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

Оффшорные платформы используются во всем мире для различных функций в различных по глубине водах и окружающей среде. Поскольку правильный подбор оборудования, видов платформ и способа бурения, а также правильное планирование, проектирование, изготовление, транспортировка, монтаж и ввод в эксплуатацию нефтяных платформ, с учетом глубины воды и условий окружающей среды очень важен, то мы сначала хотели бы представить общий обзор этих аспектов.

Рис. 1.1. Общий вид морской платформы

В этом разделе рассматриваются основы всех типов оффшорных платформ (фиксированных или плавающих). В случае фиксированных платформ, будет показано и их применение. Общая цель заключается в том, чтобы дать общее представление о различных стадиях проектирования, строительства, снаряжения, транспортировки и монтажа морских платформ.

Начальный период добычи

Самые первые добычные вышки в воде появились в 1891 году в США на озере Гранд-Лейк-Сейнт-Морис.

Рис. 1.2. Нефтяные скважины в Гранд-Лейк- Сейнт-Мэрис

Первая МП в России была сооружена на деревянных сваях в 1925-1934 гг. в районе о. Артема вблизи г. Баку. Ввиду того, что такие платформы обладали низкой прочностью и сложной технологией монтажа, впоследствии от их строительства отказались.

Стационарные платформы за рубежом были применены в нефтяной промышленности примерно в середине 30-х годов в акватории Мексиканского залива. В их помощью можно было работать в условиях мелкой воды. Отметим, что многие из первых металлических стационарных платформ, построенных в 30-х- 40-х годах у нас в стране и за рубежом, продолжают успешно эксплуатироваться и в настоящее время.

Исторически первой металлической конструкцией МП в России была платформа на металлическом свайном основании, разработанная Н.С. Тимофеевым, металлические сваи которого погружались методом забуривания. После бурения шурфов под сваи и установки и цементирования свай в морском дне пролетное строение разбиралось и сваривалось на месте строительства. В 1940 году Б.А. Рагинский предложил крупноблочную конструкцию верхнего строения морского основания, которая устанавливалась и монтировалась на зацементированных сваях.

Применение крупноблочных элементов заводского изготовления резко сократило время строительства. В процессе разработки морских месторождений потребовалось надежное сообщение между отдельными объектами, расположенными на морских стационарных основаниях. Доставка грузов на судах при волнении свыше 4 баллов и ветре свыше 5 баллов была затруднена. Кроме этого несудоходность акватории в местах разработки (например, мелководье в районе Нефтяных камней недалеко от Баку), обусловила создание эстакад как средства сообщения между объектами существующего промысла.

Следующим шагом в развитии конструкций МП было создание металлических стационарных оснований ЛАМ конструкции Л.А. Межлумова, металлических оснований МОС конструкции Л.А. Межлумова, С.А. Оруджева и Ю.А. Саттарова. В 1976 году на месторождении имени 28 апреля было построено металлическое основание на глубине моря 84 м.

В зарубежной практике освоение морских месторождений также было начато с применением стационарных оснований на деревянных сваях. Характерной особенностью американской практики строительства стационарных морских оснований было использование железобетонных и бетонных конструкций в виде кессонов, массивов, опускных колодцев и свай. Примером может быть основание Коллинса, представляющее собой цилиндрическую бетонную колонну-массив диаметром 5,8 м, погруженную в грунт на требуемую глубину. Применялись гигантские массивы на кессонах с размером в плане 12х20м, по периметру которой забивали ряд шпунтовых свай. Все пространство, окруженное шпунтовым рядом, засыпалось песком. Ввиду высокой стоимости эти конструкции не получили широкого распространения.

Новое время

Создание организации стран-производителей нефти ОПЕК и начавшийся в 1970-х годах нефтяной кризис вынудил многие развитые страны искать и добывать нефть самим. США и Великобритания еще в 1950-е годы по геофизическим данным выявили перспективные структуры в Мексиканском заливе и Северном море, но широкомасштабное поисковое и разведочное бурение там начали вести только в 1970-е годы.

Английское правительство объявило поиски собственных месторождений первоочередной задачей обеспечения национальной безопасности. Английские геологи выявили в Северном море на глубинах 40–70, и до 200 м новую нефтегазоносную провинцию со множеством месторождений нефти и газа. Прибрежные части Мексиканского залива давно уже были освоены США.

Американцы продолжали бурение в глубоководных частях Мексиканского залива, и оно было весьма результативным. Поиски залежей нефти и газа на акваториях всего земного шара во второй половине ХХ в. увенчались открытием крупных месторождений также в пределах Каспийского и Средиземного морей, Персидского и Оманского заливов, возле островов Азиатско-Тихоокеанского региона, у западных берегов Африки и в арктических областях. Глубины акваторий составляют при этом многие сотни метров и даже больше километра.

Около трети мировой добычи сейчас составляет нефть из морских месторождений. Извлечение нефти из под морского дна создает значительные политические, юридические и технические трудности. По-новому ставятся вопросы о границах и юрисдикции отдельных государств, о правовом статусе морей и океанов. Шельфы (до глубины 200 м) и акватории многих внутренних заливов и морей поделены международными договорами между странами, имеющими выход к морю.

Однако существуют еще и спорные территории, особенно в случаях появления новых государств. Например, территория Каспийского моря целиком была расположена в пределах Советского Союза, а Ирану принадлежала только небольшая полоса на южном побережье Каспия. После распада СССР выход к морю теперь имеют пять государств: Азербайджан, Россия, Казахстан, Туркмения и Иран. Возникла проблема передела территории дна Каспийского моря, прав государств на разработку месторождений, определение зон рыболовства. Вопрос находится в стадии дискуссии.

Обнаруженные морские месторождения являются собственностью какого-либо государства, если эта территория находится в его юрисдикции. Так, Норвегия после открытия в Северном море газовых месторождений и нефтяного месторождения Экофиск с запасами 300 млн. т превратилась из страны-импортера в страну-экспортера. Прибыль от добычи норвежской нефти и газа пошла не в карманы магнатов, а на благо всего населения страны. В результате Норвегия в 2001 г. вышла на первое место в мире по уровню жизни населения. По мере развития техники и технологии начали осваивать нефтегазовые месторождения на больших морских глубинах.