Морской способ добычи нефти

Особенности морской добычи нефти и газа

Нефть и газ определяют вектор развития стран с сильной экономикой, обеспечивают запасом энергоресурсов. Потенциал России во многом зависит от возможности добычи на серьезных морских глубинах. Она постепенно выходит на первый план. По прогнозам экспертов, именно морская добыча вытеснит труднодоступные источники, такие как источники сланцевой нефти.

Значение энергетических ресурсов

В 20 веке одной из наиболее актуальных проблем стало обеспечение топливно-энергетическими ресурсами. Ранее в этих целях использовалось только древесное топливо и уголь. Развитие человечества привело к добыче нефти, а вскоре начали активно извлекать газ.

Прорыв в этой сфере появился после Второй мировой войны, когда потребление достигло пика и увеличилось в 5 раз. Сегодня среди основных потребителей данных видов топлива — большие страны:

• Россия;
• США;
• ведущие государства Западной Европы.

На планете запасы распределяются неравномерно. В результате нефть и газ выгодно получать не только для собственных нужд, но и на продажу. Так, Япония закупает до 20 % мировых запасов ресурсов. Это связано с отсутствием собственных запасов и с активным развитием промышленности.

Особенности морской нефтедобычи

Из-за активных процессов добычи по всему миру истощаются источники на суше. Одним из наиболее интересных решений становится добыча на морских и океанских шельфах. Эксперты сходятся во мнении, что подобные запасы составляют до 70 % от общих на планете. В числовом измерении они насчитывают несколько сотен млрд тонн.

Благодаря масштабным проектам на сегодняшний день разработано около 350 морских месторождений по добыче нефти. Это шельфовые месторождения, глубина залежей которых превышает 200 метров.

При этом сам процесс требует серьезных капиталовложений. На процесс влияют природные катаклизмы, удаленность объектов и необходимость использования технологичного оборудования. Среди основных затрат можно выделить:

• буровые платформы для работы на глубине до 45 метров стоят 2 млн долларов;
• обустройство основания в акватории Мексиканского залива обходится в 113 млн долларов;
• оборудование для добычи на глубине до 320 метров стоит 30 млн долларов.

При этом учитываются расходы, связанные с эксплуатацией системы и привлечением работников высокого класса. Например, в случае работы на глубине 15 метров требуются ежедневные расходы до 16 тысяч долларов. При использовании самоходной платформы для глубины 30–180 метров понадобится 1,5–7 млн долларов. Такие затраты оправданны только при больших запасах месторождений.

Нефтяные платформы

Платформы являются основным видом оборудования для морской добычи. Это дорогостоящие и сложные инженерные комплексы. Они позволяют выполнять и бурение, и добычу из горных пород морского дна.

Первые платформы появились в 1938 году рядом с побережьем штата Луизианы. Добывающая платформа морского типа появилась в 1949 году на азербайджанском шельфе Каспийского моря. Она получила название «Нефтяные камни».

Сегодня оборудование становится все более совершенным. Оно позволяет добывать нефть и газ безопасным способом. При этом требуются специалисты, которые могут справиться с самыми сложными задачами и непредвиденными ситуациями.

Разновидности

Каждая платформа подходит для конкретного вида добычи. Учитывается расстояние от берега, глубина и некоторые другие особенности. Среди основных типов платформ выделяют:

• стационарные;
• свободно закрепленные;
• с растянутыми опорами;
• плавучие нефтехранилища;
• самоподъемные буровые;
• полупогружные.

В некоторых случаях применяются комбинированные модели. Точный выбор определяется после предварительного изучения конкретного источника месторождений.

Их устройство

Отдельного внимания заслуживает конструкция платформы. Она включает 4 основных элемента:

1. Корпус. Он представлен треугольным или четырехугольным понтоном, опирающимся на колонны. Конструкция находится на плаву благодаря воздуху в понтоне.
2. Палуба. Она используется для надежного размещения техники. На ней располагаются бурильные трубы и различные подъемные краны. Также возможна организация удобной вертолетной площадки.
3. Система якорей. Она предназначена для того, чтобы удерживать на месте технологический комплекс. Система обеспечивает фиксацию на месте независимо от внешних факторов. Стальной трос и один якорь могут достигать 13 тонн.
4. Буровая вышка. Она используется, чтобы безопасно опускать на морское дно бурильные инструменты. Обратный подъем обеспечивается по первому требованию.

Отдельные элементы могут отличаться от стандарта в связи с особенностями добычи и финансовыми возможностями. Устанавливается электроника, дистанционное оборудование и системы защиты.

Технологии морской нефтегазодобычи

При выборе технологии добычи учитываются условия в конкретном районе. Специалисты подбирают технологию и необходимое оборудование. Предлагаются следующие варианты решения конкретных задач:

1. Место добычи находится рядом с побережьем. В этом случае используется бурение наклонно-направленных скважин. При необходимости используется дистанционное управление для повышения точности выполнения работ.
2. Участки мелководья. Возводятся укрепленные основания. Они представлены искусственными островами, на которые устанавливается бурильное оборудование. Иногда используется технология, когда участок огораживается системой дамб. Это создает котлован, благодаря которому осуществляется качественная откачка воды.
3. Разработка в сотнях километров от города. Используется плавучая платформа стационарного типа. Это удобный вариант для глубины до нескольких десятков километров. При глубине от 80 метров оптимальны платформы на опорах.
4. Глубина до 200 метров. Применяются установки для бурения полупогружного типа. Монтаж на месте возможен благодаря позиционированию и якорному оборудованию.

При организации морских скважин применяется не только одиночный, но и кустовой методы. Все чаще применяется передвижное оборудование. После завершения процесса устанавливается многотонный превентор на дно. Это специальная система, защищающая от выбросов содержимого в воду.

Затраты на добычу

Несмотря на большие затраты, процесс добычи является рентабельным. Вложения всегда имеют отдачу, если правильно организован процесс, а на разработку выезжают специалисты с высокой квалификацией. Случаи, когда средства вкладываются без отдачи, очень редки.

Спрос продолжает опережать возможности добывающей отрасли. Подобная ситуация приводит к постепенному увеличению цен. Более трети затрат промышленной сферы развитых стран приходится на закупку энергоресурсов. В начале 21 века хорошим показателем была прибыль в 4 раза выше затрат. Сейчас показатель снизился. В дальнейшем эксперты прогнозируют очередной скачок цен из-за иссякания запасов.

Таким образом, в современных условиях морская добыча является главным направлением развитых стран. Более 70 % всей энергии сосредоточено в этих районах. При этом запасы на суше практически исчерпаны.

Источник

Как добывают нефть в море: как создаётся и работает морская нефтяная платформа

Морская добыча нефти, наряду с освоением сланцевых и трудноизвлекаемых углеводородных запасов, со временем вытеснит освоение традиционных месторождений «чёрного золота» на суше в силу истощения последних. В то же время, получение сырья на морских участках осуществляется преимущественно с применением дорогих и трудоёмких методов, при этом задействуются сложнейшие технические комплексы — нефтяные платформы

Специфика добычи нефти в море

Сокращение запасов традиционных нефтяных месторождений на суше заставило ведущие компании отрасли бросить свои силы на разработку богатых морских блоков. Пронедра писали ранее, что толчок к развитию данного сегмента добычи был дан в семидесятые годы, после того, как страны OPEC ввели нефтяное эмбарго.

По согласованным оценкам специалистов, предполагаемые геологические нефтяные запасы, располагающиеся в осадочных слоях морей и океанов, достигают 70% от совокупных мировых объёмов и могут составить сотни миллиардов тонн. Из этого объёма порядка 60% приходятся на шельфовые участки.

К настоящему времени из четырёх сотен нефтегазоносных бассейнов мира половина охватывает не только континенты на суше, но и простирается на шельфе. Сейчас разрабатываются порядка 350 месторождений в разных зонах Мирового океана. Все они размещаются в пределах шельфовых районов, а добыча производится, как правило, на глубине до 200 метров.

На актуальном этапе развития технологий добыча нефти на морских участках сопряжена с большими затратами и техническими сложностями, а также с рядом внешних неблагоприятных факторов. Препятствиями для эффективной работы на море зачастую служат высокий показатель сейсмичности, айсберги, ледовые поля, цунами, ураганы и смерчи, мерзлота, сильные течения и большие глубины.

Бурному развитию нефтедобычи на море также препятствует дороговизна оборудования и работ по обустройству месторождений. Размер эксплуатационных расходов увеличивается по мере наращивания глубины добычи, твёрдости и толщины породы, а также удалённости промысла от побережья и усложнения рельефа дна между зоной извлечения и берегом, где прокладываются трубопроводы. Серьёзные затраты связаны и с выполнением мероприятий по предотвращению утечек нефти.

Стоимость одной только буровой платформы, предназначенной для работы на глубинах до 45 метров, составляет $2 млн. Техника, которая рассчитана на глубину до 320 метров, может стоить уже $30 млн. В среднем устройство среднего эксплуатационного основания для добычи на большой глубине в Мексиканском заливе обходится в $113 млн.

Отгрузка добытой нефти на танкер

Эксплуатация буровой платформы передвижного типа на пятнадцатиметровой глубине оценивается в $16 тыс. в сутки, 40 метров — $21 тыс., самоходной платформы при использовании на глубинах 30–180 метров — в $1,5–7 млн. Затратность разработки месторождений в море делают их рентабельными лишь в случаях, когда речь идёт о крупных запасах нефти.

Следует учитывать и то, что расходы на добычу нефти в разных регионах будут различными. Работы, связанные с открытием месторождения в Персидском заливе, оцениваются в $4 млн, в морях Индонезии — $5 млн, а в Северном море расценки вырастают до $11 млн. Дорого обойдётся оператору и лицензия на разработку морского месторождения — заплатить придётся в два раза больше, чем за разрешение на освоение сухопутного участка.

Типы и устройство нефтяных платформ

При добыче нефти из месторождений Мирового океана компании-операторы, как правило, используют специальные морские платформы. Последние представляют собой инженерные комплексы, с помощью которых осуществляется как бурение, так и непосредственно извлечение углеводородного сырья из-под морского дна. Первая нефтяная платформа, которая использовалась в прибрежных водах, была запущена в американском штате Луизиана в 1938 году. Первая же в мире непосредственно морская платформа под названием «Нефтяные Камни» была введена в эксплуатацию в 1949 году на азербайджанском Каспии.

Основные виды платформ:

• стационарные;
• свободно закреплённые;
• полупогружные (разведочные, буровые и добывающие);
• самоподъёмные буровые;
• с растянутыми опорами;
• плавучие нефтехранилища.

Плавучая буровая установка с выдвижными опорами «Арктическая»

Разные типы платформ могут встречаться как в чистом, так и в комбинированном видах. Выбор того или иного типа платформы связан с конкретными задачами и условиями освоения месторождений. Использование разных видов платформ в процессе применения основных технологий морской добычи мы рассмотрим ниже.

Конструктивно нефтяная платформа состоит из четырёх элементов — корпуса, системы якорей, палубы и буровой вышки. Корпус — это понтон треугольной или четырёхугольной формы, установленный на шести колоннах. Сооружение удерживается на плаву за счёт того, что понтон наполняется воздухом. На палубе размещаются бурильные трубы, подъёмные краны и вертолётная площадка. Непосредственно вышка опускает бур к морскому дну и поднимает его по мере необходимости.

1 — буровая вышка; 2 — вертолётная площадка; 3 — якорная система; 4 — корпус; 5 — палуба

Комплекс удерживается на месте якорной системой, включающей девять лебёдок по бортам платформы и стальные тросы. Вес каждого якоря достигает 13 тонн. Современные платформы стабилизируются в заданной точке не только при помощи якорей и свай, но и передовых технологий, включая системы позиционирования. Платформа может быть заякоренной в одном и том же месте несколько лет, вне зависимости от погодных условий в море.

Бур, работа которого контролируется при помощи подводных роботов, собирается по секциям. Длина одной секции, состоящей из стальных труб, составляет 28 метров. Выпускаются буры с достаточно широкими возможностями. К примеру, бур платформы EVA-4000 может включает до трёх сотен секций, что даёт возможность углубиться на 9,5 километра.

Буровая нефтяной платформы

Строительство буровых платформ осуществляется путём доставки в зону добычи и затопления основания конструкции. Уже на полученном «фундаменте» и надстраиваются остальные компоненты. Первые нефтяные платформы создавались путём сварки из профилей и труб решетчатых башен в форме усечённой пирамиды, которые намертво прибивались к морскому дну сваями. На такие конструкции и устанавливалось буровое оборудование.

Строительство нефтяной платформы «Тролль»

Необходимость разработки месторождений в северных широтах, где требуется ледостойкость платформ, привела к тому, что инженеры пришли к проекту строительства кессонных оснований, которые фактические представляли собой искусственные острова. Кессон заполняется балластом, обычно — песком. Своим весом основание прижимается к дну моря.

Стационарная платформа «Приразломная» с кессонным основанием

Постепенное увеличение размеров платформ привело к необходимости пересмотра их конструкции, потому разработчики из Kerr-McGee (США) создали проект плавучего объекта с формой навигационной вехи. Конструкция представляет собой цилиндр, в нижней части которого размещается балласт. Днище цилиндра прикрепляется к донным анкерам. Такое решение позволило строить относительно надёжные платформы поистине циклопических размеров, предназначенные для работ на сверхбольших глубинах.

Плавучая полупогружная буровая установка «Полярная звезда»

Впрочем, следует отметить, что большого отличия непосредственно в процедурах извлечения и отгрузки нефти между морскими и сухопутными буровыми нет. К примеру, основные компоненты платформы стационарного типа на море идентичны элементам буровой вышки на суше.

Морские буровые характеризуются в первую очередь автономностью работы. Для достижения такого качества установки оснащаются мощными электрогенераторами и опреснителями воды. Пополнение запасов платформ осуществляется при помощи судов обслуживания. Кроме того, морской транспорт задействуется и с целью перемещения конструкций к точкам работы, в спасательных и противопожарных мероприятиях. Естественно, транспортировка полученного сырья производится при помощи трубопроводов, танкеров или плавающих хранилищ.

Технология морской добычи

На современном этапе развития отрасли при небольших расстояниях от места добычи до побережья бурятся наклонные скважины. При этом иногда применяется передовая разработка — управление дистанционного типа процессами бурения горизонтальной скважины, что обеспечивает высокую точность контроля и позволяет отдавать команды буровому оборудованию на расстоянии в несколько километров.

Глубины на морской границе шельфа как правило составляют порядка двухсот метров, однако иногда доходят до полукилометра. В зависимости от глубин и удалённости от побережья при бурении и извлечении нефти применяются разные технологии. На мелководных участках сооружаются укреплённые основания, своеобразные искусственные острова. Они и служат основой для установки бурильного оборудования. В ряде случае компании-операторы окантовывают дамбами участок работы, после чего из полученного котлована откачивается вода.

Если расстояние до берега составляет сотни километров, то в этом случае принимается решение о строительстве нефтяной платформы. Стационарные платформы, наиболее простые в конструкции, возможно использовать только на глубинах в несколько десятков метров, мелководье вполне позволяет закрепить конструкцию с помощью бетонных блоков или свай.

Стационарная платформа ЛСП-1

При глубинах порядка 80 метров применяются плавучие платформы с опорами. Компании на более глубоких участках (до 200 метров), где закрепление платформы проблематично, применяют полупогружные буровые установки. Удержание таких комплексов на месте осуществляется при помощи системы позиционирования, состоящей из подводных двигательных систем и якорей. Если речь идёт о сверхбольших глубинах, то в этом случае задействуются буровые суда.

Буровое судно Maersk Valiant

Скважины обустраиваются как одиночным, так и кустовым методами. В последнее время начали использоваться передвижные основания для бурения. Непосредственно бурение в море производится с использованием райзеров — колонн из труб большого диаметра, которые опускаются до дна. После завершения бурения на дне устанавливаются многотонный превентор (противовыбросная система) и устьевая арматура, что позволяет избежать утечки нефти из новой скважины. Также запускается оборудование для контроля состояния скважины. Закачивание нефти на поверхность после начала добычи осуществляется по гибким трубопроводам.

Применение разных систем добычи в море: 1 — наклонные скважины; 2 — стационарные платформы; 3 — плавучие платформы с опорами; 4 — полупогружные платформы; 5 — буровые суда

Сложность и высокотехнологичность процессов освоения морских участков очевидна, даже если не вдаваться в технические детали. Целесообразно ли развитие данного сегмента добычи, учитывая немалые сопутствующие сложности? Ответ однозначен — да. Несмотря на препятствия в освоении морских блоков и большие расходы в сравнении с работой на суше, всё же нефть, добытая в водах Мирового океана, востребована в условиях непрекращающегося превышения спроса над предложением.

Напомним, Россия и азиатские страны планируют активно наращивать мощности, задействованные в морской добыче. Такую позицию можно смело считать практичной — по мере истощения запасов «чёрного золота» на суше, работа на море станет одним из основных способов получения нефтяного сырья. Даже принимая во внимание технологические проблемы, затратность и трудоёмкость добычи на море, нефть, извлечённая таким образом, не только стала конкурентоспособной, но уже давно и прочно заняла свою нишу на отраслевом рынке.

Источник