Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Особенности техники и технологии современного морского бурения

Новосельцев Д.И.

Научный руководитель: Епихин А.В., ассистент кафедры бурения скважин

Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Доля нефти и газа в мировом топливно-энергетическом балансе составляет более 70% от всех видов источников энергии [4[К1] ]. В связи с высокими экологическими требованиями, предъявляемыми к строительству атомных и гидравлических электростанций, логично предположить, что в дальнейшем она будет возрастать еще интенсивнее. Перед специалистами нефтяной и газовой промышленности встает проблема поиска, разведки, обустройства и эксплуатации месторождений континентального шельфа, превращая его в крупную базу углеводородного сырья. Сложные в техническом отношении, весьма дорогостоящие и связанные со значительным риском операции по разработке месторождений нефти и газа шельфовых зон морей и океанов включают целый комплекс технологических решений, обуславливающих их отличие от нефтегазового промысла на суше.

Эффективность освоения ресурсов нефти и газа в основном зависит от обоснованности выбора типов морских нефтегазопромысловых сооружений (МНГС), являющихся главным объектом обустройства морских месторождений. МНГС в целом делятся на сооружения для поисково-разведочного бурения и сооружения для бурения и эксплуатации скважин. Также различают МНГС для замерзающих и незамерзающих морей. Кроме того, к МНГС относятся искусственные острова – грунтовые и ледовые, а также эстакады и дамбы [2].

Однако, наибольшую сложность в техническом отношении представляют собой морские стационарные платформы (МСП) — уникальные гидротехнические сооружения, предназначенные для установки на них бурового, нефтепромыслового и вспомогательного оборудования, обеспечивающего бурение скважин, добычу нефти и газа, их подготовку, а также оборудование и системы для производства других работ, связанных с разработкой морских нефтяных и газовых месторождений. Типы и конструкции МСП различают по следующим признакам: способу «опирания» и крепления к морскому дну; типу конструкции; по материалу и другим признакам. Однако[К2] стоит отметить, что факторами, обусловливающими все решения в проектировании и конструировании МСП, являются ограничения, накладываемые условиями окружающей среды, и высокая стоимость морских операций. Именно поэтому МСП являются индивидуальными конструкциями, предназначенными для конкретного района работ [4].

Рис. 1 Классификация морских стационарных платформ[К3]

Классификация МСП представлена в виде блок-схемы на рис.1. На первом уровне классификации проведено деление МСП на жесткие и упругие. Такое деление отражает конструкцию платформы (размеры, конфигурацию) и указывает период собственных колебаний. У жестких платформ он составляет 4 – 6 с, а у упругих превышает 20 с (в отдельных случаях достигает 138 с). На втором уровне классификации жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные. В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе, во втором – не смещается из-за крепления сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай. Упругие конструкции на втором уровне по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни. Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость благодаря системе оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия. Третий уровень классификации жестких МСП характеризует материал конструкции: бетон, сталь или комбинированные (бетон и сталь). На последнем уровне классификации имеется 10 групп конструкций, каждая из которых обозначается начальными буквами слов английского языка – RGC, RGH, RGS, RMC, RMS, RPJ, RPS, CGT, CBT, CFT. Пример расшифровки: RGS - Rigid Gravity Steel (жесткая гравитационная стальная), RGC (жесткая гравитационная бетонная) и т. д [5,7].

Жесткие МСП – морские стационарные платформы, закрепляемые сваями пирамидального типа. Они представляют собой гидротехническое металлическое стационарное сооружение, состоящее из опорной части, которая крепится к морскому дну сваями, и верхнего строения, оснащенного комплексом технологического оборудования и вспомогательных средств и устанавливаемого на опорную часть МСП. Одним из главных недостатков жестких МСП является высокая стоимость. Как известно, затраты на обустройство морских нефтегазовых месторождений составляют свыше 50 % всех капиталовложений. Стоимость отдельных нефтегазопромысловых платформ жесткого типа достигает 1 – 2 млрд. долл.[К4] [1,5].

Гравитационные морские стационарные платформы (ГМСП) отличаются от металлических свайных МСП как по конструкции, материалу, так и по технологии изготовления, способу их транспортировки и установки в море. Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. Преимущество ГМСП — непродолжительное время установки их в море, примерно 24 ч[К5] вместо 7 – 12 мес., необходимых для установки и закрепления сваями металлических свайных платформ. Особенно широко они используются в Северном море [1].

Упругой башней называют относительно тонкую стальную пространственную ферму из стержней с довольно равномерным по высоте расстоянием между горизонтальными поясами. Гибкая башня рассматривается как вариант обычной свайной ферменной конструкции, у которой основание закреплено, а жесткость фермы уменьшена настолько, чтобы достигался большой период основных колебаний гибкого стержня [1].

Гравитационно-свайные МСП не сдвигаются с места установки благодаря не только собственной массе конструкции, но и за счет дополнительного крепления сваями опорной их части к морскому дну. МСП этого типа бывают разных конструкций, как по конфигурации сооружения, так и сочетанию применяемых материалов [1[К6] ].

Особенностью разработки морских нефтегазовых месторождений является не только применяемая техника, но и технология надводной и подводной эксплуатации. Морские нефтегазовые промыслы (МНП) – технологические комплексы, предназначенны для добычи, сбора нефти, газа и конденсата из морских месторождений углеводородов, а также для подготовки продукции и дальнейшей транспортировки. [К7] Добыча осуществляется преимущественно фонтанным способом с последующим переходом на газлифтную и др. способы. Газовые месторождения разрабатываются в случае сообщения с береговым потребителем подводным газопроводом. Отличие МНП от промысла на суше – необходимость размещения основного и вспомогательного оборудования на морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружениях. Технологические схемы МНП зависят от глубины, возможности появления и (толщины) ледовых образований, высоты волн, скорости ветра и др. природно-климатических условиях. Эксплуатация осуществляется главным образом на незамерзающих акваториях до глубины 300 м. Надводная эксплуатация – это комплекс мероприятий по извлечению и транспорту нефти и газа стационарных платформ, оснований и приэстакадных площадок. Эксплуатация осуществляется наклонными и горизонтальными скважинами большой протяженности, при этом устье скважины оборудовано обычном надводным способом. Особенность шельфовой эксплуатации – [К8] высокие затраты и недостаточность места для размещения оборудования. Эти ограничения привели к бурению горизонтальных скважин большой протяженности для увеличения площади дренирования нефтяного пласта [4].

В практике бурения скважин с плавучих буровых средств широко применяют комплексы [К9] подводного устьевого оборудования (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, при этом установленное на морском дне оборудование меньше подвержено механическим повреждениям. Основным преимуществом метода с подводным расположением устьев является возможность ввода нефтяного месторождения в эксплуатацию очередями, что на практике ведет к ускоренному получению первой нефти. Комплекс ПУО предназначен: для обеспечения при бурении скважины гибкой [К10] замкнутой технологической связи между перемещающейся от воздействия волн и течений буровой установки и неподвижным подводным устьем, установленным [К11] на морском дне; для направления в скважину бурильного инструмента, обеспечения замкнутой циркуляции бурового раствора, управления скважиной при бурении и др.; для надежного закрытия бурящейся скважины в целях предупреждения возможного выброса из скважины [К12] при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря. Существует несколько конструкции ПУО, обеспечивающих бурение скважин на разных глубинах моря – от 50 до 1800 м и более. Вследствие сравнительно низких капитальных затрат метод может быть применен для разработки месторождений с небольшими запасами нефти, эксплуатация которых с обычных стационарных платформ является нерентабельной. Существенным недостатком систем с подводным расположением устья является трудность доступа к устьевому оборудованию, особенно при расположении последнего на большой глубине и при необходимости частых ремонтов скважин [4].

Бесспорна необходимость все более и более широкого освоения нефтегазовых ресурсов морского дна, в недрах которого сосредоточено почти в 3 раза больше нефти и газа, чем на суше [6]. В связи с этим, совершенствование и удешевление техники и технологии разработки морских нефтегазовых месторождений – одна из ключевых задач России, как страны с богатейшими запасами морских нефтегазовых углеводородов. В работе приведена обобщенная характеристика техники и технологии для сооружения скважина на море, проанализированы их достоинства и недостатки. Рассмотрена классификация морских нефтегазопромысловых сооружений, описаны системы надводной и подводной эксплуатации скважин.

 

 

Литература

1. Борисов Р.В., Макаров В.Г и др. Морские инженерные сооружения. Ч. I. Морские буровые установки: Учебник. – СПб.: Судостроение, 2003. – 535 с., ил.

2. Бородавкин П.П. Морские нефтегазовые сооружения: Учебник для вузов. Часть 1. Конструирование – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. – 555 с.: ил.

3. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 352 с.

4. Вяхирев Р.И., Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. — М.: Издательство Академии горных наук, 1999. - 373 с.

5. Золотухин А.Б., Гудместал О.Т. и др. Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике: Учебное пособие. – М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2000. – 770 с.

6. Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. - М.: Изд-во ВНИРО, 2001. – 241с.

7. Хворостовский С.С. (ред.) Морские буровые моноопорные основания. Теоретические основы проектирования и эксплуатации. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. – 303 с. ил.

[К1]Писал раньше, список литературы лучше по алфавиту

[К2]Запятая наверно)

[К3]отступ

[К4]полностью

[К5].

[К6]Если новый абзац не надо ссылку на литературу снова писать

[К7]2 пробела

[К8]2 пробела

[К9]2 пробела

[К10]2 пробела

[К11]2 пробела

[К12]2 пробела, сами смотрите пробелы короче, там еще есть надо исправлять

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.