Присвердловинні споруди для розроБЛЕННЯ родовищ, розташованих на морському шельфі

ЛЕКЦІЯ №1.15

Обладнання морських нафтових і газових платформ

Присвердловинні споруди для розроблення родовищ, розташованих на морському шельфі. Засоби обслуговування обладнання устя свердловин на морському шельфі

План

Присвердловинні споруди для розроблення родовищ, розташованих на морському шельфі

Засоби обслуговування обладнання устя свердловин на морському шельфі

Список використаної літератури

1) Молчанов Г.В., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1984. – 464 с.

2) Разведка и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений. – М., Недра, 1978. – 206 с. / В.И. Мищевич, Б.М. Логунцов, Н.П. Уманчик и др.

3) Возний В.Р., Ільницький М.К., Любимцев В.О.. Проектування, будівництво та експлуатація морських нафтогазових споруд: Підручник. – К.: Українська книга, 1999. – 231 с.

Присвердловинні споруди для розроБЛЕННЯ родовищ, розташованих на морському шельфі

Як відомо, більшість земної поверхні вкрита шаром води. Проте під цим шаром у глибинах земних надр залягають значні запаси вуглеводневої сировини – нафтогазових покладів.

Процеси видобування нафти і газу з морських шельфів ідентичні тим, які розглядалися раніше. Проте подібний спосіб видобутку вимагає використання споруд, котрі дозволяють розташовувати технологічне обладнання в умовах відкритого моря, а також проводити ремонтні та регламентні роботи з обладнанням свердловини.

Споруди для експлуатації морських шельфів на глибинах більше від 50 метрів можна розділити на дві групи:

– споруди, в яких повністю або частково використані елементи бурових платформ;

– призначені тільки для експлуатації свердловин.

Оскільки вартість бурового устаткування в більшості випадків становить меншу частину вартості всієї споруди, то в низці випадків частина його може бути залишена й на період експлуатації свердловин. Причому при використанні спеціального експлуатаційного устаткування його конструкція тісно пов'язана або визначається конструкцією бурової техніки, технологією буріння та особливостями завершення робіт із спорудження свердловини.

Конструкції, в яких використовують елементи бурових платформ, бувають пальового, одноколонного й острівного типів.

Конструкції другої групи поділяються на пальові, одноколонні й підводні автономні системи.

Пальові конструкції для буріння й експлуатації свердловин дозволяють здійснити весь комплекс робіт при глибині моря до 300 м. Вони або повністю залишаються після буріння свердловин, або верхня частина з буровим устаткуванням замінюється більш легкою, що дає змогу експлуатувати свердловину.

Поліпшений різновид конструкцій пальового типу – баштова платформа (рис. 1.15.1, а) – являє собою чотири вертикальні опори діаметром 1, 5-2, 4 м із відстанню між ними 30, 5 м. Опори з'єднані поясами й розкосами, Платформа закріплюється на морському дні палями, що пропускаються в середині опор. Ці ж палі можуть використовуватись як кондуктори свердловин. Конструкція призначена для роботи при глибині моря до 475 м. У верхній частині розташовані дві палуби розміром 45, 7× 45, 7 м, на яких розміщається все устаткування. Ферма розчалюється 20 якорями. Окремі елементи ферми доставляються на баржах, після заповнення їхніх внутрішніх порожнин водою вони у вертикальному положенні встановлюються в необхідному місці й фіксуються.

У процесі експлуатації ця споруда повинна витримувати хвилі висотою до 30 м і ураганний вітер. Термін служби становить 40-50 років.

Конструкція опор платформи, що використовується для буріння й експлуатації, повинна забезпечувати захист ділянок експлуатаційних колон від дна моря до устя від зовнішніх впливів.

а)	б)
Рисунок.1.15.1 – Конструкції морських платформ: а – розчленована баштового типу; б – одноколонна

Одноколонні платформи (рис. 1.15.1, б) являють собою споруди, що складається із трьох частин: нижньої, заглибленої в морське дно і заповненої бетоном, проміжної та верхньої, частина якої перебуває під водою. Верхня частина несе на собі устаткування, що необхідне для буріння й експлуатації свердловин, житлові та складські приміщення.

Одноколонна (або одноопорна) платформа для буріння й експлуатації свердловин має порожній дзвіноподібний металевий корпус 5, у нижній частині якого встановлене кільце 8, оснащене циліндричними коронками 9, заглибленими у дно і перешкоджаючими горизонтальному зсуву платформи. Внутрішня порожнина корпусу 5 розділена на відсіки 6, до яких трубопроводами 7 подається баласт – вода або пісок. У верхній частині дзвону є клапан 4 для видалення повітря при затопленні платформи. Кільце 8 з'єднане з резервуаром 11 за допомогою радіальних стрижнів 10. У верхній частині резервуар з'єднаний із корпусом. За допомогою конічного перехідника, який є верхньою частиною резервуару, корпус з'єднаний із порожньою трубчастою колоною 3, що несе на собі площадку 2 з буровим 1 або експлуатаційним устаткуванням. Через резервуар проходять дві труби 12, 13, одна з яких є кондуктором при бурінні свердловини, а друга – для подавання до резервуару баласту.

Платформи подібного типу називаються гравітаційними, оскільки вони не кріпляться до дна моря. Їх доставляють на місця встановлення на плаву, й після випускання повітря із внутрішніх порожнин та заповнення баластом платформу встановлюють на дні. Після буріння свердловин видобута нафта зберігається в центральному резервуарі або в середині корпусу. Всі роботи в процесі експлуатації свердловин проводяться з верхньої палуби площадки, де розташоване устя свердловин. Для пересування платформи на нове місце баласт видаляють, у внутрішні відсіки накачують повітря, і платформа спливає.

Платформи острівного типу звичайно споруджуються при глибині моря не більше ніж 100-130 м. Гранична доцільна глибина до 200 м. Особливо ефективне застосування подібних конструкцій при постійному впливі сильних хвиль, вітру та льоду.

Для буріння й експлуатації свердловин у льодових водах Арктики розроблений проект льодового острову, що являє собою у вертикальному поперечному перерізі два усічених конуси, приставлених вершинами один до одного. Подібна форма найбільш ефективна для руйнування та відведення льоду, що рухається до острова під дією плину і вітру.

Крім описаного, застосовуються острови, які споруджуються із залізобетону. Порівняно з металевими конструкціями вони більш стійкі проти корозії і більш стабільні за рахунок більшої маси.

Рисунок 1.15.2 – Експлуатаційна платформа з рухливим розташуванням устя куща свердловин

Одноколонна платформа для експлуатації свердловин аналогічна такій же платформі для буріння, але має меншу масу порівняно з нею. Для зменшення маси конструкції подібні платформи можуть бути виконані «хитними». Вони являють собою (рис. 1.15.2): площадку 1 з експлуатаційним устаткуванням, установлену на фермі 2. ЇЇ нижня частина з'єднана з опорною частиною 5, нерухомо закріпленою на дні моря за допомогою шарніра. Вертикальне положення такої платформи забезпечується за рахунок повністю занурених під рівень моря понтонів або ємностей, що використовуються для зберігання видобутої нафти. Для захисту шарніра 6 від дії морської води передбачена спеціальна конструкція, що включає водонепроникний кожух 3, під яким з поверхні мастилопроводом 7

подається рідке мастило. Кожух 3 закритий захисною поверхнею 4. Для підтримання постійного рівня мастила є запобіжний клапан і додатковий нагнітальний насос.

Аналогічним чином установлюються й підводні резервуари для зберігання нафти.

При створенні устаткування для морських промислів необхідно враховувати специфіку їхньої експлуатації.

При глибині моря до 30 м використовують спеціалізовані бурові й експлуатаційні платформи. При глибині до 120 м для економії металу та матеріальних витрат використають ту саму платформу і для буріння, і для експлуатації (після буріння окремі її елементи віддаляються). Подібні споруди проектують на 15-60 свердловин. Конструкція споруди може містити в собі основу, що складається з великої кількості паль. Для глибин до 180 м доцільно використання опору, що складаються з 4 або більше паль, установлених у кутах конструкції.

Збільшення глибини встановлення платформи приводить до збільшення її маси, що, зокрема, залежить від конструкції палуби, на якій установлене устаткування. Для її зменшення використають двох- і триярусні палуби.

Характерною рисою основ є збільшення діаметрів та товщини стінок елементів конструкцій зі збільшенням глибин моря, для яких вони проектується.