Буровая платформа. Платформы в открытом море: теория и практика строительства Шельфовые платформы

Типы нефтедобывающих морских платформ

Стабилизацию современных нефтяные платформ в заданном месте в настоящее время обеспечивают не только сваи и якоря, но и применение передовых технологий позиционирования. Платформа может оставаться заякоренной в одной и той же точке в течение нескольких лет, и все это время она должна выдерживать переменчивые морские погодные условия.

Работу бура, выполняющего разрушение донных пород, контролируют специальные подводные роботы. Бур собирается из отдельных стальных трубных секций, длина каждой из которых – 28-мь метров. Современные буры обладают широким спектром своих возможностей. Например, бур, используемый на платформе EVA-4000, может состоять из трёхсот трубных секций, что позволяет проводить бурение на глубину до 9,5 километров.

Строительство буровой платформы заключается в доставке на место предполагаемой добычи и последующего затопления основания плавучей конструкции. На этот своеобразном «фундаменте» затем надстраивают остальные необходимые компоненты.
Изначально такие платформы изготавливались при помощи сварки решетчатых башен, имеющих форму усеченной пирамиды, из металлических труб и профилей, которые затем намертво прибивали сваями к морскому или океанскому дну. На таких конструкциях впоследствии устанавливалось необходимое буровое или эксплуатационное оборудование.
Когда появилась необходимость разработки месторождений, расположенных в северных широтах, потребовались ледостойкие платформы. Это привело к тому, что инженерами были разработаны проекты сооружения кессонных оснований, фактически представляющих собой искусственные острова. Сам такой кессон заполняют балластом, в качестве которого, как правило, выступает песок. Ко дну моря такое основание прижимается под действием своего собственного веса, на который действуют силы гравитации.
Однако, со временем размеры морских плавучих сооружений стали увеличиваться, что вызывало необходимость пересмотреть особенности их конструкций. В связи с этим, разработчиками американской компании Kerr-McGee был создан проект плавучего объекта, имеющего форму навигационной вехи. Сама конструкция является цилиндром, нижняя часть которого заполнена балластом.
Днище этого цилиндра ко дню крепится с помощью специальных донных анкеров. Такое техническое решение дало возможность строительства достаточно надёжных платформ воистину гигантских размеров, которые используются для добычи нефтяного и газового сырья на сверхбольшой глубине.
Справедливости ради стоит сказать, что каких-либо принципиальных отличий между процессом извлечения углеводородного сырья и его последующей отгрузки между добывающими скважинами морского и сухопутного типа нет.

Например, основные элементы стационарной морской платформы совпадают с основными элементами сухопутного промысла.
Главная особенность морской буровой – это, в первую очередь, автономность её работы.

Чтобы достичь такой автономности, морские буровые установки оборудуют очень мощными электрическими генераторами, а также опреснителями морской воды. Запасы на удаленных от берега платформах возобновляются с помощью обслуживающих судов.
Также применение морского транспорта необходимо для доставки всей конструкции к месту добычи, в случае проведения спасательных и противопожарных мероприятий. Транспортировка добытого с морского дна сырья осуществляется посредством донных трубопроводов, а также с помощью танкерного флота или через плавающие нефтехранилища.
Современные технологии в случае, если место добычи расположено неподалеку от побережья, предусматривают бурение наклонно-направленных скважин.

И газа” width=”600″ height=”337″ />

В случае необходимости этот технологический процесс предусматривает применение передовых разработок, позволяющих дистанционно управлять буровыми процессами, чем обеспечивается высокая точность проводимых работ. Такие системы предоставляют оператору возможность отдавать буровому оборудованию команды даже с расстояния нескольких километров.
Глубины добычи на морском шельфе, как правило, находятся в пределах двухсот метров, в отдельных случаях достигая значения в полкилометра. Применение той или иной буровой технологии напрямую зависит от глубины залегания продуктивного слоя и удалённости места добычи от берега.
На участках мелководья, как правило, возводят укреплённые основания, представляющие собой искусственные острова, на которых впоследствии монтируется бурильное оборудование. В некоторых случаях на мелководье применяется технология, предусматривающая ограждение участка добычи системой дамб, что дает возможность получить огороженный котлован, из которого затем можно откачать воду.

В случаях, когда от места разработки до берега – сотня или более километров, без использования плавучей нефтяной платформы уже никак не обойтись. Самыми простыми по своей конструкции являются платформы стационарного типа, однако их можно применять только при глубине добычи несколько десятков метров, поскольку на таком мелководье есть возможность закрепить стационарную конструкцию при помощи свай или бетонных блоков.
Начиная с глубин около 80-ти метров, начинается использование плавучих платформ, оборудованных опорами. На участках с большими глубинами (до 200 метров) закрепить платформу уже становится проблематично, поэтому в таких случаях используются буровые установки полупогружного типа.

На месте такие платформы удерживаются с помощью якорных систем и систем позиционирования, которые представляют собой целый комплекс подводных двигателей и якорей. Бурение на сверхбольших глубинах осуществляется с помощью специализированных буровых судов.
При обустройстве морских скважин применяется как одиночный, так и кустовой методы. В последние годы стали практиковать применение так называемых передвижных буровых оснований. Сам процесс морского бурения выполняется при помощи райзеров, которые представляют собой опускаемые до самого дна трубные колонны больших диаметров.

После того, как процесс бурения заканчивается, на дно ставится многотонный превентор, который представляет собой противовыбросную систему, а также устьевая арматура. Все это дает возможность предотвратить утечки добываемого сырья из пробуренной скважины в открытые воды. Кроме того, обязательно устанавливается и запускается контрольно-измерительное оборудование, следящее за текущим состоянием скважины. Сам подъем нефти на поверхность производится при помощи системы гибких шлангов.
Как становится понятно, сложность и высокий уровень технологичности процессов по освоению морских месторождений – очевидны (даже без углубления в технические детали таких процессов). В связи с этим возникает вопрос: «Является ли такая сложная и затратная нефтедобыча целесообразной?» Однозначно – да. Здесь основными факторами, говорящими в её пользу, являются постоянно растущий спрос на нефтепродукты при постепенном истощении сухопутных месторождений. Все это перевешивает затратность и сложность такой добычи полезных ископаемых, поскольку сырье востребовано и окупает затраты на свою добычу.
DIV_ADBLOCK26">
Некоторые интересные факты о морской добыче нефти
Самой большой нефтяной платформой в мире считается размещенная в Северном море норвежская платформа под названием «Тролл-А». Её высота составляет 472 метра, а общая масса – 656 тысяч тонн.

В Соединенных Штатах датой начала американской морской нефтедобычи считают 1896-ой год, а её основателем – калифорнийского нефтяника по фамилии Уильямс, который уже в те годы бурил скважины, используя построенную им собственноручно насыпь.
В 1949-ом году на расстоянии 42 километра от Апшеронского полуострова, на металлических эстакадах, которые были возведены для нефтедобычи со дна Каспийского моря, построили целый поселок, который был назван «Нефтяные Камни». В этом поселке обслуживающие работу промысла люди жили по нескольку недель. Эта эстакада (Нефтяные Камни) даже появилась в одном из фильмов «Бондианы», который назывался «И целого мира мало».
С появлением плавучих буровых платформ появилась необходимость обслуживания их подводного оборудования. В связи с этим стало активно развиваться глубоководное водолазное оборудование.
Для быстрой герметизации нефтяной скважины в случае возникновения аварийных ситуаций (к примеру, если шторм бушует такой силы, что буровое судно на месте удержать не удается), используется превентер, который представляет собой своеобразную пробку. Длина такой «пробочки» может доходить до 18-ти метров, а весить такой превентер может до 150-ти тонн.
Основным побудительным мотивом к развитию морской нефтедобычи стал мировой нефтяной кризис 70-х годов прошлого столетия, спровоцированный эмбарго, наложенным странами ОПЕК на поставку черного золота западным странам. Такие ограничения вынудили американские и европейские нефтяные компании искать альтернативные источники нефтяного сырья. Кроме этого, освоение шельфа стало вестись более активно с появлением новых технологий, которые уже в то время позволяли производить морское бурение на больших глубинах.

С целью разведки или эксплуатации минеральных ресурсов под дном моря.

Буровые платформы в основном несамоходные, допустимая скорость их буксировки 4-6 узлов (при волнении моря до 3 баллов, ветра 4-5 баллов). В рабочем положении на точке бурения буровые платформы выдерживают совместное действие волнения при высоте волн до 15 м и ветра со скоростью до 45 м/с. Эксплуатационная масса плавучих буровых платформ (с технологическими запасами 1700-3000 т) достигает 11 000-18 000 т, автономность работы по судовым и технологическим запасам 30-90 суток. Мощность энергетических установок буровой платформы 4-12 МВт. В зависимости от конструкции и назначения различают самоподъёмные, полупогружные, погружные, стационарные буровые платформы и буровые суда. Наиболее распространены самоподъёмные (47% от общего числа, 1981) и полупогружные (33%) буровые платформы.

Самоподъёмные (рис. 1) плавучие буровые платформы используют для бурения главным образом при глубине моря 30-106 м. Они представляют собой водоизмещающий трёх- или четырёхопорный понтон с производственным оборудованием, поднятый над поверхностью моря с помощью подъёмно-стопорных механизмов на высоту 9-15 м. При буксировке понтон с поднятыми опорами находится на плаву; в точке бурения опоры опускаются. В современных самоподъёмных плавучих буровых платформах скорость подъёма (спуска) понтона составляет 0,005-0,08 м/с, опор — 0,007-0,01 м/с; суммарная грузоподъёмность механизмов до 10 тысяч т. По способу подъёма различают подъёмники шагающего действия (в основном пневматические и гидравлические) и непрерывного действия (электромеханические). Конструкция опор обеспечивает возможность постановки буровых платформ на грунт с несущей способностью не менее 1400 кПа при максимальном заглублении их в грунт до 15 м. Опоры имеют квадратную, призматическую и сферическую форму, по всей длине оборудуются зубчатой рейкой и заканчиваются башмаком.

Плавучие буровые платформы полупогружного типа используют для бурения в основном при глубине моря 100-300 м и представляют собой понтон с производственным оборудованием, поднятый над поверхностью моря (на высоте до 15 м) с помощью 4 и более стабилизирующих колонн, которые опираются на подводные корпуса (2 и более). Буровые платформы транспортируют к точке бурения на нижних корпусах при осадке 4-6 м. Плавучая буровая платформа погружается на 18-20 м путём приёма водяного балласта в нижний корпус. Для удержания полупогружных буровых платформ используется восьмиточечная якорная система, обеспечивающая ограничение перемещения установки от устья скважины не более 4% от глубины моря.

Погружные буровые платформы применяют для бурения разведочных или эксплуатационных скважин на и на глубине моря до 30 м. Они представляют собой понтон с производственным оборудованием, поднятый над поверхностью моря с помощью колонн квадратной или цилиндрической формы, нижние концы которых опираются на водоизмещающий понтон или башмак, где расположены балластные цистерны. Погружная плавучая буровая платформа встаёт на грунт (с несущей способностью не менее 600 кПа) в результате заполнения водой балластных цистерн водоизмещающего понтона.

Стационарные морские буровые платформы используют для бурения и эксплуатации куста скважин на нефть и газ при глубине моря до 320 м. С одной платформы бурят до 60 наклонно направленных скважин. Стационарные буровые платформы представляют собой конструкцию в виде призмы или четырёхгранной пирамиды, возвышающейся над уровнем моря (на 16-25 м) и опирающейся на дно с помощью забитых в дно свай (каркасные буровые платформы) или фундаментных башмаков (гравитационное буровые платформы). Надводная часть состоит из площадки, на которой размещено энергетическое, буровое и технологическое оборудование, жилой блок с вертолётной площадкой и другое оборудование общей массой до 15 тысяч т. Опорный блок каркасных буровых платформ выполняют в виде трубчатой металлической решётки, состоящей из 4-12 колонн диаметром 1-2,4 м. Закрепляют блок посредством забивных или бурозаливных свай. Гравитационные платформы изготавливаются целиком из железобетона либо комбинированными (опоры из металла, башмаки из железобетона) и удерживаются за счёт массы сооружения. Основания гравитационной буровой платформы состоят из 1-4 колонн диаметром 5-10 м.

Стационарные буровые платформы предназначены для длительной (не менее 25 лет) работы в открытом море, и к ним предъявляются высокие требования по обеспечению пребываний обслуживающего персонала, повышенной пожаро- и взрывобезопасности, защите от коррозии, мероприятиям по охране окружающей среды (см. Морское бурение) и др. Отличительная особенность стационарных буровых платформ — постоянная динамичность, т.е. для каждого месторождения разрабатывается свой проект комплектации платформ энергетическим, буровым и эксплуатационным оборудованием, при этом конструкцию платформы определяют условия в районе бурения, глубина бурения, и число скважин, количество станков для бурения.

Добыча полезных ископаемых ведется с помощью специальных инженерных сооружений - буровых платформ. Они обеспечивают нужные условия для того, чтобы велись разработки. Буровая платформа может обустраиваться на разной глубине - это зависит от того, насколько глубоко залегают и газа.

Бурение на суше

Нефть залегает не только на суше, но и в континентальном шлейфе, который окружен водой. Именно поэтому некоторые установки оснащаются специальными элементами, благодаря которым они держатся на воде. Такая буровая платформа - это монолитное сооружение, которое выступает как опора для остальных элементов. Монтаж конструкции выполняется в несколько этапов:

сначала бурится тестовая скважина, что нужно для определения нахождения месторождения; если есть перспектива разработки конкретной зоны, то выполняются дальнейшие работы;
подготавливается площадка для буровой установки: для этого окружающая территория максимально выравнивается;
заливается фундамент, особенно если вышка имеет большой вес;
на подготовленной основе собирается буровая башня и остальные ее элементы.

Методы определения месторождения

Буровые платформы - основные сооружения, на основе которых ведутся разработки нефти и газа как на суше, так и на воде. Строительство буровых платформ ведется только после того, как определено наличие нефти и газа в конкретном регионе. Для этого бурится скважина разными методами: вращательным, роторным, турбинным, объемным, винтовым и многими другими.

Наиболее распространен роторный метод: при его использовании внутрь породы проводится вращающееся долото. Популярность данной технологии объясняется возможностью бурения выдерживать значительные нагрузки в течение длительного времени.

Нагрузки на платформы

Буровая платформа может быть самой разной по конструкции, но возводиться она должна грамотно, в первую очередь с учетом показателей безопасности. Если о них не позаботиться, последствия могут быть серьезными. Например, из-за неправильных расчетов установка может просто разрушиться, что приведет не только к потерям финансов, но и к гибели людей. Все нагрузки, которые действуют на установки, бывают:

Постоянными: под ними подразумевают силы, действующие на всем протяжении эксплуатации платформы. Это и вес самих конструкций над установкой, и сопротивление воды, если речь идет о морских платформах.
Временными: такие нагрузки воздействуют на конструкцию в определенных условиях. Только во время запуска установки наблюдается сильная вибрация.

В нашей стране разработаны разные виды буровых платформ. На сегодняшний день на российском шлейфе работают 8 стационарных добычных систем.

Надводные платформы

Нефть может залегать не только на суше, но и под толщей воды. Чтобы добывать ее в таких условиях, применяются буровые платформы, которые ставятся на плавучие сооружения. В качестве плавательных средств в этом случае используются понтоны, самоходные баржи - это зависит от специфических особенностей разработки нефти. Морские буровые платформы имеют определенные конструктивные особенности, поэтому могут держаться на воде. В зависимости от того, какова глубина нефти или газа, используются разные буровые установки.

Около 30% нефти добывается именно с морских месторождений, поэтому все чаще возводятся скважины именно на воде. Чаще всего делается это на мелководье с помощью фиксирования свай и установки на них платформ, вышек, нужного оборудования. Для бурения скважин на глубоководных участках используются плавучие платформы. В некоторых случаях выполняется сухое бурение скважин на воду, что целесообразно для неглубоких проемов до 80 м.

Плавучая платформа

Плавучие платформы устанавливаются на глубину 2-150 м и могут применяться в разных условиях. Такие конструкции могут быть компактных размеров и работать в небольших реках, а могут устанавливаться и в открытом море. Плавучая буровая платформа - это выгодное сооружение, так как даже при небольших размерах она может выкачать большой объем нефти или газа. А это дает возможность экономить на затратах на транспорт. Такая платформа проводит в море несколько дней, затем возвращается на базу, чтобы опустошить резервуары.

Стационарная платформа

Стационарная морская буровая платформа представляет собой сооружение, которое состоит из верхнего строения и опорного основания. Оно фиксируется в грунте. Конструктивные особенности таких систем разные, поэтому выделяются следующие виды стационарных установок:

гравитационные: устойчивость этих сооружений обеспечивается собственным весом конструкции и весом принимаемого балласта;
свайные: они обретают устойчивость за счет забитых в грунт свай;
мачтовые: устойчивость этих конструкций обеспечивается оттяжками или нужным объемом плавучести.

В зависимости от того, на какой глубине ведутся разработки нефти и газа, все стационарные платформы делятся на несколько видов:

глубоководные на колоннах: основание таких установок соприкасается с дном акватории, а в качестве опор используются колонны;
мелководные платформы на колоннах: они имеют такое же строение, как и глубоководные системы;
конструкционный остров: такая платформа стоит на металлическом основании;
монопод - это мелководная платформа на одной опоре, выполняется в виде башенного типа и имеет вертикальные или наклонные стенки.

Именно на фиксированные платформы приходятся основные добывающие мощности, так как они более выгодны в экономическом плане и более просты в монтаже и эксплуатации. В упрощенном варианте такие установки имеют стальное каркасное основание, которое выступает как несущая конструкция. Но использовать стационарные платформы нужно с учетом статичности и глубины воды в районе бурения.

Установки, в которых основание выполнено из железобетона, укладываются на дно. Они не нуждаются в дополнительных креплениях. Такие системы применяются на мелководных месторождениях.

Буровая баржа

На море выполняется посредством мобильных установок следующих видов: самоподъемных, полупогружных, буровых судов и барж. Баржи применяются на мелководных месторождениях, причем существует несколько видов барж, которые могут работать на самой разной глубине: от 4 м до 5000 м.

Буровая платформа в виде баржи используется на начальных этапах разработки месторождений, когда нужно бурить скважины на мелководье или защищенных участках. Такие установки применяются в устьях рек, озер, болот, каналов на глубине 2-5 м. Такие баржи в большинстве своем несамоходные, поэтому с их помощью нельзя проводить работы в открытом море.

Буровая баржа имеет три основных составляющих: подводный погружной понтон, который устанавливается на дно, надводную платформу с рабочей палубой и конструкцию, которая соединяет эти две части.

Самоподъемная платформа

Самоподъемные буровые платформы похожи на буровые баржи, но первые более модернизированные и совершенные. Они поднимаются на мачтах-домкратах, которые опираются на дно.

Конструктивно такие установки состоят из 3-5 опор с башмаками, которые опускаются и вдавливаются в дно на время проведения буровых работ. Такие конструкции могут ставиться на якоря, но опоры - более безопасный режим эксплуатации, так как корпус установки не касается поверхности воды. Самоподъемная плавучая платформа может работать на глубине до 150 м.

Данный вид установки возвышается над поверхностью моря благодаря колоннам, которые опираются на грунт. Верхняя палуба понтона - это место, где монтируется необходимое технологическое оборудование. Все самоподъемные системы отличаются формой понтона, количеством опорных колонн, формой их сечения и конструктивными особенностями. В большинстве случаев понтон имеет треугольную, прямоугольную форму. Количество колонн - 3-4, но в ранних проектах системы создавались на 8 колоннах. Сама буровая вышка или располагается на верхней палубе, или выдвигается за корму.

Буровое судно

Эти буровые установки являются самоходными и не требуют буксировки на участок, где проводятся работы. Проектирование таких систем выполняется специально для установки на небольшой глубине, поэтому они не отличаются устойчивостью. Буровые суда используются при разведке нефти и газа на глубине 200-3000 м и глубже. На такое судно ставится буровая вышка, а бурение выполняется непосредственно через технологическое отверстие в самой палубе.

При этом судно оснащается всем необходимым оборудованием, чтобы можно было управлять им при любых погодных условиях. Якорная система позволяет обеспечить должный уровень устойчивости на воде. Добытая нефть после очищения хранится в специальных резервуарах в корпусе, а затем перегружается в грузовые танкеры.

Полупогружная установка

Полупогружная нефтяная буровая платформа - одна из популярных буровых установок на море, так как она может эксплуатироваться на глубине свыше 1500 м. Плавучие конструкции могут погружаться на значительную глубину. Установка дополнена вертикальными и наклонными раскосами и колоннами, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения.

Верхний корпус таких систем - это жилые помещения, которые оборудованы по последнему слову техники и имеют нужные запасы. Популярность полупогружных установок объясняется разнообразными вариантами архитектурных решений. Они зависят от количества понтонов.

Полупогружные установки имеют 3 вида осадки: бурение, режим штормового отстоя и переход. Плавучесть системы обеспечивается опорами, которые к тому же позволяют установке сохранять вертикальное положение. Отметим, что работа на буровых платформах России оплачивается высоко, однако для этого нужно иметь не только соответствующее образование, но и большой опыт работы.

Выводы

Таким образом, буровая платформа - это модернизированная система разного типа, которая может бурить скважины на различной глубине. Конструкции широко применяются в нефте- и газодобывающей промышленности. Перед каждой установкой ставится конкретная задача, поэтому они отличаются и конструктивными особенностями, и функциональностью, и объемом переработки, и транспортировкой ресурсов.

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 70-х 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.

Для добычи полезных ископаемых необходимо применять специальные инженерные сооружения, которые будут обеспечивать нужные условия для ведения разработки. Причем сложность подобных объектов будет зависеть от глубины залегания сырья и сопутствующих факторов.

Буровая платформа используется для разработки месторождений нефти и газа, которые обычно залегают на больших глубинах и характеризуются сложными условиями для добычи. Но ценность этих ресурсов и их высокое стратегическое значение привели к тому, что даже самые сложные месторождения подлежат разработке.

Платформы для бурения на суше

Как известно, нефть может залегать не только на суше, но и в континентальном шлейфе, окруженном водой. Поэтому некоторые платформы приходится оснащать дополнительными элементами, которые бы позволяли им держаться на воде. С сухопутными объектами такие метаморфозы, к счастью, не случаются, так что процедура их монтажа будет значительно легче.

Платформа буровой установки представляет собой монолитное капитальное сооружение, которое служит в качестве опоры для всех других элементов. Процесс ее монтажа осуществляется в несколько этапов, которые можно охарактеризовать так:

. Бурение тестовой скважины с целью разведывания месторождения. Только самые перспективные зоны будет целесообразно разрабатывать.
. Далее подготавливают площадку для платформы. Для этого стараются максимально выровнять окружающую территорию, чтобы ничего не мешало установке.
. После этого заливают фундамент, хотя иногда обходятся просто установкой опор, если суммарный вес вышки позволяет обойтись без капитального строительства.
. Когда основа будет готова, сверху нее собирают буровую башню и все остальные элементы, которые участвуют в непосредственном процессе добычи.
. На завершающем этапе проводится тестирование и сдача в эксплуатацию.

Как и в любом деле, в оборудовании стационарных буровых платформ необходимо в первую очередь заботиться о безопасности. Невыполнение этого условия повлечет самые серьезные последствия. Неправильные расчеты могут привести к разрушению объекта. Помимо больших денежных расходов это также может стать причиной травмирования или гибели людей. Если пострадает кто-то из персонала, тогда ответственный за строительство человек будет привлечен к уголовной ответственности.

Нагрузки, действующие на буровые платформы, можно классифицировать так:

. Постоянные, к которым относятся силы, которые действуют в течение всего периода эксплуатации. Это в первую очередь масса всех металлоконструкций, находящихся над платформой. При проведении расчетов используют в основном только этот параметр. Для морских элементов еще актуально сопротивление воды.
. Временные, которые действуют только при определенных условиях. Это вибрация, которая появляется только во время запуска бурильной установки.

Надводные платформы для бурения

Морские буровые платформы ввиду особенностей своей эксплуатации должны обладать специальной конструкцией, которая позволит им держаться на воде. Как правило, такими видами спецтехники выступают плавучие баржи, которые могут добывать нефть и сразу же закачивать ее в свои резервуары. После наполнения одного судна производится смена, и процесс повторяется снова. Это очень удобно с практической точки зрения, но при неаккуратных работах может приводить к попаданию нефти в воду.

Плавучая буровая платформа может работать с глубинами от 2-х до 150-ти метров, так что разные виды рассчитаны на работу в разных условиях. Одни баржи имеют миниатюрные размеры и могут работать в реках, где пространство для маневра сильно ограничено. А их более крупные «собратья» предназначаются уже для работы в открытом море, где для любых размеров найдется место развернуться. Их использование будет намного выгоднее, так как за один раз можно выкачать сразу большой объем ресурса, чтобы сэкономить на транспортных затратах, которые приходится нести каждый раз при дороге до порта и обратно.

Обычно буровая платформа в море проводит всего несколько дней, после чего ей нужно вернуться на базу для опустошения резервуаров. Количество водных источников добычи сильно ограничено тяжестью условий залегания, поэтому к ним прибегают только в случае действительно огромных запасов или высокого качества продукта. Хотя в будущем эта отрасль выйдет на первый план, когда запасы на суше иссякнут.

Разновидности платформ

Буровые платформы России представлены обеими разновидностями. Для страны нефть играет важнейшее значение, поэтому ее добыча регулируется на государственном уровне и просчитывается самым тщательным образом. Недавно было запланировано удвоение всех имеющихся на текущий момент платформ в течение 15 лет, но экономический кризис поставил крест на этих планах. Теперь новые вышки будут появляться в весьма ограниченном количестве.

Если интересуют фото буровой платформы, то стоит посмотреть их в интернете. Также могут пригодиться описания самых распространенных моделей:

. полупогружная буровая платформа может добывать нефть с глубины 10 километров при максимальном слое воды в 3 километра;
. самоподъемная буровая платформа работает на глубинах 6,5 километров, но толщина воды при этом не может быть больше 30 метров;
. буровая платформа судно работает на малых глубинах, когда нефть залегает практически на поверхности континентального шлейфа.

Обо всех других разновидностях можно почитать на сайтах производителей.