Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

Инженерный факультет

Кафедра нефтепромысловой геологии, горного и нефтегазового дела

Задание на выпускную работу

на степень

бакалавра техники и технологии

по направлению 130400 "Горное дело"

Тема: Добыча нефти в шельфовых зонах (Сахалин-1)

Студент: Мижанец Ю.А.

Руководитель: д.т.н., профессор Воробьев А.Е.

Москва 2013

Оглавление

Введение

1. Геологические особенности месторождений (Сахалин-1)

1.1 Проекты освоения месторождений шельфа острова Сахалин

1.2 Процесс образования нефти и газа и их свойства

1.3. Характеристика геологического строения месторождения Сахалин-1

2. Характеристика осуществляемых проектов

3. Инновационные буровые платформы

3.1 Основные понятия о буровых платформах

4. Инновационные технологии добычи нефти на континентальном шельфе

4.1 Технология скоростного бурения

4.2 Технология проводки горизонтальных скважин

4.3 Решение проблем на стадии подготовки проекта и в процессе его выполнения

4.4 Профиль скважины и обеспечение его фактического исполнения

4.5 Технологии, применяемые для ликвидации разливов нефти

4.6 Месторождения нефти и газа Арктического шельфа

5. Экологические факторы воздействия нефтедобычи на окружающую среду

5.1 Правовая основа экологического мониторинга

5.2 Экологические аспекты изучения и освоения нефтегазовых ресурсов континентального шельфа

6. Экономическое освоение нефтяных месторождений и "Сахалин-1"

6.1 Экономические предпосылки и возможные результаты изучения и освоения нефтяных месторождений

6.2 Реализация сахалинских нефтегазовых проектов способна развить экономику и энергетику отдаленных северных российских регионов

7. Патентный обзор

Заключение

Литература

Введение

На территории Сахалинской области и прилегающего шельфа на сегодняшний день открыто 77 месторождений нефти и газа, в том числе 11 на шельфе и 65 на суше острова Сахалин. Общие запасы сахалинского шельфа составляют 1,19 трлн куб. м газа, 394,4 млн т нефти и 88,5 млн. т. газового конденсата. Имеющиеся запасы сосредоточены в основном в месторождениях проектов "Сахалин-1" и "Сахалин-2". Проект "Сахалин-1" является одним из крупнейших проектов в России с прямыми иностранными инвестициями и представляет собой прекрасный пример применения передовых технологических решений, необходимых нефтегазовой отрасли для удовлетворения растущего спроса на энергоносители. За годы реализации этот многомиллиардный проект показал выдающиеся показатели эксплуатации, охраны окружающей среды и техники безопасности и принес многочисленные выгоды России и ее населению. Сахалин-1 - первый масштабный шельфовый проект, осуществляемый в Российской Федерации на условиях СРП (заключено в 1996 г.).

Доли участников проекта:

· НК "Роснефть" - 20%

· ExxonMobil - 30%

· Sodeco - 30%

· ONGC - 20%

Нефтяные месторождения проекта "Сахалин-1" были открыты в 1970 годах, но технические и финансовые трудности не позволяли начать разработку до 1995 г., когда компания "Эксон Мобил" заключила соглашение с компаниями СОДЕКО и "Роснефть" о разработке месторождений проекта "Сахалин-1". В 2001 г. в консорциум вошла индийская национальная нефтяная компания "ОНГК Видеш". СРП по проекту "Сахалин-1" было подписано в 1995 г. Проект был объявлен рентабельным в конце 2001 г., и полномасштабные строительные работы начались в 2004 г. Период рентабельной разработки проекта составляет примерно 40 лет. Это один из крупнейших проектов в России с прямыми негосударственными иностранными инвестициями. геологический шельф скважина нефть

"Сахалин-1" является проектом мирового класса, реализуемым в целях освоения месторождений Чайво, Одопту и Аркутун-Даги с извлекаемыми запасами, превышающими 307 миллионов тонн нефти и 485 миллиардов кубических футов газа.

1. Геологические особенности месторождений (Сахалин-1)

Сахалин всегда был известен как регион, обладающий крупными запасами сырьевых ресурсов, имеющий очень выгодное географическое и геополитическое положение, благоприятствующее развитию внешних экономических связей. Сахалинская область из 10 областей Дальневосточного экономического региона занимает 4-е место по объему промышленного производства. В структуре экономики промышленность составляет 30%. В перспективе область будет одним из крупных транспортных узлов на линиях внешней торговли РФ с Японией, США, Северной и Южной Кореей, Китаем, Сингапуром, Индией и другими странами Азиатско-Тихоокеанского региона. Приграничное положение, незамерзающие морские порты, близость развитых стран АТР создают благоприятные условия для сотрудничества и вложения иностранного капитала.

Сахалинская область также обладает богатейшими и разнообразными природными ресурсами, в которых остро заинтересованы близлежащие страны АТР. И относится к регионам с высоким потенциалом экономического роста. Разработка богатых морских нефтегазовых месторождений уже сейчас выступает катализатором экономической активности на Сахалине. Объем инвестиций в проекты освоения нефтегазовых месторождений шельфа Сахалина уже сейчас превысил 1,2 млрд. долл., помимо этого область получает прямые доходы от разработки месторождений нефти и газа, которые реинвестируются в сахалинскую экономику, науку и социальную сферу. Увеличение вложений иностранного капитала в 1998 г. составило 269% к объему предыдущего года. Основными инвесторами в Сахалинской области являются совместные предприятия, на долю которых приходится 37% всего объема инвестиций. По данным на начало 1999 г., на территории области зарегистрировано 379 предприятий с совокупным объемом уставного фонда более 246,8 млн. долл. Прогнозная оценка иностранных инвестиций на 1998 г. составляла 86,0 млн. долл., фактические поступления превысили этот показатель на 63,2% и составили 136,1 млн. долл. С учетом поступлений иностранных инвестиций в проекты развития шельфа только за январь - июль 1999 г. объем иностранных инвестиций в область составил более 920 млн. долл., что превышает годовой объем предыдущего года в 45 раз.

По проекту "Сахалин-2" за первое полугодие 1999 г. с российскими подрядчиками было заключено 364 контракта на сумму 16,1 млн. долл., из них с сахалинскими подрядчиками - на 8,5 млн. долл. (53% всех российских подрядов). Такая же картина и по проекту "Сахалин-1", где из 11 контрактов, заключенных с российскими предприятиями в 1999 г. на сумму 5,2 млн. долл., на долю сахалинских предприятий приходится 5 контрактов на сумму 4,0 млн. долл., или 64,7% всех подрядов. Всего по проектам в качестве прямых подрядчиков привлечено 121 российское предприятие, из них 87 - сахалинских. Следует отметить, что августовский кризис 1998 г. не повлиял на развитие шельфовых проектов, в связи с их высокой правовой защищенностью. Проекты "Сахалин-1" и "Сахалин-2", действуют на основе СРП (соглашения о разделе продукции) и по масштабам привлечения иностранных инвестиций являются уникальными для России. На данный момент в проекты разработки шельфа вложено более 1,2 млрд. долл., и объем этих средств неуклонно возрастает. Недавно на шельфе началась промышленная добыча нефти. За 3 месяца уже добыто 117,0 тонн. В результате первичная переработка нефти увеличилась на 3,6%.

1.1 Проекты освоения месторождений шельфа острова Сахалин

Добыча нефти и газа на Сахалине началась более 70 лет назад. Сегодня запасы большей части месторождений суши острова исчерпаны. Но в течение последних 20 лет к северо-востоку от острова было открыто несколько крупных залежей углеводородов, в том числе - в 1977 году месторождение Одопту, в 1979 году - Чайво, в 1984 году - Лунское, в 1986 году - Пильтун-Астохское, в 1989 году - Аркутун-Дагинское. Суммарные запасы Сахалинского шельфа, по предварительным подсчетам, оцениваются в 4 млрд. тонн нефти. Проекты по освоению Сахалинских месторождений действуют на основе Федерального закона "О соглашениях о разделе продукции", принятым Государственной Думой 14 июня 1995 года.

Общие сведения о месторождении

Сахалин, остров у восточного побережья Азии. Входит в состав Сахалинской области. Омывается водами Охотского и Японского морей. От материка отделен Татарским проливом, ширина которого в самом узком месте 7,3 км, на юге от о. Хоккайдо (Япония) отделен проливом Лаперуза. Берега Сахалина сравнительно слабо изрезаны, крупные заливы Анива и Терпения имеются только в южной и средней части острова; резко выступают в море полуострова Шмидта, Терпения, Тонино-Анивский и Крильонский.

Рельеф представлен средневысотными горами, низкогорьями и низменными равнинами, наибольшая из которых - Северо- Сахалинская, к которой и относится месторождение Сахалин-1. Прибрежные территории заняты заболоченными низменностями, для которых характерны древние морские террасы и береговые валы.

Из полезных ископаемых 1-е место по промышленному значению занимают нефть, газ и уголь. Месторождения нефти и газа приурочены к неогеновым отложениям; угленосность связана с палеогеновыми отложениями, к которым приурочены месторождения разнообразных углей (Вахрушевское, Новиковское и др.). Известны месторождения золота (Лангерийский район), рудопроявления ртути и платины.

Климат Сахалин умеренный муссонный. Характерны холодная, более влажная, чем на материке, зима и прохладное дождливое лето. Охлаждающее воздействие сибирского континентального муссона зимой и холодных вод Охотского моря летом придают климату суровость, аномальную для данных широт; с зимними циклонами связаны сильные бураны и снегопады.

Проект "Сахалин-1"

"Сахалин-1" является вторым проектом СРП, который был подписан в 1995 году, вступил в силу в 1996 году, а объем инвестиций в российскую экономику составил более 145 миллионов долларов CША при бюджете проекта около 360 млн. долларов США. В объемы инвестиций включены стоимость заключенных компаниями подрядных договоров с российскими подрядчиками и субподрядчиками за 1996-1999 годы (за 1999 г. по проекту "Сахалин-1" первый квартал), а также бонусы по проектам (60 млн. долларов США), взносы в Фонд развития Сахалина по проекту "Сахалин-2" (60 млн. долларов США), возмещение российских затрат на геологоразведочные работы по проекту "Сахалин-2" (8 млн. долларов США), платежи за договорную акваторию и за право на геологическое изучение недр по проектам (0,7 млн. долларов США). Проектом предусмотрена разработка месторождений Чайво, Одопту и Аркутун-Даги, расположенных в 7-50 км от северо-восточного побережья о-ва Сахалин. Глубина моря 20-50 метров. Месторождения являются многопластовыми структурами с нефтегазоконденсатными, газовыми и газоконденсатными залежами на глубинах от 1200 до 2900 метров. Первая скважина, давшая нефть, была пробурена "Сахалинморнефтегазом" на Аркутун-Даги в 1989 году. Соглашение о совместной разведке и разработке шельфа было подписано СССР и Японией в 1975 году. Японская сторона организовала специально под проект государственную компанию Sakhalin Oil Development Co. (SODECO). Полученные под проект СССР первоначальные $180 млн. затем выросли до $300 млн. Между тем, имеющиеся на тот момент запасы (до открытия в 1989 году Аркутун-Даги), не считавшиеся соответствующими для организации рентабельной добычи, а также ряд скандалов, связанных с руководством SODECO, фактически "заморозили" реализацию проекта. В начале 1991 года к переговорному процессу подключился Exxon. В то же время сформировался консорциум по проекту "Сахалин-2". Что же касается долей участников проекта "Сахалин-1", то они распределились следующм образом: Состав международного консорциума по проекту "Сахалин-1": Оператор проекта - Exxon Neftegas Limited (США) - 30% ОАО НК "Роснефть" - 17% ОАО "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" - 23% SODECO (Япония) - 30% 30 июня 1995 года правительством РФ и администрацией Сахалинской области было подписано соглашение о разделе продукции с консорциумом, которое вступило в силу в июне 1996 года. С учетом первоначальных геологических запасов и возможной их переоценки в ходе доразведки месторождений были определены суммарные извлекаемые запасы для трех месторождений по нефти - в 290 млн. метрических тонн, конденсату - в 33 млн. тонн и газу - в 425 млрд. кубометров. Пиковый годовой уровень добычи предусмотрен на уровне 24.1 млн. т нефти и 19.7 млрд. куб. м. газа. За основу для дальнейшем проработки проекта был выбран вариант с наиболее высокой внутренней нормой рентабельности по проекту в целом в 21,7%. При этом внутренняя норма рентабельности для консорциума составляет 16%. Капитальные вложения оценены в $12,7 млрд., эксплуатационные затраты - $16 млрд. Срок окупаемости проекта с начала работ - 12 лет. Общая продолжительность экономически целесообразной разработки месторождений составляет 33 года. Доход РФ в общем доходе по проекту составляет $53,4 млрд., доход консорциума - $48,9 млрд. В 1997 году по проекту были выполнены следующие работы: проведена сейсморазведка месторождений Аркутун-Даги и Чайво, пробурены на месторождении Аркутун-Даги разведочные скважины Даги-6, 7 и 8, выполнен анализ кернов пробуренных скважин. Бюджет проекта Сахалин-1 составил в 1997 году составил $186 млн. 20 октября 1997 года внеочередное собрание акционеров ОАО "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" (50,6% акций принадлежит ОАО НК "Роснефть") одобрило получение ОАО "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" для финансирования своей доли участия в проекте "Сахалин-1" кредитов на сумму $200 млн., выделение которых обеспечивает голландский АБН АМРО-Банк. В соответствии с решением собрания акционеров, "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" могло выступать заемщиком в отношении кредитов либо самостоятельно, либо совместно с ЗАО "Сахалинморнефтегаз-Шельф" (дочерняя компания "Роснефть-Сахалинморнефтегаз"). В середине 1998 года в интервью агентству ИТАР-ТАСС президент SODECO Киосукэ Ариока заявил, что острые финансовые проблемы Японской государственной нефтяной корпорации не скажутся на ходе выполнения проекта "Сахалин-1", который она частично финансировала через компанию-посредника. Примечание: Уставный капитал SODECO при образовании составлял 16 млрд. иен, половина акций принадлежит Saekyu Kogyo (Японская государственная нефтяная корпорация), которая в середине 1998 года оказалась перед угрозой банкротства. Потери Saekyu Kogyo превысили 1 трлн иен ($7 млрд). В середине мая 1998 года НК "Роснефть" полностью погасила накопившуюся задолженность в бюджет проекта "Сахалин-1" за апрель-май ($3,36 млн.). С начала июля 1998 года в рамках проекта "Сахалин-1" началось применение плавучих буровых установок ОАО "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" - ПБУ "Эхаби" и "Оха". В середине сентября 1998 года замминистра топлива и энергетики РФ, председатель совета директоров НК "Роснефть" Сергей Чижов заявил, что "Роснефть" рассматривает возможность продажи стратегическому партнеру части собственной доли в проекте "Сахалин-1". Альтернативным вариантом, по словам Чижова, является привлечение западных кредитов под правительственные гарантии. Было сообщено, что "Роснефть" ведет переговоры по этому вопросу с Deutsche Bank и Ex-Im Bank Японии. На сентябрь 1998 года НК "Роснефть" договорилась с иностранными партнерами по проекту "Сахалин-1" о предоставлении отсрочки до 15 октября 1998 года по платежам в бюдет за июль и август. 1 октября 1998 года совет директоров НК "Роснефть" единогласно высказался за продажу 49% из доли компании (17%) в проекте "Сахалин-1". Предполагалось, что потенциальный инвестор возьмет на себя обязательства финансирования оставшейся доли "Роснефти" в проекте. По условие продажи части своей доли российская компания также была намерена получить кредит для погашения задолженности в бюджет проекта за июль, август и сентябрь ($9 млн.). В октябре того же года стало известно о том, что "Роснефть" продолжает переговоры с иностранными партнерами по проекту "Сахалин-1", пытаясь добиться рассрочки платежей в бюджет проекта на общую сумму $19 млн. . В конце октября того же года стало известно о том, что правительство Индии обратилось к российскому правительству с просьбой рассмотреть вопрос о продаже ONGC (национальная нефтяная компания Индии) части долей НК "Роснефть" в проектах "Сахалин-1" и "Сахалин-3". Российская сторона предоставила ONGC документы для изучения 4 месторождений на суше о-ва Сахалин. Кроме того, индийская компания подписала протокол о намерениях с ОАО "Роснефть-Сахалинморнефтегаз", владеющего лицензиями на освоение вышеупомянутых месторождений - Восточный Оссой, Каурунани, Восточная Хангуза и Уйглекута. В конце октября 1998 года Exxon и SODECO выразили согласие на возможную пролонгацию для НК "Роснефть" рассрочки платежей в бюджет проекта "Сахалин-1" до 1 июня 1999 года. Однако с одной оговоркой - в случае неблагоприятного финансового положения российской компании. В конце октября 1998 года Комитет по охране окружающей среды РФ подал в арбитражный суд Сахалинской области иск на Exxon Neftegas Limited за несанкционированный выброс отходов при оценочном бурении. Ущерб Комитет по охране окружающей среды оценил в 6 млн. рублей. Согласно данным подразделения Комитета на Сахалине (Спецморинспекции), при разработке Аркутун-Даги произошел сброс нефти и нефтепродуктов в количестве 131,13 килограмма, необезвреженных буровых растворов - 2.183 тонны и бурового шлама - 1355 тонн. Для продолжения работ на участке сахалинского шельфа Exxon должна будет предоставить ТЭО, под которое будет делаться отдельная экологическая экспертиза и выдаваться разрешение. В начале декабря 1998 года объявляется, что тендер на продажу части долевого участия НК "Роснефть" в проекте "Сахалин-1" может быть объявлен в текущем месяце. Бюджет проекта на 1998 год составляет $198 млн. В декабре 1998 года появляются сообщения о том, что Министерство топлива и энергетики РФ хотело бы привлечь к реализации проекта "Сахалин-1" еще одну российскую компанию, например, "Газпром" или "ЛУКОЙЛ". Основная цель российской стороны, согласно заявлениям официальных представителей Минтопа, сохранение в проекте блокирующего пакета. Кроме того, по сведениям из Минтопа, интерес к приобретению части долевого участия НК "Роснефть" проявили около 15 российских и зарубежных компаний, в числе которых назывались "ЮКОС", "Газпром" и "ЛУКОЙЛ". В начале января 1999 года газета "Известия" сообщает о том, что Exxon получила разрешение администрации Хабаровского края на проведение необходимых исследований для изучения возможности строительства газопровода с острова Сахалин в Китай. В середине февраля 1999 года президент "Роснефти" Сергей Богданчиков заявляет, что прием заявок на участие в конкурсе по продаже части доли "Роснефти" в проекте "Сахалин-1" будет завершен 15 марта. Во второй половине февраля 1999 года Exxon приступил к созданию совместного предприятия с японскими компаниями, которое займется подготовкой ТЭО проекта строительства газопровода с о-ва Сахалин в Японию. По данным журнала "Оffshor" (США), газопровод планируется сдать в эксплуатацию в 2005 году. Большую часть финансирования проекта готова взят на себя Японская государственная нефтяная корпорация. Exxon возьмет на себя выделение 30% средств, оставшуюся часть профинансируют "Иточу" и "Марубени". Трубопровод планируется проложить от города Корсаков через территорию северного японского острова Хоккайдо до центральных районов крупнейшего острова Хонсю. "Роснефть" объявила о переносе подведения итогов тендера на продажу части собственной доли в проекте "Сахалин-1" на конец мая 1999 года. В начале июня 1999 года Exxon и SODECO согласились на пролонгацию для НК "Роснефть" рассрочки по платежам в бюджета проекта "Сахалин-1" до октября 1999 года. Со второй половины августа 1999 года участники проекта "Сахалин-1" приостановили выполнение программы буровых работ и обратились в Госкомитет по охране окружающей среды РФ с просьбой о выдаче разрешения на проведение буровых работ в 2000 году. Во второй половине сентября 1999 года консорциум продолжил переговоры с российскими ведомствами по этому вопросу. В середине октября 1999 года Верховный суд РФ признал незаконным распоряжение правительства РФ от 15 июля 1999 года об утверждении "Временного порядка производства буровых работ по разведке морских нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений в пределах территориального моря и исключительной экономической зоны РФ в районах Дальнего Востока". Это решение означает, что консорциум по проекту "Сахалин-1" не сможет приступить к работам на шельфе до тех пор, пока не будут выполнены все требования российского природоохранного законодательства. В октябре 1999 года НК "Роснефть" и "Роснефть-Сахалинморнефтегаз" погасили долги в бюджет проекта "Сахалин-1" ($37,5 млн.).

1.2 Процесс образования нефти и газа и их свойства

Всем известно что нефть это- (от греч. слова нбциб, или через тур. neft, от персидск. нефт; восходит к аккадск. напатум - вспыхивать, воспламеняться) - горючая маслянистая жидкость, являющаяся смесью углеводородов, красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочной оболочке Земли; на сегодня - одно из важнейших для человечества полезных ископаемых. А природный газ это - смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. В стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в виде естественных газогидратов. Сырая нефть - природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства. Химически нефть - это сложная смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут присутствовать сера, азот, кислород и незначительные количества некоторых металлов.

А из чего она состоит? Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть - жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80--90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4--5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты - растворённые углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1--4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси (частицы глины, песка, известняка).

Мне стало интересно, что делают из нефти: из сырой нефти различными физико-химическими методами производится более 3 тыс. продуктов. Эти продукты включают горючие газы, бензин, лигроин, растворители, керосин, газойль, бытовое топливо, широкий состав смазочных масел, мазут, дорожный битум и асфальт; сюда относятся также парафин, вазелин, медицинские и различные инсектицидные масла. Масла из нефти используются как мази и кремы, а также в производстве взрывчатых веществ, медикаментов, чистящих средств, пластмасс, все возрастающего числа различных химикатов. Многие нефтеперерабатывающие предприятия производят не только индивидуальные углеводороды, но и многие химические производные этих углеводородов.

Пока не достигнуто еще полного согласия исследователей в отношении того, как образуется в природе жидкая нефть. Нефтеподобные вещества могут быть синтезированы в лабораториях, как из неорганических, так и из органических веществ является важным доказательством того, что исходный материал был органическим по своей природе. В основном предполагается, что остатки растений и животных, которые захоронились в иле, преобразуются в восстановительной среде, которая предохраняет органическое вещество от окисления. С погружением в глубину Земли температура и давление возрастают. Соответствующее время (вероятно, не менее 500 000 лет), умеренные температуры (вероятно, 35-40 0С) и давления (вероятно, ок. 10 атм) ведут к преобразованию органического вещества в низкомолекулярные легкие углеводороды, обычно находящиеся в сырой нефти.

Залегание нефти и газа почти исключительно в осадочных породах, которые одновременно содержат остатки древних растений и животных. Нефть и газ залегают в породах всех возрастов даже в трещиноватых и выветрелых приповерхностных зонах докембрийского кристаллического фундамента. Наиболее продуктивные породы-коллекторы Северной Америки были сформированы в ордовикском, каменноугольном и третичном периодах. В других частях света добывают нефть в основном из отложений третичного возраста.

Нефть образуется под поверхностью земли в процессе разложении морских организмов. Останки крошечных микроорганизмов, которые жили в море и в меньшей степени тех, что жили на суше и были унесены в море волнами рек, растения, растущие на дне океана - все это перемешивается с песком и илом, покоящимися на дне океана. Такие места, богатые органическими составляющими, становятся нефтематеринской породой для образования сырой нефти. Однако не все органические вещества превращаются в нефть, для образования нефтенасыщенных пластов необходимо соблюдение определенных геологических условий.

Рис. 1. Ловушки нефти и газа

Процесс образования нефти начался много миллионов лет назад вместе с развитием жизни и продолжается по сей день. Нефть причислена к невозобновляющимся источникам энергии, человек не в силах создать новое месторождение нефти за короткий срок.

Постепенно отложения становятся все толще и толще и под собственной тяжестью погружаются все глубже в морское дно. Когда новые пласты накапливаются сверху, давление на нижние слои возрастает в несколько тысяч раз, а температура поднимается на несколько сотен градусов, грязь и песок затвердевают и превращаются в глинистый сланец и песчаник, карбонатный осадок и остатки раковин образуют известняк, а останки мертвых организмов трансформируются в сырую нефть и природный газ.

Как только нефть формируется, она начинают двигаться вверх, ближе к поверхности земли, поскольку плотность нефти меньше плотности морской воды, которая наполняет трещины в породах, песках и скалах, образующих земную кору. Природный газ и сырая нефть просачиваются в микроскопические поры пластов, расположенных выше. Иногда случается так, что нефть попадает в непроницаемые слои отложений или в окружения толстого слоя скалистых пород, который не позволяет ей двигаться дальше. Нефть попадает в ловушку, так образуются нефтяные месторождения.

Добыча и транспортировка нефти

Добыча нефти ведется человечеством с древних времен. Задолго до н.э. выходы нефти и газа были обнаружены в бассейнах Черного и Каспийского морей и использовались для отопления, приготовления пищи, смазки, как цементирующий материал и дорожное покрытие, для заделывания щелей и смоления судов. За несколько столетий до н.э. в Китае производилось ударное бурение с использованием бамбуковых труб. Однако систематическая добыча нефти в мире началась лишь спустя 2000 лет. Сначала применялись примитивные способы: сбор нефти с поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, при помощи колодцев. Но началом развития нефтяной промышленности принято считать время появления механического бурения скважин на нефть в 1859 году в США, и сейчас практически вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин.

За сотню с лишним лет развития истощились одни месторождения, были открыты другие, повысилась эффективность добычи нефти, увеличилась нефтеотдача.

В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. и в 1866 г. одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. Тогда добыча нефти велась в основном монополиями, зависевшими от иностранного капитала. Механизация добычи была слабая, поэтому с целью получения максимальной прибыли разрабатывались наиболее перспективные в экономическом плане залежи. В начале 20 века Россия занимала первое место по добыче нефти.



Рис. 2. Сейсмические методы разведки

Но как добывают это полезное ископаемое столь важное для человека? Добыча нефти происходит посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для добычи и подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефти при помощи буровых скважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, посредством колодцев.

Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро.

Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация. Процесс добычи нефти, начиная от притока ее по пласту к забоям скважин и до внешней перекачки товарной нефти с промысла, можно разделить условно на 3 этапа.

· Движение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин.

· Движение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности - эксплуатация нефтяных скважин.

· Сбор нефти и сопровождающих ее газа и воды на поверхности, их разделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сбор попутного нефтяного газа.

Бурение должно обеспечивать разрушение горных пород тех отложений, через которые проходит скважина, и вынос раздробленных частиц породы на поверхность; при этом необходимо контролировать высокий напор флюидов (воды, нефти и газа), которые могут неожиданно встретиться в проходимых скважиной пластах, а также обеспечивать поддержку стенок скважины, чтобы они не обваливались и не образовывали каверн. Конечно, оборудование должно обеспечивать бурение скважин требуемого диаметра на любой необходимой глубине. Часто скважины бурятся на глубинах более 7500 м. (Сверхглубинная скважина на Кольском полуострове, заложенная с чисто научными целями, к 2000 достигла глубины 12 500 м. Аналогичная по назначению скважина в южной части ФРГ пробурена до глубины ок. 10 000 м. Продуктивная газовая скважина в Австрии имеет глубину 8553 м, в шт. Оклахома в США - 9583 м. Начальный диаметр скважины может достигать 90 см, но обычно в зависимости от условий он составляет от 25 до 70 см. Диаметр скважины обычно уменьшается с глубиной и у забоя иногда составляет 8 см, но чаще находится в пределах 10-20 см.



Рис. 3. Разные типы установок морского бурения

Нефть встречается в природе от легких почти прозрачных жидкостей, сходных с бензином или лигроином, до тяжелых, иногда тонущих в воде, почти черных смолистых образований. Большая часть веществ, входящих в состав нефти, представляет собой жидкие соединения углерода с водородом, в которых растворены твердые и газообразные вещества.

1.3. Характеристика геологического строения месторождения Сахалин-1

Геологическое и стратиграфическое строение месторождения

Для нефтегазоносных областей Сахалина характерны резкая изменчивость мощностей и литолого-фациального облика отложений, что создает проблемы их стратиграфического сопоставления даже в пределах одного бассейна и тем более при межбассейновой корреляции.

На Сахалине и сопредельном шельфе выделяются три бассейна, характеризующихся спецификой осадочного выполнения и нефтегазоносности: Северо-Сахалинский, Западно-Сахалинский. Южно-Сахалинский. Месторождение. Сахалин-1 располагается в Северо- Сахалинском бассейне. Он охватывает Северо-Восточный Сахалин и прилегающий шельф Охотского моря.

Северо-Сахалинская НГО - пока единственный на Дальнем Востоке центр нефтегазодобычи. Большая часть Северо-Сахалинского бассейна приурочена к погружению антиклипорчых сооружений Центрального Сахалина, где он несет все черты периклинального прогиба. Структура осадочного чехла определяется целым рядом антиклинальных зон северо-северо-западного простирания протяженностью до 50-70 км и шириной до 3-5 км. Зоны разбиты разломами, среди которых выделяются пересекающие весь бассейн взбросы и сдвиги. Характерная особенность складок - рассечение малыми субширотными разломами и, в связи с этим, слабая выраженность периклиналей. Длина антиклиналей - до 15 км, ширина - до 5 км, площадь - от 0,5-1,0 до 50 км 2; амплитуда - от 30-60 до 1250 м.

Осадочный чехол месторождения резко несогласно залегает на складчатых мезозойских образованиях. В чехле выделяются люкаминский (эоцен), мачигарский (эоцен-олигоцен), даехуриинский (олигоцен), уйнинский, дагинский, окобыкайский (миоцен), нутовский (миоцен-плиоцен) и помырский (плиоцен-квартер) стратиграфические горизонты. Мощности каждого из стратиграфических горизонтов достигают 2-3 км, за исключением позднемиоцен-плиоценового, мощность которого оценивается в 4-5 км. Общая мощность кайнозойского чехла - не менее 10 км.

Гидрогеология

Месторождение расположено в восточной субмаринной части Северного Сахалинского артезианского бассейна. Восточной границей бассейна является Восточно-Одоптинская антиклинальная зона, она достаточно удалена от региональных областей питания инфильтрационными водами (Гыргыланьинской, Оссой-Валской. Джимдан-Дагинской), где породы водоносных комплексов выходят на отметках 120 м и более. Основные области разгрузки подземных вод расположены в центральной и прибрежной частях бассейна (приразломные зоны, ослабленные участки структур). Транзитное движение инфильтрационных вод осложнено существенной тектонической нарушенностью осадочной толщи. Вместе с тем на пути движения инфильтрационного потока расположена Пильтунская синклинальная зона с мощностью осадков до 8000 м. Все это позволяет предположить, что влияние инфильтрационного водообмена в продуктивных отложениях месторождения - второстепенно. На (рис.) приведена гидродинамическая схема Одоптинской антиклинальной зоны.

Максимальная температура подземных вод на глубине 2300 м составляет 76°, геотермическая ступень 31,6-33 м/град.

В связи с ограниченным количеством качественных проб пластовой воды, гидрохимический анализ затруднен. Подземные воды изучены недостаточно, сухие остатки из пластовых вод не анализировались на содержание в них полезных ископаемых (лития, рубидия, цезия) кроме определения калия, магния и специфических компонентов: йода, брома, бора.

Итак, подземные воды продуктивных горизонтов мало отличаются по составу.

Все продуктивные горизонты месторождения практически приурочены к третьему комплексу.

Физико-химические свойства нефти

Физико-химические свойства нефти охарактеризованы по результатам лабораторных исследований сепарационных нефтей. Для получения пластовых показателей (объемный коэффициент, газонасыщенностъ, плотность, динамическая вязкость) проводились исследования на рекомбинированных пробах нефти, исходя из равенства величин давлений насыщения пластовым давлением (Рнас. = Рпл.).

В целом по месторождению сепарированные нефти относятся к нефтям легкой и средней плотности (от 0,824 до 0,876 г/см 3), низкосернистым (от 0,11 до 0,28%), малосмолистым (содержание силикагелевых смол от 1,43 до 5,33%, асфальтенов от 0,16 до 0,75%), парафинистым и малопарафинистым (0,21 до 3,96%) с высоким выходом бензиновых фракций (от 3 до 54%).

В соответствии со свойствами сепарированных нефтей изменяются показатели пластовых нефтей (по изучению рекомбинированной пробы) плотность в среднем равна 0,721 г/см 3, вязкость 0,71 мПа, газосодержание 138 м 3/т, объемный коэффициент 0,851. Нефть закипает при температуре 47-90°С. в среднем содержит 66% светлых фракций, выкипающих до 300°С (по Энглерд).

Нефть по групповому составу нафтеново-метановая (нафтеновых - 30%, метановых - 43%). Содержание металлов (ванадия, никеля) невелико.

Отбор проб свободного и растворенного в нефти газов производился на устье скважины. В целом по месторождению свободные газы содержат небольшие количества неуглеводородных компонентов: углекислого газа от 0,12 до 1,06% и азота от 0,17 до 1,37%, содержат этан в концентрациях > 3%, небольшое количество балластовых газов (СО 2 и N2), сероводород отсутствует. Содержание гелия незначительно, тысячные доли % и менее. Газы характеризуются высокой теплотворной способностью 7946-11452 ккал/нм 2. Состав растворенных газов зависит от фазового состояния залежей, глубины их залегания, свойств пластовой нефти и др.

Конденсаты в основном относятся к нафтеново-метановому типу, где в групповом составе бензиновой фракции (н. к. - 200°С) преобладают нафтеновые (43%) над метановыми (34%) и ароматическими (2394) углеводородами. Плотность (в среднем 0,746 г/см 3) содержание парафина (0,26%) силикагелевых смол (0,16%), сера отсутствует.

2. Характеристика осуществляемых проектов

Характеристика месторождения Чайво

Месторождение Чайво расположено в 12 км. от северо-восточного побережья о. Сахалин. Для освоения месторождения Чайво были задействованы буровые сооружения как береговые (БУ "Ястреб"), так и морские (платформа "Орлан"). В июле 2008 года БУ "Ястреб" завершила буровые работы на Чайво и была перемещена на месторождение Одопту, где осуществляет бурение в настоящее время.

Добытые нефть и газ поступают на Береговой комплекс подготовки продукции (БКП), где производится подготовка и стабилизация продукции для дальнейшей отгрузки. Транспортировка нефти осуществляется по трубопроводу протяженностью 226 км (140 миль), пересекающему о. Сахалин и Татарский пролив, в Хабаровский край, расположенный на материковой части России, для временного хранения на терминале Де-Кастри. С терминала Де-Кастри нефть проступает по подводному трубопроводу протяженностью около 6 км на крупнейший в мире объект по наливу танкеров - выносной одноточечный причал (ВОП), где производится налив в специально спроектированные танкеры с двойным корпусом для поставки потребителям на мировом рынке. Транспортировка природного газа осуществляется по сети трубопроводов, собственниками и пользователями которых являются другие компании, для продажи покупателям на Дальнем Востоке России.

Наземная буровая установка "Ястреб" спроектирована специально для целей проекта "Сахалин-1" и является наиболее мощной наземной буровой установкой в отрасли. Эта установка предназначена для бурения с берега скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ) на морские эксплуатационные объекты. Новейшая технология бурения скважин с большим отходом забоя от вертикали позволяет сократить высокие капитальные и эксплуатационные затраты на крупные морские сооружения, а также значительно снизить отрицательное воздействие на экологически уязвимые прибрежные районы. В июне 2003 г. компания ЭНЛ приступила к бурению скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ). Эти скважины бурились под морским дном на расстояние до 11 км с целью вскрытия северо-западной части основного нефтеносного пласта месторождения Чайво. К настоящему времени бурение с БУ "Ястреб" на месторождении Чайво закончено, пробурено 20 скважин БОВ, достигших рекордных показателей по общей протяженности, длине горизонтального участка и скорости проходки. По окончании работ на Чайво БУ "Ястреб" была разобрана, модифицирована и перемещена на месторождение Одопту, где в мае 2009 года приступила к бурению.

Характеристика месторождения Одопту

Месторождение Одопту, одно из трёх месторождений проекта "Сахалин-1", расположено на шельфе, на расстоянии 5-7 миль (8-11 км) от северо-восточного побережья острова Сахалин. Технология БОВ позволяет успешно проводить бурение скважин с берега под дном моря для достижения шельфовых залежей нефти и газа, не нарушая при этом принципов безопасности и охраны окружающей среды, в одном из сложнейших для освоения субарктических регионов мира. Общая длина ствола скважины OP-11 на месторождении Одопту составила 12345 метров (7,67 миль), тем самым установлен новый мировой рекорд по бурению скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ). ОР-11 также заняла первое место в мире по расстоянию между забоем и точкой забуривания по горизонтали - 11475 метров (7,13 миль). Компания ЭНЛ осуществила бурение и заканчивание рекордной скважины всего за 60 дней, используя технологии скоростного бурения и комплексного контроля качества бурения, разработанные компанией "ЭксонМобил", достигнув наивысших показателей в бурении каждого фута скважины ОР-11. Проект "Сахалин-1" продолжает вносить свою лепту в лидерство России в мировой нефтегазовой отрасли.

На сегодняшний день 6 из 10 самых протяженных скважин БОВ, включая скважину OP-11, пробурены в рамках проекта "Сахалин-1" с использованием технологий бурения корпорации "Эксон Мобил".

Специально сконструированная буровая установка "Ястреб" применялась на протяжении всего времени работы проекта, устанавливая многочисленные отраслевые рекорды по длине ствола, скорости бурения и показателям направленного бурения

Характеристика месторождения Аркутун-Даги

Разработка месторождения Аркутун-Даги предусматривает добычу нефти и газа на месторождения Аркутун-Даги, расположенном примерно в 25 км от северо-восточного побережья о. Сахалин, к востоку от месторождения Чайво. Планами реализации проекта предусматривается разработка месторождения с использованием новой морской буровой и добывающей платформы, состоящей из основания гравитационного типа и верхних строений.

Транспортировка нефти и газа будет осуществляться по новому промысловому трубопроводу на существующий Береговой комплекс подготовки продукции Чайво, а затем по существующим трубопроводам на продажу. Ввод в эксплуатацию месторождения Аркутун-Даги планируется в 2014 году. Предусматривается, что пиковая добыча на этом месторождении составит 4,5 млн. тонн нефти.

3. Инновационные буровые платформы

3.1 Основные понятия о буровых платформах

Буровая платформа - сложное техническое сооружение, предназначенное для добычи нефти на морском шельфе, состоящее из верхнего строения и опорного основания, зафиксированное на все время использования на грунте и являющееся объектом обустройства морских месторождений нефти и газа. В среднем эксплуатационный период МСП на месторождении составляет 25 лет.

Все установки (платформы) для морского бурения подразделяются на три основные категории: стационарные - постоянные основания, эстакады, искусственные острова; полустационарные - плавучие (самоподнимающиеся) буровые установки; подвижные - буровые суда, баржи и другие плавучие устройства (полупогружные установки).

Состав гидротехнических сооружений для освоения шельфа находится в непрерывном развитии. Это связано с освоением новых районов, выходом на более глубоководные участки и с появлением новых технических решений. Стационарные сооружения представляют собой наиболее развивающуюся и многочисленную группу гидротехнических сооружений для освоения шельфа. Они используются главным образом для долговременной эксплуатации - бурения скважин, добычи, переработки и хранения нефти и газа.

Суровые природные условия морских районов Севера и Арктики требуют принципиально новых технических решений по освоению нефтяных и газовых месторождений этих районов, а также высокая стоимость самих объектов и проектных решений.

Главная проблема при создании сооружений для освоения нефтегазопромысловых шельфов заключается в том, что с увеличением глубины водоема значительно, в несколько раз, увеличивается стоимость таких сооружений. Поэтому главная задача для проектанта найти оптимальное соотношение таких показателей как надежность и экономичность технических средств для эксплуатации морских стационарных платформ (МСП) в районах со сложными ледовыми условиями.

Следовательно, выделим основными факторами для проектирования МСП в ледовых условиях, являются:

- эксплуатация месторождения должна вестись круглогодично;

- долговечность (срок эксплуатации сооружения на месторождении 20-30 лет);

- многообразие природных условий различных арктических районов требует принятия отдельных технических решений для каждого случая.

Круглогодичное производство работ по добыче нефти и газа и бурению скважин обусловливает необходимость в создании таких МСП, которые были бы надежными в работе при различных изменениях условий окружающей среды, в особенности в ледовой обстановке.

Отсюда можно сделать вывод о том, что при проектировании МСП предназначенных для работы в северных районах основной величиной воздействия на конструкцию является действие горизонтальных сил движущегося льда. Среднее давление ветра на конструкцию принимают равным приблизительно 2 кПа, волн - от 96 до 144 кПа, ледовая нагрузка составляет 2,88 МПа и более.

В связи с преобладанием величины ледовой нагрузки по отношению к другим (волновая и ветровая) предпочтительным типом МСП для таких районов являются моноопорные сооружения, которые лучше противостоят надвигающемся ледовым полям.



Рис 4. Буровая платформа "Орлан"

Платформа "Орлан" первоначально носила название "Glomar Beaufor sea I" (Гломар Бофорт Си I) и была построена в 1983-1984 гг. в Японии. В 1984 г. платформа была отбуксирована и установлена в море Бофорта (США, штат Аляска). Платформа эксплуатировалась в море Бофорта в качестве установки разведочного бурения. В результате ее эксплуатации было практически доказано, что конструкция платформы приспособлена для круглогодичной эксплуатации в суровых арктических условиях. Платформа обладает большим опытом работы в условиях льдов и соответствует самым высоким стандартам безопасности и охраны окружающей среды. В период с 1984 по 1997 г платформой пробурено 6 разведочных скважин.

Компания "Эксон Нефтегаз Лимитед" (ЭНЛ) приобрела у компании "Global Marine Drilling" буровую платформу "Glomar Beaufort Sea I" и назвала ее "Орлан" для того чтобы использовать ее в проекте "Сахалин-1". Для участия платформы в проекте "Сахалин-1" платформа была переоборудована на ОАО "Амурском судостроительном Заводе" из разведочной в добывающую.

Платформа относится к буровым установкам типа CIDS (CIDS - сталебетонная буровая установка на искусственном основании), которая к тому же является мобильной оффшорной буровой установкой (MODU - mobile drilling offshore). Платформа предназначена для оффшорного бурения в суровых арктических условиях на глубинах 10.7 - 16.8 м.

В результате объемной работы проведенной ОАО "АСЗ" в г. Комсомольске-на-Амуре, на платформе "Орлан" были установлены следующие компоненты: вентиляционная стрела, технологический модуль, модуль инженерного оборудования, модуль устьевого оборудования, вертолетная площадка, аварийно-спасательные средства. На платформе модификации подверглись: жилой модуль, система подачи забортной воды, грузовой кран и палубные баржи.

Комплексное проведение буровых работ на платформе можно одновременно обеспечивать с помощью 8 нефтедобывающих скважин, 5 газонагнетательных скважин, 1 скважина для удаления отходов бурения и 6 скважин для использования на последующих стадиях проекта.

Платформа была успешно транспортирована и установлена на постоянное место эксплуатации на месторождении Чайво по проекту "Сахалин 1".

Буровая установка "Ястреб"

Строительство самой крупной и мощной в мире наземной буровой установки для проекта "Сахалин-1" осуществляла американская компания "Паркер Дриллинг", являющаяся также основным подрядчиком по буровым работам.

Наземная буровая установка "Ястреб" спроектирована специально для целей проекта "Сахалин-1" и является наиболее мощной наземной буровой установкой в отрасли. Эта установка предназначена для бурения с берега скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ) на морские эксплуатационные объекты. Новейшая технология бурения скважин с большим отходом забоя от вертикали позволяет сократить высокие капитальные и эксплуатационные затраты на крупные морские сооружения, а также значительно снизить отрицательное воздействие на экологически уязвимые прибрежные районы. В июне 2003 г. компания ЭНЛ приступила к бурению скважин с большим отходом забоя от вертикали (БОВ.

По окончании работ на Чайво БУ "Ястреб" была разобрана, модифицирована и перемещена на месторождение Одопту, где в мае 2009 года приступила к бурению. Используя буровую установку (БУ) "Ястреб", можно с одной расположенной на острове кустовой площадки с высокой точностью осуществлять проводку скважины почти до отметки 3 км по вертикали, а затем с отклонением более чем на 10 км в горизонтальном направлении для точного вскрытия морских эксплуатационных нефтегазоносных объектов. [Размеры "окна" смещения (т.е. величины допускаемого отклонения) забоя относительно положения целевого объекта находятся в пределах 1/3 м (1 фута) по вертикали и 6 м (13 футов) по горизонтали].

При этом положении забоя можно обеспечить вскрытие целевого объекта с точностью до 1/3 м [1 фута] по вертикали. Буровая установка "Ястреб" была изготовлена по индивидуальному заказу специально для проекта "Сахалин-1", она полностью подготовлена к эксплуатации в зимних условиях и является наиболее крупной и мощной установкой, применяемой в нефтяной промышленности.

Буровая платформа "Беркут"

Платформа "Беркут" предназначена для разработки Аркутун-Даги, третьего месторождения проекта "Сахалин-1".

Разработка месторождения Аркутун-Даги позволит добавить к общей годовой добыче проекта "Сахалин-1" до 4,5 миллиона тонн.

Эксон Нефтегаз Лимитед", действующая от имени консорциума "Сахалин-1", объявила 25 сентября 2012 об успешном завершении этой установки основания гравитационного типа (ОГТ) для новой морской платформы.

...