книги / Морская нефть. Развитие технических средств и технологий

Примечание.

1—месторождения,открытые случайно путем бурения «надикую кошку». 2 —месторождения, обнаружившие себя внешними признаками.

3 —месторождения, открытые после предварительных геологических изысканий.

4—месторождения,открытые наоснове геофизических разведок.

5—месторождения,эксплуатировавшиеся ранее,в которых открыты более глубокие горизонты.

На побережье Мексиканского залива всередине 1930-х гг. начинаются глубокие разведки. Так, в 1937 г. были пробурены две скважинына глубину3658м и две скважины —на глубину более3048 м, изкоторыхвдальнейшем осуществляласьпромыш­ леннаядобыча.

Характеристика глубоких разведочных скважин на побе­ режье Мексиканского залива в 1937 г. приводитсяниже [98]:

Характеристикаглубоких разведочных скважин

Побережье Мексиканского залива (штатТехас иЛуизиана) вошловисторию горно-разведочногоделакакклассическое мес­ топрименения геофизических методов разведки. Быстрое раз­ витие и повсеместное признание в США значения геофизиче­ скихразведокне надо объяснять ни слепой верой, ни проходя­ щей «модой». Объяснение лежит в самом факте необычайных успехов геофизических методов, с помощью которых за 9 лет (1925—1934 гг.) было открыто 69 бесспорных месторождений нефтии40 вероятных, междутемкакстарымиприемамиразвед­ ки за 34 года (1900—1934 гг.) было обнаруженотолько 54место­ рождения. Сравнение40 млн.долларов, затраченныхнапроизвод­ ствогеофизическихизысканий, сдвумямиллиардами, вкоторые оцениваласьполученная продукция за указанный выше период, убедительно оправдывало существование 95 геофизических партий, работающихнапобережьеМексиканскогозалива [27, 37].

Исследования, проведенные в Центральной и Южной Америке выделили по своей перспективности район бассейна Маракайбо в Венесуэле, в центре которого находится крупное (2000 км2) неглубокоесолоноватое озеро-лагунаМаракайбо, свя­ занное сКарибским морем узкимпроливом. В 1927 г. в местнос­ ти Ринкон, вблизи нефтяного месторождения Вентура в Кали­ форнии возобновляется морская нефтедобыча на прибрежной полосе, покрываемой морем во время приливов. Разведоч­ ные скважины установили, что антиклиналь месторождения Вентура продолжается под водами Тихого океана, вздымается от берега в сторону океана и, по предположению геологов, распространяется далеко под водами океана на большие глуби­ ны. Ь 1929 г. начинается разработка морских участков на мес­ торождении «Elwood» в районе Санта-Барбары в Калифорнии, после того как там были открыты мощные фонтанные скважи­ ны на суше в приморской полосе. Геологические исследования показывали, чтонефтяныепласты опускаются к океануи наибо­ лее богатые нефтью участки находятся под дном. Разведочные скважины подтверждали это, и поэтомубуровые установки рас­ полагали все дальше от берега. Буровые установки устанавли­ вали на металлических сваях или на бетонных устоях большого диаметра со стальной оболочкой, углубленных в морское дно до твердогогрунта. Буровые вышки соединяли с берегом эстакадой также наметаллических сваях.

В другихпунктахработы на подводныхучасткахпроводили приустановке буровых надеревянных сваях. Такое основание подбуровую вышкубылосооруженонао. ДаверневВосточном Техасе при глубине воды возере 6м и при высоте полавышки над среднимуровнем воды в озере в 2,4 м. Всего было забито 156 свай длиной в 12 м и диаметром большей частью в 30 см. Сваи были забиты до твердого грунта в дно озера на глубину до 3,6м. Аналогичным образомустанавливали буровые вышки на озере МаракайбовВенесуэле.

Втресте «Азнефть» первое основание подбуровую вышку

воткрытомморе былосооружено надеревянныхсваяхдляраз­ ведочной скважины№ 737 нарасстоянии около300 м квостоку

от восточного мола засыпки в Биби-Эйбатской бухте. Глубина моря в этом месте около 6 м, сваи забиваливдноморядотвер­ дого грунта на глубинуоколо 5,5 м. Высотаволны в этой части моря доходила до 2,9 м, поэтому высота пола буровой вышки надуровнемводы составляла3 м. Этооснование имелоплощадь 960 м2, идляегосооруженияпотребовалось330 свай [103].

1.3. РАЗРАБОТКА МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СО СВАЙНЫХ ОСНОВАНИЙ

Одним из первыхморскихместорождений, гдебурение осу­ ществлялось со свайных оснований, являлось месторождение «Elwood» (Калифорния, США). Скважины располагалисьна рас­ стоянии 1800 футовотберега (549 м) приглубинеморя30 футов (9,15 м). Основной трудностью при бурении в океане являлось сооружениепрочногофундаментабуровой.

На месторождении «Elwood» морское дно состоит из твер­ дого глинистого сланца, в который невозможно было забить деревянные сваи, и по этой причине применяли стальные сваи двутаврового сечения с одинаковой толщиной полок и стенки. Одним из первых являлся фундамент, состоящий из четырех угловых и несколько большего центрального кессонов, скреп­ ленных вместе цементной плитой толщиной 3 фута (0,915 м). Все кессоны заполняли цементом, а угловые кессоны связывали

между собой двутавровыми балками. Данная конструкция явилась одной из первых стационарных стальных морских плат­ форм и была пятиопорной, из которых четыре опоры — под но­ гами буровой вышки, пятая, вцентре, служиладля поддержания шахты иротора (рис. 1.1).

Буровые обычно располагали вдоль эстакад (пристаней) и с этих эстакад производили сооружение оснований буровых. Несмотря на всю сложность и большой расходметалла и цемен­ та, при больших глубинах, поддействием волн (в Тихом океане упобережьяКалифорниисилаудараволныдоходитдо30тна 1 м2) угловые устои стали расшатываться, впоследствии этот тип ос­ нования сталивыполнятьв виде сплошного основания (рис. 1.2).

Для неглубоких вод в 30-е годы XX века были разработаны иприменялисьв США основания островноготипа.

Рис. 1.1.Фундаментдляглубокой воды:

1 —фундаментныестойки;2—шахта;3—кондуктор и обсаднаяколонна; 4 —деревянный настилнасваях;5 —шахта; 6 —вышка; 7—полбуровой

вышки;8—фундаментныестойки;9 —стальнаястяжка; 10—сланец; 11 — песок, илидр.; 12 —кондуктор и обсадная колонна

Рис. 1.2.Фундаментдляглубокой воды:

/ —фундаментныестойки; 2 —перекрытие; 3 —шахта; 4 —кондуктор иобсаднаяколонна;5—деревянныйнастилнасваях;6—полбуровойвыш­ ки; 7—вышка;8 —фундаментные стойки;9 —консоль; 10 —шахта; 11 — сланец; 12 —песок, ил и др.; 13 —стальной цилиндр; 14 —кондуктор и обсадная колонна

Онисостоялииз круглойили прямоугольной оболочки, скле­ панной из стальных листов, с контуром и площадью сечения, превышающимиконтуриплощадьбуровойвышки. Внутри этой оболочки, спущенной надно водоема, подкаждую ногувышки забивали стальную сваю из двутавровых балок. Все эти сваи соединялись междусобойи состальнойоболочкой. Послеэтого сооружали шахту и стальную оболочку заполняли песком или камнем (рис. 1.3).

Буровыеразмещалисьнапирсах, идущихотберега. Поокон­ чании бурения скважиныпирс удлинялии ставилиновую буро­ вую. Некоторые пирсы имелидлинупо 600 м иболееи обслужи­ вали по шесть скважин. Скважины ставилинарасстоянии90 м, в месте крайней скважины глубинадостигала 15 м. Стоимость

Рис. 1.3.Фундаментдлянеглубокой воды:

1 —кессондля бута;2 —перекрытие;3—фундаментныестойки;4—обо­ лочкадляпескаи грунта;5 —шахта;б —кондуктор и обсаднаятруба; 7— вышка;8—полбуровой вышки;9 —платформаилидорога; 10—уровень моря; 11 —бутовый фундамент; 12—подпорки; 13—фундаментныестой­ ки; 14 —железобетоннаясвая; 15 —глина, песок, или др.; 16 —стальная оболочка; 17 —стальная свая; 18 —кондуктор и обсаднаятруба; 19 —дно океана

удлинения пирса вместе с фундаментом под вышку колебалась в пределах 35 — 60тыс. долл. Промысел «Elwood» представляет собой ряд выдающихся в море эстакад (пирсы), отстоящих друг от друга в большинстве случаев на 200 м. Фундаменты в зави­ симости от глубины имели утяжеленный характер вследствие повышения опрокидывающих моментов. С целью удешевления оснований подвышки выдерживался принцип строжайшей эко­ номии места, вследствие чего размещению оборудования при­ давалась необходимая компактность. Для этой же цели в целом ряде случаев быливынесены на берегремонтные базы, сборщи­ ки нефти, перекачивающие станции и в некоторых случаях гря­

зевые насосы с амбарами для глинистого раствора. Эта же эко­ номия места привела к использованию эстакад в несколько этажей. Ширину эстакады рассчитывали на прохождение двух тяжелыхгрузовыхмашин. Глубина воды в местеустановки эста­ каддостигала 18 м.

В большинстве случаев эстакады конструктивно имели сле­ дующийвид:

а) через каждые 5 —б м — забитые ряды стальныхсвайдву­ тавровогосеченияпо3 —4 сваивряд;дляснижениявлияниякор­ розии сваи выполняли из стали с 0,5 %добавкой меди. Сваи за­ бивалипаровымикопрами.

б) перекрытие, выполненное издерева; в) кресты из круглого железа со стяжками — добавочные

конструктивные элементы длясозданияжесткости.

Под эстакадами проводили трубопроводы и устанавливали запасные чаны дляглинистогораствора.

ЭстакадыместорожденияРинконавконструктивномотноше­ нии подобны элвудским, но характерны изломом своей оси, что очень хорошо показывает неотрывность разведки от разработки.

При большой глубине воды и при невысоком начальном дебите скважин применяли систему направленного бурения. В этом случае устраивали общий фундамент, состоящий из 12 кессонов и 5 шахт. Кессоны располагались в два ряда по шесть штук перпендикулярно к линии берега и в каждом квадрате, образованном четырьмя кессонами, ставили шахту. Притакомустройствевышказанималапоследовательнопятьпо­ ложений, передвигаясь по окончании бурения с одного квадра­ та на другой. С такого фундамента пробуривали семь скважин: по две скважины с двух крайних квадратов и по одной — с ос­ тальных трех. В шахтах крайних квадратов ставили два направ­ ления диаметром по 26" на расстоянии 0,6 м. Буровую сначала центровали надодним кондуктором, а по окончании бурения — наддругим. На начальном этапе каждую скважину бурили вер­ тикально, долотом 21 " доглубины 120 м, кудаотпускали 16" кон­ дуктор. Далее бурениепроводиливертикальнодоглубины 240 м, откуда начиналось искривление. Во избежание крутого изгиба инструмента скважину в этом месте сильно расширяли. Таким образом пробурили морские скважины, у которых максималь­ ное отклонениедоходилодо 68°. В Готтинген-БичвКалифорнии

контур нефтеносности выхо­ дит за пределы засыпанной Биби-Эйбатской бухты. Первые два основания построили в 1932—1933 гг. Первое основание было заложено на расстоянии 270м от восточного ограждения засыпки бухты на глубинуморя около 6м. В дальнейшем была установлена буровая вышка высотой 37,4 м. Для основания использовали 320 свай. Площадь основания равнялась 948 м2 придлине55 м. В качестве свайиспользовали 13-метровыйкруг­ лыйлесдиаметром 30см.

Деревянные сваи были использованыв 1937 г. в Мексикан­ ском заливедлябурения разведочных скважин на значительном расстоянииотберега (1,5 км). Глубиназаливавэтомместедости­ гала 4м. Дно залива покрыто значительнымслоемила. Бурение вели со свайной площадки размером 95х 45 м. Для устройства площадки было забито 200пропитанных креозотом свай длин­ ной 18 —21 м. Стоимость основания составила 75 тыс. долл.

Устроенное таким образом основание возвышалось на 3,6 м надуровнемводы во время отливаи на2,7 м вовремя прилива. Вышкадлябурениябыламеталлической, высотой 41,4 м [53, 113].

Практическоерасширениеморскогобуренияначали в Бакин­ ском районе с 1935 г. Разведочные скважины пробурены в морс­ кой полосе северной антиклинали о.Артема (№157 и 150), окон­ турившие значительную нефтеносную площадь. Для сооруже­ ния оснований под вышки были использованы набивные желе­ зобетонные сваи, устанавливаемые на дно моря с помощью бу­ рильной установки. Оболочной сваей служила обсадная труба (бывшая в употреблении), что значительно снижало стоимость конструкции. При расчетных нагрузках сваидо 100 т она могла успешно использоваться и для эстакад о.Артема. С целью раз­ работки данного месторождения былпринят комбинированный метод вертикальных и наклонных скважин, пробуренных час­ тично с эстакадтипа эстакад, сооруженныхна промыслахЭлвуд

иРикон.

В1936 г. былопостроено металлическое основаниенабуро­ заливных сваях конструкции H. С. Тимофеева, что позволило осуществить разработку морских участков в районе о. Артема

ивыйти с разведкой в новые районы Каспийского моря. Впос­ ледствиидля бурения скважин глубиной 2000 —2500м в Бухте

ИльичаинженеромБ. А. Рагинским былапредложенановаякон­ струкция свайногооснования, имеющаяосновноеотличиеотос­ нованиясистемы H. С. Тимофеевав том, что заготовкаконструк­ ции осуществлялась промышленными методами на заводе,

аихмонтаж вморе—плавучимикранами (рис. 1.5).

В1939 г. в связи с открытием на Бухте Ильича богатейшей

залежиподкирмановской свиты, выходившейдалекозапределы ее засыпнойчасти, С. Ф. Завалишинпредложилсоздатьморской промыселпутем возведения по контуруместорождениядамбы с последующей откачкой воды из защищенной территории. Довойны быласооруженадамба, соединившаяо. Артемасмате­ риком. Продолжениеработнадэтим проектом былоостановлено военнымидействиями.

До 1944 г. разработкаморскихместорожденийнефтипроиз­ водилась со стальных оснований —островков свайного типа. Надводная часть этих оснований, составленная из металличе­ ских конструкций, закрепляласьна большом количестве забив-