книги / Морская нефть. Развитие технических средств и технологий

Рис. 3.12. Наливной танкер, переоборудованный в плавучую буровую установку SSDC (разрезпо осевой линии)

Варианттакогоиспользованияплавучейсистемыразработа­ ла фирма «Канмар», занимающаяся строительством плавучих буровыхустановокдляАрктикинабазе наливныхтанкеров [68].

Заумеренную платуфирма «Канмар» переоборудовалатан­ кергрузоподъемностью 250тыс. т вбуровую установкукессон­ ного типа, способную работать в арктических условиях (рис. 3.12). Так какустановка на точку осуществляется только балластированием, то кессон довольно просто перемещать на новоеместо. Этаоперациязанимаетнеболеечетырехсуток.

За зимнийпериод 1982/83г. спомощью буровой установки SSDC длякомпании «Доум петролеум»наместорождении «Ювелик» былипробурены двескважины. Далее онаработаланаточ­ ке «Коджак»позаказукомпании «Галф ойл».

В созданиибуровогокессонаSSDC принималаучастие япон­ ская фирма «Хитачизосен», которая за пятьмесяцев успела об­ резать исущественноукрепить корпустанкера, для чего потре­ бовалось 8 тыс. т сталии 16 тыс. т бетона. Дальнейшее оснаще­ ние, включая и установку бурового оборудования, производи­ лосьсотрудникамифирмы «Канмар». Общие затраты времени на переоборудование танкера составили около 10 месяцев. В октябре 1982 г.установкаSSDC былавведенавстрой.

На месторождении «Ювилик» SSDC установили на насып­

циально изготовленные угловые секции 8и 9. Изготавливается также носоваячастьплатформы 7. Выбор вариантакомпоновки зависит от желания заказчика и целей использования. Плавучее основаниеможноприменятьдлябуренияили длитель­ ных испытаний скважин; как временный или стационарный нефтегазодобывающий комплекс и вкачестве резервногохра­ нилища нефти. Техническаяхарактеристикаплавучегооснова­ нияприведенаниже.

Техническиехарактеристики плавучего арктического основания

Плавучее основаниеможетбытьустановленов водах глуби­ нойдо 19 м, если оноизготовленоиз танкера водоизмещением 250тыс. т, илидо 23м при водоизмещениитанкера 300 тыс. т. Для этоготребуется толькосооружениенаморском днепесча­ нойподушки (рис. 3.15).

Насыпные бермы позволятустанавливатьего в водах боль­ шей глубины. Корпус основания, построенногоизтанкераводо­ измещением250 тыс. т, сможетвыдерживатьдавлениеледовых полейдо 35,7 кПа, если основаниебудетиспользованодлябуре­ ния разведочныхскважин, и до92 кПа—вкачественефтегазо­ добывающейплатформы [18].

Плавучее основание можноиспользоватьв водахглубиной 6 —23 м. Проведенные исследования [104] в 1982 г. по примене­ нию плавучихустановокпоказали, чтонаиболееперспективны­ миявляютсяуниверсальные эксплуатационныеустановки, при­ годныедля использования в различныхрайонахмирав умерен­ ных условиях окружающей среды и на глубинах 30-300 м. Эксплуатационнаямощностьрассчитананаработутаких установок

Рис.3.15.Плавучее основаниеMAI(в поперечном разрезе), установлен­

ное напесчаную подушку:

1—песчанаяберма;2—песок;3—бетон;4—нефть;5—отражательволн; 6—противоледовая защита

вдиапазонеот640 до4800 м3/сутнефтииот28до280 тыс. м3/сут газа. Емкостьхранилищадлядобываемойнефти— 8—48тыс. м3. Система заякоривания влияет на легкость снятия с точки.

Авторы отмечают [104], что парк плавучих эксплуатаци­ онных установок и хранилищ будет расти также быстро, как и число стационарных платформ в течение последних 30 лет. Этипредположенияавторовнашлисвое подтверждение, к нача­ лу21 в. паркплавучихэксплуатационныхустановокнасчитывал 119 единиц. Значительное внимание висследованиях по приме­ нению плавучихэксплуатационныхсистем [104] уделяется рас­ смотрению тенденцийихразвития. Выделим некоторые положе­ нияиз этойчастиисследований.

Припроектированииповышенное вниманиеуделяетсяулуч­ шению конструкции плавучих эксплуатационных установок, оптимизации режима их работы, стандартизации и повышению их универсальности. Все чаще в качестве эксплуатационных установокпредполагаетсяиспользоватьпереоборудованныетан­ керы, при этом соответственно уменьшится число переоборудо­ ванныхплавучихбуровыхустановок.

С экономическойточкизрениянаглубинахболее300мвмес­ то обычных стационарных платформ, платформ с натяжными

опорамиилисоттяжками целесообразноиспользоватьплавучие эксплуатационные установки, в течение 1980-х гг., однако, вряд липодобныеустановкибудутширокоиспользоватьсядляэксп­ луатацииглубоководныхместорождений, хотяв конечном итоге они являются наиболее перспективными. Высокая стоимость хранилищ приихсовместном использованиисполупогружными платформамиприведетквсебольшемуиспользованию переобо­ рудованных супертанкеров приускоренном вводеместорожде­ ний в неблагоприятных условиях. Динамические характери­ стики этих супертанкеровдолжны бытьсовместимы схаракте­ ристиками устанавливаемогонанихоборудованиядляперера­ боткидобываемойпродукции.

Высокомобильные эксплуатационныеустановки могутис­ пользоваться как для ускоренного получения нефти в период, предшествующийустановке постояннойстандартнойплатфор­ мы, такидляразработкиместорождениясотносительно неболь­ шимизапасамиилиудаленныхотберега, где применениестаци­ онарныхплатформ нерентабельно. Ожидалосьповышениеспро­ са натанкерыдлятранспортированиянефтиотместорождений, расположенных вдали отдействующихтрубопроводов, гдедля добычи используются плавучие эксплуатационные установки. Возросшие масштабы использованияэтихустановокобусловят также расширение выпуска мобильных систем заякоривания, оборудования для разработки подводного заканчивания сква­ жин, дляобработкидобываемойпродукции и др.

Авторы сравниваютокупаемостьдвух вариантовразработки на примере морского месторождения с предполагаемой макси­ мальной добычей нефти (4000 м3/сут) и газа (85 тыс. м3сут) ис суммарной (равнойдлядвухвариантов) добычей завесьпе­ риод эксплуатации 13,44 млн м3 и 289 млрдм3 соответственно при условии равенства цен и других финансовыхпоказателей (рис. 3.16).

В первомвариантеместорождениеэксплуатируетсядвагода до установки постоянной платформы, при этом добыча нефти в течение первого года составляет 1,99 тыс. м3/сут, газа — 42,5 тыс. м3/сут, ав течение второгогодасоответственнодости­ гаетмаксимально возможной; во втором вариантеэксплуатация начинается только поле установки стационарной платформы.

Из графика видно, чтоприусловияхдлительнойэксплуатации

Рис. 3.16.Сравнение различных вариантов разработки морского место­

рождения:

1 —обычная система разработки: 2 —система ускоренного ввода в эксплуатацию; 3 —окончание добычи; 4 —относительная прибыль 211,5 млндолл.;5 —относительная прибыль 124,7 млндолл.

и минимального роста цен более рентабельно использовать сис­ темураннеговводаместорождениявэксплуатацию [104].

Опыт проектирования и использования плавучих эксплуа­ тационных комплексов показал, что при увеличении морской нефтегазодобычи к середине 1980-х гг. применение этих систем значительно расширилось, поскольку в определенных условиях они обладают неоспоримыми преимуществами перед другими аналогичными системами. В 1986 г. во всем мире число таких комплексов превышало 15 единиц. Многие нефтяные компании направилисвоиусилиянасовершенствованиеплавучихэксплуа­ тационныхсистем набазетанкеров (FPSO — Floating production oil storage and offloading). Так, корпорация «Флюор энджинирз» запатентовала разработанную ею новую систему сбора нефти и газасплавучим столбообразным буем [18].

Несмотря на отсутствие обычно применяемых многоканаль­ ных проточных вертлюгов (что, кстати, исключает возникнове­ ние связанных с их эксплуатацией проблем), система дает воз­ можностьделатьсборнефти (газа) из большогочисла подводных

скважин. Этодостигается благодаря использованию допускаю­ щих скручивание рукавов, которыепроходятчерезприкреплен­ ный к заякоренному танкеру столбообразный буй (рис. 3.17).

Выбор надводнойбазы (танкера или полупогружной плат­ формы) определяет конструктивное решение плавучегокомп­ лексаиобычнозависитотследующихфакторов:

—необходимостивпроведенииремонтаскважин:

—числастояков, требующихсядлядобычи иосуществления методовувеличения нефтеотдачи,

—наличия подводныхтрубопроводов.

Очевидно, чтодляотдаленныхрайонов, гденеттрубопрово­ дов, ремонтные работы не вызываютпроблем, ачисло скважин и требования к способам поддержания в нихнужныхусловий

Рис.3.17.Плавучий эксплуатационный комплексна базетанкера,вклю­ чающий систему сбора нефти и газа со столбообразным буем: 1—стационарныйтанкер;2—каротажный танкер;3—оборудованиедля подготовки нефти и газа;4 —столбообразный буй;5 —печьдля сжигания отходов;6—скважинасподводнойфонтаннойарматурой;7—гибкийстояк

удовлетворяют возможностям существующих систем сбора уг­ леводородного сырья с проточными (одно- и многоканальны­ ми) вертлюгами, предпочтителен плавучий комплекс на базе танкера, благодаря вместимости хранилищ и грузоподъемности палубы.

Однако ремонт скважин проводить с борта танкера трудно. Работы вскважинах стаких судов выполняются с помощью ин­ струментов, которые спускают на тросе; можно также приме­ нять задавливание инструментов через выкидные линии. При этом существуютнекоторые ограничениятехнических приемов, тогдакак проведение ремонта с полупогружных платформ, рас­ полагаемых непосредственно надскважинами, отличается боль­ шими удобствами и высоким качеством выполняемых работ. Кроме того, поскольку полупогружные платформы не меняют своего положения поддействием ветра и течений, отпадает не­ обходимостьвпроточныхвертлюгах, чтопозволяетобслуживать большее число скважин без создания подводных манифольдов. Это, в свою очередь, позволяет испытывать каждую скважину индивидуально.

Самоеслабоезвеноплавучихэксплуатационныхкомплексов FPSO —проточные вертлюги, входящие в системы сбора нефти и газа. Существующие конструкции вертлюгов характеризуют­ ся ограниченным числом каналовдляраздельного пропуска пос­ тупающей из нескольких скважин нефти (газа). Поскольку про­ точныевертлюгисложны вэксплуатации, авыходиз строядаже одного из нихможет привести к срывунефтегазодобычи, число таких устройств в системе сбора сокращают до четырех-шести. Крометого, ремонтироватьвертлюглучше всего в заводскихус­ ловиях, которые невозможно создать на бортутанкера плавуче­ го эксплуатационногокомплекса.

Один из способов решения проблем, связанных с использо­ ванием вертлюгов, заключается в установке перед ними манифольда для смешения идущих от различных скважин потоков нефти (газа) и, следовательно, уменьшения их числа. Этот спо­ соб частично повышает возможности систем FPSO, однако тре­ буетустановкинаморском дне иливдругом месте сложногодо­ полнительногооборудования.

В предлагаемой системе многоканальный вертлюг заменен несколькими (от 10 до 20) гибкими рукавамидля раздельной по­

дачинефти (газа) отподводныхскважинкманифольду, установ­ ленномунапалубетанкера.

Исключение из системы вертлюга оправдывается тем, что рукава могут закручиваться и раскручиваться внутри полого столбообразного буя, а также под ним. Создание подобной кон­ струкции основывается на предположении, что свободно пово­ рачивающийся под воздействием волн и течений танкер редко делает полный оборот. Обычно он поворачивается в пределах сектора с центральным углом 180°. Полный оборот танкера во­ кругбуявозможенлишьврезультатештормаили поддействием определенных, редко образующихся комбинаций ветра и волн.

Основные элементы новой системы сборанефти и газа:

—столбообразныйбуй;

—узелкрепления буяктанкеру;

—системазаякоривания;

—комплект оборудования для транспортирования нефти

игаза.

Несмотря на то что плавучие комплексы на базе танкеров по-прежнемуостаютсямалопригодными дляпроведенияремонт­ ныхработвскважинах, новаясистемасборасо столбообразным буем значительнорасширяетобластьихприменения.

Преимущества новой системы сбора нефти и газа заключа­ ютсявследующем:

—предназначенадляустановкинатанкерах, которыеотли­ чаются доступностью, большой грузоподъемностью и площадью палубы;

—исключаетиспользованиемногоканальныхвертлюгов;

—обеспечивает раздельный сбор нефти (газа) из несколь­

кихподводныхскважин;

—позволяет разместить манифольды, запорную арматуру

иаварийные задвижкинапалубетанкера;

—легко отсоединяется оттанкера без лишних воздействий наякорные цепиистояки;

—допускаетустановкудополнительныхгибких стояков для

подключенияновыхскважин.

Впоследствии новая система сбора нефти и газа с плавучим столбообразным буем была использована многими нефтяными компаниями в ихразработках.

Важным направлением использования плавучих эксплуата­