6.2 Гідротехнічні споруди для буріння і експлуатації свердловин в умовах моря

Вибір гідротехнічних споруд для розробки морських родовищ залежить від глибини моря і віддаленості родовищ від берега. На мілині для розбурювання і розробки родовищ можуть використовуватись насипні дамби, які будуються з бутового каміння і піску. Для захисту від розмивання хвилями бокові частини дамби обрамовуються грубоуламковим камінням. Безпосередньо біля дамби можуть знаходитися майданчики для бурових устатковань.

Бокові сторони майданчиків обрамовуються грубоуламковим камінням або бетонними плитами. Внутрішня частина майданчика може заповнюватись донним морським піском, який подається плавучим земснарядом. Проїзна частина дамби покривається дрібним гравієм і асфальтується (родовище Піщане – море) або покривається бетонними плитами (родовище Самотлор). На бічних частинах дамби прокладаються нафтогазопроводи, пожежний водопровід, лінії електропостачання і зв’язку. Дамби – транспортні артерії, які на глибокому морі переходять в естакаду (родовища Піщане – море, Сангачали - море, Азербайджан).

Естакада являє собою металевий міст, зібраний з мостових ферм, встановлених на металевих трубчастих палях, забитих у морське дно. Безпосередньо біля естакади розміщені майданчики під свердловини, пункти для збору нафти і газу, майданчики під пункт товарної нафти і пристань для танкерів.

Прекрасним прикладом освоєння нафтового родовища в умовах відкритого моря є розробка родовища Нафтові каміння, де при глибинах моря до 40 м було збудовано понад 240 км естакади і приестакадних майданчиків.

На рис 6.1 і 6.2 зображено елемент естакади і монтажний кран, за допомогою якого здійснюється збирання естакади безпосередньо в морі з елементів заводського виготовлення.

Із збільшенням глибини моря вартість будівництва естакад істотно зростає одночасно з небезпечними умовами монтування цих споруд під час бурхливих морських хвиль.

Складною є розробка морських родовищ нафти і газу з окремих морських основ і особливо при великих глибинах моря.

На початку освоєння методів розробки морських родовищ за допомогою окремих основ їх будували забиванням у дно моря металевих паль, частіше використовуючи для цього відпрацьовані бурильні труби. До паль у надводній частині також із бурильних труб зварювали майданчик, на якому монтували бурову вежу і обладнання для буріння свердловин. Після завершення буріння на майданчику встановлювали обладнання для видобування нафти. Майданчик з’єднували з берегом нафтопроводом і лінією електропередачі.

Рисунок 6.1 – Елемент естакади

Рисунок 6.2 – Монтажний кран естакади

Із збільшенням глибини моря і виходом на морські родовища, значно віддалені від берега, виникло питання про індустріалізацію будівництва платформ для морського нафтовидобування. Індустріалізація будівництва полягає в тому, що окремі елементи платформ надводної і підводної частини будуються на суші в заводських умовах, а потім на спеціальних морських кораблях вивозяться в море, де збираються в потужну платформу. Індустріалізація будівництва морських платформ дозволила проводити розробку морських родовищ при глибинах моря 80 м і більше.

Світова практика використання морських стаціонарних платформ «МСП» містить приклади, коли платформа споруджувалась при глибині моря понад 400м. Так, в США в 1989р. в Мексиканській затоці було встановлено платформу на глибині 411м. Загальна маса платформи становила 78 тис. тонн, а розмір фундаменту складав 127х146м. Вартість платформи складала 500 млн. доларів. Платформа розрахована на буріння й експлуатацію 60 свердловин.

У теперішній час в акваторії Чорного моря знаходять застосування металеві стаціонарні платформи, які складаються з декількох опорних блоків. На рис.6.3 показано принципову схему МСП, що використовуються на Чорному і Каспійському морях.

Платформи можуть складатися з двох, трьох або чотирьох опорних блоків, над якими вибудовується трипалубна будівля, що комплектується з окремих модулів, які призначаються для забезпечення буріння й експлуатації свердловин.

Модулі являють собою блокові конструкції, які складаються на суші в заводських умовах (блок електростанції, блоки превенторів, насосний блок, блок сепараторів і т.п.). Доставляються і монтуються на палубах платформи великовантажними морськими кранами. Подібні платформи призначаються для буріння 12 свердловин до глибини 6000 м.

Безсумнівний інтерес для розробки глибоководних морських нафтових і газових родовищ має досвід Норвегії і Англії, де використовують для освоєння родовищ моря гравітаційні морські стаціонарні платформи (ГМСП). Вони відрізняються від металевих платформ тим, що виготовляються із залізобетону в умовах сухих доків суднобудівних верфей, добудовуються і комплектуються устаткуванням для буріння і видобування нафти (газу) безпосередньо в гавані суднобудівного заводу. Приклад такої схеми показано на рис. 6.4.

Рисунок6.3 – Морська стаціонарна платформа

Рисунок 6.4 – Принципова схема гравітаційної морської стаціонарної платформи « Кондип »

Платформам цього типу властива плавучість, і вони доставляються до місця встановлення на плаву морськими буксирами. Безпосередньо на точці буріння платформа утримується за рахунок власної ваги і ваги баласту, що заповнює внутрішні порожнини опорної частини платформи. Перед встановленням платформи водолази оглядають дно моря. Воно повинно бути рівним. Якщо дно не рівне, але тверде, то в місці встановлення платформи його вирівнюють. Якщо ж дно представлене товстим шаром мулу, то використання устатковань цього типу не рекомендується. Загальна вага устатковань ГМСП може досягати 80-100 тис.т. Вартість устатковання 1 і більше млрд. доларів. Така висока матеріалоємність і вартість устатковань (платформ) обмежує їх використання тільки для великих родовищ нафти і газу з високими дебітами свердловин.

У цьому розділі ще не згадувались морські устатковання (платформи), призначені винятково для буріння свердловин. Це самопідйомні плавучі бурові устатковання СПБУ, напівзанурені плавучі устатковання, бурові судна. Це повязано з тим, що їх головне призначення – буріння розвідувальних свердловин. Якщо в результаті геологорозвідувального буріння отримані нафта або газ, то над гирлом свердловини встановлюють експлуатаційний блок-модуль або здійснюють нафтовидобуток з розташуванням гирла на дні.

Для ознайомлення з гідротехнічними спорудами для буріння свердловин рекомендується звернутися до [6]. Декілька таких устатковань показано на рисунках 6.5, 6.6. для загального ознайомлення.

Слід зазначити, що напівзанурені устатковання можуть використовуватися для обслуговування промислу при розташуванні гирла свердловин на дні.

Вибір експлуатаційних платформ визначається глибиною моря, глибиною буріння і кількістю свердловин, що розташовуються на платформі. Крім того, дослідження НДПІ «Гіпроморнафта» (м. Баку) показали, що при переході на кущове буріння з морських платформ ефективність розробки глибоководних родовищ істотно збільшується.

На рис. 6.7 показано зміни металоємності, обсягу капітальних вкладень і кількості платформ, необхідних для освоєння родовища під розробку від кількості свердловин на платформі.

З рисунка видно, що мінімум витрат і кількості платформ досягається при розміщенні на платформі 18-24 свердловин.

Рисунок 6.5 – Плавуче бурове устатковання

Рисунок 6.6 – Напівзанурене бурове устатковання

Є й інші приклади. Так, на родовищі Прирозломне, Баренцове море при глибині моря 20 м і запасах 70 млн. т розробку планується здійснити будівництвом однієї льодостійкої платформи при розташуванні на ній 55 свердловин, з них 13 горизонтальних.

Рисунок 6.7 – Залежність металоємності, обсягу капітальних вкладень від числа свердловин на платформі