Способы морской добыча газа

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

Морская добыча газа

Немало крупных и перспективных месторождений природного газа находится в акватории, и их разработка сопровождается некоторыми трудностями. Эта статья расскажет вам об особенностях морской добычи газа, о технологиях и оборудовании, которые применяются в ходе такой добычи.

Отличия береговой и шельфовой газодобычи

Когда залежи обнаружены в прибрежной зоне, в ходе разведочных работ применяются специализированные наклонные скважины, которые устанавливаются на суше и впоследствии переводятся в рабочий режим.

Когда дело касается шельфовой зоны (относительно мелкая подводная граница берега протяжённостью до первого резкого перепада уровня дна и ухода на глубину), в ход идут морские буровые установки.

Виды плавучих газодобывающих платформ

В целом, морские буровые установки имеют схожую конструкцию ‒ это платформа с отверстиями для буровых вышек, модуль стабилизации и система коммуникации между ними. В зависимости от глубины залегания пласта и его масштабов, строения почвы и климатических условий, предпочтение отдается определённому виду конструкций. Вот самые популярные из них:

Буровые баржи

Применяются преимущественно на этапе геологоразведочных работ. В большинстве своём не являются самоходными, поэтому не предназначены для эксплуатации в открытом море, зато отлично справляются с работой на внутриконтинентальных месторождениях. Максимально допустимый уровень погружения ‒ 5 метров.

Буровое судно

Являются самоходными и полностью автономными, отличаются хорошей маневренностью и высокой производительностью, ориентированы на поисковые и разведочные буровые работы на глубине вплоть до 1,5 км при уровне моря до 300 м. Встречается 2 вида исполнения: однокорпусное и двухкорпусное (напоминает конструкцию катамарана).

СПБУ ‒ самоподъёмная плавучая буровая установка

Можно охарактеризовать её как усовершенствованную и модернизированную вариацию буровой баржи. Особенность конструкции ‒ в опорах, закреплённых на дне, с помощью которых платформа поднимается над уровнем моря. Допустимая глубина проведения работ зависит от высоты самих опор, и зачастую она ограничивается 150 м.

ППБУ ‒ полупогружная плавучая буровая установка

Является одним из наиболее распространённых типов морских газодобывающих платформ. ППБУ ‒ оптимальное решение для проведения работ в условиях открытого моря на глубине забуривания вплоть до 6 км. Платформа отличается исключительными масштабами и напоминает целый плавучий город ‒ помимо буровых вышек и станции обработки природного газа, здесь вполне развита инфраструктура ‒ есть всё, от ремонтных цехов до жилых корпусов, госпиталей и вертолётных площадок. Стабилизация такого гиганта осуществляется с помощью погружного понтона, заполненного водой и закреплённого якорями на дне.

Стационарная буровая платформа

Статичная конструкция гравитационного типа, установленная на монументальных опорах и стабилизируемая за счёт собственного веса и связи сваи с грунтом. Здесь располагаются эксплуатационные скважины, аналогичные тем, что применяются на суше.

«Добывающий паук»,

или ПДК ‒ подводный добывающий комплекс, полностью компьютеризированный. Получил своё название благодаря сходству конструкции с телом паука. Предназначен для добычи углеводородов на глубине моря свыше 500 м, ориентирован на несколько скважин. Основа «паука» ‒ манифольд. Так называется конструкция из нескольких трубопроводов, соединяющих скважины с общим основанием, где и хранится весь объём добытого газа. ПДК целесообразно использовать в зонах, где применение надводных платформ является проблематичным, например, при высоком риске их повреждения айсбергами, как в Арктике, или же при слишком большой глубине моря.

Морская добыча газа в России

Российские шельфы являются самыми обширными и перспективными в плане газового промысла. В настоящее время полным ходом идёт разработка месторождений на севере страны. Самые крупные объекты:

• Штокмановское месторождение (Баренцево море);
• Приразломное (Печорское море);
• Станция «Сахалинская энергия» на Лунском месторождении Сахалина;
• Проект «Сахалин-3» (Охотское море) ‒ здесь функционируют самые крупные и известные ППБУ ‒ «Северное сияние» и «Полярная звезда»;
• Нефтегазодобывающая станция «Лунская-А» (Охотское море, часть проекта «Сахалин-2») ‒ стационарная буровая платформа.

Также активно идёт разработка месторождений на Обской и Тазовской губе.

Источник

В чем особенности морской добычи

Месторождения природного газа находятся не только на суше. Существуют морские месторождения — нефть и газ иногда встречаются и в недрах, скрытых водой.

Берег и шельф

Геологи исследуют как сушу, так и акватории морей и океанов. Если месторождение находят близко к берегу — в прибрежной зоне, то с суши в сторону моря строят наклонные разведочные скважины. Месторождения, которые находятся дальше от берега, относятся уже к зоне шельфа. Шельфом называют подводную окраину материка с таким же геологическим строением, как у суши, и границей его является бровка — резкий перепад глубины. Для таких месторождений используют плавучие платформы и буровые установки, а если глубина небольшая — просто высокие сваи, с которых ведется бурение .

Для добычи углеводородов на морских месторождениях существуют плавучие буровые установки — специальные платформы — в основном трех видов: гравитационного типа, полупогружные и самоподъемные.

Для небольших глубин

Самоподъемные платформы представляют собой плавучие понтоны, в центре которых установлена буровая вышка, а по углам — колонны-опоры. На месте бурения колонны опускаются на дно и углубляются в грунт, а платформа поднимается над водой. Такие платформы могут быть огромными: с жилыми помещениями для рабочих и экипажа, вертолетной площадкой, собственной электростанцией. Но используют их на небольших глубинах, и устойчивость зависит от того, какой грунт на дне моря.

Где глубже

Полупогружные платформы используют на больших глубинах. Платформы не поднимаются над водой, а плавают над местом бурения, удерживаемые тяжелыми якорями.

Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. В это основание встроены колонны для бурения скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы, а поверх основания располагается буровая вышка. На таких платформах могут жить десятки и даже сотни рабочих.

Добытый с платформы газ транспортируется на обработку либо на специальных танкерах, либо по подводному газопроводу (как, например, в проекте «Сахалин-2»)

Морская добыча в России

Поскольку России принадлежит самый обширный в мире шельф, где находится множество месторождений, развитие морской добычи является крайне перспективным для нефтегазовой отрасли. Первые морские скважины для добычи газа в России начала бурить в 2007 году компания «Сахалинская энергия» на Лунском месторождении Сахалина. В 2009 году с платформы «Лунская-А» началась добыча газа. Сегодня проект «Сахалин-2» — один из крупнейших проектов «Газпрома». Две из трех платформ гравитационного типа, установленных на шельфе Сахалина, являются самыми тяжеловесными конструкциями на море за всю историю мировой нефтегазовой отрасли.

Кроме того, «Газпромом» осуществляется проект «Сахалин-3» в Охотском море, готовятся к разработке Штокмановское месторождение в Баренцевом море и Приразломное — в Печорском. Геологоразведочные работы проводятся в акватории Обской и Тазовской губ.

«Газпром» также работает на шельфах Казахстана, Вьетнама, Индии и Венесуэлы.

Как устроен подводный комплекс по добыче газа

В настоящее время в мире насчитывается более 130 морских месторождений, где применяются технологические процессы по добыче углеводородов на морском дне.

География распространения подводной добычи обширна: шельфы Северного и Средиземного морей, Индия, Юго-Восточная Азия, Австралия, Западная Африка, Северная и Южная Америка.

В России первый добычной комплекс будет установлен «Газпромом» на шельфе Сахалина в рамках обустройства Киринского месторождения. Подводные технологии добычи планируется также применять в проекте освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Добывающий паук

Подводный добычной комплекс (ПДК) с несколькими скважинами с виду напоминает паука, телом которого является манифольд.

Манифольд – это элемент нефтегазовой арматуры, который представляет собой несколько трубопроводов, обычно закрепленных на одном основании, рассчитанных на высокое давление и соединенных по определенной схеме. На манифольде собираются углеводороды, добытые на нескольких скважинах. Оборудование, которое установлено над скважиной и управляет ее работой, называется фонтанной арматурой, а в зарубежной литературе ее называют Christmas tree (или X-tree) – «рождественской елкой». Несколько таких «рождественских елок» могут быть объединены и закреплены одним темплетом (донной плитой), как яйца в корзинке для яиц. Также на ПДК устанавливаются системы контроля.

По сложности подводные комплексы могут варьироваться от отдельной скважины до нескольких скважин в темплете или сгруппированных около манифольда. Продукция со скважин может транспортироваться либо на морское технологическое судно, где производятся дополнительных технологические процессы, либо сразу на берег, если до берега недалеко.

Гидрофоны для динамической стабилизации судна

На судне имеется дайвинговое оборудование

Среднеглубинная арка поддерживает райзеры перед подачей на судно

По гибким добычным райзерам добытый газ направляется от донной плиты на плавучую установку

Диаметр райзера — 36 см

Установка ПДК производится с помощью специальных судов, которые должны быть снабжены дайвинговым оборудованием для небольших глубин (несколько десятков метров) и робототехникой для больших глубин.

Высота защитной конструкции манифольда — 5 м

Колонны манифольда врезаются в морское дно на глубину 0,5 м

Предыстория

Подводные технологии добычи углеводородов начали развиваться с середины годов прошлого века. Впервые подводное устьевое оборудование начало эксплуатироваться в Мексиканском заливе. Сегодня подводное оборудование для добычи углеводородов производят порядка 10 компаний в мире.

Изначально задачей подводного оборудования было лишь выкачивание нефти. Первые проекты снижали обратное давление (противодавление) в резервуаре с помощью подводной нагнетательной системы. Газ отделялся от жидких углеводородов под водой, затем жидкие углеводороды выкачивались на поверхность, а газ поднимался под собственным давлением.

В «Газпроме» уверены, что использование подводных добычных комплексов является безопасным. Но такие сложные современные технологии требуют персонала самой высокой квалификации, поэтому при подборе кадров для проектов разработки морских месторождений отдается предпочтение инженерам с большим опытом работы на промыслах. Такой подход позволит снизить риски возникновения происшествий, подобных аварии на буровой платформе BP в Мексиканском заливе, причиной которой, во многом стал именно человеческий фактор.

Сегодня технологии подводной добычи позволяют осуществлять под водой выкачивание углеводородов, разделение газа и жидкости, отделение песка, обратную закачку воды в пласт, подготовку газа, сжатие газа, а также мониторинг и контроль над этими процессами.

Где нужны «добывающие пауки»?

Сначала подводные технологии применялись только на зрелых месторождениях, поскольку они позволяли увеличивать коэффициент извлечения углеводородов. Зрелые месторождения обычно характеризуются низким пластовым давлением и высокой обводненностью (высоким содержанием воды в углеводородной смеси). Для того чтобы увеличить пластовое давление, благодаря которому углеводороды поднимаются на поверхность, в пласт закачивается вода, выделенная из углеводородной смеси.

Однако и новые месторождения могут характеризоваться низким начальным пластовым давлением. Поэтому подводные технологии стали применять как на новых, так и на зрелых месторождениях.

Кроме того, организация части процессов под водой снижает затраты на строительство огромных стальных конструкций. В некоторых регионах целесообразно даже размещать под водой всю технологическую цепочку по извлечению углеводородов. Например, такой вариант может использоваться в Арктике, где надводные стальные конструкции могут повредить айсберги. Если же глубина моря слишком большая, то использование подводного комплекса вместо огромных стальных конструкций бывает просто необходимо.

Источник