Способы морской добычи нефти

МОРСКАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Виды нефтепромыслов, способы добычи

Надземные промыслы

Надводные промыслы

Подводные промыслы

Шахтно-тоннельные способы

Виды морских нефтепромыслов

При разработке залежей нефти и газа, расположенных под дном моря, необходимо учитывать особенности природно-климатических, гидрологических и горно-геологических условий в связи с необходимостью выбора способа их освоения и соответствующего вида морского промысла.

Современные морские нефтегазодобывающие промыслы представляют собой высокомеханизированные и автоматизированные комплексы для бурения и эксплуатации скважин, сбора, подготовки и транспортирования нефти и газа на берег по трубопроводам или танкерами.

Существуют следующие виды морских промыслов:

• надземный или надводный;
• подводный;
• подземный (туннельно-шахтный);
• комбинированный, представляющий различные сочетания первых трех видов.

Способы разработки месторождений

При организации надземного или надводного промысла освоение морских месторождений нефти и газа осуществляют следующими способами:

• разбуриванием и эксплуатацией подводных залежей нефти и газа наклонными скважинами, закладываемыми на берегу;
• образованием искусственной суши путем сплошной засыпки дна моря на участке нефтегазоносной площади и размещением на ней промысловых объектов;
• осушением дна моря на участке нефтегазоносной территории;
• осушением дна моря на участке месторождения с помощью постройки оградительной дамбы с последующей откачкой воды;
• сооружением морских эстакад с приэстакадными площадками;
• строительством морских стационарных нефтегазопромысловых платформ;
• бурением морских скважин с оснований островного типа в комбинации с тендерными судами;
• проходкой скважин со специально сконструированных плавучих платформ и плавсредств.

При организации подводного промысла морские месторождения нефти и газа осваивают с помощью бурения скважин с плавучих буровых установок с подводным заканчиванием устьев скважин и размещением объектов добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти и газа непосредственно на дне моря или плавучем либо стационарном основании.

Управление режимом работы скважин и подводных комплексов осуществляют дистанционно с близлежащей стационарной или плавучей платформы. По конструкции оборудования для подводной эксплуатации скважин выделяют «мокрые», «сухие» и гибридные системы.

При организации подземного промысла морские месторождения нефти и газа осваивают с помощью тоннельно-шахтной или тоннельно-камерной системы, которая включает буровые кусты, транспортный тоннель, связывающий их между собой и береговой рампой, и соединительные камеры для обеспечения разъезда транспортных средств и разводки коммуникаций из тоннеля в буровые кусты.

Процесс освоения нефтегазового месторождения может быть интенсифицирован за счет организации и применения комбинированного морского промысла, например, сочетания подводного заканчивания устьев скважин на подводных комплексах с размещением основных производственных объектов обустройства промысла и управления на технологических платформах.

Источник

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 НЕФТИ

СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Виды нефтепромыслов, способы добычи

Надземные промыслы

Надводные промыслы

Подводные промыслы

Шахтно-тоннельные способы

Классификация оборудования подводной добычи нефти

Способ применения подводных промыслов является наиболее перспективным при освоении глубоководных месторождений. Он основан на использовании так называемых систем подводного заканчивания скважин, у которых устья располагаются на морском дне. Там же находятся оборудование системы сбора и транспорта продукции скважин, подводные нефтепроводы, системы ППД , энергоснабжения, телекоммуникаций и управления. Подводные промыслы могут быть полностью автономными, а также применяться в сочетании со стационарными или плавучими технологическими платформами. По сравнению с традиционными методами освоения, когда устья скважин размещены на стационарных платформах, данный способ имеет следующие преимущества:

Оборудование для подводной эксплуатации подразделяют на «мокрые», «сухие» и гибридные системы. Наибольшее распространение в мире получили «мокрые» системы (90% всех подводных скважин), которые отличаются большим конструктивным разнообразием — это может быть как отдельно стоящая фонтанная арматура, так и сложные, размещенные внутри подводных гидротехнических сооружений комплексы, включающие куст из 12-24 устьев скважин и более, манифольд, энергетический блок, систему управления и т.д.

Система добычи «мокрого» типа состоит из устья одной скважины, оборудованной подводной фонтанной арматурой и соединенной выкидной линией (подводным трубопроводом) и райзером со стационарной платформой или плавсредством, как правило, расположенными над скважиной. Для этой цели могут быть использованы переоборудованные танкеры, плавучие и стационарные платформы.

Для контроля за параметрами добываемой продукции, положением запорных органов и управления ими существует несколько типов систем, выполняющих указанные функции: с гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом. При этом пульт управления расположен на платформе и связан с подводным устьем шлангокабелем.

«Сухие» системы, разработанные, например, фирмой «Кэн Оушн», представляют собой одноатмосферную камеру с расположенным внутри нее устьевым оборудованием. Камера оснащена шлюзом для стыковки с подводным аппаратом, доставляющим в нее оператора. Преимущества этого типа систем заключаются в том, что они могут работать на больших глубинах моря (до 800 — 900 м) без применения сложной водолазной техники, которая в настоящее время пока еще не соответствует требованиям для данных условий.

Гибридные системы состоят из основного комплекта оборудования устья скважин, размещенного на дне, и дополнительного — на стационарной платформе. Оба они находятся один над другим и соединяются вертикальным райзером. Число таких систем составляет около 5% общего числа подводных скважин.

Анализ современных тенденций освоения морских месторождений нефти и газа на средних и больших глубинах моря с использованием систем подводного заканчивания показал, что:

• для изолированных небольших (так называемых малорентабельных) месторождений, разрабатываемых 1 — 2 скважинами, в качестве технологической платформы используют переоборудованный танкер, на палубе которого размещают оборудование для подготовки нефти. Танкер посредством вертлюга швартуют к плавучему погрузочному бую, соединенному со скважиной глубоководным райзером;
• для месторождений средних размеров предполагают применять подводный манифольдный центр, включающий куст скважин на одной донной плите и ряд сателлитных, используемых как добычные или нагнетательные. Манифольд соединяют со стационарной или плавучей платформой с помощью нескольких гибких трубопроводов, которые, как показали натурные эксперименты в Северном море, успешно выдерживают возникающие при этом динамические напряжения. Такие системы проходили опытную проверку на месторождении Балморал;
• для крупных месторождений используют систему, состоящую из центрального куста скважин с подводным манифольдом, нескольких периферийных кустов и ряда одиночных скважин, управляемых со стационарных или плавучих технологических платформ.

Конструкции систем подводной добычи нефти

В случае разработки морских месторождений многоскважинными системами традиционную буровую технику можно применять лишь после сооружения и ввода в эксплуатацию стационарной платформы. Это затруднило бы окупаемость исходных капиталовложений вплоть до последних этапов освоения залежей. Вследствие этого разработка глубоководных месторождений и их периферийных участков, а также месторождений в районе Арктики стала бы экономически нерентабельной.

Если стоимость сооружения стационарной платформы оказывается экономически неприемлемой, следует использовать подводную добычную систему, содержащую комплекс средств эксплуатации: плавучие буровые системы, фонтанную арматуру, рабочие трубопроводы и приспособление для нагнетания газа и воды. В противном случае подводная система может служить лишь коллектором для скважин-спутников, которые соединены с мелководной стационарной платформой, либо посредством гибкого стояка с плавучей платформой в пределах промысла. Такое применение подводных эксплуатационных средств позволяет рентабельно разрабатывать периферийные месторождения и даже небольшие залежи крупного промысла, доступ к которым невозможен с центральной платформы при горизонтально или наклонно направленном бурении.

Подводные промысловые системы в своем многообразии могут включать как одну сателлитную освоенную скважину, так и кустовой эксплуатационный комплекс с полным обеспечением подсобной энергетикой. а также коллектор для транспортирования добытой продукции на плавучую установку. Тип выбираемой системы зависит от многих факторов: места, размера и глубины разрабатываемого месторождения и др.

Подводные промысловые системы подразделяют на четыре следующих варианта:

Подводная промысловая система с одной сателлитной скважиной.

Подводная промысловая система с несколькими сателлитными скважинами.

Подводная промысловая система с кустом скважин.

Подводная промысловая система с наличием подводного промыслового центра.

В начальный период разработки месторождения одиночные скважины-спутники могут служить для ранней добычи флюида. Разведочно-эксплуатационные скважины могут быть завершены посредством подводной «елки». Эксплуатацию осуществляют с помощью выкидных линий, подающих продукцию на подводный коллектор или платформу. Такой тип разработки пригоден и для дальнейшего использования в зависимости от глубины воды, в которой планируется размещение промысла.

Важное значение имеет защита устьев подводных скважин от механических повреждений льдом, тралами судов, якорями, при прокладке трубопроводов.

Известны несколько способов защиты устья скважины с помощью размещения фонтанной арматуры в углублении бункера под дном, либо использования специальной вставки или кессона. В этом случае запорную арматуру помещают в специальных обсадных трубах скважины непосредственно под дном.

Схемы подводной системы заканчивания скважин с различной защитной конструкцией устья.

Схема подводной системы заканчивания скважины с простым основанием.

Схема подводной системы заканчивания скважины с низкопрофильным применением кессона.

Схема подводной системы заканчивания скважины вровень с дном с использованием бункера.

Одиночные освоенные скважины, обычно называемые сателлитными, широко использовали при освоении подводных месторождений. Их применяли в Северном море в течение нескольких лет для разработки пласта с доступом к отдаленным его участкам, недосягаемым с помощью наклонно направленного или горизонтального бурения. Одиночные скважины соединяют с платформой, находящейся на расстоянии в несколько километров. Сателлитные скважины также можно использовать с целью нагнетания воды для увеличения отборов.

На небольшой глубине (меньше 50 м) особенно важным параметром является высота устья скважины и его защитной крыши (например, 8 м). Такая система подвергается высоким нагрузкам окружающей среды и представляет потенциальную опасность для мореходства. В случае мелководной конструкции следует учитывать следующие факторы:

• воздействие сильных течений, трение и перемещение волн;
• расстояние между защитной крышкой и уровнем моря, соотнесенное с осадкой судов, ожидаемых в зоне.

Схема с несколькими скважинами спутниками

Система, состоящая из нескольких скважин-спутников, включает центральный коллектор, связанный с ними выкидными линиями. Последний является центром сбора, распределения и управления сателлитными скважинами.

Данный вариант обладает следующими преимуществами:

• новые скважины могут осваиваться, подсоединяться к коллектору и вводиться в эксплуатацию с минимальным нарушением работающих;
• требуется только вертикальное бурение одиночных скважин, так как они размещаются в оптимальных местах;
• можно подсоединять любое число скважин к коллектору, что обеспечивает гибкость разработки месторождения;
• есть возможность вводить в коллектор контуры очистных скребковых устройств.

К недостаткам относятся следующие аспекты:

• для каждой сателлитной скважины требуются собственные выкидные линии и устройство управления, из-за чего компоновка морского основания может оказаться перегруженной, что способствует повреждениям при отсутствии защитных мер;
• разброс сателлитных скважин повышает возможность их повреждения рыболовными снастями или незакрепленными якорями;
• в зависимости от условий эксплуатации каждой скважине могут потребоваться индивидуальные защитные конструкции, изготовление и установка которых влечет за собой большие расходы, в особенности если необходимо применять опорные сваи;
• ремонтные работы предполагают значительные передвижения между скважинами, поэтому во избежание повреждения других установок следует тщательно укреплять ремонтные суда якорями;
• повреждение трубопровода управления либо нефтегазового экспортного влечет за собой потерю добычи всей установки.

Схема подводного промысла с кустом скважин

Система куста состоит из центрального коллектора и индивидуальных скважин, расположенных в непосредственной близости одна от другой и коллектора, причем скважины обычно размещают одно- или двухрядно.

Рассматриваемая система имеет следующие преимущества:

• число переходных соединительных муфт минимально, причем они могут быть стандартизированы;
• промысел имеет компактные размеры и не подвергается опасности повреждения рыболовными снастями или якорями;
• ремонтные работы довольно просты и требуют незначительных перемещений судов между скважинами;
• коллектор на 50 — 60% меньше по объему и массе, поэтому его гораздо легче изготовить, чем рабочий темплет. Конструкция позволяет также предусматривать дальнейшие изменения и дополнения;
• в коллектор можно включать очистные скребковые устройства.

Недостатки данного варианта состоят в следующем:

• полная эксплуатация промысла может потребовать бурения наклонно направленных скважин;
• больший риск повреждения предметами других подводных установок в период бурения и ремонтных работ;
• отсутствие темплетов для бурения скважин;
• могут понадобиться индивидуальные защитные крышки;
• необходимость установки между устьями скважин и коллектором переходных муфт, на что уходит много времени;
• возможность потери добычи с помощью всей установки при повреждении главного трубопровода управления жизнеобеспечением промысла либо экспортного (магистрального) трубопровода.

Схема подводного промыслового центра

Подводный промысловый центр аналогичен кустовой системе, но в этом случае все устья скважин, трубопроводы-коллекторы, блоки управления и дозировки химических реагентов объединены в одну конструкцию.

Другим примером системы с промысловым центром является устройство, где используют для защиты коллектора конструкцию из четырех отсеков и четырех фонтанных арматур. Наличие коллектора обеспечивает возможность добычи с помощью газлифта и нагнетания воды по каждой скважине. Системы напорных трубопроводов в данном случае подсоединены к платформе, находящейся на расстоянии около 7 км, а рабочий коллектор — к ее сепаратору для отделения газа. Последний затем либо используют вновь для нагнетания, либо сжигают на факеле. Продукцию (нефть) без газа потом направляют в главный экспортный трубопровод.

Преимущества такой системы состоят в следующем:

• схема имеет компактные размеры;
• нет необходимости в наличии связующих выкидных линий и переходных муфт, а нужна только магистраль к главной установке;
• одна рама защищает все подводные системы;
• имеет место более эффективная компоновка трубопроводов и коллектора;
• в конструкцию можно включать очистные скребковые устройства;
• минимальное число перемещений судов между отдельными скважинами, что снижает стоимость ремонтных работ;
• конструкция выполняет роль подводного комплекса для бурения;
• имеется возможность привязки скважин-спутников;
• требуется всего одна установка за исключением крепления фонтанной арматуры;
• несомненная универсальность обслуживания устья скважины.

Недостатки данной схемы состоят в следующем:

• большие капитальные затраты;
• необходимость наклонно направленного бурения;
• требование при необходимости значительной подъемной мощности для установки;
• возможная перегрузка запорной арматуры, что обусловлено сложными требованиями управления в связи с сообщением между собой разнопараметрических скважин при различных значениях расхода и давления потоков.

Источник