Файл: 1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения 4.rtf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 164
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения
2. Разведочное и эксплуатационное бурение
4. Платформы для глубин более 50 м
5. Технические решения по конструкциям систем подводной добычи
6. Преимущества и недостатки ледовых островов
7. Анализ конструкций и опыт эксплуатации ледостойких нефтегазопромысловых сооружений
рассчитаны на действие меньших нагрузок, чем это принято для эксплуатационных сооружений с длительным периодом функционирования. Например, оценку волновых нагрузок проводили для волн с повторяемостью 1 раз в 10 лет, а эксплуатационные объекты рассчитывают на внешние нагрузки с повторяемостью 1 раз в 100 лет.
Экономическая эффективность ИОС обеспечивается в основном за счет применения дешевых местных материалов (песка, гравия, щебня, камня). Следовательно, важным критерием при выборе типа эксплуатационного островного сооружения при известных параметрах окружающей среды и геотехнических характеристиках становятся условия разработки, укладки и использования в теле острова строительного грунтового материала:
местоположение карьера или источника поступления грунтовых материалов;
возможность разработки и транспортирования;
методы возведения тела острова и формирования его откосов;
способы защиты откосов от размыва в результате волнений и течений, разрушения от ледовых воздействий.
Для типичного ИОС диаметром 240 м в море Бофорта продолжительность цикла его создания (проектирование и строительство) составляет 65 мес. Такие сроки связаны только с увеличением диаметра и объемов грунта для строительства. Стоимость данного острова при глубине моря 15 м составила 25 - 30 млн дол. в ценах 70-х гг., а в некоторых случаях она достигала 100 - 120 млн дол.
Отметим, что при наличии карьеров на экономически и технологически доступном расстоянии от места строительства и необходимых технических средств для разработки, транспортирования и укладки грунта ИОС способны конкурировать с металлическими и железобетонными гравитационными ледостойкими платформами. Данное обстоятельство следует учесть при обустройстве и освоении Приразломного нефтяного месторождения.
Ледостойкие стационарные платформы
С начала 60-х гг. в заливе Кука (Аляска) на глубинах моря до 30 м построено и введено в эксплуатацию 18 стальных ледостойких платформ, отличающихся друг от друга числом опорных колонн. В 17 случаях ОБ имели по 3 и 4 опорные колонны (табл.15.5). Платформы крепили ко дну моря с помощью свай, которые размещали по периметру внутри опорных колонн. Бурение осуществляли через эти забитые сваи, закрепленные к опорным колоннам в результате бетонирования межтрубного пространства. Еще одна конструкция ЛСП была выполнена в виде монопода, ее крепили забивными сваями, расположенными под водой в понтонной части опорного блока.
Все платформы, построенные в заливе Кука, в отличие от ИОС в море Бофорта, были рассчитаны на бурение куста эксплуатационных скважин с длительным сроком их действия. Результаты эксплуатации платформ свайной конструкции оказались положительными. Из трех описанных вариантов наименее удачным оказался моноподный (поэтому построенный в единственном числе). Кроме того, в процессе эксплуатации наблюдали высокочастотные упругие перемещения верха опорного блока, что является свидетельством недостаточной жесткости и отсутствия наклонных ледорезных конструкций на уровне ледовых воздействий на ОБ. Общий и основной недостаток ледо - стойких платформ, эксплуатируемых в заливе Кука, - это большой объем строительно-монтажных работ в открытом море.
Можно отметить, что платформа идентичной конструкции для условий арктических морей должна иметь большие габариты и сечения элементов, а также значительное число свай.
На основании полученного опыта строительства и эксплуатации ледостойких сооружений в море Бофорта и заливе Кука за последние годы специалистами различных фирм и организаций построены ледо - стойкие платформы нового поколения. В них отражены современные тенденции создания ледостойких сооружений, и они в наибольшей степени, нежели другие, могут служить прообразом ЛСП для условий Печорского моря, которое является первоочередным районом освоения среди арктических морей.
В условиях моря Бофорта построены пять мобильных ЛСП. Платформа Моликпак выполнена из стальных конструкций, а СИДС представляет собой комбинированное сооружение, состоящее из нижней стальной и верхней железобетонной частей.
Определенный интерес вызывает платформа, изготовленная из элементов списанного танкера, получившая название передвижного арктического острова (ПАО). Он рассчитан на бурение разведочных скважин и добычу нефти и устанавливается на подводную насыпь (берму) на глубинах 5 - 35 м. Одна из положительных особенностей ПАО заключается в наличии больших емкостей, которые используют для хранения бурового оборудования, а также добытой нефти в объеме 100 тыс. т. Этот опыт может быть использован при проектировании ледостойкого сооружения для освоения месторождений арктических морей.
Отличительной особенностью платформ нового поколения, включая ПАО, являются возможности их буксирования с установленным производственным оборудованием на большие расстояния, что обеспечивается высокими мореходными качествами опорного блока при транспортировании и погружении, а также их перестановке на другую точку для ведения разведочного бурения. При необходимости эти платформы могут легко трансформироваться в эксплуатационные сооружения, так как размеры их палуб позволяют разместить соответствующее оборудование и запасы материалов, рассчитанные на длительную автономную работу в условиях ледового режима.
В 1983 - 1984 гг. на шельфе Балтийского моря (сектор ФРГ) были построены две однотипные ЛСП на глубинах моря 17 и 25 м. Обе платформы с гравитационным фундаментом выполнены из монолитного железобетона, и каждая имеет одну опорную колонну диаметром 13 м. Л СП рассчитаны на проведение разведочного и эксплуатационного бурения. Опорные блоки были изготовлены в сухом доке, транспортировали и устанавливали их на дно с помощью балласта (морской воды). Сравнительно малые ледовые нагрузки позволили обеспечить устойчивость платформ без твердого балласта. ВСП возводили после окончания всех работ по креплению опорного блока на точке эксплуатации.
В начале 80-х гг. с участием одного из авторов данной работы в Азовском море на Стрелковом газовом месторождении при глубине воды 6 - 8 м построены две стальные ЛСП. Ледостойкая часть этих платформ предназначена для бурения и эксплуатации газовых скважин. Крепление к грунту осуществляли с помощью 32 свай диаметром 1220 мм. Бурение проводили через опорные колонны диаметром 1420 мм по 2 скважины в каждой.
В Азовском море была также построена одна экспериментальная ЛСП на глубине 5 м (см. табл.15.5). Ее опорный блок выполнен из набора многогранных железобетонных колец, состыкованных в единую оболочку диаметром 8 м, в стенах которой имеются отверстия. Через них в грунт было забито 16 стальных свай, с помощью которых обеспечили устойчивость платформы. Сваи и железобетонные кольца омоноличивали цементным раствором. ЛСП не была защищена от местного размыва на уровне дна. Это привело к тому, что песчаный грунт вокруг железобетонной опоры оказался размытым на глубину 3-4 м. Конструкция фундамента приняла расчетную схему высокого свайного ростверка, отличающуюся от проектной. В результате размыва платформа под воздействием ледовых нагрузок наклонилась на 15° по направлению подвижки льда.
Приведенный обзор конструктивных разновидностей, отечественного и зарубежного опыта эксплуатации ИОС и ЛСП в различных акваториях мира позволяет выявить область целесообразного их применения, преимущества и недостатки. Он также может служить базисной основой для оценки текущего состояния и эффективного поиска новых технических решений при освоении перспективных нефтегазовых месторождений арктического шельфа.
Обустройство и эксплуатация открытых месторождений требуют разработки специальных технологий, технических средств и технологических схем добычи, подготовки, сбора, хранения и транспорта добываемой продукции. Все эти задачи имеют различные решения в зависимости от гидрометеорологических условий и наличия береговых инфраструктур.
Одними из основных объектов обустройства месторождений, как отмечалось в данной работе, являются морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения (грунтовые острова, эстакады с приэстакадными площадками, плавучие и стационарные платформы и др.), с помощью которых выполняют все отмеченные выше технологические операции. Объем капитальных вложений на освоение месторождений в немалой степени зависит от стоимости этих сооружений. Поэтому по возможности нужно сокращать их количество и снижать массогабаритные характеристики, что, в свою очередь, ведет к созданию необходимой технологии бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которая позволит сконцентрировать большое число последних на одной платформе и снизить количество МНГС.
Для повышения рентабельности малых месторождений нужно разработать такие технико-технологические варианты, которые обеспечили бы обустройство и эксплуатацию групп месторождений с использованием единого регионального комплекса по сбору, подготовке и транспортированию добываемой продукции, а также единого энергетического и жилого комплексов и береговой инфраструктуры.
Технологии и технические средства для освоения углеводородных ресурсов арктического шельфа не могут быть надежными без учета широкого спектра природно-климатических условий конкретных морских районов. Раньше ледовые условия арктических морей изучали в основном с целью организации полярных станций, размещения посадочных площадок, переправ и проводки судов. Создание передовой техники для разработки шельфа требует проведения специальных опережающих ледово-гидрометеорологических исследований, направленных на изучение:
1) ледово-гидрометеорологического режима и физико-механических свойств льда,
2) вопросов взаимодействия ледяного покрова с опорами нефтегазопромысловых сооружений. Если первую часть исследований необходимо проводить в натурных условиях для каждой акватории, то результаты второй части этой программы, полученные как при натурных, так и лабораторных исследованиях, применимы практически для всех ледовых акваторий.
1. Р.И. Вяхирев, Б.А. Никитин, Д.А. Мирзоев. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. - Москва.: Академии горных наук, 1999
2. П.П. Бородавкин. Морские нефтегазовые сооружения. - Москва.: Недра, 2006
.ru
Экономическая эффективность ИОС обеспечивается в основном за счет применения дешевых местных материалов (песка, гравия, щебня, камня). Следовательно, важным критерием при выборе типа эксплуатационного островного сооружения при известных параметрах окружающей среды и геотехнических характеристиках становятся условия разработки, укладки и использования в теле острова строительного грунтового материала:
местоположение карьера или источника поступления грунтовых материалов;
возможность разработки и транспортирования;
методы возведения тела острова и формирования его откосов;
способы защиты откосов от размыва в результате волнений и течений, разрушения от ледовых воздействий.
Для типичного ИОС диаметром 240 м в море Бофорта продолжительность цикла его создания (проектирование и строительство) составляет 65 мес. Такие сроки связаны только с увеличением диаметра и объемов грунта для строительства. Стоимость данного острова при глубине моря 15 м составила 25 - 30 млн дол. в ценах 70-х гг., а в некоторых случаях она достигала 100 - 120 млн дол.
Отметим, что при наличии карьеров на экономически и технологически доступном расстоянии от места строительства и необходимых технических средств для разработки, транспортирования и укладки грунта ИОС способны конкурировать с металлическими и железобетонными гравитационными ледостойкими платформами. Данное обстоятельство следует учесть при обустройстве и освоении Приразломного нефтяного месторождения.
Ледостойкие стационарные платформы
С начала 60-х гг. в заливе Кука (Аляска) на глубинах моря до 30 м построено и введено в эксплуатацию 18 стальных ледостойких платформ, отличающихся друг от друга числом опорных колонн. В 17 случаях ОБ имели по 3 и 4 опорные колонны (табл.15.5). Платформы крепили ко дну моря с помощью свай, которые размещали по периметру внутри опорных колонн. Бурение осуществляли через эти забитые сваи, закрепленные к опорным колоннам в результате бетонирования межтрубного пространства. Еще одна конструкция ЛСП была выполнена в виде монопода, ее крепили забивными сваями, расположенными под водой в понтонной части опорного блока.
Все платформы, построенные в заливе Кука, в отличие от ИОС в море Бофорта, были рассчитаны на бурение куста эксплуатационных скважин с длительным сроком их действия. Результаты эксплуатации платформ свайной конструкции оказались положительными. Из трех описанных вариантов наименее удачным оказался моноподный (поэтому построенный в единственном числе). Кроме того, в процессе эксплуатации наблюдали высокочастотные упругие перемещения верха опорного блока, что является свидетельством недостаточной жесткости и отсутствия наклонных ледорезных конструкций на уровне ледовых воздействий на ОБ. Общий и основной недостаток ледо - стойких платформ, эксплуатируемых в заливе Кука, - это большой объем строительно-монтажных работ в открытом море.
Можно отметить, что платформа идентичной конструкции для условий арктических морей должна иметь большие габариты и сечения элементов, а также значительное число свай.
На основании полученного опыта строительства и эксплуатации ледостойких сооружений в море Бофорта и заливе Кука за последние годы специалистами различных фирм и организаций построены ледо - стойкие платформы нового поколения. В них отражены современные тенденции создания ледостойких сооружений, и они в наибольшей степени, нежели другие, могут служить прообразом ЛСП для условий Печорского моря, которое является первоочередным районом освоения среди арктических морей.
В условиях моря Бофорта построены пять мобильных ЛСП. Платформа Моликпак выполнена из стальных конструкций, а СИДС представляет собой комбинированное сооружение, состоящее из нижней стальной и верхней железобетонной частей.
Определенный интерес вызывает платформа, изготовленная из элементов списанного танкера, получившая название передвижного арктического острова (ПАО). Он рассчитан на бурение разведочных скважин и добычу нефти и устанавливается на подводную насыпь (берму) на глубинах 5 - 35 м. Одна из положительных особенностей ПАО заключается в наличии больших емкостей, которые используют для хранения бурового оборудования, а также добытой нефти в объеме 100 тыс. т. Этот опыт может быть использован при проектировании ледостойкого сооружения для освоения месторождений арктических морей.
Отличительной особенностью платформ нового поколения, включая ПАО, являются возможности их буксирования с установленным производственным оборудованием на большие расстояния, что обеспечивается высокими мореходными качествами опорного блока при транспортировании и погружении, а также их перестановке на другую точку для ведения разведочного бурения. При необходимости эти платформы могут легко трансформироваться в эксплуатационные сооружения, так как размеры их палуб позволяют разместить соответствующее оборудование и запасы материалов, рассчитанные на длительную автономную работу в условиях ледового режима.
В 1983 - 1984 гг. на шельфе Балтийского моря (сектор ФРГ) были построены две однотипные ЛСП на глубинах моря 17 и 25 м. Обе платформы с гравитационным фундаментом выполнены из монолитного железобетона, и каждая имеет одну опорную колонну диаметром 13 м. Л СП рассчитаны на проведение разведочного и эксплуатационного бурения. Опорные блоки были изготовлены в сухом доке, транспортировали и устанавливали их на дно с помощью балласта (морской воды). Сравнительно малые ледовые нагрузки позволили обеспечить устойчивость платформ без твердого балласта. ВСП возводили после окончания всех работ по креплению опорного блока на точке эксплуатации.
В начале 80-х гг. с участием одного из авторов данной работы в Азовском море на Стрелковом газовом месторождении при глубине воды 6 - 8 м построены две стальные ЛСП. Ледостойкая часть этих платформ предназначена для бурения и эксплуатации газовых скважин. Крепление к грунту осуществляли с помощью 32 свай диаметром 1220 мм. Бурение проводили через опорные колонны диаметром 1420 мм по 2 скважины в каждой.
В Азовском море была также построена одна экспериментальная ЛСП на глубине 5 м (см. табл.15.5). Ее опорный блок выполнен из набора многогранных железобетонных колец, состыкованных в единую оболочку диаметром 8 м, в стенах которой имеются отверстия. Через них в грунт было забито 16 стальных свай, с помощью которых обеспечили устойчивость платформы. Сваи и железобетонные кольца омоноличивали цементным раствором. ЛСП не была защищена от местного размыва на уровне дна. Это привело к тому, что песчаный грунт вокруг железобетонной опоры оказался размытым на глубину 3-4 м. Конструкция фундамента приняла расчетную схему высокого свайного ростверка, отличающуюся от проектной. В результате размыва платформа под воздействием ледовых нагрузок наклонилась на 15° по направлению подвижки льда.
Приведенный обзор конструктивных разновидностей, отечественного и зарубежного опыта эксплуатации ИОС и ЛСП в различных акваториях мира позволяет выявить область целесообразного их применения, преимущества и недостатки. Он также может служить базисной основой для оценки текущего состояния и эффективного поиска новых технических решений при освоении перспективных нефтегазовых месторождений арктического шельфа.
Заключение
Обустройство и эксплуатация открытых месторождений требуют разработки специальных технологий, технических средств и технологических схем добычи, подготовки, сбора, хранения и транспорта добываемой продукции. Все эти задачи имеют различные решения в зависимости от гидрометеорологических условий и наличия береговых инфраструктур.
Одними из основных объектов обустройства месторождений, как отмечалось в данной работе, являются морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения (грунтовые острова, эстакады с приэстакадными площадками, плавучие и стационарные платформы и др.), с помощью которых выполняют все отмеченные выше технологические операции. Объем капитальных вложений на освоение месторождений в немалой степени зависит от стоимости этих сооружений. Поэтому по возможности нужно сокращать их количество и снижать массогабаритные характеристики, что, в свою очередь, ведет к созданию необходимой технологии бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которая позволит сконцентрировать большое число последних на одной платформе и снизить количество МНГС.
Для повышения рентабельности малых месторождений нужно разработать такие технико-технологические варианты, которые обеспечили бы обустройство и эксплуатацию групп месторождений с использованием единого регионального комплекса по сбору, подготовке и транспортированию добываемой продукции, а также единого энергетического и жилого комплексов и береговой инфраструктуры.
Технологии и технические средства для освоения углеводородных ресурсов арктического шельфа не могут быть надежными без учета широкого спектра природно-климатических условий конкретных морских районов. Раньше ледовые условия арктических морей изучали в основном с целью организации полярных станций, размещения посадочных площадок, переправ и проводки судов. Создание передовой техники для разработки шельфа требует проведения специальных опережающих ледово-гидрометеорологических исследований, направленных на изучение:
1) ледово-гидрометеорологического режима и физико-механических свойств льда,
2) вопросов взаимодействия ледяного покрова с опорами нефтегазопромысловых сооружений. Если первую часть исследований необходимо проводить в натурных условиях для каждой акватории, то результаты второй части этой программы, полученные как при натурных, так и лабораторных исследованиях, применимы практически для всех ледовых акваторий.
Список использованной литературы
1. Р.И. Вяхирев, Б.А. Никитин, Д.А. Мирзоев. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. - Москва.: Академии горных наук, 1999
2. П.П. Бородавкин. Морские нефтегазовые сооружения. - Москва.: Недра, 2006
.ru