книги / Морская нефть. Развитие технических средств и технологий

Рис.3.19.Схемарасположениясуднаи подсоединенныхкнемудобываю­ щих платформ:

1—судно FPSО;2—терминал «Антан»;3—платформанаместорождении «Акам» (восемьскважин);4—платформанаместорождении «Аданга» (де­ вять скважин); 5 —платформа на месторождении «Эбунгу» (три скважи­ ны);6 —254-ммтрубопровод; 7—152-мм трубопровод* 8—305-ммтрубо­ провод; 9 —район, показанный на схеме

Корпорация «Сингбой муринг» 20 декабря 1984 г.заключила договорс компанией «Ашленд ойл (Найджирия)» наразработку и эксплуатацию судна FPSO, а также швартовной системы. Ранее, вавгусте 1984 г., впроцессепредварительных инженерных обоснований былиизучены и обследованы танкеры, пригодные дляпеределки. Вскорепослеподписаниядоговорабыли размеще­ ны заказы наприобретение оборудованиясдлительным сроком поставок (роульсы дляшвартовной системы —в ФРГ,литыеизде­ лиядлянееже —в Японии, салазки с технологическим и измери­ тельным оборудованием —в Великобритании) и начались перего­ воры поприобретению танкера. Онизавершилисьпокупкой25 января 1985 г. танкера «Бергепайлот». Был составлен детальный

техническийпроектпеределкитанкеравсудноFPSO и заказано оборудование, необходимоедляегомодификации [114].

Танкер «Бергепаилот»находилсявХолменстане (Норвегия). С егопрежнимивладельцами былодостигнутосоглашение орас­ консервациисуднаи поставке еговполном соответствии стре­ бованиямиксудам этогокласса. Всенеобходимые работыбыли завершены вмае 1985 г. Владельцем танкера, получившегоновое названиеFPSO VI, сталакорпорация «Сингбоймуринг».

ПередотправкойсуднавНигерию необходимую модифика­ цию нужнобылопровестинаближайшейкместуназначения за­ падно-европейскойверфи. Пока вели расконсервацию, удалось заключитьдоговоропроведениимодификации суднас испанс­ койкомпанией«Астильеросэспаньолес» наверфивг. Кадисе.

Судно FPSO прибыло для переделки в г. Кадис 17 июня 1985 г., авдекабретогоже годаработы былизавершеныисудно отплылокместуназначениявНигерии.

Платформа для швартовки, оснащенная вращающейся частью носовогошвартова, былаустановленапо обычнойтехно­ логиимонтажныхработвморесиспользованиемплавучегокра­ на D13-21 компании «Мак-ДермоттИнтернэшнл». Этот же кран использовался при креплении швартовного хомута к вращаю­ щейсячасти.

Судно FPSO было подсоединено к швартовному хомуту с помощью буксиров и к обслуживающему водолазов судну «Дайнамик инсталлер», которое оснащено системой динами­ ческогопозиционирования. Лебедкинакорметанкераприменя­ лисьсцелью контроля:

—подходакормы суднакплатформе;

—подъемахомута, находившегосяна плаву;

—егосоединениясошвартовными стойками, которые были смонтированы иподвешены на корме вовремя переделки судна вг. Кадисе.

Длянеобходимогонатяженияшвартовныхстоеквотсекихо­ мутазакачали500 тгранулированноготвердогобалласта, переве­ зенного на палубе судна FPSO. С целью закачки использовали временную систему, включавшую засыпные воронки и цементи­ ровочныенасосы, установленную напалубе судна, идемонтиро­ валипозавершениипрокачки балласта. Выполнение этой рабо­ ты спалубы модифицированноготанкерапозволилоуменьшить

потребность в дополнительных специальных судах и снизить зависимостьпроведенияоперацииотпогодных условий.

Подвесные рукавадляподачинефтии шлангс линиямиуп­ равления между вращающейся частью швартовной системы икормой суднабылисмонтированы впоследнюю очередь, и20 января 1986 г. суднобылоготово кприемкенефти.

Налив первоготанкерабылзавершен7 марта 1986 г., в него загрузили85тыс. м3 нефти. Додекабря 1986 г. с использованием FPSO добыли 1,35 млн. м3 нефти, из них 1,19 млн. м3 отгрузили в 14 танкеров.

Приэксплуатациисистемы нефтьнаFPSO поступаетс эксп­ луатационных платформ потрубопроводам, заканчивающимся манифольдами на стационарной платформе, которая является частью FPSO.

Манифольды позволилиобъединитьдвапотоканефтиплот­ ностью 0,850 г/см3, идущей от месторожденийАкам и Аданга; нефть плотностью 0,922 г/см3 от месторождения Эбунгу посту­ пала отдельным потоком. Вязкость нефти—от6 до 60 МПа с, максимальная обводненность—10 %.

Затемдва потоканефтидвижутсячерездвухходовой верт­ люг, смонтированный вносовом швартове, ктехнологическому оборудованию насуднеFPSO.

Каждаяиздвухтехнологическихлинийпропускной способ­ ностью 6,4тыс. м3/сут включаеттрехфазныйсепаратори элект­ ростатическую деэмульсационную установку. Обезвоженная нефть проходитчерездвухфазныйстабилизаторнизкого давле­ ния и направляется на хранение. На потоке легкой нефти ис­ пользуются перекачивающийнасоси холодильник, работающий на морской воде. Насос ихолодильникмогутбытьподключены кдругойтехнологическойлинии.

Отсепарированныйгаз используетсявосновном каккотель­ ноетопливо, егоизбытоксжигаетсянафакеле (140 тыс. м3/сут). Тяжелыйгаз (относительнаяплотностьболее 1),полученный при обработке и стабилизации нефти, непригоден для котельных исжигаетсянафакеле.

Водаот сепараторов и другоготехнологическогооборудова­ ния поступаетвуловитель, оборудованый рифлеными пластина­ миисмонтированныйвочистном резервуаресцелью достиже­ ния безопасной концентрации газа. Потом вода подвергается

отстою вдвухнаклонныхрезервуарахвместимостью 10 тыс. ма. Чистая вода (содержащая менее 50 мг/л нефти) откачивается насосом из второгорезервуаразаборт судна.

В течение первого года эксплуатации, как в любом новом деле, возникали осложнения, связанные с системами добычи и вращавшейсячастью системы швартовки, чтотребовало при­ остановки работы. Из-за увеличения обводненности добывае­ мойнефти, провеликорректировкудеэмульсаторов, используе­ мыхнаэксплуатационныхплатформахисудне, сцелью повыше­ нияэффективностидеэмульсациинефти. Были некоторые труд­ ноститакже собеспечением стабильногогазоснабжения судна, посколькувтрубопроводе, идущем отдобывающей платформы на месторождении «Аданга», наблюдалось пробковое течение. Этаидругие проблемы, связанные соборудованиемдлятоплив­ ногогаза, былиразрешены прежде, чем былодостигнуто полное сжиганиегазавглавнойкотельнойсудна [114].

Во время обычнойэксплуатацииперсоналсудна FPSO состо­ итиз 45 чел. Набортусуднаживуттакже официальные предста­ вителиНигериииперсонал, занимающийсятехническимобслу­ живаниемтрехэксплуатационныхплатформ.

Использование FPSO позволило значительноускорить ввод в эксплуатацию многих месторождений. Исследования поусо­ вершенствованию плавучихэксплуатационных систем, на осно­ вании опыта их эксплуатации, продолжали многие нефтяные компании.

Такие исследования позволяли не только повысить надеж­ ность FPSO и улучшить их характеристики, но и разработать новыетехнологииускоренного освоения глубоководных место­ рожденийсприменением плавучихсистем.

Американская фирма «Дисижн-Три ассошиэйтс» запатенто­ вала новый способ ускоренного освоения глубоководных морс­ кихместорожденийи необходимыйдляэтогокомплекс оборудо­ вания, с помощью которых нефтедобывающая компания может начать эксплуатацию месторождения во время его оконтуривания и основного обустройства [29]. Запатентованный комплекс «Сентрал лег энкор сепарейшн систем» (CLASS) включает обо­ рудование для добычи, подготовки и хранения нефти и газа. Онсоединенсдоннойплитойоднойнатяжной заякоренной опо­ рой и предназначен для испытания пластов и эксплуатации од­

ной скважины. После некоторогоусовершенствованиядонной плиты, водоотделяющей колонны и палубного блока комплекс предполагалосьиспользоватьдляэксплуатации кустаскважин.

В течение первых пятилет эксплуатации обычная продук­ тивная скважина характеризуется относительнонизкой обвод­ ненностью и газовым фактором. В этотпериодпри определен­ ном дебите доходы от скважины являются максимальными. Нормаприбылиможетрезковозрасти, если дляееэксплуатации использовать недорогостоящийкомплексоборудования. Состав этого комплекса можетбытьуточнен послеанализарезультатов всестороннихиспытанийпластов.

CLASS предназначен для ранней эксплуатации скважины приотносительнонебольшихзатратахдотехпор, поканебудет изготовленоиустановленостационарноедобывающеесооруже­ ние, например платформаснатяжными опорами.

CLASS состоитизтрехосновныхчастей:донного основания, натяжнойопоры и буядлясепарации и хранениянефти (рис. 3.20).

После заканчивания скважины устанавливают и крепят спомощью свайдонноеоснование. К немуприкрепляютнатяж­ ную опорусуниверсальнымишарнирами наконцах. К верхнему концунатяжнойопоры монтируютбуй соборудованием для под­ готовки, храненияиперекачкинефти. Эксплуатационнаяколон­ на труб (от забоя скважины до факельного стояка) проходит внутринатяжнойопоры обычносоосносней.

ЭкономичностьCLASS обусловливаютследующиефакторы. Управление балластировкойи добычей можетбытьосуществле­ но дистанционно с помощью телеметрической системы. Для заканчивания и освоения скважины вместобурового разве­ дочногосуднаможноиспользоватьнебольшую вспомогательную установкуилимногофункциональную полупогружную платфор­ му, один из вариантов которойпредставленв [79] и разработан судостроительным отделением компании «Алстхом» и фирмой «Симетинтернасьональ».

Основные виды работ, выполняемые платформой «Атлантик», представлены нарис. 3.21.

Посколькусистемаявляется вертикальной, для заканчива­ ния и освоения скважиныможноприменятьобычный инстру­ мент. При эксплуатациискважины спомощью CLASS нетребу­ етсястроитьподводныйнефтепровод.

Рис. 3.20.КомплексCLASS дляус­ коренного освоенияморских мес­

торождений:

1—факел; 2 —вышка; 3 —загру­ зочная стрела;4 —шлангдлянали­ ванефти;5—причальныйтросдля танкеров; 6 —надводная фонтан­ ная арматура; 7 —буй для сепара­ цииихранениянефти;8—стацио­ нарный балласт; 9 — универ­ сальный шарнирный узел; 10 — буй для натяжения водоотделяю­ щей колонны; 11 —эксплуатаци­ оннаяколонна; 12 —верхнеедон­ ное основание; 13 —подводная фонтанная арматура; 14 —сваи; 15 —скважина; 16 —нижнеедон­

ноеоснование;17—натяжнаяопо­ ра;18—отсекидляводяногобалла­

ста; 19 —уровень моря; 20 — причальный трос для вспомога­ тельной буровой установки; 21 — труба, провод для вспомогатель­ ной буровой установки; 22 —вра­ щающаяся площадка; 23 —тепло­ защитный экран

Монтаж идемонтаж комплексаможно осуществлять спомо­ щью бурового судна. Сначалаустанавливается нижнее донное основание, закрепляемое сваями, или гравитационное, затем подводнаяфонтаннаяарматура, верхнеедонное основание, опо­ ра и буйдля ее натяжения. В зависимости от места установки натяжная опора может быть плавучей и неплавучей. Буй для сепарации и хранения нефти буксируется к месту монтажа

Рис.3.21.Типичные работы,которыеможно выполнять с помощью мно­ гофункциональной полупогружной платформы: а—заканчиваниеиремонтскважины;б—установкидонныхплитимани- фольдов;в—установка сборныхлиний;г—эксплуатация задвижек;инс­ пектирование, исследования с помощью:А —водолазов;Б—погружных аппаратов с дистанционным управлением

на плаву, балластируется и соединяется с натяжной опорой. Вышкаи погрузочная стреламонтируются с помощью судовых кранов. Все составные элементы CLASS, кромедонного основа­ ния, могут демонтироваться для повторного использования. ОсобенностиэксплуатацииCLASS вразличныхрежимахработы месторожденияприводятсяв [29].

Внедрениеновыхконструкций эксплуатационных плавучих систем, расширениеобластиихпримененияневозможно без ис­ пользованияисследовательскихпрограмм, направленныхнараз­ работкумногофункциональных, совершенных инадежных пла­ вучих эксплуатационных систем. Одной из таких программ в 1990 г. являлась программакомпании«Tecnomare», врамкахко­ торойизучались:

1) различныеконфигурациисудна;

2)поведение суднавусловияхмногонаправленного волново­ госпектра;

3)эффективностьшвартовойсистемы.

Спонсорами этой программы выступали компании «Agip», «Fincantieri Saipem», «Snamprogetti» и «Tecnomare». Оказала поддержкуи «УЭС» [5].

Главное преимущество FPS — возможность применения при разработке малорентабельных месторождений на отдель­ ныхплощадяхи (или) привыполнениидлительныхисследований скважин. Возможностьперебазирования системы на новые точ­ ки положительно сказывается на экономике освоения место­ рождений.

До 1990 г. плавучая эксплуатационная система в основном разрабатывалась на базе однокорпусного судна (рис. 3.22). Система предназначалась длядобычи до 3,2тыс. м3/сут нефти вводахглубиной от200 до400 м.

Важным фактором является поведение судна в условиях многонаправленноговолнового спектра. Для анализа поведения была разработана программа моделирования, учитывающая многонаправленныйи бимодальный (встречныхволн) спектры.

Результаты гидродинамических анализов подтверждены модельными испытаниями, выполненными при коллинеарных ветре, волнах, теченииипри бимодальном спектре для условий типичныхштормов, случающихсяодинразв 100 летв Средизем­ ном мореиодин раз в 10 летвСеверном море.

Рис. 3.22. Плавучая эксплуатационная система на базе однокорпусного

судна, предназначеннаядляразработки малорентабельных месторожде­ ний идлительных испытаний скважин в Средиземном иСеверномморях: 1—поворотная башня;2—ремонтнаяустановка (поособомузаказу);3— ремонтный райзер; 4 —скважина; 5 —эксплуатационный райзер; 6 — якорнаялиния

Полученная информация показала, что однокорпусная конструкция, спроектированная специально для условий Сре­ диземного моря, пригодна также для длительных опробований скважинвсуровыхокружающихусловиях, характерныхдля Се­ верного моря.

Программойпредусмотрены такжеисследования, цель кото­ рых — анализ конфигураций якорных линий в водах глубиной от 400 до 1000 м. В рамкахэтой программы Афинскийгосударст­ венный техническийуниверситетпринималучастиев изучении динамическогоповеденияразличныхякорныхлиний с помощью вспомогательных буйков, оснащенных КИП. В защищенных во­ дах глубиной 25 м выполнили модельные испытания в масшта­ бе 1:15. Для испытаний верхнюю частьякорной системы уста­ новилинабарже, гдеспециальныйвозбуждающий механизмдей­ ствовалкак имитатор перемещенийсудна. Информация о дина­