конденсат обычно транспортируется вместе с газом в составе двухфазного потока. Такой способ транспортировки применяется как на газовых, так и на конденсатных месторождениях (табл. 1.7).

Обезвоживание конденсата может осуществляться в подвод­ ных условиях посредством гравитационного разделения или за счет коалесценции. Однако остается проблема сброса воды.

Очистка газа.

1. Нефтяной газ.

Запасы газа на малых нефтяных месторождениях не настолько велики, чтобы можно было организовать их отдельную разработку. Сброс отселарированного газа может осуществляться посредством выброса в атмосферу или сжигания на факеле, а также с помощью менее традиционных методов, таких как растворение на глубине

вморской воде (рис. 1.18 и 1.19).

2.Газ, добываемый на газовых н конденсатных месторож­

дениях.

При разработке как газовых, так и конденсатных месторож­ дений основная задача заключается в добыче газа с целью его дальнейшего использования. При этом возможны следующие проблемы:

образование кристаллогидратов; коррозия; образование двухфазного потока.

Образование кристаллогидратов усиливается за счет наличия свободной воды, которая способствует также появлению коррозии. Коррозия может увеличиваться под действием парциального дав-

26

Рис. 1.18. Блок-схема подвод­ ной системы сбора и подго­ товки газа:

I —добышаюшие с« нажины: 2 — экс-

ллунтаикохыый канифоль*; 3 — нмги

бнролэнкс коррозии; 4 — закачка

метанола. 5 — сепарация продукций скйажин; 6 — ингибирование корро

эми; 7 — закачка гднколя

ления содержащегося диоксида углерода и в особенности серо­ водорода. Появление жидких углеводородов обусловливается па­ дением температуры в трубопроводе.

В настоящее время подводная обработка газа и эксплуатация компрессорных установок в подводных условиях считаются невоз­ можными. Решение проблемы обработки газа будет зависеть от применения ингибиторов коррозии и образования кристалло­ гидратов. Кроме того, для создания подводного технологическо­ го оборудования могут потребоваться более совершенные мате­ риалы.

Сброс газа. Обычно предполагается, что подводное оборудо­ вание должно проектироваться без устройств для сброса газа. Это ведет к увеличению массы оборудования, но таково требо­ вание надежности при отсутствии устройств для сброса газа.

Транспорт газа. Предполагается, что транспорт газа должен осуществляться за счет естественного давления. В связи с этим рабочее давление в системе оборудования должно быть равно или почти равно устьевому давлению.

Сбор и подготовка нефти в подводных условиях

Установленный под водой небольшой комплекс технологичес­ кого, оборудования должен обеспечивать сепарацию нефти, газа и воды, а также подготовить их к транспортировке. Этот процесс может оказаться далеко не простым, поэтому ниже приводятся некоторые рекомендации.

Устье и манифольды.. Эти компоненты подводных систем уже разработаны и успешно эксплуатируются. Газлифтная и насосная добыча могут осуществляться только с помощью подводных систем оборудования (табл. 1.8).

27

П р и м е ч а н и е . Несущая рама модуля здесь не учитывается.

Сепарация. Максимальная эффективность отбора нефти на ма­ лых месторождениях может, помимо прочего, достигаться за счет простоты подводного оборудования. Подводная сепарация пока применяется в ограниченном ряде случаев. Чтобы подготовить нефть к транспортировке можно сократить число ступеней сепара­ ции до одной—двух. Для обеспечения давления паров» предусмот­ ренного требованиями, предъявлямыми к нефти при транспорти­ ровке или хранении, в случае, если устьевая температура не может поддерживаться на заданном уровне, в одной из емкостей сепаратора предусматривается иммерсионный электронагрев. Все системы должны быть рассчитаны на статическое давление в скважине при закрытом устье. Резкое снижение не предусматри­ вается.

Для повышения эффективности сепарации с платформы можно обеспечить подачу деэмульгирующнх и пеногасящих агентов. С целью уменьшения размера и массы сепараторов при сохра­ нении их высокой эффективности можно воспользоваться центробежными конструкциями или конструкциями с наклонными полками.

Подводные емкости для хранения нефти. В качестве подводной емкости для хранения нефти может служить либо самостоятель­ ная конструкция, либо нижняя часть шарнирно закрепленной на дне загрузочной башни. Вероятно, предпочтительнее применять стальные, а не железобетонные емкости, поскольку между нефтью в емкости и окружающей морской водой отмечается сравнитель­ но большая разница температур. Предполагается» что при пра­ вильном проектировании дно емкости для хранения может непосредственно контактировать с морской водой. Однако аль­ тернативным вариантом предусматривается применение стандарт­ ной емкости с водяным балластом, которая обычно используется

28

при строительстве железобетонных сооружений гравитационного типа. Насосы и системы обработки водяного балласта можно установить внутри шарнирно закрепленных на дне башен или на них.

Добытый газ. Для обеспечения минимального давления сепара­ ции добытый газ должен подниматься по шарнирно закрепленной на дне башне и сжигаться на установленном на ней факеле или на отдельно установленном горелочиом устройстве.

Добытый газ следует охладить так, чтобы его температура была ниже точки росы углеводородов. В нижней части факельного райзера должны быть установлены конденсатосепараторы, а отсепарированный конденсат должен закачиваться в сепарационную систему.

Проблему образования кристаллогидратов можно решить путем закачки метанола.

Пластовая вода. Под водой должны быть созданы усло­ вия для хранения значительных объемов пластовой воды в спе­

циальных емкостях (рис. 1,20). Возможен вариант, при котором по истечении соответствующего периода времени и после применения деэмульгаторов вода может сбрасываться непосредственно в море* Согласно другому варианту» при отсутствии соответствующей обработки вода должна поступать в специальное сооружение для загрузки в танкер. При этом возможно поступление отсепарированных фаз в отдельные отсеки или поступление смеси в один отсек, что в свою очередь, определяется проектом.

При использовании подводных емкостей для хранения пласто­ вой воды, являющихся одновременно сепараторами, следует пре­ дусмотреть откачку отсепарированной нефти в сепараторы про­ дукции скважин.

Поверхностное оборудование. Комплекс поверхностного обору­ дования необходим для выполнения следующих функций:

обеспечение энергоснабжения; осуществление закачки химических реагентов; размещение факельного устройства; размещение систем управления и контроля.

Поверхностное оборудование может находиться на некотором расстоянии от добывающих скважин.

При этом транспорт нефти может осуществляться по трубопро­ воду, если под водой установлены нефтеперекачивающие насосы.

Вообще же обычно предусматривается танкерная транспорти­ ровка нефти, в этом случае в комплекс поверхностного обору-

t — хранение и сепарации поды

29

Сборки подготовка газа в подводных условиях

Устья и манифольды. Эти компоненты подводных систем давно эксплуатируются и поэтому здесь не рассматриваются (табл. 1,11).

Сепарация. Транспорт газа к подводным комплексам предпо­ лагается осуществлять вместе с конденсатом по одному трубопро­ воду. Сепарацию продукции газовых скважин проводят с целью:

а) удаления песка для предотвращения эрозии оборудования; 6} удаления пластовой Бодр для предотвращения коррозии. В процессе добычи газа попутно извлекается из скважин

гораздо меньше воды, чем в процессе добычи нефти, что объяс­ няется условиями насыщения коллектора при пластовых дав­ лении и температуре. На газодобывающих платформах-спутни­ ках пластовая вода часто не сепарируется, а направляется на ос­ новное добывающее сооружение.

Если подводной системе отводится роль только сепаратора песка, то можно воспользоваться запатентованными пескоотделителями очень простой конструкции. Такие пескоотделители не осуществляют сепарацию конденсата и воды, а выпускают всю жидкость в линию жидкой продукции. Их преимущество заключается в том, что им не требуются регуляторы уровня жидкости или уровня раздела двух несмешивающихся жидкостей. Песок оседает в отстойнике,- находящемся под сепарационной емкостью, и периодически может извлекаться из отстойника при подъеме сепаратора на поверхность.

Извлечение свободной воды можно также осуществлять в под­ водных условиях. В этом случае требуется применение регуля­ торов уровня раздела двух несмешивающихся жидкостей. Методы сброса воды будут аналогичны тем, которые применяются при подводной обработке нефти.

П р и м е ч а н и е . Несуща* ряха подул* здесь не у ч н гы а д т* .

31