Освоение морских и шельфовых месторождений углеводородов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВО «САХАЛИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Технический нефтегазовый институт

Кафедра геологии и нефтегазового дела

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Освоение морских и шельфовых месторождений углеводородов»

Выполнил:

Балакин Иван Владимирович

Студент 3-го курса, группы НДз-17-01

Южно-Сахалинск, 2019 г.

Береговые промыслы. Сущность этого способа состоит в том, что на берегу моря сооружают буровую установку и начинают проходку наклонных, а затем горизонтальных скважин в сторону нефтегазоносных горизонтов, залегающих под дном прибрежной полосы моря. в ситуациях, когда морское месторождение располагается близко к суше, этот наземный способ оказывается весьма эффективным, особенно в сочетании с другими методами разработки прибрежных месторождений.

Oдним из удачных примеров может служить добыча нефти на северо-восточном побережье Сахалина, где установлена самая мощная в мире береговая буровая установка «ястреб», работающая в рамках проекта «Сахалин 1» (рис. 1.19). в 2008 г. Здесь была достигнута рекордная протяженность ствола скважины (15км) с выходом на морское месторождение на расстояние до 11 км от берега.

Для полноты картины следует упомянуть о шахтно-тоннельном способе разработки шельфовых месторождений. Его суть состоит в проведении вертикальных шахтных стволов на берегу моря с последующей проходкой горизонтальных тоннелей в сторону моря и бурением из них скважин на продуктивные слои шельфовых месторождений. Несмотря на ряд преимуществ этого способа, особенно в условиях арктических морей, такого рода проекты до сих пор не были реализованы нигде в мире.

Перспективы. Анализ соответствующих опубликованных материалов показывает, что к числу актуальных проблем освоения нефтегазовых месторождений Мирового океана, по которым наиболее вероятно будут направлены в ближайшие годы работы и усилия в рамках МНГК, следует отнести:

* наращивание масштабов разведки и объемов добычи углеводородов на больших глубинах;

* внедрение новых систем для подводной добычи углеводородов с дистанционным управлением;

* использование платформ с системами дистанционного управления с береговых терминалов с помощью спутниковой связи;

* повышение нефтеотдачи продуктивных пластов морских месторождений;

* разработку методов и средств освоения месторождений в условиях Арктики, включая создание бурового судна для круглогодичного бурения в арктических морях с толщиной льдов до 3 м;

* внедрение новых экологически эффективных технологий буровых работ, включая разведочное бес скважинное бурение и использование гибких труб (метод колтюбинга). краткий анализ с экологических позиций новых методов морских буровых работ будет дан в гл. 2.

рис. 1.18. завод по переработке и сжижению газа месторождения «snшhvit» на острове у побережья норвегии (www.norge.ru)

рис. 1.19. береговая буровая установка «ястреб» для добычи углеводородов по проекту «Сахалин 1» (www.sakhalin1.ru)

Платформы. По данным официальной статистики, к 2000 г. на континентальном шельфе морских стран насчитывалось около 6500 действующих промысловых платформ, из них примерно 4000 -- в Мексиканском заливе, около 1000 -- на шельфе юго-восточной Азии, остальные -- в морях ближнего востока, Европы и у берегов Южной Америки, Африки и Австралии. Некоторые из этих сооружений отличаются поистине циклопическими размерами некоторых объектов морских нефтепромыслов на примере платформы «Troll-A» высотой 470 м и весом 660 тыс. т, установленной в 1996 г. в северном море и способны выдерживать экстремальные динамические нагрузки -- ураганные ветры, гигантские волны и цунами, сильные землетрясения и мощные ледяные поля. Отметим, что помимо действующих платформ на морских акваториях возвышаются тысячи заброшенных платформ и других сооружений, отработавших свой срок. Их демонтаж и ликвидация сопряжены с большими экологическими рисками и огромными финансовыми затратами.

Выбор того или иного типа платформ определяется совокупностью конкретных условий в данном регионе (глубина моря, ледовая ситуация, геологическая структура и рельеф дна, горизонт залегания продуктивных пластов и др.).

Для эксплуатационного бурения и добычи углеводородов на малых глубинах воды (примерно до 40-50 м) обычно сооружаются стационарные платформы многопалубного типа, на которых можно работать одновременно с большим количеством скважин (от 10 до 50 и более). С увеличением глубины моря приходится применять все более сложные и разнообразные конструкции и технологии. В таких ситуациях используют самоподъемные и плавучие буровые установки, оснащенные опорами и понтонами, либо применяют полупогружные платформы, которые удерживаются на месте при помощи якорей или сложной системы динамической стабилизации. Наибольшей оперативностью отличаются буровые суда, способные быстро менять дислокацию и работать на больших глубинах.

Набор техники и оборудования на промысловых платформах зависит прежде всего от состава и запасов извлекаемых углеводородов. Простейший вариант такого набора на платформах, предназначенных для добычи газа, включает в себя окончания скважин, сепарационные системы для отделения воды и конденсата от газа и компрессорные установки для перекачки газа. Платформы для извлечения нефти, а также нефти и газа отличаются более сложным технологическим оборудованием для сепарации и первичной обработки нефтегазовых смесей. Каждая буровая платформа имеет энергетические установки, использующие газ или дизельное топливо. избыточное количество газа сжигается в факелах, которые остаются до сих пор необходимым элементом технологии нефтегазовых промыслов. Промысловые платформы обеспечены также системами охлаждения, в которых используют морскую воду с расходом до 30 тыс. м3/ч и температурой при сбросе до 10 °с выше первоначальной.

Общее количество пробуренных в Мировом океане скважин глубиной до 4- 5 км ниже поверхности морского дна к концу прошлого века превышало 150 тыс., а объемы морских бурений составляли 3500-4000 скважин в год, из них 500-600 относились к разведочным скважинам, а остальные -- к эксплуатационным. Большинство рекордных глубоководных бурений было выполнено в Мексиканском заливе, где пробурены десятки скважин на глубине воды от 1500 до 3000 м. Поисково-разведочные работы ведутся сейчас на шельфе почти всех морских стран.

В суровых климатических и гидрометеорологических условиях на мелководном шельфе северных (особенно арктических) морей приходится строить стационарные ледостойкие платформы на гравитационном основании. Благодаря своей огромной массе такие сооружения прочно стоят на дне и способны противостоять воздействию мощных ледовых полей, штормов и айсбергов. Вверх от основания поднимаются полые опорные колонны, в которых могут размещаться хранилища добытой нефти или склады оборудования. Изготовленную на заводе опорную конструкцию, которая иногда имеет вид гигантского перевернутого стола с четырьмя ножками, буксируют к месту назначения, затапливают (рис. 1.13) и затем надстраивают верхнюю часть. Основная трудность при конструировании подобных платформ состоит в том, чтобы добиться максимальной плотности расположения высокотехнологичного оборудования на минимальной площади, что приближает эту задачу по сложности к проектированию космического корабля.

Самая крупная в мире нефтепромысловая ледостойкая платформа гравитационного типа «Hibernia» была установлена в 1997 г. в морской зоне Kанады на расстоянии 315 км от берегов Ньюфаундленда. Ее полная высота равна 224 м, а общий вес после загрузки балластом кессонного основания и нефтехранилища составляет 1,2 млн т. Экипаж платформы насчитывает 280 че36 человек. к 2005 г. здесь было пробурено более 50 скважин, что позволило довести ежегодную добычу с платформы до 10 млн т нефти.

рис. 1.13. затопление железобетонного основания платформы «Лун-а» на северо-восточном шельфе Сахалина на глубине 50 м (июнь 2005 г., проект «Сахалин 1») (www.sakhalin1.ru)

По высоте подводного основания рекорд принадлежит платформе «Petronius», установленной на якорях в 1997 г. на одном из месторождений в Мексиканском заливе. При общей высоте этой конструкции 610 м на надводную часть приходится лишь 75 м. с платформы пробурены более 20 скважин, из которых извлекают ежедневно до 3000 т нефти и 2 млн м3 газа. Рекордной глубиной залегания эксплуатируемого нефтяного месторождения в конце прошлого века стала глубина моря 1850 м у берегов Бразилии, где работала промысловая платформа «Petrobras P-36». В марте 2001 г. в результате пожара и взрыва платформа затонула. Известны и другие катастрофы такого рода. Однако исследования и инженерные работы по освоению глубоководных месторождений углеводородов по-прежнему интенсивно ведутся в разных странах и регионах. Несмотря на огромные затраты и технические трудности, промысловые работы в таких районах могут быть рентабельными благодаря высокой производительности глубоководных скважин.

Плавучие установки и суда. Помимо стационарных платформ, опирающихся на морское дно либо прикрепленных к нему, в практике морских нефтепромыслов широко используются буровые суда, а также плавучие установки для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO, Floating Production, Storage and offloading system), которые могут передвигаться самостоятельно и работать на любых глубинах. Эти похожие на танкеры плавучие установки (рис. 1.14) способны не только принимать и хранить продукцию скважин, но и проводить ее первичную обработку, в частности разделять жидкие и газообразные фракции. Более сотни таких установок оперирует сейчас в Мировом океане, где, они как правило входят в состав морских нефтепромыслов, обеспечивая передачу нефти от устья скважин на танкеры. освоение шельфовый месторождение океан

В последнее время все большее распространение получают самоходные плавучие системы, сочетающие в себе функции судов типа FPSO и бурового судна. Они получили название плавучих установок для бурения, добычи, хранения и отгрузки нефти (FDPSO, floating drilling, production, storage and offloading). Главное достоинство таких установок -- возможность быстрой передислокации и работы на больших глубинах. Для бурения глубоководных скважин на установках такого типа используются новейшие системы спутникового динамического позиционирования буровой установки над устьем скважины и компенсации вертикальной и горизонтальной качки. Благодаря этому можно вести буровые работы практически при любых погодных условиях.

Самые большие из существующих сейчас нефтедобывающих самоходных установок типа FDPSO могут вести буровые работы на глубинах воды до 3000 м. В последнее время появились сообщения о вводе в эксплуатацию полупогружной буровой платформы китайского производства, способной бурить скважины на глубинах моря до 10 тыс. м. Платформа должна приступить к разведочным буровым работам на нефтяных месторождениях в Южно-Китайском море в 2011 г.

К плавучим системам относятся также плавучие нефтеналивные хранилища. они предназначены для временного хранения сырой нефти со стационарной либо плавучей добывающей платформы, где нет возможности транспортировки нефти по трубопроводу. Чаще всего для этой цели используют переоборудованные танкеры, которые снабжают выносным стационарным или якорным причалом.

рис. 1.14. плавучая установка «Sea Rose» для добычи, хранения и отгрузки нефти способна принять из скважин до 140 тыс. т нефти.

Искусственные острова. Среди многих факторов, определяющих конструкцию объектов надводного промысла в том или ином районе, решающее значение имеет глубина моря в районе залегания месторождения. как описано выше, морская добыча нефти в ряде стран начиналась с возведения на мелководье (глубины до 20-30 м) эстакадных сооружений, насыпных дамб и островов. Сейчас эти способы ушли в прошлое, за исключением практики сооружения искусственных островов из песка и гравия в прибрежной зоне некоторых морей, в основном в Арктике и на Каспии. Кроме-того на арктическом шельфе северной Америки была разработана и широко использовалась в 1980-е гг. технология создания ледяных островов и защитных ледовых покрытий вокруг буровых установок путем распыления морской воды в зимнее время.

С 1960-х гг. на арктическом шельфе США и Канады были построены десятки искусственных островов разного типа, с которых пробурены сотни разведочных и промысловых скважин. только в канадском секторе моря Бофорта возведены более 30 искусственных островов для буровых площадок, что позволило вести буровые и промысловые работы круглый год. Самый крупный гравийный остров в море Бофорта диаметром рабочей площади около 140 м и высотой 6,5 м над уровнем моря был построен за два летних сезона на глубине 20 м. Для этого потребовалось намыть более 5 млн т песка и гравия. один из последних искусственных островов показан на рис. 1.6. Он был возведен недавно в 6 км от побережья Аляски для круглогодичной добычи нефти из месторождения на глубине 3800 м ниже поверхности дна. Выполненные в 1970-е гг. работы компании ExxonMobil на шельфе Аляски показали, что наиболее эффективным способом возведения ледяных островов в Арктике является наращивание льда путем распыления морской воды в зоне берегового припая. при этом удавалось создавать острова диаметром до 400 м и высотой от 5 до 13 м над уровнем моря. Учитывая сходство природных условий в арктических морях, надо полагать, что опыт строительства искусственных островов у берегов моря Бофорта и Аляски может быть полезным при освоении углеводородных ресурсов в арктических морях России.

Рис1.6 Искусственный остров для добычи нефти у побережья Аляски

Инфраструктура и системы транспортировки. В разных странах и регионах сложились разные системы доставки углеводородов от места их добычи в море до береговых пунктов назначения. Необходимая для этого транспортная инфраструктура включает не только танкерный флот и подводные трубопроводы, но также морские перегрузочные сооружения, береговые накопительные терминалы, нефтехранилища, вспомогательные суда, причальные устройства, наземные трубопроводы и другие необходимые технические средства и сооружения. Особые сложности возникают при транспортировке углеводородов из районов разработки нефтегазовых месторождений в морях высоких широт, где отсутствуют незамерзающие порты, а танкерные перевозки сопряжены с большими рисками либо вообще невозможны. Именно поэтому, например, в США был построен и до сих пор эксплуатируется с 1977 г. Транс-Аляскинский магистральный нефтепровод длиной 1300 км, который перекачивает нефть, добываемую на шельфе моря Бофорта, на перевалочную припортовую нефтебазу в районе порта Валдиз. Здесь же на берегу зал. Аляска построен морской отгрузочный порт, откуда арктическая нефть круглогодично перевозится в районы сбыта танкерами дедвейтом до 285 000 т. Аналогичным образом по магистральному трубопроводу из Арктики природный газ поступает на завод по сжижению природного газа на побережье зал. Аляска и затем экспортируется танкерами-газовозами. сходные системы транспортировки углеводородов сложились на арктическом шельфе Канады.

В российских морях западной Арктики, помимо традиционных (причальных) береговых терминалов, сооружаются и активно используются рейдовые перегрузочные комплексы (РПК) на базе танкеров-накопителей, выполняющих роль плавучих нефтехранилищ. к 2007 г. в Кольском заливе сооружены восемь таких РПК, из них три установлены на подходе к Мурманску (рис. 1.21). самый крупный РПК базируется на супертанкере «Белокаменка» длиной 350 м и дедвейтом 330 тыс. т. его пропускная способность составляет сейчас около 5 млн т/год, но может быть увеличена до 10 млн т/год. с помощью челночных танкеров сюда будет доставляться нефть с Приразломного месторождения, для чего планируется задействовать два танкера дедвейтом 70 тыс. т и один-два танкера дедвейтом 20 тыс. т. два многофункциональных ледокола будут поддерживать эти операции в зимний период с вводом в строй РПК в западной Арктике началась реализация новой схемы доставки нефти «от скважины до потребителя» нефть, добываемая в тимано-печорской провинции, доставляется до терминала в Архангельске. Здесь она перегружается на челночные танкеры и поставляется на танкер-накопитель РПК в Кольском заливе, откуда затем направляется на экспорт 45 линейными танкерами дедвейтом до 200 тыс. т. аналогичные схемы с использованием РПК планируются ввести в белом море, обской губе и в других местах арктического побережья.

Размещено на Allbest.ru