книги / Освоение малых морских месторождений

Были также проведены исследования, касающиеся влияния движения судна на работу ректификационных колонн. Исследова­ ния проводились с помощью созданной компанией PNV модели­ рующей установки. Результаты исследований показали, что пос­ тоянный наклон судна отрицательно сказывался на эффективнос­ ти работы колонн, в то время как нерегулярная качка при волнении моря будет иметь незначительный эффект после внесения б конструкцию тарелок соответствующих изменений. Поскольку сохранение горизонтального положения танкера благодаря балласту не вызывает затруднений, можно сделать вывод о том, что этот вид оборудования при любых предполагаемых условиях окружающей среды будет работать на танкере удовлетворительно, Лаже если добываемый газ закачивается в пласт или исполь­ зуется в других целях, в плавучей эксплуатационной системе следует предусматривать горелочное устройство, рассчитанное на сжигание полного объема газа в случае необходимости.

Хотя на стационарных платформах давно применяются горелочные устройства на консолях, идея использования открытого факела на плавучих эксплуатационных системах танкерного типа вызывает серьезные возражения, особенно в процессе загрузки нефти в челночный танкер. Кроме того, чтобы тепловое излу­ чение не превышало допустимый уровень, необходимая длина консоли должна быть около 70 м. Применение факельных голо­ вок, в которых используется эффект Коанда, позволяет уменьшить длину консоли до 50 м, однако делает горелочные устройства очень шумными.

На плавучей эксплуатационной системе «Кастеллон» горелоч-

ные устройства с водяным охлаждением сжигают в сутки 57 тыс. м* газа. Они требуют применения специальных коррозионностойких материалов и стоят довольно дорого. Сжигание на них больших объемов газа является экономически неэффективным, поскольку необходимы большие объемы охлаждающей воды.

Преодолеть эти трудности можно с помощью низкого факела. Факел устанавливается вертикально, а в нижней его части создают искусственную тягу— в результате получается низкое и неяркое пламя. Чтобы уменьшить тепловое излучение, горелка и пламя заключаются в трубу с огнеупорным покрытием. Внизу она имеет отверстия для обеспечения естественного охлаждения огнеупор­ ного материала, Горелочное устройство для сжигания 180 тыс. м3/сут газа должно иметь трубу диаметром 4,5 м высо­ той 22 м и электрический двигатель мощностью 56 кВт для создания искусственной тяги. Общая стоимость такой компоновки меньше стоимости горелочного устройства эквивалентной мощнос­ ти на консоли. Разработаны проекты аналогичных горелочных устройств, рассчитанных на сжигание в сутки 1,4 млн. м3 газа. Они должны иметь трубу диаметром И м и высотой 22 м.

Как выяснилось, низкие факелы могут в течение длитель­ ного периода функционировать без искусственной тяги. При от­ сутствии пламени они могут работать как газоотводные трубки.

72

4

Рис. 2.15. Глубоководная плавучая система для добычи и хранения нефти:

проволочного наката; // — эксплуатационный райзер; i 2‘ — опорные рамы, расположенные на некотором

расстоянии от основания райзера, для обеспечения возможности проведения ремонта н бурения с другого судна

бурение и ремонт с другого судна. Транспорт нефти осуществляют посредством челночных танкеров.

При использовании небольших плавучих систем в пространст­ ве, образованном двойной обшивкой, можно установить резервуа­ ры для стабилизации волновой нагрузки с целью улучшения характеристики движения системы.

Рассматриваемые системы обладают рядом преимуществ, ко­ торые позволяют снизить затраты на разработку месторож­ дения:

I. Предварительный расчет характеристики движения, прове­ денный применительно к более чем 50 баржам различной формы, показывает, что оптимизацией соотношения между длиной, шириной и осадкой баржи можно добиться значительного уменьшения вертикальных колебаний системы по сравнению с ти­ пичной полупогружной установкой (рис. 2Л6).

74

Д лина волны, м

Рис. 2.16. Сравнение характеристик движения оптимальной баржи и полупогружний установки:

2.Простота формы баржи позволяет осуществлять строитель­ ство на мелководных строительных площадках — в результате стоимость строительства работ снижается.

3.Система отличается высокой грузоподъемностью палубы.

4. Емкость для хранения нефти имеет малую вместимость.

5. Строительство судна осуществляют в соответствии с пос­ ледними требованиями, такими как обеспечение двойной обшивки, и самыми высокими нормами, установленными Международной метеорологической организацией (IMQ*). Тем самым снимается вопрос о необходимости проведения дорогостоящих переделок.

6.Турельная система швартовки обеспечивает мобильность баржи, которая может быть быстро переведена на другую точку или уведена в сторону от надвигающегося айсберга.

7.Установка плавучей системы на новой точке представляет собой сравнительно легкую и безопасную операцию.

8.Ликвидация плавучей системы также не потребует больших

затрат.

9. Способность судна выдерживать большие полезные нагруз­ ки позволяет разместить на нем дополнительное оборудование, на-

1МО— International Meteorological Organisation.

75

пример, системы для закачки волы и газа в пласт или газосепарэционную установку.

СРАВНЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАТРАТ И АНАЛИЗ РИСКА

Сравнение затрат

При рассмотрении разработки и обустройства месторождения в Северном море с использованием плавучей системы для добычи, хранении и отгрузки нефти в отличие от применения стационарных платформ можно дать следующую разбивку капитальных вложе­ ний (в %), составляющих в сумме приблизительно 200 млн. ф. ст., как на месторождении Бучан:

Распределение совокупности дохода (в %) по месторождению с запасами в 8 млн. м3 может быть следующим:

Ниже приведено сравнение затрат по месторождениям Аргилл и Бучан.

На месторождении Аргилл капитальные вложения к 1975 г составили небольшую сумму в 90—125 млн. ф, ст. при извлекаемых запасах в 12 млн. м1 нефти, что объяснялось тем. что нефтедобы­ вающие системы большей частью арендовались, а не покупались. В 1982 г. эксплуатационные расходы составили около 55 млн. ф. ст. На месторождении Бучан к 1981 г. капитальные вложения достиг­ ли приблизительно 225 млн. ф/ст., а с внедрением газлифта они должны подняться до 250 млн. ф, ст. Эксплуатационная система является собственностью ВР. Извлекаемые запасы составляют 8 млн. м \ поэтому эксплуатационные расходы здесь меньше, чем на месторождении Аргилл. В 1982 г. они составили 27 млн. ф. ст.

Для небольших месторождений с извлекаемыми запасами 4,8—12,8 млн. м:*нефти и сроком эксплуатации 7—11 лет арендные отношения представляются предпочтительными. При этом компа-

7Ь

ния-оператор может обеспечить опережающую добычу при мини­ мальных капитальных вложениях.

Поскольку на плавучую эксплуатационную систему приходится от четверти до трети всех расходов на обустройство место­ рождения, она заслуживает внимания. Компании-операторы рас* сматриваютее как основной источник сокращения расходов за счет внедрения новых конструкторских решений и стандартизации. К сожалению, трудно представить, чтобы усовершенствованием пла­ вучих систем можно было бы добиться большой экономии средств; тем не менее в свете опыта, полученного на месторождениях Бучан и Аргилл, сокращение расходов на 20—30 % кажется реальным.

Стоимость стационарной платформы составляет приблизитель­ но 4300 долл. США на 1 т (или 2800 ф. ст* при курсе 1,54 долл. США = 1 ф. ст.), а полупогружной плавучей установки— около 5000 долл. США на I т, Значительной экономии средств можно добиться за счет разработки серий стандартных эксплуатационных установок и за счет ужесточения контроля за расходами на заво­ дах по изготовлению платформ, но гораздо большей экономии можно достичь, если отказаться от применения плавучих эксплу­ атационных платформ. Здесь предлагаются два ключевых направ­ ления технологического поиска, в которых кроются резервы сок­ ращения расходов.

В общем и целом, на каждую тонну оборудования, установлен­ ного на палубе полупогружной плавучей системы, требуется 4—5 т стали опорной конструкции, следовательно, подводные системы являются потенциальным источником экономии средств. Расши­ рение применения подводных опорных плит, макифольдов и других систем означает экономию по меньшей мере 4300 долл. США на 1т за счет расходов на материалы и строительные работы. Однако экономия от применения подводной технологии отодвигается во временн, что объясняется расходами на поиск новых технических решений.

В настоящее время подводная опорная плита имеет массу все­ го лишь около 2000 т. Однако изготовление такой плиты — дело довольно сложное, поэтому стоимость ее составляет 60—100 млн. долл. США. Д ля эксплуатации сателлитных скважин могут при­ меняться более простые подводные опорные плиты-манифольды (25—35 млн. долл. США). Кроме того, под водой используются пакеты выкидных линий, которые в зависимости от расстояния до эксплуатационного комплекса могут стоить 3—5 млн. долл. США на 1 км. Поэтому с помощью подводной технологии можно до­ биться существенной экономии спустя некоторое время после ее внедрения.

Еще одна альтернатива полупогружной платформы — это конструкция на базе танкера {или баржи) с системами для добычи и хранения нефти. В этом случае ключевой проблемой слу­ жит разработка райзера — стального или гибкого. При достаточно высоком уровне разработки эксплуатационного райзера примене­

77

ние вместо полупогружных платформ плавучих систем на базе тан­ кера может стать реальностью. Экономический анализ показы­ вает, что стоимость переоборудованного танкера может быть вдвое ниже стоимости специально построенной полупогружной плат­ формы, что означает сокращение 17 % расходов в целом по месторождению с извлекаемыми запасами 8 млн. м3 нефти.

Подводные системы (которые включают подводную устьевую арматуру, опорную плиту, раму, райзеры и т. и.) также представ­ ляют собой источник сокращения расходов на разработку мес­ торождений. Подводная технология — дорогая технология. Так, например, устье мокрого типа обычно обходится втрое дороже, чем эквивалентное устье на платформе. Однако при соответ­ ствующем уровне подводных разработок подводные системы могут способствовать сокращению экономических затрат.

АНАЛИЗ РИСКА ДЛЯ ПЛАВУЧЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Надводные операции

Анализ риска применительно к надводным операциям прово­ дился на основе опыта, накопленного за несколько лет эксплуата­ ции стационарных и плавучих конструкций. Этот опыт и проведе­ ние исследований показывают, что в целом риск одинаков. Об этом свидетельствуют и ставки страховки, назначенные за каждую операцию. Страховка за плавучую буровую установку состав­ ляет примерно 2 % от капитальных вложений, а по стационарной платформе она колеблется от 3,55 до 1,7 % (а в среднем состав­ ляет 2,5 %).

Подводные операции

Анализ риска применительно к подводным операциям был зат­ руднен по причине «молодости» подводных систем. Опыт эксплуа­ тации подводных скважин и выкидных линий сказался успешным там, где применялась несложная, хорошо отработанная техноло­ гия. Анализ показывает, что подводные операции, связанные с процессом добычи, в плане мелких проблем (повреждение якорем выкидной линии) более рискованы для плавучих систем. Что ка­ сается серьезных проблем (выброс, пожар,столкновение), а также самого процесса бурения и добычи, то подводные операции в этом случае более рискованы для стационарной платформы.

Конструкции

Плавучие полупогружные установки успешно применяются в течение целого ряда лет, тем самым доказана способность новой системы противостоять нагрузкам от окружающей среды.

Риск, связанный с использованием плавучих систем и стацио-

7й

нарных платформ во время шторма со 100-летним периодом пов­ торяемости, почти одинаков. Современные полупогружные уста­ новки были подвергнуты анализу и изучению с помощью контроль­ но-измерительных приборов с целью выявления сопротивлений конструкции волновым нагрузкам. Анализ показал, что срок экс­ плуатации установок превышает 50 лет. Плавучая установка легче поддается инспекции на предмет определения усталостных на­ пряжений конструкции. Ремонт и обслуживание такой установки также осуществляются проще, чем стационарной конструкции, поэтому усталостная долговечность ее больше и, соответственно, риск, связанный с износом конструкции меньше.

Если для стационарной платформы критический компонент — это основание, то для плавучей конструкции — системы анкеровки и плавучести.

Повреждение основания стационарной платформы, вызванное размывом, выбросом или грунтовыми условиями, может оказаться необратимым и привести к потере платформы со всеми ее сква­ жинами, Повреждение системы анкеровки ведет к сносу плавучей конструкции с точки и%к временному, но не окончательному прекращению процесса добычи нефти. В плане крупных аварий (выброс, пожар и столкновения) использование стационарной платформы связано с большим риском. Любое из этих трагических происшествий может привести к потере всех скважин платформы и прекращению добычи. Что касается плавучей системы, то для нее самые тяжелые из возможных последствий связаны с потерей плавучести. Наличие оборудования для временной остановки сква­ жин, прибора для обнаружения утечем газа и систем пожарной сигнализации считается одинаково необходимым как для стацио­ нарных, так и для плавучих конструкций.

Открытое фонтанирование привело к полной потере несколь­ ких стационарных установок (самоподъемных). Что касается пла­ вучих систем, то только в одном случае открытое фонтанирование привело к полной потере системы. Следует отметить, что, как сви­ детельствует опыт, плавучая установка не пойдет ко дну, если люки будут расположены так, чтобы воспрепятствовать ее затоплению. Способность плавучей установки к перемещению от точки, где про­ изошел выброс, можно считать преимуществом, если вспомнить о последствиях, которые может иметь такая же авария для стацио­ нарной платформы.

Пожар на плавучей и стационарной платформах может выз­ вать одинаковые разрушения, поэтому связанный с ним риск оди­ наков. Однако большой пожар может привести к потере стационар­ ной платформы со всеми ее скважинами. При возникновении силь­ ного пожара на плавучей конструкции она может сгореть, но сква­ жины останутся неповрежденными и готовыми к дальнейшей экс­ плуатации.

Столкновение с плавучей или стационарной конструкцией может привести к полному разрушению как той, так и другой платформы. Большое судно (танкер или грузовое судно), двигаясь

79