книги / Морская нефть. Развитие технических средств и технологий

ледовыхвоздействийнатяжелыебаржисустановленнойнаних буровой и эксплуатационной техникой, а также нефтехранили­ щаи нефтеналивноеоборудование.

На периферии каждого крупного месторождения сооружа­ ютсянебольшиеострова, накоторыхразмещенобуровоеиэксп­ луатационное оборудование, предназначенное для освоения краевыхзон этихместорождений. Добываемаянаэтихостровах продукцияпоступаетпо трубопроводам на искусственныйатолл каждогоместорождения.

При создании атоллов и островов используется зернистый материал, поднятый со дна с помощью мощных земснарядов. Поверхность как атоллов, так и островов закрепляется железо­ бетонными кессонами.

Экспериментальный остров был построен фирмой «Доум петролеум» с партнерами в 1981 г. для отработки технологии строительстваподобныхсооруженийна глубинах20—60м [22]. Основными особенностями экспериментального острова являлись:

1) подводный уступ с уклоном 1: 5 (в отличиеотуклона 1: 15 дляранее строившихсяостровов), чтопозволяло снизить объем насыпногогрунтана50 %;

2) железобетонные кессоны, предназначенные для защиты островаотволновыхили ледовыхвоздействий.

Кессоны сталиизготавливатьзаранее и буксироватьнапло­ щадку. С помощью кессонов, наполненных поднятым со дна грунтом, поверхность острова поднимали на 10 м надуровнем моря. Из-задополнительноймассы грунтавозрастало сопротив­ ление воздействиям паковогольдаипредотвращалосьнаползаниельдовнаплощадку.

Присозданииискусственныхостровов, также какиприлю­ бом другом типе оснований, в 1980-х гг. необходимобылополу­ читьразрешениенабурение отместныхвластей, властейадми­ нистрацииштатовифедеральныхучреждений [22]. К числуфе­ деральныхучреждений, откоторыхзависитполучениеразреше­ ния, относятся Геологическое управление США, Управление по защитеокружающейсреды отзагрязненияит. д.

Местныевластитребуютпредоставлениядетального плана работ, начиная от подготовки к строительству и до бурения, заканчиванияили ликвидациискважины ирасчисткиплощадки.

Преждевсего, планработнаправлялив корпус инженеров США, действующий в качестве головной организации. Корпус публи­ куетсообщение обэтом планеив течение 30 днейожидаетреак­ ции других учреждений. На основе предложенного плана все заинтересованные учреждения и организации определяют, нет ликакихлибовозраженийпротивпроведениябуренияпо эколо­ гическим илидругим причинам. Если возражения отсутствуют, то окончательное решение принимается по окончании 75 сут после срокапервойпубликациикорпусаинженеров. В планера­ бот важное место занимает график подготовительных работ и бурения в арктических районах. Для работ на море Бофорта при создании искусственного островатакой график имеет вид (рис. 4.16) [22].

В каждом отдельном случае привыборе методасооружения искусственногоострова необходимоучитыватьспецификурайо­ на сооружения, наличие строительных материалов, совершен­ ствостроительнойтехники и т. д. Считается наиболеецелесооб­ разным вести строительные работы взимний период. Затраты на сооружение острова зависят от расстояния междуостровом иисточником гравия. Так, длястроительствагравийногоострова вначале 1980-х гг. быларазработанаследующаятехнология [22].

Сначала прокладывалидорогуотисточникагравиядоместа сооружения острова. Дорогустроилиповерхплавучегольдасис­ пользованием легкихустановокнагусеничном ходу, спомощью которыхчерез ледбурилипроруби, из нихоткачивалиморскую воду и намораживали ледовое покрытие по трассе дороги. Ширинадороги, какправило, 45 м, высота2,1 м. Затраты насоору­ жениетакойдороги обычно составляли около 31,3тыс.долл/км,затра­ ты на поддержание ее в рабочем состоянии —313 долл./км/сут. Проруби бурили на расстоянии 60 м от осевой линии дороги. За одинполивнаращивалсяслойтолщиной50—100 мм.

Время замерзания воды зависит от температуры воздуха: чем холоднее зима, тем быстрее сооружаетсядорога. Оптималь­ нойсчитаетсятемператураоколоминус35 °С.

После завершения строительствадорогидозаданнойточки намораживаласьплощадкаразмером 120x760м и высотой2,1 м, использовавшаяся для складирования льда, отобранного на месте сооружения гравийного острова. Ледкубами сдлиной стороны 1,5 м вырезали вначале пилами при использовании

Затраты насооружениетакогоострова быливесьма значи­ тельны ипревышализатраты набурение насушевтехже усло­ вияхпримернона60 %.Результаты сравнения затрат (уровень 1983 г.) представлены втабл. 4.2 [22].

Несмотряназначительные затраты приосвоении морского месторождения, онислихвоймогутбытьскомпенсированы, так какперспективы нефтегазоносности моря Бофорта считаются очень хорошими. Фирмы, приобретавшие здесь участки, надеялисьпреодолетьвсетрудности. В арктическихрайонахпри освоенииморскихместорождений было построено значитель­ ное количество искусственныхостровов, конструкции некото­ рыхи особенности ихсооружениябудутприведены ниже [54].

Таблица 4.2 Сравнительные данные затратнабурениескважины

насуше и наморе в условияхАрктики

Для проведения разведочного бурения к 1980 г. былосоору­ жено 17 искусственных островов, последний из которых — намывной остров фирмы «Эссо Кэнада» — построен в 1978 — 1980 гг. вводахглубиной 19,2 м. Общееколичествогрунта, потре­ бовавшегосяпристроительствеэтогоостровасоставило5млн м3 пристоимости 12 долл./м3. В качествезащитногопокрытияотко­ сов были использованы автомобильные шины, мешкиспеском исмесьгрунтас цементом [118].

Ниодиниз этихостровов не былповрежденледянымиполя­ ми. Сопротивление искусственногоостровасрезающемувоздей­ ствию ледовых полей примерно пропорционально объему его надводнойчасти. Типичные искусственные островадля разве­ дочного бурения и размещения эксплуатационного оборудова­ ния имеютследующиеразмеры:

—высоту3 —4 м и 25 м,

—диаметр 100 м и 500 —600 м.

Следовательно, сопротивление срезуэксплуатационногоос­ тровапревышаетсопротивлениеостровадляразведочногобуре­ ния в 50—100 раз. Строительство искусственных островов в море Бофорта имеет свои особенности, обусловленные наличи­ ем плавучихльдов, глубинойвод60 м и более, неблагоприятными характеристиками грунта, используемого для насыпки. За все время эксплуатации искусственных острововтолькопостроен­ ныйфирмой «Эссо» искусственныйостров «Минук»диаметром 130 м получилсерьезные повреждения, апринадлежавшаяейбу­ роваяустановкаопрокинуласьвовремясильногошторма 17 сен­ тября 1985 г. Это единственный случайповреждения одногоиз искусственных островов, сооруженных в канадском секторе моря Бофорта. Глубинаводы вэтом месте 19 м. Шторм возникв периодоткрытойводы. Волны высотой4 м смыли остров. Второй остров, построенный фирмойдля бурения скважин, получилво время шторманезначительныеповреждения. Оннаходилсяпри­ мернов48 км северо-западнееТука [107].

Компания «Шелл» в 1982 г. соорудилаискусственныйостров «Сил» втечение одного года, затратив при этом средств на 35 % меньше, чем приобычныхспособахстроительства, чтосоставило 25 млн долл. Островрасположенв 16 км ксеверо-западуотзалива «Прадхо-Бей» и в 5 км к северо-востоку острова Лонг-Айленд научастке, гдеглубинаморясоставляет12 м. Относительнонеболь­

шие затраты насооружениеострова «Сил» объясняютсятем, что компания«Шелл» отказаласьоттрадиционногоспособастроитель­ стваспомощью драг. Длясозданиянасыпногоострова в зимнее время была использована ледовая дорога (толщина льда 2,7 м), по которойс берегакместустроительствадоставили920 тыс. м3 гравия(по 38 м3, или 115т, заодну ездкугрузового автомобиля) [77].

Позаявлению компании «Шелл», пристроительствеострова «Сил» было затрачено2,13 млн долл, на 1м глубины моря, тогда какприсооруженииподобныхостровов в водахамериканского и канадского секторов моря Бофорта глубиной от 1,5 до 22 м израсходовали3,28 млн долл./1 м глубины. 1ноября 1983 г. про­ должилосьбурение скважины, пробуренной ранее до отметки 3812 м. Насыпнойостров «Сил» рассчитаннамаксимальную ле­ довую нагрузку, котораяможетвозникнутьодинраз в 100 лет.

1ноября 1983 г.началосьбурениескважины глубиной4730 м и стоимостью 35 млн долл, с искусственного острова «Кросс», принадлежавшего компаниям «Галф» и «Тенеко», расположен­ ногов27 км к северо-западуотзаливаПрадхо-Бей. При соору­ жении острова «Кросс» была использована ледовая дорога (толщинальда2,3 м) протяженностью 24 км. Для строительства насыпного острова размером 76 х200 м потребовалось бо­ лее 97 тыс. м3 гравия, которыйбылдоставленс берега грузови­ камиза20 дней. Приэтом былосделано3400 рейсов, массагруза заодин рейссоставляладо 118 т.

Длязащиты склоновостроваотразмыва попериметрубыла построенабермашириной3,7 м и высотой 1,2 м, атакжеуложено более 2888 мешков с гравием (по 1,5 м3 в каждом). С 1ноября 1983 г., когдапрекратилосьвремядействия ежегодного запрета на буровые работы, связанного с миграцией касаток, началось бурениеодной из самыхдорогихскважинстоимостью 121,5 млн долл, на третьем искусственном острове «Маклак». Остров «Маклак», принадлежавший компании «Сохайо», являлся круп­ нейшим искусственным насыпным гравийным островому побе­ режьяАляски. Островдиаметром 107 м расположенвводахглу­ биной около 15 м и возвышался над уровнем моря на 6,4 м. Для его сооружения потребовалось свыше 1 млн м3 гравия. Затраты настроительствосоставили 110 млн долл.

В отличиеотостровов«Кросс»и«Сил» остров «Маклак» был сооруженвтечениелетнегосезона 1983 г. Строительные работы

Фирма«ДойчеТексако»и «Винтерсхалл»построилавСевер­ ном море в8 км отпобережья землиШлезвиг-Гольштейн (ФРГ) искусственный остров с защитной юбкой [72]. Остров размера­ ми 88x70 предназначался для проведения исследований место­ рождений «Миттелплате», которые началисьв 1986 г. Основная задача этих работ —оценка целесообразности эксплуатации месторождения, извлекаемые запасы нефтикоторогосоставля­ ли 23 млн м3. Искусственный песчаный остров должен соору­ жаться на месте пробуреннойв 1980 г. скважины-открыватель- ницы, которая была закончена какдобывающая. Промысловую обработкупродукцииосуществлялинаострове, азатем набарже перевозили нефть на берег. По периметру остров окружали стеной из свай, внутреннее пространство заполняли 38 тыс. м3 намывного песка. Песок намывали земснарядами. Каменная кладкана известковомрастворедолжнабылазащититьподошву островаотразмываиэрозии.

По заказу фирмы «Эссо ризорсил Кэнада» фирма «Хитачи зосен» в 1982 г. осуществила строительство шестиугольного металлического кессонногоискусственногоострова, предназна­ ченногодлябурения скважинвмореБофорта.

Основной целью строительства кессона являлась попытка добиться экономии средств, обычно расходуемых на создание искусственных островов. Этодостигалось тем, что при строи­ тельстве кессонаиспользовался грунт, намываемыйсодна, что, всвою очередь, сокращалопотребностьвпеске. Крометого, кес­ сонный остров позволялосуществлятьбурение на более глубо­ кихакваториях. Сооружение состоялоиз восьмиметаллических кессонов. В эксплуатацию первый кессон —остров массой 8 тыс. т — введен в 1983 г. Толщина стенок этого сооружения составляла 13 м уоснованияи 8 м вверхнейчасти. Высотасоору­ жения 17 м.

В 1983 г. на шельфеАляски былипробурены две поисковоразведочные скважины, общее число которых к этому году достигло25. Ещеоднаскважина, пробуреннаяв 1982 г. компани­ ей «Шелл» с искусственного острова «Терн», былаиспытана и признана продуктивной. По сообщению Службы управления разработками минеральных ресурсов США, втечение первых семимесяцев 1984 г. нашельфеАляскипроводилибурениесеми скважин, на проводкуеще семибыли поданы заявки. В течение