книги / Морская нефть. Развитие технических средств и технологий

К компонентамоборудования плавучих эксплуатационных систем, на которыетребуется обратить особое внимание, отно­ ситсястоякисистемазаякоривания. Разработаны многие конст­ рукции эксплуатационных стояков для глубоких вод и систем заякоривания плавучих эксплуатационных объектов. Выбрать конструкцию, характеризующуюся наибольшей надежностью иэффективностью, довольнозатруднительно.

Основные преимущества плавучих эксплуатационных сис­ тем — высокаямобильностьилегкость повторного развертыва­ ния. Международные правила требуют, чтобы поверхностные платформы былиудалены после окончания их использования. В глубокихводахобъектдолженбытьудаленсповерхности, при этом заглубление остающегося «обрезка» должно бытьне мень­ ше40 м, т. е. прилюбом отливеверхняячастьэтого обрезадолж­ наоставатьсянабольшойглубине. Прииспользовании плавучих эксплуатационныхсистем иплатформ снатяжнымиопорамиэта проблема отпадает, хотя итребуется провести рядмероприятий дляснятияихсточек.

В будущем эксплуатационные системы должны бытьпопре­ имуществуплавучими, либо на основе платформ с натяжными опорами. Опирающиеся надно сооружения, такие как обычные стационарные платформы или упругие башни, неприемлемы

сэкономическойточки зрения на большихглубинах (рис. 3.27). С другой стороны, с ростом глубины стоимость платформ

снатяжнымиопорамииособенно платформдля выводаустьево­ го оборудования (характеризующихся малой массой) увеличи­ вается в значительно меньшей степени. Кривые (см. рис. 3.27) построены для условий Мексиканского залива, но они имеют аналоговую формуидлядругихрайоновмира.

Подводное заканчивание скважин с начала 1980-х гг. полу­ чиловсе более широкое распространение (рис. 3.28), особенно

приразработке глубоководныхместорождений.

В открытых системах устьевое оборудование установлено непосредственно в морской воде и подвергается воздействию полногогидростатическогодавления. В закрытыхсистемахусть­ евое оборудование заключено в герметичную камеруинаходит­ сяпри атмосферномдавлении. С ростомглубины второй вари­ ант становится менее применим, так как возрастает давление воды нагерметичную камеру.

4 -

Рис.3.27.Относительныезатраты на разработку нефтяных месторожде­ ний вМексиканском заливедляплатформ различного типа:

1 —стационарные;2—с оттяжками;3—с натяжнымиопорами;4—с на­ тяжными опорами и выводом устьевого оборудования

Под скважинами-спутниками понимаются скважины, про­ буренные на некотором расстоянии от платформы и соединен­ ные с ней выкидными линиями и линиями управления. Бурят также группы скважин (по две и более) через донные плиты непосредственно под буровым судном или платформой. Обыч­ но цель бурения скважин-спутников —дренирование окраин­ ных зон пласта, находящихся за пределами досягаемости на­ клонных скважин, пробуренныхнепосредственносплатформы; врезультатеустраняетсянеобходимостьустановки дополнитель­ ныхдорогостоящихплатформ. В скважинах, пробуренных через донные плиты, легче проводить ремонтные работы, однако эти скважиныдолжны бытьнаклонными, что усложняетпроцессбу­ рения. Кроме того, при повторном вводе вранее законсервиро­ ванную скважинунеобходимоотключатьсоседниескважины.

Выбор варианта бурения скважин-спутников или скважин через донную плиту зависит от характеристик данного продук­ тивногопласта. Намногихглубоководныхместорожденияхцеле­ сообразно применение обоихвариантов. Так, скважины-спутни­ кимогутиспользоватьсяв качественагнетательных, авкачестве добывающих —скважины, пробуренные через донную плиту.

Годы

Рис.3.28.Увеличение глубины заканчиванияскважин с подводным рас­ положением устья: 1—вцеломвмире;2—нашельфеСеверо-ЗападнойЕвропы;3—внорвеж­ ских водах

Добывающие скважиныдолжныбыть соединены с поверх­ ностными установками. Если платформа расположена побли­ зости, токнейможетбытьподведенаотдельная выкиднаялиния откаждойскважины (через единыйстояк). Такая схемапозволя­ ет применить регулирующие штуцеры на палубе платформы, однако большое число отдельных выкидных линий усложняет конструкцию стояка. При альтернативномварианте с использо­ ванием подводногоманифольдаиспользуются подводные штуце­ ры и более дорогостоящие линии управления. Таким образом, необходимоучитывать, соднойстороны, усложнение конструк­ ции стоякаприпервом варианте, а сдругой— увеличение объе­ маподводныхопераций, связанныхсремонтомподводного обо­ рудованияпривтором варианте. Помере роста глубинывсе бо­ лее важное значение придается уменьшениюдиаметра стояка и егосложности.

Традиционно операцииподводойвыполняются водолазами. Однако по мере увеличения глубин и усложнения подводного оборудованияработаводолазовподводойстановится все более затруднительной. Водолазы свободногопогружения могутдости­ гатьглубины порядка300 м. Набольшихглубинахможноисполь­

зовать лишь подводные лодки и управляемые подводные аппа­ раты. Чем больше глубина, тем больше ограничиваютсямобиль­ ность этих аппаратов и способности их к выполнению конк­ ретных задач. Обычно ремонт подводных систем производится по модульномупринципу, т. е. на поверхностьизвлекаются пол­ ностью неисправные блоки-модули и заменяются новыми. Наи­ более уязвимые компоненты, например штуцеры, заменяются независимо отработоспособностивсейсистемы.

Возможностьобслуживанияподводного оборудованияв зна­ чительной степени зависит от конструкции донной плиты. Раз­ мещение скважин и устьевого оборудования должно обеспечи­ ватьхорошийдоступкним.

Эксплуатационный стояк предназначен для размещения в нем многих линий: эксплуатационных; нагнетательных; лиф­ товых; управления и т.д. Соединения секций стояка должны давать возможность его вертикальныхиугловых перемещений, что важно для сохранения его целостности. Применяются спе­ циальныеустройстванатяжения стояка.

Предусматривается возможность быстрого разъединения секцийвслучае возникновенияаварийнойситуации. В глубоких водах извлечение всех секций связано с большими затратами времени, поэтомупредпочитаютоставлятьстоякввертикальном положении, длячегонеобходимообеспечитьего плавучесть.

В качестве альтернативы может бытьиспользована концеп­ ция гибкого стояка, воспринимающего наиболее значительные перемещения бурового или эксплуатационного судна или плат­ формы. Однако в глубоких водах применение гибких стояков ограничено, так как обеспечитьпри этом ихдостаточное сопро­ тивление разрыву или смятию трудно вследствие их большой массы. Проблема может быть решена путем изготовления сек­ ций из легких материалов или увеличением плавучести таких секций. Возможно также использование комбинированной сис­ темы, в которойвблизиповерхностиприменены гибкиесекции, аближе к морскомудну—жесткие.

По мере увеличения глубин моря системы разработки неф­ тяных и газовых месторождений все более усложняются. Так, привыборетипаплатформы проектировщикбольшедумаетуже не над тем, какую платформу ему выбрать —шести- или вось­ мисвайную, а над тем —выбрать ли ему упругую башню или

стальную плавучую плат­

/2 3 форму. На глубоководную

платформу приходится боль­ шаячастьобщихзатрат на ре­ ализацию конкретного проек­ та, и выбор платформы дол­ жен опиратьсянаимеющийся опыт, хотячасто и ограничен­ ный. Понимание всех особен­ ностей проекта играет суще­ ственную рольвпринятии ра­ циональногорешения.

Итерационный процесс проектирования систем мор­ ской разработки месторож­ дений может быть описан (рис. 3.29). Взаимосвязь меж­ думножествомфакторов, вли­ яющих на выбранное реше­ ние, требует определения важнейших из этих факторов истепенивзаимодействия.

Приразработкеглубоководныхместорожденийосновныетре­ бования — обеспечение безопасности и эффективности добычи нефти. Необходимотакжеучитыватьусловияокружающейсреды.

Скважина-открывательницадаетпервую информациюоха­ рактеристикахпласта, наоснове которойможет быть составлен планразработкиместорождения. В системуразработки должны входитьтакие составляющие, какпланразбуривания, конструк­ ция скважин и стояков, схемы и оборудование для обработки добываемой продукции, поверхностная платформа или судно, системаотгрузкинефтисместорождения.

В процессе выборанеобходимоучитыватьразличные вари­ анты, удовлетворяющие заданнымфункциональнымусловиям. Затем число этих вариантов может быть сокращено с учетом экономическихитехническихфакторов. Остающиеся варианты подвергаютсядальнейшей оценке по спирали. При системном подходе, в алгоритме проектных критериев учитываются все особенностикаждойсистемы.

Окончательныйвыборсистемы разработкис использовани­ ем проектной спирали должен основываться на учете целого комплекса факторов, втом числе экономических. Дляповыше­ нияточности принятия решениямогутбытьиспользованы мето­ ды оптимизациисучетом комплексаограничивающихфакторов. Общая стоимостная функцияможетбытьпредставленав виде

C=C0+Ci+CdPf(PVF)/Nd,

где Со — стоимостнаяфункция; С,- — стоимостьстроительстваи установки;

Cd — отсроченные затраты наслучай аварии, заменуобо­ рудования, страховыевыплаты и т.д.;

Pf — вероятностьаварии;

Pd — фактор приведеннойстоимости; Nd — проектныйсрокслужбы.

Стоимость строительства и установки С,- возрастаетпочти влинейной зависимостиотнадежности, таккакнадежностьна­ ходитсявпрямойвзаимосвязис массой стали. С другой стороны, отсроченные затраты уменьшаютсяс увеличением надежности, такжекакивероятностьвыходаизстроя. Эти взаимосвязи отра­ жены на рис. 3.30. Точка минимума соответствует целевой надежностир. Если целеваянадежностьменьшетребуемой стан­ дартами, то возможно количественнооценитьдополнительные затратынаповышениенадежности, связанныесперепроектиро­ ванием.

Дляглубинморя свыше 180 м учитываютвозможностьуста­ новки:

—обычныхстационарныхфермовыхплатформ —все ком­ пании;

—гибкихбашен— около90 %компаний;

—платформ снатяжнымиопорамиобычноготипа и с выво­

дом устьевогооборудования— 80%компаний; —полупогружных и (или) подводных системы — 60—70 %

компаний;

— систем наосноветанкеров— 40 %компаний.

Наиболее экономичнымидля многихкомпаний могут быть комбинированные системы, подобные системам компаний «Плейсил» и «Коноко». В таких системах глубоководное обору­ дованиеприменяетсявменьшем объеме.

Главная цель многих проектов — достижение оптимальных экономическихпоказателей. Если наконечном этапе проектиро­ вания установлены недостаточно высокие экономические пока­ затели, тонеобходимовернутьсяк начальномуэтапупроектиро­ вания и принять модифицированный вариант. Экономика, а не технология— главныйограничивающийфакторпри реализации многихпроектов.

Учитывая вышесказанное, можно отметить, что при поло­ жительном решении управления по минеральным ресурсам на использование плавучих систем район Грин-Каньон в Мекси­ канскомзаливе могбытьвесьмаподходящим для практического опробования разработаннойк настоящемувремени глубоковод­ ной технологии. Становится очевидной необходимость исполь­ зования для разбуривания, эксплуатации и транспортирования добываемой продукции максимально простых, небольших по размерам и массе, менее дорогостоящих систем. Оборудование для разработки должно соответствовать характеристикам про­ дуктивных пластов конкретного месторождения. Традиционные подходыследуетрассматриватьскритическойточкизрения, пред­ почтение отдавать новым подходам. Экономические показатели необходиморассчитыватьнараннейстадиипроектирования.

Новым направлением развития плавучих средств для разра­ боткиморскихместорожденийявилосьсоздание в 1996 г. первой плавучейплатформы настолбовидном буе, отличающейсямалы­ ми перемещениями, имеющей фонтанную арматуру «сухого»

Плавучиеэксплуатационныесистемы: сравнениепо типам, возможностям и числу установок

напалубу,большаяплощадь палубы; среднее времяцикла