Файл: История развития морского бурения.docx

Оглавление

Введение

Рост и эволюция морских буровых установок прошли путь от эксперимента в 1940-х и 1950-х годах с большими надеждами, но неизвестным результатом, до чрезвычайно сложных, высокотехнологичных и высокопроизводительных установок 1990-х и 2000-х годов. Менее чем за 50 лет отрасль продвинулась от бурения на глубине нескольких футов с помощью непроверенного оборудования и процедур к возможности бурения на глубине более 10 000 футов с помощью хорошо продуманных и очень сложных установок. Эти достижения являются свидетельством развития отрасли и ее технических возможностей, обусловленных дальновидностью и мужеством ее инженеров, экипажей и руководства. Начиная с всеамериканского начала и заканчивая нынешним международным участием, любой участник может гордиться тем, что его называют "бурильщиком".

С начала в середине 1800-х годов и до сегодняшнего дня коммерческий буровой бизнес был очень цикличным. Это было и остается настоящим катанием на американских горках, когда буровые установки строились по высоким ценам в хорошие экономические времена и продавались за гроши в пересчете на доллар в плохие времена. Слияния, поглощения, срочные продажи и выкуп акций происходили на протяжении всей ее истории, но все это время сегмент бурения хорошо служил нефтегазовой отрасли. К сожалению, вся эта суматоха тяжело сказалась на вовлеченных людях, но они продолжают с энтузиазмом возвращаться в эту очень интересную и стимулирующую отрасль.

В первые дни общественный имидж, безопасность и окружающая среда отошли на второй план по сравнению с техническими и эксплуатационными проблемами морского бурения. Однако сегодня эти проблемы часто определяют всю направленность буровых работ. Бизнес по бурению на шельфе в настоящее время является мировым, многомиллиардным бизнесом с высокой видимостью, который оказывает сильное влияние на мир, экономику и людей всех наций.

---

Бизнес по бурению на шельфе является одним из самых сложных, захватывающих и приносящих прибыль видов бизнеса, в который может быть вовлечен отдельный человек. Эта глава посвящена истории и эволюции морских буровых установок и описывает различные типы морских буровых установок. Обсуждаются возможности и ограничения мобильных морских буровых установок, за которыми следуют конкретные темы, которые имеют непосредственное отношение к их эксплуатации и использованию. Здоровье, безопасность, окружающая среда и безопасность также обсуждаются, потому что эти темы стали основным элементом в отрасли. Представлены важность и основания для классификации, регистрации и регулирования установок, а также обсуждение взаимоотношений контрактных бурильщиков и их клиентов, операторов. А для пользователя дается объяснение относительно выбора подходящего типа буровой установки для конкретной работы.

1. 
   История развития морского бурения
   

Морское бурение долгое время развивалось невысокими темпами. Этому способствовали наличие достаточного количества месторождений на суше и простота их разработки и эксплуатации в сравнении с морскими месторождениями. Так несмотря на то, что первое бурение на море было проведено еще в 1897 году, в нашей стране первая морская скважина была пробурена в 1925 году, в бухте Ильича.

Способов добраться до природных богатств, отдаленных от суши, существует несколько. Нехитрыми решениями являются постройка буровой вышки на сваях, забитых на мелководье или «продление» берега. Так, в районе Баку была засыпана Биби-Эйбатская бухта в 1926 году, и на ее месте создан нефтяной промысел. Еще один подобный нереализованный проект был предложен после обнаружения в Северном море больших залежей нефти и газа более полувека назад. Он предполагал постройку двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра и между Данией и Шотландией, - благодаря которым появилась бы возможность откачать воду с огромного участка мелководного Северного моря.

Первая в СССР скважина в открытом море была пробурена в 1949 году в Каспийском море. Там же позже началось строительство города «Нефтяные Камни» на стальных сваях.

Но, несмотря на эту прежнюю неспешность в разработке морских месторождений, с 1950-х годов Объем добычи нефти и газа на морских месторождениях в объеме мировой добычи этих полезных ископаемых постоянно увеличивался. В 1960 г. Он составил -14,7% (103 млн. т), в 1970 г. - 14,7% (343 млн.т), а в 1975 г. - 17% (440 млн.т), сейчас он составляет более 30%. Если в середине 50-х годов подводную разведку на нефть вели лишь пять фирм в четырех странах, то в конце 60-х это было уже несколько сотен фирм в 75 странах мира. К этому времени уже 30 стран осуществляли добычу нефти и газа на морских месторождениях. Было пробурено около 10000 скважин в прибрежных районах при глубине вод до 100 м. И только за вторую половину 60-х годов объем добычи нефти на морских месторождениях вырос в 3,5 раза.

---

В 70-х годах подводная разведка на нефть и газ значительно активизировалась, особенно в северных морях, что обусловлено в первую очередь возросшими техническими возможностями и большими перспективами нефтегазоносности этих районов. После открытия перспективных месторождений нефти и газа в Северном море, началась разведка в других районах шельфа Европейского континента. Большие надежды возлагались на Индийский океан, считалось, что рядом с северо-западным побережьем Австралии залегает одно из крупнейших в мире месторождений природного газа.

Для добычи нефти и газа на морском месторождении обычно используют несколько объектов. В них входят:

• 
  Буровые платформы, с которых бурят скважины
  
• 
  Трубопроводы, связывающие скважину, и сушу
  
• 
  Наземные объекты для переработки и хранения нефти
  

Часто месторождения располагаются недалеко от берега, на так называемом шельфе. Шельф — это расположенная под водой часть материка, ограниченная берегом с одной стороны и бровкой - четкая линия вдоль которой глубина вод резко увеличивается - с другой. Глубина вод над бровкой варьируется в довольно широком диапазоне - от 100 метров до полутора километров, как, например, на юге Охотского моря. Способ бурения, как правило, выбирают в первую очередь в зависимости от глубины (рис. 1). На небольшой глубине часто сооружают небольшие укрепленные строения, базируясь на которых, и бурят морское дно. Таким образом, нефть добывалась на Каспийских месторождениях. Но использование этого способа довольно рискованно в холодных водах. Существует шанс столкновения плавающих льдов с сооружением, что может привести к серьезным повреждениям. Подобный случай произошел в 1953 году, тогда ледяной массив уничтожил половину всех нефтедобывающих скважин в Каспийском море.



Рис. 1. Технологии, применяемы при бурении на разных глубинах
Реже применяется ныне неактуальная технология осушения прибрежной зоны. Суть способа состоит в окружении определенного небольшого участка дамбами и последующей откачке воды из этого участка.

Можно бурить скважину прямо с берега, если месторождение находится недалеко от него. Рекордная подобная скважина была пробурена в феврале 2008 года корпорацией Exxon Mobil в районе о. Сахалин. Протяженность ствола скважины составила 11680 м. Бурение проводили сначала вертикально, а затем горизонтально, в направлении месторождения.

---

2. 
   Морские буровые установки
   

В отличие от бурения на суше функциональная схема бурения морской скважины осложняется наличием толщи воды между устьем скважины и буровой установкой.

Выделяют следующие способы бурения скважин на акваториях:

• 
  с морских стационарных платформ;
  
• 
  гравитационных морских стационарных платформ;
  
• 
  самоподъемных буровых установок;
  
• 
  полупогружных буровых установок;
  
• 
  буровых судов.
  

Морская стационарная платформа — это буровое основание, опирающееся на дно акватории и возвышающееся над уровнем моря. Так как по окончании эксплуатации скважины МСП остается на месте сооружения, то схемой бурения морской скважины в отличие от схемы строительства наземной скважины предусмотрено наличие водоотделяющей колонны, изолирующей скважину от толщи воды и соединяющей подводное устье с буровой площадкой морской стационарной платформы. Устьевое оборудование (превенторы, головки обсадных колонн, устройство для отвода промывочной жидкости из скважины в системы очистки) монтируется также на МСП.

Для буксировки платформы к месту строительства скважины требуется четыре или пять буксиров. Обычно в буксировке МСП участвуют и другие вспомогательные суда (портовые тягачи, суда сопровождения и т.п.). В хорошую погоду средняя скорость буксировки составляет 1,5 - 2,0 уз/ч.

Гравитационная морская стационарная платформа - буровое основание, изготовленное из железобетона и стали. Она строится в глубоководных заливах и затем с помощью буксиров доставляется на точку бурения эксплуатационных и разведочных скважин. ГМСП предназначена не только для бурения скважин, но и для добычи и хранения нефти до отправки ее танкерами к месту переработки. Платформа обладает большим весом, поэтому для удержания ее на точке бурения не требуется дополнительных устройств.

После разработки месторождения производится консервация всех скважин, отсоединение установки от устьев скважин, отрыв ее от морского дна и транспортировка на новую точку в пределах данной площади или в другой регион бурения и добычи нефти и газа. В этом заключается преимущество ГМСП перед МСП, которая после разработки месторождения остается в море навсегда.

Самоподъемная плавучая буровая установка обладает достаточным запасом плавучести, что имеет большое значение для ее транспортировки на точку бурения вместе с буровым оборудованием

---

, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. На месте бурения с помощью специальных подъемных механизмов и опор устанавливают СПБУ на морское дно. Корпус установки поднимают над уровнем моря на недосягаемую для морских волн высоту.

По способу монтажа превенторных устройств и способу соединения буровой площадки с подводным устьем скважины СПБУ аналогична МСП. Для обеспечения надежности эксплуатации скважины обсадные колонны подвешивают под столом ротора. По завершении бурения и после освоения разведочной скважины устанавливают ликвидационные мосты и все обсадные колонны обрезают ниже уровня дна моря.

Полупогружная плавучая буровая установка состоит из корпуса, который включает в себя собственно буровую площадку с оборудованием и понтоны, соединенные с площадкой стабилизирующими колоннами. В рабочем положении на точке бурения понтоны заполняются расчетным количеством морской воды и погружаются на расчетную глубину под воду; при этом действие волн на платформу уменьшается. Так как ППБУ подвержена качке, то жесткое соединение ее с подводным устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны (райзера) невозможно. Поэтому для предотвращения разрушения связки устье - ППБУ в составе водоотделяющей колонны предусмотрены телескопическое соединение с герметизирующим узлом и герметичные шарнирные соединения ВОК. С плавсредством и подводным устьевым противовыбросовым оборудованием Герметичность подвижных элементов водоотделяющей колонны должна обеспечивать изоляцию скважины от морской воды и безопасность работ при допустимых условиях эксплуатации.

При строительстве глубоких морских нефтяных и газовых скважин используется буровое судно, на котором смонтировано все буровое и вспомогательное оборудование и находится необходимый запас расходного материала Па точку бурения БС идет своим ходом; его скорость достигает 13 уз/ч (24 км/ч). Над точкой бурения судно удерживается с помощью динамической системы позицирования, которая включает в себя пять подруливающих винтов и два ходовых винта, постоянно находящихся в работе

Противовыбросовое подводное оборудование устанавливается на морское дно после постановки БС на точку бурения, оно связано с устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны с дивертором, двух шарнирных соединений и телескопического соединения для компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений бурового судна в процессе строительства скважины.

Основным фактором, влияющим на выбор типа плавучих буровых средств, является глубина моря на месте бурения. До 1970 г самоподъемные буровые установки использовались для бурения скважин при глубинах 15-75 м, в настоящее время - до 120 м и более Плавучие установки полупогружного типа с якорной системой удержания над устьем бурящейся скважины применяются для производства геологоразведочных работ при глубинах акваторий до 200-300 м и более.

---