книги / Морская нефть. Развитие технологий освоения морских арктических месторождений нефти и газа

3,2 тыс. м3/сут нефти плотностью 0,845-0,865 г/см3. Эту скважину бурили фирмы «Шеврон стандарт», «Мобил», «Галф Канада», «Петро-Канада» (пра­ вительственная фирма) и «Коламбиа гэс». Нефть также обнаружена в 2,9 км западнее скважины «Хиберниа Р-15» и в скважине «Бен Невис 1-45», располо­ женной в 40 км юго-восточнее скважины «Хиберниа Р-15» и пробуренной на другую структуру. Бурение на банке Гранд, крупном шельфе, находящемся восточнее и юго-восточнее Ньюфаундленда, началось в 1966 г. До открытия месторождения Хиберниа пробурили 43 разведочные скважины. Одна из них дала непромышленный приток нефти. Но раньше ничто не указывало на то, что будет открыто такое крупное месторождение, как Хиберниа.

Разведываемая площадь была очень велика, а плотность бурения остава­ лась низкой. Были выявлены крупные неразбуренные струюуры, потенциаль­ ные запасы нефти в которых могли исчисляться сотнями миллионов кубомет­ ров. Летом 1980 г. осуществлялась интенсивная сейсморазведка на площади 1,4 мли га в районе банки Гранд.

В 350 км севернее месторождения Хиберниа, в водах глубиной 1486 м (в 1980 г. — это мировой рекорд для разведочной скважины на нефть) фирмы «Тексако» и «Шелл» пробурили скважину «Блю-Н-28», которая являлась также рекордно глубокой скважиной в Канаде (6103 м).

28 апреля 1979 г. фирма-оператор «Тексако Канада рисорсиз», осущест­ влявшая работы для группы фирм, приступила к бурению. В этот день у по­ бережья острова Ньюфаундленд приступили к бурению разведочной скважины «Блю Н-28». Бурение осуществлялось с судна «Дискаверер севен сиз», обору­ дованного системой динамического позиционирования.

Несмотря на то, что 26 августа 1979 г. скважина была ликвидирована как безрезультатная, реализация этого проекта считалась крупным успехом. В ходе бурения встречались незначительные осложнения, однако тот факт, что они были преодолены, а скважина закончена бурением, подтверждал большие воз­ можности совремешюго оборудования и технологии глубоководного бурения.

Скважина «Блю Н-28» расположена на участке «Гандер», которым перво­ начально владели фирмы «Шелл Канада рисорсиз» и «Шелл Эксплорер». Фир­ ма «Тексако» и еще четыре другие фирмы согласились принять участие в про­ екте бурения этой скважины. Полная стоимость бурения скважины «Блю Н-28» составила 35 млн дол. Эта сумма была поделена между всеми компаниями, участвующими в проекте.

Фирме «Тексако» принадлежало 20% акций, «Петро-Канада эксплорейшн» — 10%, «Хадсоне Бэй ойл энд гэс» — 10%, «Хойм ойл»— 5% и «Доум петролеум» — 5 %. «Шелл Канада рисорсиз» и «Шелл эксплорер» принадле­ жало по 25 % акций.

Участок «Гандер» площадью 22,3 тыс. км2 принадлежал федерально­ му правительству и властям провинции. Он расположен восточнее острова Ньюфаундленд в водах глубиной от 457 до 2134 м. По данным сейсмической разведки был определен ряд больших геологических структур. Точка бурения скважины «Блю Н-28», расположенная примерно в 320 км северо-восточнее г. Сент-Джонса, остров Ньюфаундленд, была выбрана после анализа ее по­ ложения по отношению к одной из крупнейших структур на этом участке. Первоначально проектная глубина скважины составляла 5791 м, и была по­ ставлена задача провести оценку песков мелового периода и подстилающих юрских и палеозойских осадочных пород. Позднее общую глубину увеличили на 312 м с целью проведения дополнительных оценок.

Проект ограничился бурением одной скважины, но предусматривалось бу­ рение второй, если бы позволило время. Сезон бурения в этом районе весьма непродолжителен. Паковые льды не позволяют начинать работы раньше конца апреля — начала мая, а сразу после октября из-за суровых погодных условий иногда приходится их прекращать, особенно если проводится опробование скважины.

Если это очень необходимо, то буровые работы, можно продолжать и по­ сле указанного срока. Однако простои из-за непогоды при этом весьма велики, что значительно удорожает работы. Как правило, продолжительность сезона буровых работ составляет 5-6 мес., а время, необходимое для бурения, закаичивания, опробования и ликвидации скважины, оценивается в 4,5 мес.

Из-за ограниченности срока реализации проекта для фирмы «Тексако» было желательно получить буровую установку в аренду на условиях крат­ косрочного контракта. Расположение точки бурения обусловливало необхо­ димость использования бурового судна с динамическим позиционированием, которое при появлении айсбергов могло покинуть точку бурения. Кроме того, требовалось судно, с которого можно бурить при глубине воды по меньшей мере 1524 м.

Имелось ограниченное количество судов, рассчитанных на бурение при глубине воды 1524 м, и все они, за исключением одного судна, имели сущест­ венный недостаток: они еще не работали при глубинах воды, близких к рас­ четным, и поэтому не были полностью оборудованы для бурения при глубине воды 1524 м. Поэтому следовало приобретать дополнительное оборудование, в частности морской стояк, а это было неоправданно для бурения одной сква­ жины.

Единственным судном, уже оборудованным для бурения при глубине воды 1524 м, было «Дискаверер севеи сиз» — буровое судно с динамическим по­ зиционированием, принадлежащее фирме «Оффшор интернэшнл» (рис. 3.6).

При бурении с судна «Дискаверер севен сиз» в соответствии с контрактом предоставлялись следующие специализированные услуги: скважинные иссле­ дования и перфорирование, проводимые при помощи спускаемых на тросе ин­ струментов (фирма «Шлюмберже»), цементирование и испытание скважины (фирма «Халибертон»), инженерно-геологические исследования (фирма «Эксплорейшн логгинг»), опробование скважины (фирма «Флопетрол») и подвод­ ное обслуживание (фирма «Интернейшнл андеруотер»).

Комплект оборудования на борту судна был довольно полным. Из основ­ ного оборудования отсутствовал только запасной морской стояк, наличие которого необходимо в соответствии с требованиями, регламентирующими морское бурение. Поэтому компания «Тексако» и другие участвовавшие в про­ екте фирмы на паях с фирмой «Империал ойл», которая принимала участие

вбурении двух глубоководных скважин у берегов Канады в 1979 г., приобрели

вдополнение к уже имевшемуся на борту 1829-метровому стояку 1219-метро- вый запасной стояк. Было закуплено также незначительное количество рас­ пределительных шлангов и гептакабеля с целью увеличения глубины работы оборудования при опробовании скважины до 1524 м. Потребовались также дополнительные аккумуляторы с тем, чтобы обеспечить работу глубоководной фонтанной арматуры фирмы «Флопетрол» в условиях повышенного давления на больших глубинах.

Силовая установка, используемая для позиционирования бурового судна, состояла из шести винтов-движителей с изменяемым шагом и прямым углом установки лопастей (по 2238 кВт каждый; фирмы «Берд-Джонсон») и двух основных винтов (по 5968 кВт каждый). Процесс позиционирования осущест­ вляется с помощью управляемой ЭВМ системы автоматического удержания положения (фирмы «Ханиуэлл»), включающей сдвоенную аппаратуру акусти­ ческого контроля типа RS-5, причем индикаторы угла отклонения морского стояка служили в качестве вспомогательных датчиков.

Буровое оборудование включало лебедку С-3 типа II на 2238 кВт с канав­ ками на барабане под 44-миллиметровый канат, вертлюг LB-650 на 6,4 кН, талевый блок RA-60-6 на 6,4 кН и ротор с диаметром проходного отверстия 2476 мм (все оборудование фирмы «Континентал эмско»). Буровая вышка фир­ мы «Пирамид» имела размеры 52 х 14 * 16 м, грузоподъемность 6,5 кН и была оборудована кронблоком на 6,5 кН фирмы «Пирамид», а также системой авто­ матизированного спуска-подъема инструмента фирмы «Байрон-Джексон».

Подвышенное основание имело размеры 16* 14* 12ми было специально спроектировано фирмой «Оффшор» так, чтобы можно было установить пол­ ный комплект противовыбросового оборудования на уровне палубы. Компен­ сация волновых перемещений осуществлялась с помошыо компенсатора типа

DSI, модель С, имеющего номинальную рабочую нагрузку 1,78 МН, предель­ ную нагрузку 5,34 МН и длину хода 6 м. Устройство для натяжения морского стояка типа 10 HSMC имело длину хода 3,8 м, было оснащено четырьмя кана­ тами и обеспечивало общее расчетное натяжение около 4,5 МН.

Энергоснабжение судна осуществлялось с помощью шести дизель-электри- ческих генераторов типа EMD мощностью 2500 кВт каждый (трехфазный ток, 2400/4160 В) и одного генератора типа EMD мощностью 1050 кВт. Распределе­ ние энергии контролировалось системой управления энергоснабжением фирмы «Хаииуэлл» с использованием ЭВМ. Система при необходимости могла ограни­ чивать потребление энергии буровым оборудованием и увеличивать подачу энер­ гии в блок позиционирования судна. Она могла также автоматически подклю­ чить дополнительные генераторы в случае резкого увеличения энергетических потребностей. Таким образом, блок позиционирования был всегда обеспечен необходимой энергией, даже в случае возникновения непредвиденных случаев.

Подводное оборудование состояло из 1829-метрового морского стояка фирмы «Риган» типа FCF диаметром 473 мм, оборудованного 67-миллимет- ровыми воздушными поплавками с регулировкой плавучести.

Комплект противовыбросового оборудования размером 425 мм был рассчи­ тан на 69 МПа и включал сдвоенный превентор с U-образными плашками фир­ мы «Камерон», два превентора для затрубного пространства типа GL фирмы «Хайдрил», две соединительные муфты типа Н-4 фирмы «Ветко» и шарнирный узел фирмы «Ветко». Запасной комплект противовыбросового оборудования, предоставленный группой «Сигэп», включал аналогичные устройства; этот комплект постоянно хранился на борту судна. Управление системой противо­ выбросового оборудования осуществлялось с помощью системы управления «Мальтиплекс» фирмы «Стюарт энд Стивенсон», причем была предусмотрена вспомогательная акустическая система.

Все спуски инструмента в скважину, от начала бурения до подсоединения комплекта противовыбросового оборудования, обычно осуществляли с исполь­ зованием подводного аппарата с экипажем «Писиз VI». Команды, необходимые для позиционирования судна с целью облегчения спуска инструмента, пере­ давались с аппарата на поверхность по системе подводной связи. В том случае, когда аппарат не мог обеспечить спуск инструмента в скважину, в качестве вспомогательного средства использовался аппарат типа STV-145 фирмы «Хайдро продактс», оснащенный гидроакустической и телевизионной системами. Все спуски инструмента, произведенные на скважине Н-28, были выполнены с применением подводного аппарата. При бурении скважины Н-28 было про­ изведено 25 погружений аппарата, включая несколько погружений для инспек­ ции морского стояка и комплекта противовыбросового оборудования.

Береговая база обеспечения работ, расположенная в Сент-Джонсе (остров Ньюфаундленд), состояла из дока, пакгауза, склада для хранения бурового обо­ рудования и конторского помещения.

Перевозка персонала с базы на буровое судно осуществлялась фирмой «Оканаган хеликоптерс» на вертолетах «Сикорский S61N-MK11», оборудован­ ных топливными баками для длительных перелетов. Вертолеты базировались в аэропорту Торбэй (г. Сент-Джонс), расположенном на расстоянии 319 км от скважины. Время перелета на буровое судно и обратно составляло при­ мерно 3,5 ч. Полет проходил над водой, температура которой ранней весной была почти равна температуре замерзания. Все пассажиры при каждом полете

вобязательном порядке кроме спасательных жилетов надевали костюмы жиз­ необеспечения типа «Малтифэб». Обычно полеты осуществлялись три раза

внеделю, однако их расписание часто нарушалось из-за сильных туманов.

Втех случаях, когда буровое судно оказывалось полностью скрыто туманом и полеты были невозможны, персонал перевозили на судне снабжения. При этом время в пути в одну сторону составляло 15 ч.

Морское снабжение осуществлялось с помощью трех судов, которые мог­ ли выполнять функции как буксира, так и судна снабжения, — «Бретон Шор», «Скотиан Шор» и «Галф Флит № 17». «Бретон Шор» и «Скотнан Шор», принад­ лежащие фирме «Канадиэн оффшор марин», представляли собой суда ледового класса 2, длиной 57 м, имеющие тягу па кнехте 498 кН, мощность 3 тыс. кВт, на которых имелись емкости для 788 м3 топлива, 637 м3 буровой воды, 53 м3 пи­ тьевой воды и 112 м3 сыпучего материала. «Галф Флит № 17», принадлежащее фирме «Миссисипи марин корпорейшн», представляло собой судно ледового класса С, длиной 58 м, имеющее тягу на кнехте 592 кН, мощность 2800 кВт, на котором имелись емкости для 481 м3 топлива, 882 м3 буровой воды, 42 м3 питьевой воды и 127 м3 сухого сыпучего материала.

Одно из трех судов снабжения все время дежурило в районе точки бурения для наблюдения за айсбергами. На этом судне имелся полипропиленовый ка­ нат длиной 1220 м, размером по окружности 330 мм и прочностью на разрыв 1,3 МН на случай необходимости отбуксировки айсбергов с точки бурения.

За четыре месяца нахождения бурового судна на точке бурения в этом райо­ не появилось только четыре айсберга, которые потребовалось отбуксировать. Расчетная масса самого большого из них составляла 400 тыс. т, однако при изменении его курса с целью предотвращения столкновения с буровым судном не возникло каких-либо трудностей. В случае угрозы буровому судну при появ­ лении слишком большого для буксировки айсберга, можно было бы временно законсервировать скважину, отсоединить морской стояк у дна и переместить всю систему с точки бурения.

Связь между береговой базой, буровым судном, вертолетной базой, верто­ летами и судами снабжения осуществлялась с помощью радиосвязи на одной боковой полосе частот. Такая радиосвязь частот давала возможность переда­ вать телетайпограммы между береговой базой и буровым судном. Кроме того, буровое судно было оборудовано спутниковой системой связи, что позволяло поддерживать радиотелефонную и телексную связь с любой частью мира.

Для отметки глубины, на которой долото вошло в ил, использовалась подво­ дная лодка. Спуск 762-миллиметровой обсадной колонны в 914-миллиметровый ствол скважины также осуществлялся с помощью подводной лодки без приме­ нения временного направляющего основания. 762-миллиметровая обсадная ко­ лонна была спущена до глубины 1605 м (рис. 3.7) и зацементирована до морско­ го дна с использованием специального легкого цемента фирмы «Халибертон».

Рисунок 3.7 — Конструкция скважины Н-28:

1 — буровое судно; 2 — уровень моря; 3 — морской стояк; 4 — морское дно; 5 — противо­ выбросовое оборудование; б — 762-миллиметровая обсадная колонна до глубины 1605 м; 7 — 608-миллиметровая обсадная колонна до глубины 2056 м; 8 — 340-миллиметровая обсад­ ная колонна до глубины 2975 м; 9 — 244-миллиметровая обсадная колонна до глубины 4360 м; 10— 216-миллиметровый необсаженный ствол до общей глубины 6103 м

Из-под башмака 762-миллиметровой колонны до глубины спуска 508-мил­ лиметровой колонны был пробурен 216-миллиметровый ствол для проверки того, есть ли газ в неглубоко залегающих слоях. После того как не было обна­ ружено каких-либо признаков газа, ствол был расширен до 660 мм. 508-милли­ метровую обсадную колонну спустили на глубину 2056 м и зацементировали с использованием легкого цемента.

После спуска морского стояка и комплекта противовыбросового оборудова­ ния 311-миллиметровымдолотом пробурили шурф подкондуктор, который после каротажа расширили с помощью 470-миллиметровош расширителя. 340-милли- метровую обсадную колонну спустили до глубины 2975 м и зацементировали с использованием гель-цемента. Из-под этой колонны бурение осуществлялось 311-миллиметровым долотом. 244-миллиметровую обсадную колонну спустили на глубину 4360 м. Из-под этой колонны 216-миллиметровым долотом сква­ жину пробурили до обшей глубины 6103 м. На глубине 5513 м был проведен промежуточный каротаж, а на глубине 6103 м — окончательный каротаж.

По первоначальным расчетам скважину «Блю Н-28» предполагали пробу­ рить до общей глубины 5791 м за 78 сут. Вследствие различных осложнений фактическое время бурения до глубины 5791 м составило 110 дней.

Первое осложнение, приведшее к значительным потерям времени бурения, встретилось в самом начале работ при расширении 216-миллиметрового ствола до 660 мм. Было обнаружено, что в скважину постоянно осыпается крупнозер­ нистый песок. Поэтому перед спуском 508-миллиметровой обсадной колонны потребовалась многократная очистка скважины в течение трех дней.

При спуске плавучего морского стояка обнаружились постоянные утечки воздуха. Это объяснялось намерзанием льда в результате расширения сильно сжатого воздуха в морской воде, температура которой была 3,3 °С. Система поддержания плавучести выходила из строя в результате намерзания льда. Для ликвидации указанного осложнения потребовалась незначительная модифика­ ция каждой секции морского стояка.

Значительные потери времени бурения происходили из-за того, что ниже башмака 244-миллиметровой колонны была встречена зона аномально вы­ сокого давления. Для сохранения контроля над скважиной необходимо было утяжелить раствор до 1,61 г/см3. Это привело к снижению скоростей бурения в нижней части 216-миллиметрового ствола скважины, где давление было нор­ мальным.

Простои из-за плохих погодных условий были минимальными. Переме­ щение судна на точку бурения было отложено на один день из-за сильного волнения моря. Кроме того, во время нахождения на точке бурения 2,5 сут было потеряно в ожидании хорошей погоды.

Во время окончательной оценки скважины произошел прихват каротажно­ го прибора. Две попытки выловить прибор с помощью овершота, спущенного на колонне бурильных труб, и одна попытка расфрезеровать его оказались без­ успешными. Поскольку прибор прочно заклинило на глубине 5706 м, оценку продуктивности в нижнем интервале скважины нельзя было выполнить. Не­ смотря на то что информация по этому интервалу была ограниченной, данных, полученных до прихвата прибора, было достаточно для приемлемой оценки скважины.

Так как не было обнаружено каких-либо признаков наличия углеводородов, испытание скважины представлялось нецелесообразным. Скважину ликвиди­ ровали путем установки трех цементных пробок в необсаженном интервале, а также ряда механических патронных пробок и цементных пробок в интерва­ ле промежуточной обсадной колонны. Буровое судно покинуло точку бурения 26 августа 1979 г., через 121 день после начала бурения скважины.

Информация, полученная в процессе бурения скважины «Блю Н-28», по­ могала и будет помогать при бурении последующих скважин в районе восточ­ ного побережья Канады и в других глубоководных районах. Хотя эта скважина не открыла месторождения, она исследовала район, ранее считавшийся недо­ ступным из-за экстремальных величин глубины воды и температуры. Была получена ценная геологическая информация в точке, от которой до ближайшей соседней скважины более ПО км.

Успех работы зависел от качественного функционирования всех систем в течение длительного времени при достаточном запасе надежности. В про­ цессе бурения скважины был встречен и преодолен ряд осложнений.

Бурение скважины при рекордной глубине воды в целях обычной разведки на углеводороды представляется значительным техническим достижением, Это был сложный и смелый проект, и его успешное завершение помогло расширить возможности морского разведочного бурения в Канаде и других странах.

На шельфе Новой Шотландии, восточнее Галифакса, фирмы «Мобил» — «Тексако» — «Пеке» пробурили важную газовую скважину-открывательницу «Венчур D-28», расположенную в 8 км восточнее острова Сейбл. При испыта­ нии шести отдельных зон из трех зон получили от 250 тыс. до 640 тыс. м3/сут газа. Ранее при испытании некоторых скважин, пробуренных на шельфе Новой Шотландии, получали газ, но залежь Венчур — первая, имеющая промышлен­ ное значение.

Продолжались разведочные работы на шельфе Лабрадора, где с 1974 г. открыли четыре газоконденсатных залежи. В 1979 г. потенциальная продук­ тивная площадь на шельфе Лабрадора была приращена к северу, после того как фирма «Эльф акитэн» пробурила в 80 км от побережья острова Баффинова

Земля скважину «Хекья А-72». Эта скважина вскрыла на глубине 3269 м про­ дуктивный разрез с общей мощностью 55 м. Из-за окончания бурового сезона этот разрез не был полностью разбурен и испытан. Работы были возобновлены летом 1980 г. Кроме того, фирма «Петро-Канада» (оператор группы «Исткэн», в которую входило девять компаний) в 1980 г. пробурила три скважины на шельфе Лабрадора.

В1979 г. были подтверждены хорошие перспективы нефтеносности на шельфе моря Бофорта (северо-запад Канады). Фирма «Доум петролеум» ис­ пытала скважину «Копаноар М-13», находящуюся в 80 км от берега, в водах глубиной 57 м. При этом при испытании 15-метрового интервала (общая мощ­ ность продуктивной толщи, кровля которой залегает на глубине 3505 м, состав­ ляет 61 м) получили более 950 м3/сут нефти. Скважина была заложена в 1977 г., пробурена до конечной глубины (4320 м) в 1978 г. и испытана в 1979 г.

При испытании других скважин в море Бофорта были получены значитель­ ные притоки газа. Картировано 45 крупных структур, аналогичных структуре Копаноар. Фирма «Доум» в 1979 г. во время бурового сезона, продолжавшегося 100 сут, эксплуатировала четыре буровых судна. Летом 1980 г. в некоторые скважины, бурившиеся в 1979 г., был осуществлен повторный ввод инстру­ мента, и их испытали.

Высокая перспективность еще не разбуренных участков в море Бофор­ та подтверждалась сделкой между фирмами «Хант бразерс» и «Энгилхард майнералз». С одобрения канадского агентства по иностранным инвестициям 20% участков площадью 1,46 млн га, принадлежащих фирме «Хант», были проданы фирме «Энгилхард» за 700 млн дол.

Вбассейне Свердруп (острова Канадского Арктического архипелага) фирма «Панарктик ойлс» пробурила еще одну морскую газовую скважину-от- крывательницу «Чар G-07», расположенную в 42 км юго-восточнее газового месторождения Кинг-Кристиан. Из трех песчаных интервалов, залегающих между 1581-1680 м, получили 513 тыс. м3/сут газа, а при испытании интерва­ ла 1315-1319 м образовался 457-метровый столб нефти. Скважина пробурена

снамороженной ледяной подушки в водах глубиной 262 м близ острова Эл- леф-Рингнес. В 1979 г. было обнаружено морское месторождение Уайтфиш, причем вторая скважина, пробуренная наклонно с той же ледяной подушки, что и скважина-открывательница, подтвердила это открытие.

До открытия месторождения Уайтфиш фирма «Панарктик» оценивала до­ казанные запасы газа в бассейне Свердруп в 360 млрд м3. Считалось, что Уайт­ фиш — возможно, самое крупное газовое месторождение из обнаруженных в канадской Арктике, а если учесть ресурсы месторождений Чар, то общие запасы газа в бассейне могли составить примерно 579 млрд м3. Такие запасы