Устройство морской буровой платформы. Принцип работы нефтяной буровой установки. Виды буровых вышек
Плавучие стальные острова с высотой двадцатиэтажного дома работают над водой на полуторакилометровой глубине по всему мировому океану, буря скважины протяженностью до 10 км, ища сокровища с помощью уникальных технологий.
Эти чудеса инженерной мысли утоляют мировую жажду топлива миллионам людей и их механизмам. Однако работники этих морских сооружений могут пострадать в любой момент. Здесь людям противостоит только железо, но оно не делает скидок. Так, когда чудовищный ураган в Мексиканском заливе, сшибая нефтяные платформы, на четверть сократил для США объемы добычи нефти. Экипажу этой огромной машины пришлось вновь вывести ее в море и ввести в эксплуатацию, чтобы бурить скважины в морском дне, совершив один из сложных инженерных подвигов, которые только можно вообразить.
В 240 км от побережья Луизианы в Мексиканском заливе, где глубина моря превышает 1600 м, без остановок работает плавучая фабрика - буровая платформа EVA-4000, принадлежащая компании Noble Jim Thompson. Это сооружение космической эры создано для поиска сокровища - нефти, двигателя современного мира, которому уже миллионы лет. Гигантская нефтяная платформа предназначена исключительно для ее поиска. Это одна из крупнейших мобильных морских платформ в мировой истории нефтедобычи.
типы морских платформ:
Стационарная нефтяная платформа;
Морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну;
Мобильная морская платформа с выдвижными опорами;
Буровое судно;
Плавучее нефтеналивное хранилище (FSO) - плавучее нефтехранилище, способное хранить нефть или хранить и отгружать на побережье;
Плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) - плавучее сооружение, способное хранить, отгружать и добывать нефть;
Нефтяная платформа с растянутыми опорами (плавучее основание с натяжным вертикальным якорным креплением).
Одно морское месторождение может выдать за один день 250 тысяч баррелей нефти-сырца. Этого достаточно, чтобы наполнить бензобаки 2,5 миллионов автомашин. Но это лишь малая часть рыночных потребностей. Ежедневно по всему миру мы сжигаем до 80 миллионов баррелей нефти. И если ситуация не изменится, то следующих 50 лет потребность в энергетике удвоится.
На сегодняшний день в мировом океане существует всего 100 разведывательных буровых платформ. На постройку новой нефтяной платформы необходимо 4 года и 500 миллионов долларов США.
самая большая в мире газодобывающая стационарная платформа «Troll A»
Палуба нефтяной платформы EVA-4000 это 10 баскетбольных площадок. Ее буровая вышка возвышается на 52 м, а ее корпус способен удерживать на плаву все ее 13600 тонн веса. Даже сегодня масштабы этого гиганта поражают воображение. А всего лишь каких-то 150 лет назад дни первой нефтяной скважины было невозможно представить.
В 1859 года Титусвилл, штат Пенсильвания, первая нефтяная вышка в истории обнаружила нефть всего в 21 м от поверхности Земли. С момента этой американской удачи поиски нефти охватили все континенты, кроме Антарктики. Десятилетиями скважины на суше удовлетворяли мировые потребности в топливе, но с их ростом многие нефтяные месторождения иссякли. И тогда компании принялись искать нефть в море, а именно в таких богатых водных просторах, как Мексиканский залив. В период с 1960 по 1990 год на мелководье недалеко от берега обосновались 4 тысячи нефтяных платформ.
Но потребности превышают резервы этого месторождения. Нефтяные компании стали отходить от берега все дальше и все глубже за континентальный шельф, опускаясь почти на 2400 метров. А инженеры сооружают морские гиганты, о которых никто, и мечтать не мог.
Нефтяная платформа EVA-4000 входит в число самых крупных и самых прочных буровых платформ нового поколения. Она проводит разведку в удаленных районах, разработка которых некогда считалась невозможной. Но за такую смелость приходиться платить суровую цену. В таких океанских далях этим сооружениям постоянно угрожает опасность - взрывы, сокрушение волн и самое опасное - ураганы.
В августе 2005 года ураган Катрина навис над горизонтом, а через несколько дней накрыл Новый Орлеан и опустошил побережье Мексиканского залива. Двадцать тысяч нефтяников с нефтяных платформ пришлось эвакуировать. Высота волн достигала 24 метра, а ветер дул со скоростью 274 км/час. Сорок восемь часов ураган свирепствовал над нефтеносными районами. Когда погода, наконец, наладилась, масштабы разрушений поразили нефтяников. Более 50 буровых платформ были повреждены или уничтожены, более десяти платформ, сорвало с якорей. Одну платформу отнесло к суше на 129 км, другая врезалась в подвесной мост в Мобиле, штат Алабама, а третью вынесло на берег, которая не подлежала восстановлению. В первые дни после урагана весь мир ощутил последствия урагана. Цена нефти мгновенно подскочила.
Нефтяная платформа в основном состоит из четырех компонентов, благодаря которым работает весь комплекс - корпус, якорная система, буровая палуба и буровая вышка.
Корпус представляет собой понтон, своего рода стальной спасательный круг с треугольным или четырехугольным основанием, которые поддерживает шесть огромных колон. Каждая секция наполнена воздухом, что позволяет удерживать наплаву все морское сооружение.
Над корпусом находится буровая палуба размерами больше футбольного поля. Она достаточно прочна, чтобы выдержать сотни тонн бурильных труб, несколько грузоподъемных кранов и полноразмерную вертолетную площадку. Но корпус и палуба это лишь сцена, где разыгрываются главные события. На высоте 15-этажного дома над буровой палубой возвышается буровая вышка, задачей которой является опускать (поднимать) к морскому дну бур.
В море всю конструкцию удерживает на месте якорная система, состоящая из 9 огромных лебедок по три на каждой стороне корпуса нефтяной платформы. Они крепко натягивают стальные швартовые тросы, заякоренные на океанском дне, и удерживающие платформу на месте.
Только представьте, какой механизм удерживает нефтяную платформу. Восьмисантиметровые стальные тросы, прикрепленные к цепям со звеньями крупнее человеческой головы. Стальной трос находится на верхнем конце растяжки, он разматывается и наматывается лебедкой на палубе. На нижнем конце растяжки находится стальная цепь, которая намного тяжелее троса, что добавляет вес в совокупности с якорями. Одно звено цепи может весить 33 кг. Стальные якорные тросы такие прочные, что способны противостоять совокупной силе пяти самолетов Боинг-747. На конце каждой цепи крепится якорь типа Брюс, весом 13 тонн и шириной 5,5 м. Его острые лапы зарываются в морское дно.
Несамоходные морские нефтяные платформы перемещают в районы нефтяных месторождений с помощью буксиров со скоростью 6 км/час. Но чтобы найти нефтяные отложения, геологи освещают морское дно звуковыми волнами, получая эхолокационный снимок каменных пластов, которые затем превращается в трехмерное изображение.
Однако, несмотря на высокие ставки - результат никто не гарантирует. Никто не может сказать, что он нашел нефть, пока она не плинет со скважины.
Бурильщикам нужно видеть дно, чтобы знать, что бур попал в цель и контролировать работу. Специально для этой цели инженеры создали аппарат на дистанционном управлении (АДУ), который способен выдерживать давление 140 кг на куб. см. Данный подводный робот, созданный для работы там, где человек не может выжить. Бортовая видеокамера передает изображение из холодных темных глубин.
Для бурения команда собирает бур секционно. Каждая секция имеет высоту 28 метров и состоит из железных труб. Например, нефтяная платформа EVA-4000 способна соединить максимум 300 секций, что позволяет углубиться в земную кору на 9,5 км. Шестьдесят секций в час, с такой скоростью опускают бур. После сверления бур вынимается для запечатывания скважины, чтобы нефть не вытекала в море. Для этого на дно опускают противовыбросовое оборудование или превентор, благодаря которому ни одно вещество не покинет скважину. Превентор высотой 15 м и весом 27 тонн снаряжен контрольным оборудованием. Он действует как огромная втулка и способен за 15 секунд перекрыть нефтяной поток.
Когда нефть найдена, нефтяная платформа может перемещаться в другое место для поиска нефти, а на ее место прибывает плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), которая выкачает нефть из Земли и отправит ее на нефтеперерабатывающие заводы на берегу.
Нефтедобывающая платформа может стоять на якоре десятилетиями, невзирая на любые сюрпризы моря. Ее задача извлекать нефть и природный газ из недр морского дна, отделяя загрязняющие элементы и отправляя нефть и газ на берег.
Строители нефтяных платформ издавна пытались решить вопрос как удержать этих морских гигантов стабильно на якорях во время шторма, там, где до дна сотни метров воды. И, вот морской инженер Эд Хортон нашел гениальное решение, на которое его вдохновила служба на подводной лодке ВМС США. Инженер придумал альтернативу типичным нефтяным платформам. Платформа типа Spar состоит из лонжерона (цилиндра) большого диаметра, к которому прикрепляется буровая палуба. Цилиндр имеет основной вес в нижней части лонжерона, заполненного материалом, который плотнее воды, что снижает центр тяжести платформы и обеспечивает стабильность. Успех первой в мире платформы типа Spar системы «Нептун» ознаменовало начало новой эпохи для глубоководных нефтяных платформ.
Плавучие нефтяные платформы с лонжероном под водой, простирающимся до 200 метров фиксируется к морскому дну посредством специальной системы швартовки (свай), которые врезаются в морское дно на 67 м.
Со временем нефтяные платформы типа Spar также получили модернизацию. Первая плавучая нефтяная платформа имела цельный корпус, но теперь лонжерон цельный только до половины своей длины. Его нижняя секция представляет собой сетчатую структуру с тремя горизонтальными пластинами. Вода задерживается между этими пластинами, создавая жидкий цилиндр, помогая стабилизировать всю конструкцию. Эта гениальная идея позволяет удерживать больший вес с использованием меньшего количества стали.
На сегодняшний день нефтяные платформы типа Spar являются основным видом плавучих нефтяных платформ, которые используются для бурения нефти в очень глубоких водах.
Самой глубоководной плавучей нефтяной платформой в мире, работающей на глубине около 2450 метров в Мексиканском заливе является «Perdido». Ее владелец нефтяная компания Shell.
Одна буровая платформа ежедневно добывает нефти на 4 миллиона долларов США. Для круглосуточного контроля требуется всего 24 рабочих, а всю остальную работу выполняют машины. Они извлекают из камня нефть-сырец и отделяют природный газ. Излишки газа сжигаются. Сто миллионов лет нефть казалось недоступной человеку, но теперь технологии 21 века устремились в объятия цивилизации. Обширные сети трубопроводов на морском дне доставляет нефть в перерабатывающие центры на побережье. Когда все идет как надо, добыча нефти и газа рутинна и неопасна, но катастрофа может произойти в мгновении ока и тогда эти супер платформы превращаются в смертоносное пекло.
Так в марте 2000 года наступила новая эра глубоководных нефтедобывающих платформ. Бразильское правительство ввело в строй самую крупную из всех «Petrobras-36». Начав функционировать, нефтяная платформа должна будет добывать 180 тысяч баррелей нефти ежесуточно, работая на глубине до 1,5 км, но через год она стала «Титаником» среди морских платформ. 15 марта 2001 года в 12 часов ночи утечка природного газа из-под распределительного вентиля одной из опорных колон привела к серии мощнейших взрывов. В результате чего платформа накренилась на 30 градусов от поверхности Атлантического океана. Практически всех нефтяников удалось спасти аварийно-спасательными средствами, но 11 из них так и не удалось найти. Через 5 дней нефтяная платформа «Petrobras-36» ушла под воду на глубину 1370 метров. Так было потеряно сооружение стоимостью полмиллиарда долларов. Тысячи галлонов нефти-сырца и газового топлива вылились в океан. Прежде чем платформа затонула, рабочие смогли закупорить скважину, предотвратив крупную природную катастрофу.
Но судьба стального морского гиганта «Petrobras-36» напоминает риски, на которые мы идем, уходя в погоне за черным золотом все дальше и дальше от побережья. Ставки в этой гонке невозможно подсчитать, а скважины представляют собой угрозу для окружающей среды. Крупные разливы нефти способны уничтожить пляжи, губить заболоченные заводи, уничтожать флору и фауну. А очистка местности после подобной катастрофы обходится в миллионы долларов и годы труда.
Морская добыча нефти, наряду с освоением сланцевых и трудноизвлекаемых углеводородных запасов, со временем вытеснит освоение традиционных месторождений «чёрного золота» на суше в силу истощения последних. В то же время, получение сырья на морских участках осуществляется преимущественно с применением дорогих и трудоёмких методов, при этом задействуются сложнейшие технические комплексы - нефтяные платформы
Специфика добычи нефти в море
Сокращение запасов традиционных нефтяных месторождений на суше заставило ведущие компании отрасли бросить свои силы на разработку богатых морских блоков. Пронедра писали ранее, что толчок к развитию данного сегмента добычи был дан в семидесятые годы, после того, как страны OPEC ввели нефтяное эмбарго.
По согласованным оценкам специалистов, предполагаемые геологические нефтяные запасы, располагающиеся в осадочных слоях морей и океанов, достигают 70% от совокупных мировых объёмов и могут составить сотни миллиардов тонн. Из этого объёма порядка 60% приходятся на шельфовые участки.
К настоящему времени из четырёх сотен нефтегазоносных бассейнов мира половина охватывает не только континенты на суше, но и простирается на шельфе. Сейчас разрабатываются порядка 350 месторождений в разных зонах Мирового океана. Все они размещаются в пределах шельфовых районов, а добыча производится, как правило, на глубине до 200 метров.
На актуальном этапе развития технологий добыча нефти на морских участках сопряжена с большими затратами и техническими сложностями, а также с рядом внешних неблагоприятных факторов. Препятствиями для эффективной работы на море зачастую служат высокий показатель сейсмичности, айсберги, ледовые поля, цунами, ураганы и смерчи, мерзлота, сильные течения и большие глубины.
Бурному развитию нефтедобычи на море также препятствует дороговизна оборудования и работ по обустройству месторождений. Размер эксплуатационных расходов увеличивается по мере наращивания глубины добычи, твёрдости и толщины породы, а также удалённости промысла от побережья и усложнения рельефа дна между зоной извлечения и берегом, где прокладываются трубопроводы. Серьёзные затраты связаны и с выполнением мероприятий по предотвращению утечек нефти.
Стоимость одной только буровой платформы, предназначенной для работы на глубинах до 45 метров, составляет $2 млн. Техника, которая рассчитана на глубину до 320 метров, может стоить уже $30 млн. В среднем устройство среднего эксплуатационного основания для добычи на большой глубине в Мексиканском заливе обходится в $113 млн.
Отгрузка добытой нефти на танкер
Эксплуатация буровой платформы передвижного типа на пятнадцатиметровой глубине оценивается в $16 тыс. в сутки, 40 метров - $21 тыс., самоходной платформы при использовании на глубинах 30–180 метров - в $1,5–7 млн. Затратность разработки месторождений в море делают их рентабельными лишь в случаях, когда речь идёт о крупных запасах нефти.
Следует учитывать и то, что расходы на добычу нефти в разных регионах будут различными. Работы, связанные с открытием месторождения в Персидском заливе, оцениваются в $4 млн, в морях Индонезии - $5 млн, а в Северном море расценки вырастают до $11 млн. Дорого обойдётся оператору и лицензия на разработку морского месторождения - заплатить придётся в два раза больше, чем за разрешение на освоение сухопутного участка.
Типы и устройство нефтяных платформ
При добыче нефти из месторождений Мирового океана компании-операторы, как правило, используют специальные морские платформы. Последние представляют собой инженерные комплексы, с помощью которых осуществляется как бурение, так и непосредственно извлечение углеводородного сырья из-под морского дна. Первая нефтяная платформа, которая использовалась в прибрежных водах, была запущена в американском штате Луизиана в 1938 году. Первая же в мире непосредственно морская платформа под названием «Нефтяные Камни» была введена в эксплуатацию в 1949 году на азербайджанском Каспии.
Основные виды платформ:
- стационарные;
- свободно закреплённые;
- полупогружные (разведочные, буровые и добывающие);
- самоподъёмные буровые;
- с растянутыми опорами;
- плавучие нефтехранилища.
Плавучая буровая установка с выдвижными опорами «Арктическая»
Разные типы платформ могут встречаться как в чистом, так и в комбинированном видах. Выбор того или иного типа платформы связан с конкретными задачами и условиями освоения месторождений. Использование разных видов платформ в процессе применения основных технологий морской добычи мы рассмотрим ниже.
Конструктивно нефтяная платформа состоит из четырёх элементов - корпуса, системы якорей, палубы и буровой вышки. Корпус - это понтон треугольной или четырёхугольной формы, установленный на шести колоннах. Сооружение удерживается на плаву за счёт того, что понтон наполняется воздухом. На палубе размещаются бурильные трубы, подъёмные краны и вертолётная площадка. Непосредственно вышка опускает бур к морскому дну и поднимает его по мере необходимости.
1 - буровая вышка; 2 - вертолётная площадка; 3 - якорная система; 4 - корпус; 5 - палуба
Комплекс удерживается на месте якорной системой, включающей девять лебёдок по бортам платформы и стальные тросы. Вес каждого якоря достигает 13 тонн. Современные платформы стабилизируются в заданной точке не только при помощи якорей и свай, но и передовых технологий, включая системы позиционирования. Платформа может быть заякоренной в одном и том же месте несколько лет, вне зависимости от погодных условий в море.
Бур, работа которого контролируется при помощи подводных роботов, собирается по секциям. Длина одной секции, состоящей из стальных труб, составляет 28 метров. Выпускаются буры с достаточно широкими возможностями. К примеру, бур платформы EVA-4000 может включает до трёх сотен секций, что даёт возможность углубиться на 9,5 километра.
Буровая нефтяной платформы
Строительство буровых платформ осуществляется путём доставки в зону добычи и затопления основания конструкции. Уже на полученном «фундаменте» и надстраиваются остальные компоненты. Первые нефтяные платформы создавались путём сварки из профилей и труб решетчатых башен в форме усечённой пирамиды, которые намертво прибивались к морскому дну сваями. На такие конструкции и устанавливалось буровое оборудование.
Строительство нефтяной платформы «Тролль»
Необходимость разработки месторождений в северных широтах, где требуется ледостойкость платформ, привела к тому, что инженеры пришли к проекту строительства кессонных оснований, которые фактические представляли собой искусственные острова. Кессон заполняется балластом, обычно - песком. Своим весом основание прижимается к дну моря.
Стационарная платформа «Приразломная» с кессонным основанием
Постепенное увеличение размеров платформ привело к необходимости пересмотра их конструкции, потому разработчики из Kerr-McGee (США) создали проект плавучего объекта с формой навигационной вехи. Конструкция представляет собой цилиндр, в нижней части которого размещается балласт. Днище цилиндра прикрепляется к донным анкерам. Такое решение позволило строить относительно надёжные платформы поистине циклопических размеров, предназначенные для работ на сверхбольших глубинах.
Плавучая полупогружная буровая установка «Полярная звезда»
Впрочем, следует отметить, что большого отличия непосредственно в процедурах извлечения и отгрузки нефти между морскими и сухопутными буровыми нет. К примеру, основные компоненты платформы стационарного типа на море идентичны элементам буровой вышки на суше.
Морские буровые характеризуются в первую очередь автономностью работы. Для достижения такого качества установки оснащаются мощными электрогенераторами и опреснителями воды. Пополнение запасов платформ осуществляется при помощи судов обслуживания. Кроме того, морской транспорт задействуется и с целью перемещения конструкций к точкам работы, в спасательных и противопожарных мероприятиях. Естественно, транспортировка полученного сырья производится при помощи трубопроводов, танкеров или плавающих хранилищ.
Технология морской добычи
На современном этапе развития отрасли при небольших расстояниях от места добычи до побережья бурятся наклонные скважины. При этом иногда применяется передовая разработка - управление дистанционного типа процессами бурения горизонтальной скважины, что обеспечивает высокую точность контроля и позволяет отдавать команды буровому оборудованию на расстоянии в несколько километров.
Глубины на морской границе шельфа как правило составляют порядка двухсот метров, однако иногда доходят до полукилометра. В зависимости от глубин и удалённости от побережья при бурении и извлечении нефти применяются разные технологии. На мелководных участках сооружаются укреплённые основания, своеобразные искусственные острова. Они и служат основой для установки бурильного оборудования. В ряде случае компании-операторы окантовывают дамбами участок работы, после чего из полученного котлована откачивается вода.
Если расстояние до берега составляет сотни километров, то в этом случае принимается решение о строительстве нефтяной платформы. Стационарные платформы, наиболее простые в конструкции, возможно использовать только на глубинах в несколько десятков метров, мелководье вполне позволяет закрепить конструкцию с помощью бетонных блоков или свай.
Стационарная платформа ЛСП-1
При глубинах порядка 80 метров применяются плавучие платформы с опорами. Компании на более глубоких участках (до 200 метров), где закрепление платформы проблематично, применяют полупогружные буровые установки. Удержание таких комплексов на месте осуществляется при помощи системы позиционирования, состоящей из подводных двигательных систем и якорей. Если речь идёт о сверхбольших глубинах, то в этом случае задействуются буровые суда.
Буровое судно Maersk Valiant
Скважины обустраиваются как одиночным, так и кустовым методами. В последнее время начали использоваться передвижные основания для бурения. Непосредственно бурение в море производится с использованием райзеров - колонн из труб большого диаметра, которые опускаются до дна. После завершения бурения на дне устанавливаются многотонный превентор (противовыбросная система) и устьевая арматура, что позволяет избежать утечки нефти из новой скважины. Также запускается оборудование для контроля состояния скважины. Закачивание нефти на поверхность после начала добычи осуществляется по гибким трубопроводам.
Применение разных систем добычи в море: 1 - наклонные скважины; 2 - стационарные платформы; 3 - плавучие платформы с опорами; 4 - полупогружные платформы; 5 - буровые суда
Сложность и высокотехнологичность процессов освоения морских участков очевидна, даже если не вдаваться в технические детали. Целесообразно ли развитие данного сегмента добычи, учитывая немалые сопутствующие сложности? Ответ однозначен - да. Несмотря на препятствия в освоении морских блоков и большие расходы в сравнении с работой на суше, всё же нефть, добытая в водах Мирового океана, востребована в условиях непрекращающегося превышения спроса над предложением.
Напомним, Россия и азиатские страны планируют активно наращивать мощности, задействованные в морской добыче. Такую позицию можно смело считать практичной - по мере истощения запасов «чёрного золота» на суше, работа на море станет одним из основных способов получения нефтяного сырья. Даже принимая во внимание технологические проблемы, затратность и трудоёмкость добычи на море, нефть, извлечённая таким образом, не только стала конкурентоспособной, но уже давно и прочно заняла свою нишу на отраслевом рынке.
Нефтяная платформа — это огромный промышленный комплекс, предназначенный для бурения скважин и добычи залегающего на большой глубине углеводородного сырья. Установки для добычи нефти и газа из недр Земли поражают воображение: представьте себе рукотворную конструкцию весом полмиллиона тонн, способную бурить скважины до 10−13 км даже в условиях частичного погружения под воду — и вы поймете, что это триумф инженерной мысли современного человека. Но даже среди этих могучих сооружений есть гиганты, один вид которых вызывает трепет:
TROLL-A
Железобетонная промысловая платформа TROLL-A — это самый тяжелый в мире искусственный объект, способный перемещаться по поверхности нашей планеты. Общий вес платформы по добыче природного газа составляет 1,2 миллиона тонн при загруженном балласте, (сухой вес — порядка 650−680 000 тонн) а высота — 472 метра (из которых 369 занимает подводная бетонная структура). Это — настоящее чудо инженерной мысли, установленное на норвежском газонефтяном месторождении Troll в Северном море.
Буровые установки «Уралмаш»
Самые большие наземные буровые установки с 70-х годов производили в нашей стране. БУ «Уралмаш-15000» была задействована при бурении Кольской сверхглубокой скважины: конструкция высотой с 20-этажный дом была способна пробурить скважину глубиной до 15 км! А вот самыми большими установками на плавучих платформах, считаются системы Aker H-6e (на фото), тоже произведенные норвежцами. Площадь рабочей палубы такой конструкции составляет 6300 м 2 , а глубина бурения достигает 10 км.
Statfjord-B
Нельзя пройти мимо буровой установки Statfjord-B, самого большого плавучего технического сооружения в мире. Высота вышки, построенной в Норвегии в 1981 году, вместе с бетонным основанием составляет 271 метр, а общий вес конструкции — 840 000 тонн. Промышленный комплекс может добывать до 180 000 баррелей нефти в день, при этом резервуаров хватит на 2 000 000 баррелей. Более того, платформа представляет собой настоящий город на воде: помимо буровой установки, на ней размещены семиэтажная гостиница высокого класса, химлаборатория, вертолетная площадка и целый парк спасательной и вспомогательной техники.
Perdido Spar
А вот самая глубоководная платформа расположена в Мексиканском заливе, где пришвартована на глубине 2450 метра над нефтегазовым месторождением Perdido. Максимальная производительность платформы — 100 000 баррелей нефтесырья в день! Высота Perdido Spar составляет 267 метров, то есть это настоящая подводная Эйфелева башня!
Eva-4000
Еще один гигант, но уже нового поколения — буровая платформа Eva-4000, тоже расположенная в Мексиканском заливе, в 240 км от Луизианы. Она принадлежит компании Noble Amos Runner и при высоте в 106 метров (на платформе не предусмотрен жилой комплекс) способна осуществлять бурение на глубине 9700 м.
Бурение скважин — это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины и малого (по сравнению с длиной) диаметра. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем.
Горизонтальное бурение (или ГНБ — Горизонтальное направленное бурение, англ. Horizontal Directional Drilling) — управляемый бестраншейный метод прокладывания подземных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов(установок). Международное обозначение — HDD или Horizontal Directional Drilling. Длина прокладки путей достигает 2 км, а диаметр 1200 мм. Из труб применяются трубы из полиэтилена, стали и др. видов материалов. И всё это при минимальном воздействии на окружающую среду.
Нефтяная вышка (Oil derrick) - это
Цикл строительства скважин
Строительство наземных сооружений;
Углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видов работ — собственно углубления и промывки скважины;
Разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ : укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
Освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока (оттока) флюида) называют заканчиванием скважин.
Нефтяная вышка (Oil derrick) - это
Классификация скважин по назначению
We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this. OK
Благополучие сегодняшнего мира и человеческой цивилизации на данном этапе ее развития строится на повсеместном использовании топливных ресурсов. Это, в первую очередь, нефть, которая является не только относительно дешевым источником энергии, но и применяется во многих отраслях промышленного производства. Не менее значимым энергетическим ресурсом выступает и природный газ.
Активная разработка данных видов полезных ископаемых началась только в XIX столетии. Она стала следствием научно-технической революции, проходящей в развитых странах в это время. Традиционные источники энергии, которыми являлись уголь, дрова, а также водяной пар, уже не могли удовлетворить растущую гигантскими темпами промышленность. Нефть же стала на долгие годы неким фундаментом научно-технического прогресса человека.
В наше время этот ресурс добывать стало заметно сложнее, поскольку большинство легкодоступных месторождений уже исчерпаны. Если посмотреть на карту, то нефтяные вышки расположены крайне компактно в обособленных районах. Однако государства и крупные компании разрабатывают и внедряют новые технологии и методы нефтедобычи. Особенно перспективно в этом плане выглядит разработка месторождений морского шельфа. Для этого используются специальные добывающие комплексы – морские нефтяные платформы, речь о которых и пойдет в статье далее.
Что такое нефтяная вышка
Базовым методом добычи ресурсов месторождения является сооружение и использование специальной нефтяной вышки, которая представляет собой особую конструкцию, выполненную, как правило, из профильного стального проката.
Монтируется она над скважиной. В устройство вышки может устанавливаться как буровое оборудование для ее обустройства, так и агрегаты для откачки нефти. Таким образом, условно можно разделить эти сооружения на буровые и нефтедобывающие (в зависимости от их назначения).
По типу конструкции выделяют мачтовые и башенные вышки.
- Мачтовые.
Такие сооружения возводятся из нескольких отдельных секций, являющих собой решетчатые фермы. Между собой они крепятся при помощи фланцевых соединений.
Особенностью данной конструкции являются «ноги» вышки, которые сами по себе состоят из 4 отдельных элементов, связанных между собой. Кстати, именно такого типа конструкции используются в популярной игре «Клондайк».
- Башенные.
Это более простая конструкция (по сравнению с мачтовой). Она состоит лишь из 4 «ног», которые соединены меду собой и крепятся на специальное основание. Данная конструкция, изначально применявшаяся повсеместно, используется не так часто по причине более низкой надежности, однако отличается дешевизной и простотой монтажа. Нефтяные вышки в России такого типа применяются на шельфе Каспийского моря.
Кроме этого, следует отметить, что вышки бывают наземными и морскими. В последнем случае они выступают в качестве составного элемента более масштабного сооружения – нефтяной платформы.
Устройство нефтяной платформы
Платформы, которые возводятся для добычи углеводородных полезных ископаемых с морского шельфа, являют собой сложные и грандиозные конструкции, состоящие из нескольких частей.
Основой сооружения является корпус, на котором расположены иные элементы данного капитального объекта. По своей сути он представляет собой немаленьких размеров понтон, который имеет, как правило, прямоугольную форму.
Чтобы корпус платформы держался на поверхности воды и не тонул, его поддерживают специальные колонны. Они заполнены атмосферным воздухом и имеют значительное водоизмещение.
Чтобы платформа была стационарной и не испытывала воздействие морских течений, используется специальная якорная система. Она представляет собой стальные тросы, которые крепятся с одной стороны к лебедкам, расположенным на платформе, а другой – к якорям, находящимся на дне моря. Здесь следует отметить, что надежности данного элемента уделяется повышенное внимание. Так, толщина только одних тросов составляет около 8 см в диаметре.
Следующим элементом нефтяной платформы является буровая палуба, которая закреплена на ее корпусе. К прочности материалов, из которых она изготавливается, также предъявляются повышенные требования. Это и неудивительно, поскольку буровая платформа должна выдерживать колоссальные нагрузки, связанные с размещением на ее поверхности буровых и нефтедобывающих установок.
Основным же конструкционным элементом нефтяной платформы является вышка, о назначении которой было рассказано выше. Здесь же следует отметить, что высота мачты может достигать десятков метров.
Нефтяная платформа – дорогостоящее и технически сложное инженерное сооружение. В этой связи крупные компании организуют охрану буровых вышек, чтобы защитить их от возможных посягательств и диверсий.
Стадии строительства
Нефтяная платформа являет собой сборную конструкцию, поэтому возводится поэтапно. Так, сначала в зону, где планируется нефтедобыча, доставляют ее корпус и основание, которое несколько подтапливается и закрепляется на дне при помощи якорной системы. После этого начинают возведение остальных надстроек. К ним относятся буровая платформа и вышки, вертолетные площадки, технические отсеки и прочее.
Раньше строительство платформы заключалось во вбивании в дно свай, к которым крепились отдельные элементы конструкции. Но в условиях разработки месторождений нефти на арктическом шельфе, что предполагает работу на больших глубинах и неустойчивых грунтах, стали создавать кессонные основания, заполненные песком. Таким образом, нефтедобывающие платформы в северных широтах являют собой искусственные насыпи и острова.
Принцип работы
Нефтяные месторождения в море ищут при помощи методов так называемой сейсмической разведки, в основе которой лежит оценка частоты отраженных звуковых волн.
Когда месторождение разведано, а геологи предоставили данные относительно его запасов, нефтяники начинают процесс бурения. Оно отличается повышенной сложностью по сравнению с тем, что происходит на поверхности земли, поскольку толща морской воды создает дополнительное механическое сопротивление. После окончания бурения устанавливается оборудование для откачки нефти и ее добычи. По мере исчерпания запасов в отдельных пластах могут проводиться дополнительные бурильные работы на месторождении.
Типы морских платформ
В зависимости от назначения и функциональности нефтедобывающих платформ выделяют следующие их типы:
- Стационарная нефтяная платформа.
Наиболее распространенный вид нефтегазового оборудования, который позволяет как проводить бурильные работы, так и добывать природные ископаемые с морского дна глубиной от 15 до 500 м.
- Мобильная свободно закрепленная платформа.
Представляет собой нефтеплатформу, которую, при необходимости, можно легко переместить в другое место.
- Полупогруженная нефтяная платформа.
Используется для нефтеразведки.
- Буровая установка самоподъемная.
Специальный вид нефтегазового оборудования, которое являет собой буровую установку, закрепленную на колоннах в толще воды. Используется в геологоразведке.
- Плавучее нефтехранилище.
Многофункциональный инженерный комплекс, который может быть использован для добычи, хранения и транспортировки нефти.
Технологии морской нефтегазодобычи
Добыча нефти и газа с морского дна – сложное и дорогостоящее предприятие. Для повышения его эффективности и сокращения издержек инженеры разработали несколько методов нефтегазодобычи с шельфа, которые используются по всему миру. Их применение зависит непосредственно от глубины, с которой планируется разработка месторождения. Выделяют несколько таких технологий:
- наклонное бурение – при добыче на побережье;
- стационарные платформы на жестком основании – при добыче на глубинах до 40 м;
- стандартные плавучие платформы – при нефтедобыче на глубине не менее 80 м;
- установка полупогружных платформ – на глубине до 200 м.
Если глубина моря, где находится скважина, составляет более 200 м, то добычу осуществляют буровые суда при помощи гибких трубопроводов.
Читайте нас в Яндекс Дзен и подписывайтесь во