Курс «Применение трубопроводной арматуры». Модуль «Арматура и оборудование морских платформ»

б)

Рис. 1.18. Устьевое подводное оборудование

а – одиночные эксплуатационные скважины

б – донные платы

Рис. 1.19. Конструкции устьевого подводного эксплуатационного оборудования

фирмы Ветко (США) для одиночных скважин:

1 – фонтанная елка с гидравлическими задвижками; 2 – подводное устье скважины; 3 – направляющая конструкция; 4 – ориентирующий сердечник

Рис. 1.20. Донная плата для куста скважин:

1 – гнезда для свай; 2 – направляющие для устьев скважин; 3 – спутник вспомогательный; 4 – основание подводного манифольда;

Буровые суда

Бурение опорных, параметрических и разведочных скважин на больших глубинах ведут с бурового судна. Устройство отечественного бурового судна «Пеликан» показано на рис. 1.21. Длина судна 150 м, высота вышки 73 м. Судно может работать без пополнения запасов горючего и материалов в течение нескольких месяцев. Буровое судно удерживается над скважиной несколькими якорями (если это возможно) и динамической системой стабилизации – двигателями. Двигатели являются частью контролируемой компьютером навигационной системы судна. Они расположены так, что могут вернуть судно в первоначальное положение, если его сдувает ветром или сносит волнами и течением.

а)

б)

Рис. 1.21. Буровые суда

а) Схема отечественного бурового судна «Пеликан»

1 – помещение для вычислительных машин; 2 – жилые помещения; 3 – трюмы для труб; 4 – пост бурового мастера; 5 – буровая вышка; 6 –погружная телевизионная система; 7 – помещение для буровых насосов; 8 – трюмы для хранения материалов и приготовления бурового раствора; 9 – машинное отделение; 10 – приводные механизмы

б) Общий вид бурового судна

Под буровой вышкой в днище судна имеется проем, в который вставляют райзер – обсадную трубу, соединяющую судно с морским дном. Внутрь райзера опускают бурильную колонну. Промывочная жидкость циркулирует по обсадной колонне и выносит разбуренную породу на судно. Здесь из бурового раствора отбирают образцы выбуренной породы и очищают раствор от шлама.

На современном уровне развития техники и технологии бурения возможно бурение скважин при глубинах моря до 2500 м.

Средняя стоимость бурения 1 км нефтегазовой скважины зависит от глубины и климатического пояса. Она составляет на суше 1–1,8, а на море 5–12 млн. долл. Стоимость работ в арктических морях может в десять раз превышать стоимость бурения на суше.

Самоподъемные плавучие буровые установки

Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) также относят к гидротехническим сооружениям типа МП в период выполнения ими буровых операций, когда понтон СПБУ с оборудованием поднят над водой и опирается на три- четыре металлических решетчатых опоры, установленные на дно моря при глубине воды до 100м.

Судно для добычи, хранения и отгрузки нефти FPSO (Floating Production Storage and Offloading Vessel)

FPSO суда добывают сырую нефть из глубоководных буровых скважин и хранят ее в своих танках до тех пор, пока она не будет перекачана на танкеры-челноки, либо океанские нефтеналивные баржи для дальнейшей транспортировки на берег. Также перекачка нефти на континент может осуществляется через специальную систему трубопроводов, однако этот вариант приемлем, когда освоение месторождений происходит в непосредственной близости от берега.

Рис. 1.22. Судно FPSO

В дополнение к судам FPSO используются также специализированные суда (без производственного оборудования) FSO (Floating Storage and Offloading). Работают они в тех же районах для обеспечения нефтяных и газовых разработок.

Огромным преимуществом эксплуатации судов FPSO является исключение затрат на прокладку километров трубопроводов от месторождения до берегового терминала. Производственное оборудование судов FPSO позволяет производить освоение небольших месторождений нефти, либо глубоководных месторождений вдали от уже существующей подводной инфраструктуры. Причем при производстве на небольших месторождениях, запасы которых могут быть исчерпаны уже через 1,5-2 года, отпадает необходимость установки дорогостоящих нефтяных платформ. Когда месторождение отработано, судно переходит к разработке следующего.

На плавучей базе FPSO может происходить сепарация нефти. Однако, предпочтительнее осуществлять первичную сепарацию на нефтепромысловой платформе для экономии места в танках судна.

Суда типа FPSO используются для разработки нефтяных полей по всему миру с конца 70-х годов. В большинстве своем они работают в районах Северного моря, Бразилии, Южно-Китайского моря, Средиземного моря, Австралии и западного побережья Африки.

На сегодняшний день самым большим судном этого типа является Kizomba A – 2004 года постройки, вместимостью 2.2 миллиона баррелей. Цена судна превышает 800 млн. USD, построено оно на верфях Hyundai Heavy Industries в Ульсане, Корея. Дедвейт судна: 340.000 т, длина 285 м, ширина 63 м.

1.5. Технико-экономическая целесообразность применения морских платформ

Обычные платформы на стационарном стальном или железобетонном основании экономически целесообразны для месторождений, расположенных в акваториях с глубиной моря до 300 м. Приблизительная стоимость этих платформ может составлять до 80 млн. долл., срок ввода в эксплуатацию доходит до трех лет. В акваториях с глубиной более 300 м стоимость и масса обычных платформ сильно возрастают, и наиболее экономичной становится платформа на растяжках. Проектная стоимость таких платформ при глубинах 300-500 м составляет 75-150 млн. долл.

Зоны технико-экономической эффективности применения платформ приведены ниже, рис. 1.23.

Рис. 1.23. Области целесообразного применения разных типов платформ в зависимости от глубины моря

а) – жесткие морские стационарные платформы

б) – стальные платформы с натяжными опорами

в) – полупогружные платформы с избыточной плавучестью

г) – плавучие средства для эксплуатации скважин с подводным оборудованием

1.6. Будущие потребности в технологии

В следующем десятилетии ожидается, что отрасль будет все больше ориентироваться на глубоководные и сверхглубоководные разработки, при глубине свыше 3000 м. С увеличением глубины воды возникают новые технические задачи, решения по которым будут определять возможности разработки таких месторождений.

Цели будущих разработок просматриваются уже сегодня. Некоторые из них перечислены далее.

– Разработка готовых подводных систем и плавучих производственных платформ с возможностью хранения готовой продукции и добычей с глубин свыше 3000 м.

– Разработка новых способов якорения платформ из полимерных и композитных материалов.

– Минипроизводственные платформы для глубоководных малодебитных месторождений.

– Использование райзеров больших диаметров.

– Долгосрочные гарантии целостности интактных и поврежденных гибких райзеров.

– Новые системы райзеров, в том числе с использованием гибридных и композитных райзеров.

– Развитие технологий обработки углеводородов на дне.

– Повышение надежности и оптимизации технологии обработки в надводных системах.

– Разработка новых концепций верхних строений плавучих платформ для глубоководной добычи с целью избежать проблемы подъема скважинной продукции и тяжелых морских монтажных и пусконаладочных работ.