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

В зависимости от глубины вод и назначения скважин морские основания делят на стационарные (насыпи, насыпные и намороженные острова, свайные и крупноблочные основания, платформы гравитационного и каркасного типов) и мобильные, к которым относят баржи, самоподъемные и полупогружные установки.

На стационарных основаниях можно бурить и эксплуатировать скважины в привычных условиях, применяя обычный комплекс надежного стандартного бурового и эксплуатационного оборудования. Применение самоподъемных и особенно полупогружных установок требует принципиально нового подхода к оборудованию устьев и обслуживанию добычных скважин.

Конструкции всех типов оснований и применяемое оборудование для их обслуживания постоянно совершенствуются, поэтому доступные морские глубины непрерывно увеличиваются.

Организация морского промысла требует предварительных гидрометеорологических наблюдений за температурным режимом, направлением ветров и течений, их интенсивностью, состоянием грунта на морском дне.

Большое внимание при работе на акваториях уделяют защите металла от коррозии. Интенсивная коррозия, в десятки раз большая, чем в атмосфере и под водой, происходит в зоне попеременного смачивания и высыхания. Металл в этой зоне покрывают специальным защитным слоем.

Сооружения для морской добычи углеводородов

Хотя бурение скважин на море в основном осуществляется с использованием такого же основного оборудования, как и на суше, однако проекты освоения морских нефтяных и газовых месторождений существенно отличаются от проектов разработки наземных месторождений. Главное различие состоит в наличии верхнего строения платформы и подводного основания, на котором монтируется буровая установка.

Значительная сложность и специфика проведения буровых работ в море обусловливается окружающей средой, высокой стоимостью и уникальностью технических средств, необходимостью проведения работ под водой, организацией строительства и эксплуатации объектов в море. Главная особенность шельфовых разработок – высокие затраты и стесненность пространства для размещения оборудования. Стоимость выполнения буровых работ на море примерно на порядок превышает стоимость бурения на суше, табл. 1.1.

Табл. 1.1. Технико-экономические показатели бурения на море и на суше

Общее количество глубоководных добычных платформ и систем, установленных по всему миру к 2009 году, показано на рис. 1.4. и в табл.1.2.

Рис.1.8. Типы используемых оффшорных систем морской добычи

Табл. 1.2. Количество морских добывающих систем во всем мире

Подводные системы в данном случае означают, что трубопроводы подключаются к существующим подводным объектам или объектам на поверхности моря. Преимуществами подводных систем являются более низкая стоимость привлекаемого капитала и сокращение производственного цикла на 70% (до получения первой продукции) по сравнению с созданием систем на земле.

Геологическими особенностями морского бурения являются:

– Относительно меньшая величина горного давления в породах за счет того, что часть пород более высокой плотности заменяет морская вода плотностью 1,03 г\см 3. Это обстоятельство учитывают при ликвидации нефтепроявлений во избежание гидравлического разрыва пород.

– Меньшая, чем на суше, глубина залегания газоносных пластов.

Особенностью континентального шельфа является то, что 75% акваторий расположено в районах, которые продолжительное время покрыты льдами. Основными факторами, определяющими возможность строительства и эксплуатации нефтепромысловых объектов в море, являются:

– глубина моря,

– температурные условия,

– ветер,

– волнение и течения,

– ледовый покров,

– химический состав воды.

Строительство морских нефтепромысловых сооружений требует проведения инженерно-геологических изысканий морского дна. Достоверность и полнота данных определяют безопасность эксплуатации сооружения и экономичность проекта.

Для морской добычи требуется обычно 4 основных элемента, как показано на рис. 1.9.

– подводная система

– система гибких трубопроводов и стационарных трубопроводов, подъемные системы и стояки

– стационарные или плавучие платформы и устройства (системы, баржи, суда)

– эксплуатационное надповерхностное оборудование на платформе или системе

Рис. 1.9. Основные элементы морской добычи

Подводные системы

Подводный системы могут быть разбиты на три части следующим образом:

– скважинное оборудование (елка) и манифольд (коллектор),

– система управления – модуль подводного контроля и система остановки добычи

– система связи – перемычки и трубопроводы.

Рис. 1.10. Подводные системы морской добычи

Конструкции стационарных и плавучих платформ, рис. 1.8, а также суда для проведения поисковых работ и добычи нефти и газа при всех своих различиях имеют необходимый комплект оборудования и помещения для работы и жилья. В районах с мягким климатом и неглубокими водами для различных типов работ могут устанавливаться отдельные специализированные платформы. В районах с суровыми условиями и глубокими водами количество и размер платформ ограничивается до минимума. Так, в мелководных районах Юго-Восточной Азии отдельно установлены буровые, добывающие, жилые и факельные платформы, тогда как в Северном море каждая платформа охватывает все упомянутые функции.

Рис. 1.11. Варианты систем бурения и разработки глубоководных скважин

Объединенная добывающая, буровая и жилая платформа с возможным нефтехранилищем и подачей нефти на погрузочные шельфовые сооружения требует тщательного планирования размещения оборудования и точного анализа безопасности функционирования комплекса.

Работа на шельфе связана с необходимостью длительного пребывания персонала на колеблющейся платформе, осложнена суровыми природными условиями, что ведет к дополнительным эмоциональным нагрузкам. В некоторых районах мира в случае ураганов или тайфунов обслуживающий персонал эвакуируется с платформы. Любой разлив нефти на шельфе значительно труднее нейтрализовать, чем на суше.