книги / Морская нефть. Развитие технических средств для освоения морских арктических месторождений нефти и газа. Переработка продукции скважин

УДК 622.276.04(985) ББК 33.361(9)

Р17

Развитие технических средств для освоения морских арктических Р17 месторождений нефти и газа. П ереработка продукции скваж ин /

Э. М. Мовсум-заде, Б. Н. Мастобаев, Ю. Б. Мастобаев, М. Е. Мовсум-задс. — СПб.: Недра, 2008. — 256 с.

ISBN 978-5-94089-123-9

*Обобщен опыт проектирования, разработки и эксплуатации технических средств для освоения морских арктических месторождений.

Рассмотрены основные типы стационарных оснований, полупогружных плат­ форм, буровых судов и судов обслуживания, применяемых в условиях морских арктических месторождениий нефти и газа.

Проведен анализ проектирования и сооружения морских нефтегазопроводов в условиях Арктики.

Представлен опыт переработки продукции скважин морских арктических мес­ торождений.j

Для широкого круга специалистов нефтегазовой промышленности, занимаю­ щихся вопросами освоения морских месторождений, а также для студентов и ас­ пирантов вузов нефтегазового профиля и сотрудников отраслевых исследователь­ ских и проектных институтов.

Experience in the design, development and exploitation of the technological means for the arctic offshore oil and gas fields development was generalized.

General types of the fixed gravity and semi-submersible platforms, drilling and servicing ships, applied in the conditions of the offshore arctic oil and gas fields, were considered.

Analysis of the offshore pipeline design and construction in the arctic conditions was carried out.

Experience of the well output processing for the arctic offshore fields was pre­ sented.

It is intended for the wide range of the oil and gas specialists, dealing with the off­ shore fields development issues, as well as for students and post-graduates of the oil and gas universities and employees of the scientific research and design institutes.

Введение

Общий рост потребности в углеводородном сырье и все возрастающая степень освоения запасов на континентах обусловили резкую активизацию поисково-разведочных работ в акваториях Мирового океана.

Начальные суммарные ресурсы морской территории России по оценкам на 2004 г. составляли 133,5 млрд т условного топлива или около 100 млрд т извлекаемых ресурсов, распределенных в 16 крупных морских нефтегазонос­ ных провинциях и бассейнах. Наибольшая доля ресурсов, примерно 63 %, приходится на моря Западной Арктики: Баренцево, Печорское, Карское, за ними в порядке убывания следуют Охотское, Восточно-Сибирское и Кас­ пийское моря.

Освоение топливно-энергетического потенциала континентального шель­ фа России способно сыграть определенную стабилизирующую роль в дина­ мике добычи нефти и газа, смягчая или нивелируя возможный спад, прогнози­ руемый рядом экспертов за счет истощения континентальных месторождений в период 2010-2020 гг. В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2020 г. подготовка запасов и освоение нефтяных и газовых мес­ торождений, прежде всего на шельфе арктических морей, одно из наиболее перспективных направлений развития сырьевой базы нефтегазовой промыш­ ленности России.

Активизация морской нефтегазодобычи и перемещение ее в районы Арк­ тики требует применения новых технологий и технических средств освоения месторождений. Представленный в работе анализ эволюционного развития технологий и технических средств для освоения месторождений морей Се­ верного Ледовитого океана с учетом общего развития научно технической мысли показал, что опыт зарубежных стран в этой области может быть весь­ ма полезен России при освоении морских месторождений. Рассмотрение и анализ разработки морских арктических месторождений США, Канады, Норвегии и последующие использование этого опыта в России является своевременным и актуальным.

Освоение крупных морских месторождений зарубежных стран, рас­ положенных в высоких широтах (Хиберния, Терра-Нова и др.), связано со значительным влиянием на темпы их разработки политических, эконо-

мических, экологических факторов, что обязательно должно быть учтено

висследовательских и проектных институтах при разработке арктических морских месторождений России. При разработке проектов освоения морских месторождений в Арктике необходимо проводить оценку не только методов добычи нефти и газа, но и методов их последующей доставки потребителям или переработки в условиях морского месторождения.

ВРоссии, как и во всем мире, предпочтение отдается трубопроводному транспорту, но с учетом того, что пракгически все нефтегазоносные морские месторождения находятся в замерзающих морях, необходимо формирование нового направления в проектировании и строительстве трубопроводов.

Комплексный анализ основных проблем эксплуатации морских трубопро­ водов, проведенный в работе, позволит специалистам проектных организаций на этапе проектирования предусмотреть возможные осложнения в работе трубопроводов и предусмотреть методы и средства их устранения в процессе эксплуатации.

Значительный вклад в разработку и совершенствование технических средств для освоения морских арктических месторождений нефти и газа внесли сотрудники фирм «Статойл», «Гидро», «Шелл», «Петро-Канада», «Эксон», «Мобил», «Фурго-Инжиниринг», «Сохайо», «Хаски», «Доум Пет­ ролеум», «Ессо-Канада», «Амоко», «Коноко Филипс», «Марафон», «Галф», «Шеврон», «Бритиш Петролеум», «Браун энд Рут», «Лаемо Новая Шотландия Ltd.», «Эксон Мобил Канада», «Вестерн океаник», «Панарктик ойл», «Полар гас», «Морфи Ойл К°» и др.

Вработах перечисленных выше авторов и сотрудников фирм в отечест­ венных и зарубежных изданиях отражены отдельные этапы освоения морских месторождений арктических морей. Авторы, проведя исследования и анализ многочисленных публикаций более чем за 50 лег, попытались в данной книге дать общую картину становления и развития технических средств морской нефтедобычи в арктических морях.

Представленная читателям работа является продолжением выпущенных

в2005 г. книги «Морская нефть. Развитие технических средств и технологий»,

ив 2006 г. книги «Морская нефть. Трубопроводный транспорт и переработка продукции скважин».

Авторы выражают искреннюю благодарность аспирантке Н. Е. Дворяниновой за помощь, в подготовке отдельных разделов работы.

78м

83м

Рисунок 1.3 — Схема буровой платформы «Аляскин Стар»

По расчетным данным, при бурении отклонение платформы от точки бу­ рения составляет не более 5 % при средней скорости ветра 20 м/с и на глубине до 457,5 м. При прекращении процесса бурения якорная система обеспечи­ вает устойчивое положение буровой платформы со смещением не более 10% при скорости ветра до 36 м/с и осадке 18,3 м. Удержание буровой платформы на больших глубинах достигалось использованием в якорных лебедках гид­ родинамических тормозов «Пармак», которые создают необходимое допол­ нительное тормозящее действие. Система с гидродинамическими тормозами мощностью 5000 л. с. обеспечивала выбор якорных канатов со скоростью 90 м/мин.

Практически каждая буровая платформа или судно, эксплуатируемые в начале 70-х гг. в США, имели собственную схему расположения и типо­ размеры применяемого оборудования, которые определялись конкретными техническими задачами. На тот период времени невозможно было дать опи­ сание единой типовой схемы размещения оборудования. По этой причине рассмотреть применяемое оборудование, его размещение и назначение более целесообразно на конкретном примере наиболее передовой для того времени по конструкции платформы. Для северных условий таким образцом в 70-е гг. являлась платформа «Аляскин Стар», построенная для бурения в условиях

штормовой погоды и низких температур. Эта платформа была приобретена совместно компаниями «Эксон США» и «Вестерн Океанию) и эксплуатиро­ валась в заливе Аляска, где действовали жесткие правила по защите окружа­ ющей среды от загрязнений.

На платформе «Аляскин Стар» имелось следующее буровое оборудование:

—лебедка фирмы «Континентал Эмско» С-3, тип II, мощность 3000 л. с.; кронблок фирмы «Континентал Эмско», 9-шкивный, грузоподъемность 453 т;

—талевый блок фирмы «Континентал Эмско», модель RA-60-60;

—направляющее устройство талевого блока фирмы «BJ Хагес»;

—мостки для обсадных труб фирмы «SLR»: подачей труб управлял один оператор с помощью гидравлического устройства;

—ротор фирмы «Континентал Эмско», модель Т-4950 с независимым при­ водом;

—квадрат фирмы «Варко» серия 6500;

—крюк фирмы «BJ Хагес», модель 5500, «Дунаплекс»;

—компенсатор вертикальных колебаний фирмы «Ракер Шеффер», длина хода 6 м;

—натяжное оборудование фирмы «Ракер Шеффер»: два 36-тонных, два 72-тонных сдвоенных, четыре 7,2-тонных и два 4,5-тонных натяжных устройства;

—буровые насосы фирмы «Континентал Эмско», FA-1600, трехцилиндро­ вые, поршневые одинарного действия;

—подпорные насосы фирмы «Миссион», горизонтальные односгупенчатые типа «Магнум»;

—вибрационные сита фирмы «Бранд Инжениринг К°» пропускной способ­ ностью 9,085 м3/мин, двухрядное и трехрядное;

—пескоотделитель фирмы «Пиченко» пропускной способностью 4,5 м3/мин;

—отстойник (илоотделитель) фирмы «Пиченко» пропускной способностью 1,9 м3/мин;

—двухрядный гидроциклон для очистки бурового раствора фирмы «Бранд Инжениринг К0» пропускной способностью 3 м3/мин, проходной диаметр 100 мм;

—дегазатор фирмы «Сваго» пропускной способностью 3,8 м3/мин;

—противовыбросовое устройство:

—сферический шарнир фирмы «Реган» CR-1, номинальный диаметр 47 мм;

—соединительное устройство фирмы «Нашэнел», диаметр 426 мм на рабо­ чее давление 703 кгс/см2, самозамыкающееся;

—кольцевой превентор фирмы «Ракер Шафер» для скважины диаметром 426 мм на рабочее давление 352 кгс/см2;

—штуцер и задвижки на задавочной линии фирмы «МК Эвой»;

—плашечные превенторы — два сдвоенных фирмы «Камерон», типа «и» для скважины диаметром 426 мм на рабочее давление 703 кгс/см2;

—соединительная муфта устья скважины фирмы «Нашэнел», диаметр 426 мм, рабочее давление 703 кгс/см2;

—управление системой превенторов — гидравлическое с помощью уст­ ройств фирмы «Камерон Пайп», срабатывание системы происходит от акустических датчиков, разработанных той же фирмой;

—штуцерная гребенка фирмы «МК Эвой», рабочее давление 703 кгс/см2, с двумя штуцерами ручного управления и двумя штуцерами фирмы «Сваго Супер»;

—стояк для колонны бурильных труб фирмы «Реган», тип FCH-8, диаметр 426 мм, длина 600 м, толщина стенки трубы 16 мм, из стали с пределом текучести 4570 кгс/см2, плавучесть стояка обеспечивалась шарнирным понтоном фирмы «Эмерсон»;

—бурильные трубы — наружный диаметр 127 мм, имеется запас 5,8 тыс. м из стали Е-75 с массой 29 кг/пог. м и 3,35 тыс. м из стали Х-95 с массой 38 кг/пог. м.

Имелся запас бурильных труб с еще большей толщиной стенки и утяже­ ленных бурильных труб. Был предусмотрен большой набор механических ключей различного типа, плашек, элеваторов, ловильных инструментов. Для сжигания нефти, получаемой в результате испытаний скважины или выде­ ляемой из бурового раствора (на нефтяной основе), на платформе «Аляскин Стар» установили два горелочных устройства фирмы «Отис». Для контроля процесса бурения применялась система надводного и подводноготелевидения.

Система автоматической расстановки свечей бурильных труб эффективно работала, при неблагоприятных погодных условиях. Бурильщик управлял процессом бурения с управляющего пульта, на котором были сосредоточены многочисленные приборы для контроля за ходом работы. В схеме очистки бурового раствора использовалось наиболее эффективное оборудование. Имелась кислородно-ацетиленовая сварочная установка.

В жилых помещениях обслуживающего персонала обеспечивался высо­ кий уровень комфорта, в том числе кондиционирование воздуха, были приня­ ты меры к снижению уровня шума. В системе отопления использовался пар с давлением 3,15 кгс/см2, для производственных целей — пар с давлением 10,5 кгс/см2. Связь с материком (в том числе телефонная, телетайпная или телевизионная) обеспечивалась через систему космической связи с исполь­ зованием спутников «Марисат» и «Дриллсат».

Схема расположения оборудования на платформе «Аляскин Стар» пока­ зана на рис. 1.4.