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

просов рынка сбыта, и в результате, как предполагалось, должна была сло­ житься единая система, которая соединит все основные районы добычи газа, расположенные на Канадском Арктическом архипелаге, с рынками сбыта США и Канады.

Перед началом в середине 80-х гг. строительства системы газопроводов «Полар гэс» требовались немалые капиталовложения в разработку проекта, закупку материалов, планирование и т. д. Необходимые средства в основном представлялись компаниями, ведущими разведку и разработку газовых место­ рождений у Канадского Арктического архипелага.

В 1980 г. в Канаде была принята программа развития нефтяной промыш­ ленности. В основе программы, о реализации которой было объявлено три года назад, лежали две основные предпосылки. Во-первых, федеральное правитель­ ство продолжало прилагать усилия сделать страну энергетически независимой за счет разработки нефтяных и газовых месторождений в шельфовых районах. Во-вторых, предотвращение утечки денежных средств в другие страны обес­ печивало возможность «каиадизации» собственной нефтяной промышлен­ ности. При принятии программы предполагалось, что ассигнуемые средства будут возвращены в результате продолжающегося роста цен на нефть. Однако цены на нефть упали и, оставались стабильными в течение некоторого вре­ мени. В то же время затраты на реализацию программы развития нефтяной промышленности Канады продолжали возрастать. Начальный бюджет, рассчи­ танный на три года, предполагался в сумме 2,5 млрд дол. Ко времени начала реализации программы суммарные конечные затраты на нее уже оценивались в 4,4 млрд дол.

Президент компании «Импириал ойл» выражал сомнения в том, что фе­ деральное правительство Канады сможет поддерживать выполнение про­ граммы развития нефтяной промышленности из-за больших ассигнований (2 млрд канадских дол./год). Тем не менее министр энергетики Канады Жан Кретьен считал, что необходимо продолжать реализацию этой программы. Более 80% ассигнований, предусмотренных на выполнение этой программы, было направлено на стимулирование бурения скважин в шельфовых районах, особенно у атлантического побережья страны. Компания «Доум Канада» на бурение скважин в море Бофорта предполагала получить от федерального пра­ вительства 600 млн дол.

Власти Новой Шотландии в конце 1982 г. разрешили с федеральным пра­ вительством все споры, касающиеся принадлежности месторождений и их разработок. В результате часть фирм-операторов перебросила в этот регион персонал и буровые установки, предназначенные для ведения работ в дру­ гих провинциях, где разногласия с федеральным правительством до сих пор

существовали. Поэтому объем буровых работ на шельфе Новой Шотландии в 1982 г. стал самым большим по стране. В конце 1982 г. в регионе работало шесть буровых установок (три принадлежат компании «Мобил ойл оф Канада», две — «Петро-Канада» и одна — «Шелл»). У побережья Новой Шотландии было пробурено 74 скважины и открыты следующие крупные месторождения: компанией «Мобил» — Венчур, Тебод, Уэст-сейбл, Кохассет, Сигиалта и Игл (совместно с «Шелл»); компанией «Шелл» — Примроуз, Онаидага и Банкеро (совместно с «Петро-Канада»).

Общая стоимость разведочных работ в регионе превысила 2 млрд дол., причем в 1982 г. были подписаны соглашения на сумму в 1,6 млрд дол.

Дальнейшая разработка открытых на континентальном шельфе Новой Шотландии месторождений сдерживалась отсутствием рынка сбыта для газа. Так, например, минимальная суточная добыча газа на месторождении Венчур составила более 11 млн м3, что перекрывало потребности в этом виде топлива всех восточных провинций Канады. По этой причине компания «Мобил ойл оф Канада» была занята разработкой реального плана экспортных поставок газа.

Поисковое бурение на континентальном шельфе у побережья полуострова Лабрадор и острова Ньюфаундленд в 1983 г. находилось в начальной стадии. Доказанные запасы нефти в этом районе составляли 3 млрд м3, а по расче­ там, сделанным с помощью ЭВМ (вероятность 50% ), — 2,3 млрд м3. Однако некоторые специалисты считали эту оценку заниженной, так как, во-первых, поисковые работы последних двух сезонов изменили максимальные оценки запасов, увеличив их втрое, и, во-вторых, из 15 поисковых скважин, пробурен­ ных за год, только три не дали при испытаниях притока нефти или газа.

В районе Большой Ньюфаундлендской банки открыт ряд месторождений, общие извлекаемые запасы которых оценивались в 2,4 млрд м3. По мнению специалистов компании «Империал ойл», месторождения континентального шельфа восточного побережья Канады содержат 4 млрд м3 нефти, что ставит этот регион в один ряд с регионом Северного моря.

Объем буровых работ в 1983 г. зависел от решения спора между федераль­ ным правительством и властями провинции Ньюфаундленд о принадлежнос­ ти новых месторождений и контроле за их разработкой. Если же разногласия урегулируются, то ассигнования на разработку запасов региона будут выше, чем в 1982 г. В обратном случае «Мобил ойл оф Канада» станет единственной компанией, ведущей здесь работы, причем только разведочные. В 1982 г. ком­ пания «Мобил ойл оф Канада» затратила на бурение скважин, в районе остро­ ва Ньюфаундленд 190 млн дол. В 1983 г. планировалось пробурить 10 новых скважин, затраты при этом составляли 420 млн дол.

На континентальном шельфе у побережья полуострова Лабрадор обна­ ружены в основном газовые месторождения, разработка которых требовала больших затрат. Но ввиду того, что потребности в поставках газа в 1982 г. отсутствовали, эти месторождения были законсервированы, а дальнейшие ас­ сигнования на поисковые работы уменьшены.

К началу 1983 г. три компании («Доум петролеум», «Эссо» и «Галф»), вы­ ступающие в качестве операторов, последовательно претворяли в жизнь планы поисковых работ в районе моря Бофорта. Они надеялись наконец, выявить здесь запасы углеводородов в таком объеме, при котором федеральное прави­ тельство разрешило бы начать строительство трубопровода, необходимого для транспортирования добываемого сырья.

В1983 г. планировалось пробурить 12 скважин, при этом стоимость работ составляла 677 млн дол. Бурение скважин в море Бофорта велось с помощью четырех буровых судов (в сезон «чистого моря»), а также с искусственных островов различного типа, которые могли использоваться круглогодично.

Перспективы этого региона зависели от результатов бурения оконтуривающих и оценочных скважин в 1983 г.

Врайоне Канадского арктического архипелага представляло пробурить 25 скважин из них 17 — на континентальном шельфе в районе островов Принс-Патрик, Мелвилл, Камерон, Корнуолл, Аксель-Хейберг, Амунд-Ринг- нес, Эллеф-Рингнес, Борден, Маккензи-Кинг и некоторых других. Оператором 66 канадских компаний, подписавших соглашение в ноябре 1982 г., выступа­ ла компания «Панарктик груп». Стоимость работ по соглашению составила 700 млн дол., лицензионная площадь — 145 тыс. км2.

В1982 г. разведочные работы велись в основном на структуре Сиско, рас­ положенной в 16 км к западу от острова Лохид, где, по мнению компании

«Панарктик груп», может быть обнаружено месторождение с запасами нефти, оценивающимися более чем в 160 млн м3. Здесь были пробурены скважины С-42 и С-42А, при испытании которых из горизонта авингак были получены притоки нефти. В 1982 г. было пробурено пять скважин, две из которых оказа­ лись сухими. В 1983 г. компания предполагала пробурить еще три скважины; стоимость работ составляла 63 млн дол.

Кроме бурения скважин в непосредственной близости от уже открытых месторождений в планы компании «Панарктик груп» входило ведение поис­ ковых работ около острова Грейам (в восточном секторе бассейна Свердруп) и в проливе Принс-Густав-Адольф.

По мнению специалистов «Панарктик груп», потенциальные запасы угле­ водородов Канадского Арктического архипелага оцениваются в 1,6 млрд м3 нефти и 2,8 трлн м3 газа.

В 1983 г. должны были начаться поиски углеводородов в Гудзоновом за­ ливе, где уже было отработано 5 тыс. км сейсмопрофилей — в заливе Святого Лаврентия и в заливе Фанди.

Объем разведочного бурения на суше Канады в 1984 г. существенно сокра­ тился главным образом из-за низких цен и уменьшения спроса на природный газ. В то же время морское бурение в отдаленных районах стимулировалось крупными правительственными субсидиями. В число районов активного мор­ ского бурения входили осадочные бассейны у побережья Атлантического океа­ на (Шотландский шельф и Большая Ньюфаундлендская банка) и на дальнем северо-западе Канады (море Бофорта и бассейн Свердруп). Действуя в рамках программы активизации поисков морских нефтяных и газовых месторождений, компании, находящиеся под контролем правительства Канады, были наделены особыми правами на компенсацию до 80% своих затрат на разведку в отдален­ ных районах.

Юго-восточнее полуострова Новая Шотландия и к северо-востоку от острова Сейбл простирается погруженная в воду структура — Шотландский шельф, сулящая перспективы промышленной добычи газа. В 1979 г. компа­ ния «Мобил» открыла здесь новое газовое месторождение Венчур, а в 1983 г. компания «Шелл» — газовое месторождение Гленелг J-48, расположенное в 298 км юго-восточнее г. Галифакса в водах глубиной 85 м. При испытании скважины-открывателышцы из шести зон получили 100-850 тыс. м3/сут газа,

атакже 102 м3/сут газового конденсата. Компания «Мобил» разработала про­ грамму освоения месторождения Венчур, которая предусматривала установку эксплуатационной платформы примерно в 16 км восточнее острова Сейбл в во­ дах глубиной 23 м. Начало освоения месторождения предполагалось в 1986 г.,

адобыча газа — в 1988 г.

Осуществление планов дальнейшей оценки запасов и освоения месторож­ дения Хиберниа, а также связанных с ним месторождений на Большой Нью­ фаундлендской банке было приостановлено из-за затянувшегося спора между канадским федеральным правительством и властями провинции относительно юридического права на разработку шельфа острова Ньюфаундленд. Группа компаний во главе с «Мобил ойл Канада» пробурила на месторождении Хибер­ ниа девять скважин, из которых восемь оказались продуктивными.

На шельфе полуострова Лабрадор за последние годы были открыты га­ зовые и газоконденсатные месторождения. В 1984 г. реализация программы разведки в этом районе, где главным оператором являлась компания «ПетроКанада», была приостановлена на неопределенный срок.

В 1983 г. из-за тяжелой ледовой обстановки в море Бофорта прекрати­ лись буровые работы у северо-западного побережья Канады. Однако компания

«Галф Канада» смогла в короткий период провести работы с помощью уни­ кальной буровой установки конической формы, специально сконструирован­ ной для условий моря Бофорта. В результате удалось пробурить потенциально продуктивную скважину, к испытанию которой приступить не смогли из-за вынужденного перебазирования установки с целью защиты ее от мощного воздействия льда. В сезон бурения 1984 г. компанией было предусмотрено за­ кончить здесь две скважины и начать проводку еще двух.

1984-1985 гг. считались решающим периодом разведки в море Бофорта. До сих пор оптимизм поддерживали две пробуренные продуктивные скважины. При испытании скважины «Тук М-09», проводка которой осуществлена на суше в дельте реки Маккензи, были получены значительные притоки конденса­ та и приходного газа. При опробовании поисковой скважины «Кадлук» испы­ тателем пласта, спущенным на колонне бурильных труб, из шести интервалов получены притоки сухого газа с незначительным количеством нефти.

Вбассейне Свердруп на дальнем севере Канады ежегодно реализовались небольшие по объемам программы бурения скважин с искусственных ледяных островов. В 1984 г. ни о каких значительных достижениях в этом районе не сообщалось, хотя, по-видимому, было открыто несколько небольших морских месторождений, главным образом газовых.

В1984 г. значительное внимание было привлечено к морю Бофорта. Нефтяное месторождение Амолигак, открытое в 1984 г. компанией «Галф

Канада рисорсиз», содержало достаточные запасы, чтобы сделать возможным реализацию в полном объеме, первого проекта разработки морского месторож­ дения в канадской части моря Бофорта. Были рассмотрены более 40 техничес­ ких предложений по организации добычи нефти. Углеводородный потенциал моря Бофорта огромен. По оценке Геологического управления Канады запасы нефти и газа в море Бофорта и в дельте реки Маккензи составляли соответ­ ственно 1,46 млрд м3 и 2,16 трлн м3. Первая скважина была пробурена на по­ бережье компанией «Галф Канада рисорсиз» с партнерами 19 лет назад. С тех пор пробурили 145 скважин на суше и 46 в море. По состоянию на июнь 1984 г. здесь открыты запасы, составляющие 200 млн м3 нефти и 270 млрд м3 газа (без учета запасов двух недавно открытых нефтяных месторождений — Питсиулак и Амолигак).

Месторождение Питсиулак — первое открытие компании «Галф Канада рисорсиз» в 1984 г. Бурение скважины-открывательницы было начато в 1983 г. с помощью основания «Каллак» и закончено в июле 1984 г. При ее испытании получено до 364 м3/сут нефти.

Вторая скважина («Амолигак»), пробуренная этой компанией в 1984 г., привела к крупному открытию запасов нефти и газа. При испытании скважины

получено до 822 м3/сут нефти, однако ее рабочий дебит составлял 2162 м3/сут. Летом 1985 г. должно было начаться бурение оконтуривающих скважин, чтобы полностью определить запасы и возможности добычи с месторождения. Про­ ект его разработки мог быть составлен через 18 месяцев.

Согласно прогнозным оценкам, в западной части Канады будет проис­ ходить непрерывное снижение добычи нефти, и к 2000 г. ее уровень составит около 118 тыс. м3/сут. Образующийся дефицит в потреблении нефти должен был покрываться за счет ее добычи из битуминозных песчаников, а также из морских месторождений у восточного побережья страны и в море Бофорта.

Компания активно изучала ряд альтернативных вариантов добычи нефти в море Бофорта. В 1982 г. были начаты инженерные исследования, предшест­ вовавшие разработке этого района. В 1984 г. завершены исследовательские работы стоимостью 5 млн дол., проводилась их детальная оценка, чтобы уста­ новить технологические трудности и выделить площади, требующие дальней­ шего изучения.

Чтобы обеспечить добычу нефти в водах глубиной 18-27 м на участках акватории, покрытых льдом большую часть года, необходимо было преодо­ леть ряд сложных технических проблем. С учетом своевременного их реше­ ния поступление нефти из этого района на рынки сбыта могло бы начаться

в1991-1992 гг.

В1984 г. площадь дренирования, охватываемая одной платформой, зависе­ ла главным образом от радиуса действия наклонной скважины. С технической точки зрения, ее можно отклонить на 60 °С, однако проводились исследования

взоне вечной мерзлоты для дальнейшего увеличения радиуса действия. Для проектирования существовала хорошая база данных по океанографии, клима­ тологии, морскому льду, прибрежным и морским источникам гравия и общей геологии поверхностных отложений. Вместе с тем недостаточно изучены во­ просы, касающиеся зон вечной мерзлоты, разрушающего действия природного льда и сейсмичности.

Но наибольшие усилия были сконцентрированы на выборе конструкций сооружений. Кроме техники строительства островов, широко использовавшей­ ся в прошлые годы в море Бофорта, изучались другие сооружения гравита­ ционного типа: бетонное и железобетонное без берм; стальное, упроченное бетоном, и бетонное на бермах.

Главный фактор, который необходимо было учитывать при укладке под­ водных трубопроводов и коллекторов, — их защита от разрушающего воздей­ ствия придонного льда. Первоначальная оценка свидетельствовала о том, что по меньшей мере половина затрат на строительство морского трубопровода будет приходиться на его заглубление.

При разработке систем подводной добычи большое внимание следовало уделять опорным плитам, системам коллекторов и фонтанной арматуре.

Имелись два варианта транспортирования нефти к южным рынкам сбыта: по магистральному трубопроводу в долине реки Маккензи или танкерным флотом. Оба варианта имели свои преимущества, однако исходя из совре­ менного уровня развития технологии и накопленного опыта трубопроводный транспорт оказывался предпочтительнее. При рассмотрении более 40 техни­ ческих предложений по организации добычи углеводородов в море Бофорта промысловые сооружения и системы сбора исследовались исходя из принци­ па минимизации капитальных затрат и обеспечения максимальной добычи нефти при разработке месторождения с применением одной эксплуатацион­ ной платформы.

Одно предложение, представляющее интерес, предусматривало строитель­ ство центральной платформы для бурения и подготовки нефти, соединенной с берегом трубопроводом. Сателлитные донные опорные плиты, установлен­ ные на заранее пробуренных скважинах, соединялись с центральной платфор­ мой с помощью заглубленных подводящих трубопроводов. Плиты располагали

вуглублениях, чтобы избежать контакта с придонным льдом.

В1984 г. оборудование для добычи монтировали при минимальных запа­ сах нефти, составляющих 48 млн м3. Параметры продуктивного пласта и свой­ ства флюидов должны быть такими, чтобы этот объем мог дренироваться че­ рез систему добычи с применением одной платформы. Использование такой системы давало возможность эксплуатировать нефтяные залежи с запасами менее 48 млн м3. Залежи меньшего размера могли быть подключены к систе­ ме эксплуатации более крупного месторождения и их разработка становилась рентабельной.

Вдолине реки Маккензи предполагалось соорудить подземный трубо­ провод малого диаметра. Чтобы оправдать укладку трубопровода диаметром 508 мм, способного транспортировать около 24 тыс. м3/сут нефти, потребова­ лось бы 111-127 млн м3 ее запасов.

При рассмотрении вариантов добычи нефти в море Бофорта использова­ лись различные методы моделирования процессов бурения и разработки мес­

торождений, один из которых приводится ниже.

К середине 80-х гг. предполагалось значительное увеличение объемов неф­ тегазопоисковых и разведочных работ в Арктике, на глубоководных участках морей Бофорта и Чукотского. В связи с этим особенно актуальным становился вопрос о необходимости разведки ледовой обстановки и ее долгосрочных про­ гнозов, а также о возможности проведения работ в сложных ледовых условиях. Однако, как показывала практика, даже при хорошо налаженной службе ледо­

вой разведки и прогноза далеко не всегда удавалось обеспечить безопасное

ибез простоев выполнение работ. Поэтому понятно стремление оценить с по­ мощью математического моделирования вероятность успешного завершения работ еще до их непосредственного осуществления. Результаты математичес­ кого моделирования помогали принять правильное решение при проектирова­ нии работ и при выборе необходимой буровой установки.

Кустановкам, которые можно было бы использовать в условиях Аркти­ ки, относились буровые суда и различные стационарные платформы. Выбор буровой установки в каждом конкретном случае определялся экономически­ ми и технологическими соображениями. Для обеспечения круглогодично­ го бурения использовались насыпные острова и стационарные платформы, способные противостоять воздействию льда. Однако успешное сооружение искусственного острова, буксировка платформы по морю и ее установка в значительной степени зависят от ледовой обстановки. Буровые суда могли проводить работы только летом, пока поверхность свободна ото льда. Про­ должительность рабочего периода можно несколько увеличить за счет осен­ них месяцев, если укрепить корпус бурового судна, а также использовать ледокол. Но в Арктике летом существовала угроза столкновения с дрейфую­ щими льдами. В таких случаях буровые суда вынуждены прерывать работу

исниматься с места в результате чего возникали простои. Таким образом, при определении продолжительности летнего рабочего сезона и планирования работ на этот период должны были учитываться все возможные осложняю­ щие факторы.

Вкачестве примера рассматривалось бурение в море Бофорта. Приво­ дился вариант расчета продолжительности рабочего сезона для судна, осу­ ществляющего бурение в водах глубиной 90 м. Конструкция судна, а также вспомогательных судов должна позволять проводить работы до тех пор, пока толщина льда не превысит 0,6 м. Успешное завершение запланированных операций зависит от соотношения между продолжительностью периода, бла­ гоприятного для проведения работ, и интервалом времени, необходимым для выполнения всей программы в целом. Продолжительность периода, благо­ приятного для проведения работ, оценивалась по методу Монте-Карло. Для этого на основе статистических данных в ЭВМ вводили исходные параметры, такие как дата возможного начала работ весной, число возможных столкнове­ ний с дрейфующим льдом в летний период и продолжительность связанных

сэтим простоев, скорость нарастания нового ледяного покрова в осенний

период.

Упрощенная логическая схема, используемая при определении продолжи­ тельности рабочего сезона для бурового судна в море Бофорта, приведена на

рис. 3.19. Программа для ЭВМ, в основу которой положена эта схема, выпол­ нялась в режиме многократного повторения.

Мноюкратное пов­ торение цикла

Рисунок 3.19— Типичная логическая схема для определения продолжительности рабочего сезона для бурового судна

с учетом возможного появления дрейфующего льда:

1 — оценить возможную продолжительность рабочего сезона путем определения конкрет­ ных сроков начала и окончания работ; 2 — определить возможное число случаев появления дрейфующего льда; 3 — выявить есть ли угроза появлении льда; 4 — наметить предполагаемую продолжительность присутствия льда; 5 — вычесть время присутствия льда и вынужденного простоя; б — выявить, есть ли угроза повторного появления льда; 7 — рассчитать резервное рабочее время

При этом предполагалось, что при возникновении угрозы столкновения с паковым льдом буровое судно каждый раз покидает площадку на этот опас­ ный период. На рис. 3.20 представлен график, по которому можно оценить вероятность успешного завершения бурения скважины в море Бофорта при глубине моря 90 м в течение одного летнего сезона.

Продолжительность бурения одной скважиныt сут

Рисунок 3.20 — График зависимости вероятности успешного заканчивания скважины

в море Бофорта за один рабочий сезон от проектной продолжительности бурения

Согласно графику, вероятность успешного заканчивания скважины, на бурение которой по проекту необходимо от 60 до 80 сут, в течение одного рабочего сезона составляет 30-50%. Для двух рабочих сезонов вероятность успешного завершения работ повышается до 50-75 %.

Предлагаемая схема (см. рис. 3.19) могла быть использована с некоторы­ ми изменениями и для расчета продолжительности работ при сооружении на­ сыпного острова под буровую площадку. Успешное проведение буксировки и установки стационарной платформы также в значительной степени зависит от ледовой обстановки и конкретных условий на маршруте. Используя такие исходные данные, как дата предполагаемого начала работ и сведения о ледовой обстановке, можно было оценить вероятность успешного прохождения наи­ более узких, опасных участков маршрута, так называемых ворот. На рис. 3.21 дана упрощенная логическая схема, используемая для определения вероятности успешной установки стационарной платформы, буксируемой к месту работ по маршруту с несколькими воротами в условиях сложной ледовой обстановки.

С помощью такой схемы можно было рассчитать вероятность успешной установки стационарной буровой платформы в течение первого рабочего се­ зона, а также остановки ее на маршруте у каких-либо ворот. Например, при буксировке большой стационарной платформы, имеющей осадку 18 м, из южного сектора Чукотского моря к новому месту работы в восточной части моря Бофорта предполагалось прохождение двух ворот. При средней скорости передвижения 1,8-3,6 км/ч и исходя из расчета, что на установку платформы