Особенности разработки морских нефтегазовых месторождений. что такое континентальный шельф?
Что такое континентальный шельф?
Под шельфом ( анг. Shelf) понимается выровненная часть подводной окраины материков с незначительным уклоном, примыкающая к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Глубины у внешней границы шельфа обычно составляют 100-200 м, но в отдельных случаях достигают 1500-2000 м (Южно-Курильская котловина Охотского моря). Ширина шельфа лежит в пределах от 1 до 1700 км (Северный Ледовитый океан), составляя в среднем 65-70 км, а общая площадь – около 32 млн. км2 или почти 11,3 % поверхности Мирового океана. Основная часть площади шельфа Мирового океана (примерно 70%) располагается на глубинах, не превышающих 180 м, а глубина моря в районе перехода шельфа в материковый склон колеблется от 200 до 600 м.
На рисунке 1 представлен профиль континентального шельфа. За береговой линией 2 следует континентальный шельф 3, за кромкой 4 которого начинается континентальный склон 5, спускающийся в глубь моря. За подножьем 6 склона находится область отложения осадочных пород, так называемый континентальный подъем 7, уклон которого меньше, чем у континентального склона. За континентальным подъемом начинается глубоководная равнинная часть 8 моря.
Рис.2-Профиль континентального шельфа.
Изучение показало, что глубина кромки шельфа по всему земному шару, составляет примерно 120 м, средний уклон континентального шельфа -1,5-2 м на 1 км.
По прогнозам специалистов свыше 60% площади шельфа перспективны на нефть и газ. При этом прогнозируемые ресурсы и запасы, выявленные в месторождениях газа и конденсата, преобладают над соответствующими ресурсами и запасами нефти.
1. Что из себя представляют самоподъемные буровые установки (СПБУ)?
Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) применяют преимущественно в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых месторождениях в акваториях с глубинами вод 30—120 м. (рис. 4).
Существует ряд конструкций и типов СПБУ. Их различают по конструкции корпуса, числу и конструкции опорных колонн и подъемных устройств. Ha определение числа опорных колонн влияет ряд факторов:глубина моря, гидрометеорологические условия, способ задавливания опорных колонн в грунт и извлечение их из грунта, морское дно, общая масса поднимаемого корпуса, технологичность и трудоемкость изготовления и др. На больших глубинах возрастают волновые нагрузки на каждую колонну.
В целях обеспечения прочности на изгиб большой длины колонн требуется увеличение ее поперечного сечения.
Поэтому на глубинах более 60 м в установках применяют не более четырех опор со значительным преобладанием установок с тремя опорами и начиная с глубины 90 м используют установки только с тремя опорами.
Установки с цилиндрическими опорами применяют на глубинах до 45 м (примерно 65—70%) и в диапазоне глубин 45—75м — установки с цилиндрическими и ферменными опорами, а на глубинах свыше 75м используют установки только с ферменными опорами. Конструкции ферменных опор проектируют прямоугольной, квадратной и треугольной формы. Наиболее удачная конструкция — опора треугольного сечения. Последняя удачно вписывается в треугольную форму корпуса и имеет относительно меньшее число элементов, подверженных воздействию волн. Нижние концы опор заканчиваются башмаками или общей опорной плитой, связывающей опорные колонны между собой.
Механизмы подъемных устройств применяют механические или гидравлические. В мировой практике предпочтение отдается механическим механизмам подъема. Обусловливается это простотой конструкции (они менее сложны в эксплуатации) и другими факторами. Механические устройства подъема, состоящие из зубчатой рейки, встроенной в конструкцию опор, установлены на корпусе шестеренчатого механизма, шестерня которого находится постоянно в зацеплении с рейкой. Привод механизма осуществляется от электродвигателя с редуктором или гидродвигателя. Имеются подъемные устройства, состоящие из пары ведущих колес, находящихся в зацеплении с двойной зубчатой рейкой. Число пар ведущих колес может быть от двух до шести и более в зависимости от грузоподъемности подъемной системы СПБУ.
Отличительная особенность этих устройств — непрерывный подъем корпуса, при этом исключаются паузы в процессе подъема платформы СПБУ. Подъем и спуск опор могут осуществляться одновременно и раздельно.
Большинство СПБУ являются несамоходными, и для их буксировки применяют специальные буксирные суда. Различают два вида буксировки СПБУ: короткий перегон (переход) с точки на точку в пределах разведываемой структуры и длительный перегон — буксировка СПБУ на дальние расстояния из одного разведанного района в другой, намечаемый к разведке, или на базу профилактического ремонта и осмотра.
Комплекс технологического оборудования включает:
-буровое оборудование для бурения скважины;
-оборудование по приготовлению, подаче, утяжелению, регенерации и хранению бурового раствора и очистке раствора от выбуренной породы;
-оборудование для приема и хранения порошкообразных материалов для приготовления бурового и цементного растворов;
-оборудование приготовления и нагнетания в скважину цементного раствора при креплении скважины;
-оборудование для производства электрометрических и каротажных работ в скважине;
-подводное устьевое (противовыбросовое) оборудование;
-оборудование для освоения скважины;
-вспомогательное оборудование (грузоподъемные краны, тельферы, оборудование малой механизации и др.);
-оборудование по предотвращению загрязнения моря;
-системы управления и контроля технологическим процессом строительства скважины.
2. Каково современное состояние освоения ресурсов нефти и газа на континентальном шельфе?
В настоящее время на шельфе эксплуатируется достаточно большое количество буровых установок различного типа. Ежегодно бурится около 1000 поисково-разведочных и примерно 2000 эксплуатационных скважин. Всего же в мире пробурено более 100 000 скважин.
Россия в настоящее время находится на пороге промышленного освоения запасов нефти и газа на континентальном шельфе. Она располагает 22 % площади шельфа Мирового океана, 80-90% из которого считаются перспективными для добычи углеводородов.. Около 85 % запасов топливно- энергетических ресурсов приходится на шельф арктических морей, 12 %, а по некоторым данным 14 % приходится на шельф дальневосточных морей, а остальное на шельфы Каспийского, Азовского и Балтийского морей.
В настоящее время более 120 государств вовлечены в работы по освоению углеводородных ресурсов на континентальном шельфе. На шельфах морей и океанов выявлено около 2000 месторождений нефти и газа, значительная часть которых может быть отнесена к гигантским или крупным (рис. 2).
Наиболее богатыми нефтью и газом участками континентального шельфа Мирового океана являются Персидский (более половины общемировых запасов нефти), Мексиканский и Гвинейский заливы, моря Юго-Восточной Азии, Бофорта и Северное, морская лагуна Маракайбо (Венесуэла).
На них приходится большая часть запасов нефти и газа континентального шельфа. Открыты крупнейшие в мире морские месторождения нефти – Саффания с запасамим, оцениваемыми в 5 млрд.т, и с годовым дебитом 75,5 млн. т (Саудовская Аравия); лагуна Маракайбо с запасами, превышающими 7 млрд. т, и газа –НорзДоум с запасами 71 трлн. м3 ( Катар). В настоящее время все масштабнее развертывается морскаянефтегазодобыча в Карибском море, в Мексиканском заливе, у берегов Саудовской Аравии и Кувейта, в Северном и Норвежском морях, на шельфе Аляски и других морских акваториях.
3. Какие существуют плавучие буровые средства (ПБС) и каковы условия их применения?
Плавучие буровые средства классифицируют по способу их установки над скважиной в процессе бурения, разделяя на два основных класса:
-Опирающиеся при бурении на морское дно (относят плавучие БУ самоподъемного (СПБУ) и погружного (ПУ) типов);
-Находящиеся при бурении и освоении в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС)).
Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) применяют преимущественно в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых месторождениях в акваториях с глубинами вод 30—120 м.
Необходимость бурения на глубинах моря, превышающих возможности оснований гравитационного типа, привела к созданию в начале 60-х годов так называемых полупогружных плавучих буровых установок (ППБУ) (рис. 9).
Отличительная особенность ППБУ — относительная легкость перемещения, постановки на точку бурения и снятия с нее, повышенная устойчивость к воздействию ветра, волнения и течений, возможность бурения на глубинах акваторий до 6000 м, а также незначительное увеличение стоимости по мере роста глубин моря.
ППБУ применяют в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых структурах и месторождениях в акваториях с глубин 90—100 м, когда использование СПБУ становится экономически не оправданным, до глубин 200—300 м и более.
Удаление районов буровых работ от береговых баз, сложность и малая скорость буксировки, а также небольшая автономность снижают эффективность использования полупогружных буровых установок.Поэтому для поискового и разведочного бурения в отдаленных районах применяют буровые суда. (рис.11).
Основным режимом эксплуатации буровых судов является бурение скважины (85—90% от всего времени эксплуатации судна).
4. В чем заключаются особенности разработки морских нефтегазовых месторождений?
Особенности разработки морских нефтегазовых месторождений.
1)Окружающая среда (гидрометеофакторы)
2)Инженерно-геологические изыскания морского дна
3)Уникальность и высокая стоимость морских операций
4)Организация и технология строит-ва гидротехнических сооружений в море
5)Бурение наклонно-направленных скважин (кустовое бурение)
5. Что представляют из себя полупогружные буровые установки (ППБУ)? Какими особенностями эксплатации они отличаются?
Отличительная особенность ППБУ — относительная легкость перемещения, постановки на точку бурения и снятия с нее, повышенная устойчивость к воздействию ветра, волнения и течений, возможность бурения на глубинах акваторий до 6000 м, а также незначительное увеличение стоимости по мере роста глубин моря.
ППБУ применяют в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых структурах и месторождениях в акваториях с глубин 90—100 м, когда использование СПБУ становится экономически не оправданным, до глубин 200—300 м и более.
ППБУ состоят из верхнего корпуса, стабилизирующих колонн и нижних понтонов. Колонны в верхней части присоединены к корпусу, а в нижней — к понтонам. Понтоны и корпус соединены между собой и с колоннами прочными трубчатыми связями. Особенность конструкции установки при ее погружении в воду — резкое сокращение площади действия ватерлинии, что приводит к уменьшению волновых нагрузок на установку. В соответствии с Правилами Регистра СНГ ППБУ должна иметь клиренс не менее:
м (1)
в состоянии штормового отстоя и в рабочем состоянии.
м (2)
Здесь h50 — высота волны 50-летнего шторма для данного района моря, м.
Рабочая (верхняя) палуба обычно представляет собой конструкцию трех-, четырех-, пяти- и более угольной формы, на которой размещены двух- и трехъярусные водонепроницаемые надстройки для размещения экипажа, а также энергетические и технологические блоки, складские помещения и другое оборудование.
Стабилизирующие колонны ППБУ разделены на водонепроницаемые отсеки, в которых размещены склады материалов, насосные отделения, цепные ящики и другое оборудование. Отсеки стабилизирующих колонн размещаются в районе ватерлинии, иногда заполняются полиуретановой пеной или пенопластом. В нижних понтонах и стабилизирующих колоннах размещены v цистерны балластной и технической воды, топлива, масла и др.
Существует три способа транспортировки ППБУ:с помощью буксиров, самоходный, комбинированный (буксировка в сочетании с самоходным).
К настоящему времени разработан ряд буксируемых и самоходных ППБУ. По способу удержания над скважиной в процессе бурения их можно разделить на три типа: с якорной системой удержания; с динамическим позиционированием; на натяжных опорах.
ППБУ с якорной системой удержания состоит из основания и смонтированной на нем платформы с буровым оборудованием. Основание включает понтоны с переменной плавучестью и опоры под платформу, обладающие положительной плавучестью. В транспортном положении, несмотря на большую массу ППБУ, верхняя часть понтонов выступает над уровнем моря. На точке бурения понтоны заполняются водой, основание погружается на 18—30 м под уровень моря и заякоривается. Платформа с оборудованием при ее жестком соединении с основанием остается на высоте, недосягаемой для волн во время шторма, или ее поднимают на такую же высоту по опорам домкратами.
ППБУ с динамическим позиционированием конструктивно отличается от ППБУ предыдущего типа только системой удержания установки над скважиной в процессе бурения. В рассматриваемой ППБУ якорная система удержания заменена динамической, которая включает 8 винтов продольного и поперечного перемещения, акустическую аппаратуру и вычислительную машину. Излучаемые сигналы отражаются от дна, воспринимаются гидрофонами, и вычислительная маши на определяет положение ППБУ. При смещении ее по отношению к скважине автоматически подается команда на соответствующие двигатели, и установка возвращается на исходную точку с заданными координатами.
ППБУ с якорной и динамической системами стабилизации удерживаются в полупогруженном состоянии за счет плавучести опор, соединяющих подводные понтоны с надводной платформой. Количество и диаметры опор в конструкциях ППБУ ограничены относительно их увеличения в целях снижения сил волнового воздействия на устойчивость основания.
Однако это приводит к росту вертикальных колебаний установки, так как из-за малой площади опор по ватерлинии ППБУ очень чувствительна к перемещениям оборудования на платформе и изменению ее нагружения.
ППБУ на натяжных опорах свободны от отмеченных недостатков и занимают ведущее место среди всех известных типов ППБУ. Основными элементами основания на натяжных опорах являются понтоны с переменной плавучестью, опоры под платформу, фундамент, устанавливаемый на дне в точке бурения, и растяжки, соединяющие понтоны с фундаментом, который выполняет роль придонного якоря и удерживает понтоны в подводном положении.
6. Что из себя представляют буровые суда? Каково назначение и какие особенности конструкции?
Удаление районов буровых работ от береговых баз, сложность и малая скорость буксировки, а также небольшая автономность снижают эффективность использования полупогружных буровых установок.Поэтому для поискового и разведочного бурения в отдаленных районах применяют буровые суда. (рис.11).
Основным режимом эксплуатации буровых судов является бурение скважины (85—90% от всего времени эксплуатации судна). Поэтому форма корпуса и соотношение главных размерений определяются требованиями остойчивости и обеспечения стоянки с возможно малыми перемещениями. Вместе с тем форма корпуса должна соответствовать скорости передвижения судна 10—14 узлов и более. Характерная особенность для буровых судов — малое отношение ширины к осадке, равное 3—4.
Самоходные буровые суда бывают однокорпусными и двухкорпусными (катамараны). В отечественных производственных организациях используются преимущественно однокорпусные. Обусловлено это меньшими капитальными затратами на их изготовление, так как они создавались на базе готовых проектов корпусов рыболовецких судов.
Однокорпусные буровые суда типа “Диорит”, “Диабаз”, “Чароит”, “Кимберлит”, эксплуатировавшиеся в производственных экспедициях ВМНПО “Союзморинжгеология”, оснащены якорной системой стабилизации, буровыми станками шпиндельного типа и технологическим оборудованием для проведения инженерно-геологических изысканий при глубине воды от 15 до 100 м.
Более перспективным типом судов для бурения разведочных скважин являются катамараны. По сравнению с однокорпусными судами такого же водоизмещения они имеют ряд преимуществ: более высокую остойчивость (амплитуда бортовой качки катамарана в 2—3 раза меньше, чем у одно-корпусных судов), что позволяет работать в лучших условиях при сильном волнении моря (коэффициент рабочего времени двухкорпусных судов больше, чем однокорпусных, минимум на 25 %); более удобную для работы по форме и значительно большую (на 50 %) полезную площадь палубы (поскольку ис- пользуется межкорпусное пространство), что дает возможность разместить на палубе необходимое количество тяжелого бурового оборудования; малую осадку и высокую маневренность (каждый корпус снабжен ходовым винтом), что способствует использованию их в условиях мелководного шельфа. Стоимость постройки однокорпусного судна со сравнимой площадью рабочей палубы на 20 — 30 % выше стоимости судна-катамарана.
Несамоходные плавучие буровые установки создают, используя в качестве основания, не предназначенные для бурения несамоходные суда (баржи, плашкоуты, шаланды), деревянные плоты или специально изготовленные для бурения металлические понтоны, катамараны и тримараны.
Из несамоходных судов чаще всего используют баржи. Из всего многообразия типов барж не все пригодны для производства буровых работ на море. Наиболее удобна сухогрузная баржа с открывающимися в днище люками, благодаря чему буровой станок можно установить в центре баржи. Перед производством работ баржу загружают балластом для придания ей большей остойчивости.
Иногда для бурения применяют две однотипные баржи, спаренные поперечными брусьями. Образуется катамаран с зазором между баржами, в котором размещается устье скважины. Спаривание барж позволяет применять тяжелые буровые установки и вести бурение в неблагоприятных гидродинамических условиях моря.
Буровые плоты наиболее доступны в изготовлении. Тяжелые плоты глубоко погружены в воду. Это повышает их остойчивость, но увеличивает осадку и не исключает захлестывание оборудования даже небольшой волной. Со временем плоты теряют свою плавучесть, и срок службы их сравнительно небольшой.
Буровые металлические понтоны по водоизмещению делят на легкие площадью 30—40 м2 и тяжелые площадью 60—70 м2. Остойчивость понтонов невысокая, и используют их преимущественно на закрытых акваториях при волнении моря до 2 баллов.
7. На какие классы и типы делятся плавучие буровые средсва (ПБС)?
Плавучие буровые средства классифицируют по способу их установки над скважиной в процессе бурения, разделяя на два основных класса:
-Опирающиеся при бурении на морское дно (относят плавучие БУ самоподъемного (СПБУ) и погружного (ПУ) типов);
-Находящиеся при бурении и освоении в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС)).
Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) применяют преимущественно в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых месторождениях в акваториях с глубинами вод 30—120 м.
Необходимость бурения на глубинах моря, превышающих возможности оснований гравитационного типа, привела к созданию в начале 60-х годов так называемых полупогружных плавучих буровых установок (ППБУ) (рис. 9).
Отличительная особенность ППБУ — относительная легкость перемещения, постановки на точку бурения и снятия с нее, повышенная устойчивость к воздействию ветра, волнения и течений, возможность бурения на глубинах акваторий до 6000 м, а также незначительное увеличение стоимости по мере роста глубин моря.
ППБУ применяют в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых структурах и месторождениях в акваториях с глубин 90—100 м, когда использование СПБУ становится экономически не оправданным, до глубин 200—300 м и более.
Удаление районов буровых работ от береговых баз, сложность и малая скорость буксировки, а также небольшая автономность снижают эффективность использования полупогружных буровых установок.Поэтому для поискового и разведочного бурения в отдаленных районах применяют буровые суда. (рис.11).
Основным режимом эксплуатации буровых судов является бурение скважины (85—90% от всего времени эксплуатации судна).
8. Какие существуют системы удержания плавучих буровых средсв (ПБС)?
9. Какие особенности и элементы гидрологического режима характерны для шельфовых зон?
Особенностью континентального шельфа нашей страны является то, что 75% акваторий расположено в северных и арктических районах, которые продолжительное время покрыты льдами, а это создает дополнительные трудности в промышленном освоении. Окружающая среда характеризуется гидрометеорологическими факторами, определяющими условия проведения работ в море, возможность строительства и эксплуатации нефтепромысловых объектов и технических средств.
Основные из них:
-температурные условия
-ветер
-волнения
-течения
-уровень воды
-ледовый покров морей
-химический состав воды и др.
Учет этих факторов дает возможность оценить их влияние на экономические показатели поисково-разведочных работ и морской добычи нефти и газа. Строительство морских нефтепромысловых сооружений требует проведения инженерно-геологических изысканий морского дна. При проектировании фундаментов нефтепромысловых сооружений особое внимание уделяют полноте и качеству инженерно-геологических изысканий грунтов на месте и в лабораториях. Достоверность и полнота данных в значительной мере определяют безопасность эксплуатации сооружения и экономичность проекта.
С увеличением глубин моря резко возрастает стоимость разработки месторождений. На глубине 30 м стоимость разработки в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м — в 6 раз и на глубине 300 м — в 12 раз.
Тщательное изучение гидрометеорологических условий наиболее необходимо при осовении нефтяных и газовых месторождений. Это обусловлено тем, что гидротехнические сооружения строятся и эксплуатируются в незащищенных акваториях в тяжелых погодных условиях. В экстремальных условиях окружающей среды сооружения должны выстоять и не разрушиться от воздействий стихии и обеспечить надежность в работе на весь период эксплуатации месторождения (25-30 лет).
На разных этапах проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений требуются различные объемы гидрометеорологической информации.
На этапе проектирования морских нефтепромысловых сооружений требуются более детальные и в больших объемах данные для определения мест и схемы размещения на площади месторождения гидротехнических сооружений и степени воздействия среды на них. Сюда входят следующие исходные данные:
– максимальная высота волн и соответствующий им период;
– максимальные значения скорости ветра и течений;
– экстремальные изменения уровня воды с учетом приливов и штормовых нагонов;
– ледровые условия;
– режимные распределения высот, периодов и параметров волн, волн по румбам, скорости и направления ветров и течений;
– профили течений, спектра ветра и волн, групповые свойства волн;
– ход скорости ветра и параметры волн в типовых и наиболее жестких штормах.
Ветровой режим – основной метеорологический фактор, влияющий на такие гидрологические элементы , как волнение , течение, дрейф льда и т.д.
Морские течения – поступательное движение масс новой суши и т.д. Морские течения, оказывающие большое влияние на циркуляцию атмосферы и климат в различных частях земного шара, вызваны трением ветра о поверхность моря, неравномерным распределением солености (а, следовательно, и плотности) воды, изменением атмосферного давления, происходящем за счет притока и оттока морских вод.
Волной именуется распространение колебаний (возмущений) в любой деформированной среде. Из много численных типов волн существенно роль играют ветровые и гравитационные. Наиболее важными для расчетов параметрами являются их длина, высота и частота.
10. Что такое глубоководная акватория ?
§
Зона в пределах, которых дно не влияет на развитие волн.
11. При каких условиях примененяются плавучие буровые средства (ПБС)?
Условия применения ПБС:на мелководье.
12. Как классифицируются глубоководные морские стационарные платформы (МСП)?
Типы и конструкции МСП различают по следующим признакам: способу опирания и крепления к морскому дну; типу конструкции; по материалу и другим признакам.
По способу опирания и крепления к морскому дну МСП бывают свайные, гравитационные, свайно-гравитационные, маятниковые и натяжные, а также плавающего типа, по типу конструкции сквозные, сплошные и комбинированные, по материалу конструкции — металлические, железо-бетонные и комбинированные. Сквозные конструкции выполняются решетчатыми. Элементы решетки занимают относительно небольшую площадь по сравнению с площадью граней пространственной фермы. Сплошные конструкции (например, бетонные) непроницаемы по всей площади внешнего контура сооружения.
На первом уровне классификациипроведено деление МСП на жесткие и упругие. По мнению авторов, такое деление является объективным, так как оно отражает конструкцию платформы (размеры, конфигурацию) и указывает период собственных колебаний, который у жестких составляет 4—6 с и упругих превышает 20 с, а в отдельных случаях достигает 138 с
На втором уровне классификации жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные. В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе и во втором — оно не смещается из-за крепления его сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай.
Третий уровень классификации жестких МСП характеризует материал конструкции: бетон, сталь или бетонсталь.
Упругие конструкции на втором уровне по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни. (рис.21).
Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость системой оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия.
На последнем уровне классификации имеется 10 групп конструкций, каждая из которых обозначается начальными буквами слов английского языка, например RGS — риджитгревитистил (жесткая гравитационная стальная), RGC (жесткая гравитационная бетонная) и т. д.
13. В чем заключается сущность системы динамической виды
14. Для чего предназначены водоотделяющие колонны?
ВОДООТДЕЛЯЮЩАЯ КОЛОННА — элемент подводно-устьевого оборудования скважины, служащий для соединения подводного устья с роторным столом буровой установки плавсредства (платформы, судна). Изолирует от толщи воды направляемую в устье скважины бурильную колонну, инструменты и позволяет вести морское бурение с замкнутой циркуляцией бурового раствора.
Водоотделяющая колонна состоит из отдельных звеньев труб диаметром 400-600 мм и более, длиной 8-12 м, с замковыми соединениями. При смещениях плавсредстваводоотделяющая колонна испытывает растягивающие, сжимающие и изгибающие усилия. Прочность водоотделяющей колонны обеспечивается скользящими телескопическими и натяжными гидравлическими устройствами и шарнирным узлом. Телескопическое соединение, компенсирующее изменение длины водоотделяющей колонны, представляет собой две трубы, входящие одна в другую и уплотнённые специальной манжетой. Наружная труба телескопического компенсатора соединяется муфтой с последним звеном водоотделяющей колонны и натягивается с помощью четырёх канатов системы натяжения. Внутренняя труба подвешивается к балкам роторного стола, на верхнем её конце располагается воронка с патрубком для подачи бурового раствора в систему очистки.
Гидравлическое устройство устанавливается на палубе и состоит из гидроцилиндров, встроенных в полиспастную систему, за счёт которых ход каната, создающего постоянные растягивающие усилия в водоотделяющей колонне, независимо от качки плавсредства увеличивается в 4 раза. Свободный конец через систему блоков прикрепляется к наружной трубе телескопического соединения, натягивая водоотделяющую колонну. Натяжное устройство с использованием канатов может передавать усилие до 45 т каждый при длине хода каната 15 м.
Нижняя часть колонны — соединительный элемент, в состав которого входят шаровой шарнир для компенсации угловых отклонений водоотделяющей колонны и блок превенторов противовыбросового оборудования с муфтами для соединения водоотделяющей колонны с устьем скважины. По всей длине водоотделяющие колонны оборудуют дополнительным трубопроводом малого диаметра для глушения скважины, а также многоканальными шлангами для оперативного контроля за работой подводно-устьевого оборудования (дистанционное открытие и закрытие плашек превенторов и гидравлической муфты шарового шарнира). Длина водоотделяющей колонны определяется глубиной воды в точке бурения.
15. Что из себя представляет гравитационные морские стационарные платформы (МСП)?
Гравитационные МСП
Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. ГМСП применяют в акваториях морей, где прочность основания морского грунта обеспечивает надежную устойчивость сооружения.
ГМСП — очень массивные объекты, состоящие из двух частей: верхнего строения и опорной части. Опорная часть состоит из одной или нескольких колонн, изготовляемых из железобетонa. Колонны цилиндрической или конической формы опираются на многоячеистую монолитную базу. База относительно небольшой высоты по сравнению с колоннами, состоит из ячеек-понтонов, жестко связанных между собой, и заканчивается в нижней части юбками с развитой общей опорной площадью на морское дно. Размеры опорной многоблочной плиты бывают в длину 180 м и по ширине до 135 м.
Преимущество ГМСП — непродолжительное время установки их в море, примерно 24 ч вместо 7—12 мес, необходимых для установки и закрепления сваями металлических свайных платформ. Собственная плавучесть и наличие системы балластировки позволяют буксировать ГМСП на большие расстояния и устанавливать их в рабочее положение на месте эксплуатации в море без применения дорогостоящих грузоподъемных и транспортных средств. Преимуществом их также является возможность повторного использования на новом месторождении, повышенные огнестойкость и виброустойчивость, высокая сопротивляемость морской коррозии, незначительная деформация под воздействием нагрузок и более высокая защита от загрязнения моря.
ГМСП применяют в различных акваториях Мирового океана. Особенно широко они используются в Северном море.
К недостаткам гравитационных платформ относится необходимость тщательной подготовки места их установки. Особое внимание следует уделять на опасность аварий, которые могут возникнуть при разжижении грунта, его поверхностной и внутренней эрозии, местных размывах.
16. Что из себя представляет гравитационно-свайные морские стационарные платформы (МСП)?
Гравитационно-свайные МСП не сдвигаются с места установки благодаря не только собственной массе конструкции, но и за счет дополнительного крепления сваями опорной их части к морскому дну. МСП этого типа бывают различных конструкций, как по конфигурации сооружения, так и сочетанию применяемых материалов.
Гравитационно-свайные основания на глубине более 300 м в большинстве случаев представляют собой форму треноги. Конструкция опорной части состоит из центральной колонны большого диаметра, поддерживаемой тремя наклонными опорами.
Колонны могут быть в виде сплошных металлических цилиндров больших диаметров или элементов ферменной конструкции. Например, в конструкции проекта «Трипод тауэр платформ» центральная колонна диаметром 15 м поддерживается тремя наклонными колоннами диаметром 8 м. Толщина стенок всех колонн 160 мм.
Центральные колонны и боковые наклонные опоры в средней части связываются горизонтальными элементами жесткости и раскосами. Конструкция МСП устанавливается на четыре донных фундамента, закрепленных сваями и связанных между собой А-образной стальной рамой.
В проекте «Хайлант» центральная ферма-опора укреплена тремя боковыми наклонными фермами. Сечение всех ферм треугольное. Каждый силовой элемент изготовляется отдельным блоком. Масса центральной фермы 10 тыс. т, опор —4,5—5 тыс. т. На палубе предусматривается установка технологического оборудования массой 24 тыс. т и 16 направляющих колонн диаметром 712 мм. Масса основных конструкций 31 тыс. т, свай — 20 тыс. т. Расстояние от основной центральной фермы до основания опор 110м.
Опоры крепятся к центральной ферме на глубине от 40 до 79 м ниже уровня моря. Конструкции могут применяться на глубинах моря: первая — от 150 до 460 м и вторая — от 200 до 400 м.
17. Какими характеристиками обладают морские стационарные платформы (МСП), закрепляемые сваями?
МСП, закрепляемые сваями
МСП, закрепляемые сваями, представляют собой гидротехническое металлическое стационарное сооружение, состоящее из опорной части, которая крепится к морскому дну сваями, и верхнего строения, оснащенного комплексом технологического оборудования и вспомогательных средств и устанавливаемого на опорную часть МСП.
Опорная часть может быть выполнена из одного или нескольких блоков в форме пирамиды или прямоугольного параллелепипеда. Стержни решетки блока изготовляют в основном из металлических трубчатых элементов. Количество блоков опор определяется надежностью и безопасностью работы в данном конкретном районе, технико-экономическими обоснованиями и наличием грузоподъемных и транспортных средств на заводе — изготовителе опорной части МСП.
Платформа состоит из двух опорных блоков, установленных на расстоянии 31 м друг от друга, и трехпалубного верхнего строения, которое включает 14 модулей, в том числе: два подвышечных, шесть модулей нижней палубы с эксплуатационным оборудованием 450 т каждый, шесть модулей верхней палубы с буровым оборудованием до 600 т каждый.
На платформе размещен комплекс технологического и вспомога-тельного оборудования, систем, инструмента и материалов, обеспечивающих бурение скважин двумя буровыми установками.
Платформа оснащена блочными жилыми и бытовыми помещениями, вертолетной площадкой, погрузочно-разгрузочными кранами и др.
С платформы предусмотрено бурение 12 скважин.
Опорные блоки крепятся к морскому грунту сваями. На опорные блоки устанавливается верхнее трехпалубное строение с модулями, оснащенными соответствующими технологическим и вспомогательным оборудованием и системами.
Среди инженерных компаний, успешно работающих в области создания новой техники и морских нефтегазовых сооружений, приоритетные позиции занимают «Браун энд Рут», «Мак-Дермот», «Квернер», «Аккер» и др.
Советский опыт в этой области накоплен организациями Азербайджана, где институт Гипроморнефтегаз спроектировал, а Бакинский завод глубоководных оснований изготовил и установил более десяти металлических платформ на глубинах около 100 м. Институтом ВНИПИШельф разработаны платформы высотой около 30 метров для газовых месторождений Крыма. Морские трубопроводы диаметром до 500 — 700 мм проложены на Каспийском и Черном морях и на Дальнем Востоке через Татарский пролив.
18. Что из себя представляет упругие морские стационарные платформы (МСП)?
Упругие конструкции по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни..
Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость системой оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия.
19. Какие стационарные морские платформы относятся к жестким и упругим?
Типы и конструкции МСП различают по следующим признакам: способу опирания и крепления к морскому дну; типу конструкции; по материалу и другим признакам.
По способу опирания и крепления к морскому дну МСП бывают свайные, гравитационные, свайно-гравитационные, маятниковые и натяжные, а также плавающего типа, по типу конструкции сквозные, сплошные и комбинированные, по материалу конструкции — металлические, железо-бетонные и комбинированные. Сквозные конструкции выполняются решетчатыми. Элементы решетки занимают относительно небольшую площадь по сравнению с площадью граней пространственной фермы. Сплошные конструкции (например, бетонные) непроницаемы по всей площади внешнего контура сооружения.
На первом уровне классификациипроведено деление МСП на жесткие и упругие. По мнению авторов, такое деление является объективным, так как оно отражает конструкцию платформы (размеры, конфигурацию) и указывает период собственных колебаний, который у жестких составляет 4—6 с и упругих превышает 20 с, а в отдельных случаях достигает 138 с
На втором уровне классификации жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные. В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе и во втором — оно не смещается из-за крепления его сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай.
Третий уровень классификации жестких МСП характеризует материал конструкции: бетон, сталь или бетонсталь.
Упругие конструкции на втором уровне по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни. (рис.21).
Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость системой оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия.
На последнем уровне классификации имеется 10 групп конструкций, каждая из которых обозначается начальными буквами слов английского языка, например RGS — риджитгревитистил (жесткая гравитационная стальная), RGC (жесткая гравитационная бетонная) и т. д.
20. Какие знаете основные элементы волны и какие бывают виды волн?
Профиль и элементы волны.
Основные элементы волны: гребень, высота, длина
Морские волны можно классифицировать по различным признакам.
1. По силам, вызывающим волновое движение, т. е. по
происхождению, можно выделить в океане (море) следующие виды волн:
• ветровые – вызванные ветром и находящиеся под его воз-
действием;
• приливные – возникающие под действием периодических сил
притяжения Луны и Солнца;
• анемобарические – связанные с отклонением поверхности океана от
положения равновесия под действием ветра и атмосферного
давления;
• сейсмические (цуиами) – возникающие в результате динамических
процессов, протекающих в земной коре и, в первую очередь,
подводных землетрясений, а также извержений вулканов, как
подводных, так и прибрежных;
• корабельные – создающиеся при движении корабля.
Наиболее часто (практически всегда) на поверхности морей и океанов наблюдаются ветровые и приливные волны, при этом ветровые волны доставляют наибольшие неприятности мореплавателям: вызывают качку корабля, заливают палубу, уменьшают скорость хода, уклоняют его от заданного курса, могут наносить повреждения, а подчас
вызывают гибель судна, разрушают берега и береговые сооружения. Приливные волны обычно воспринимаются в форме периодических колебаний уровня – приливов и периодических течений.
2. По силам, которые стремятся возвратить частицу воды в положение равновесия, различают:
• капиллярные волны
• гравитационные волны
В первом случае восстанавливающей силой является сила поверхностного натяжения, во втором – сила тяжести. Капиллярные волны малы по своим размерам и образуются либо в первый момент воздействия ветра на водную поверхность (рябь), либо на поверхности
основных гравитационных волн (вторичные волны). В море главное значение имеют гравитационные волны.
3. По действию силы после образований волны выделяют волны:
• свободные, когда сила прекращает действие после образования
волны,
• вынужденные, когда действие силы не прекращается.
4. По изменчивости элементов волн во времени выделяют:
• установившиеся волны, которые не изменяют своих элементов,
• неустановившиеся волны, развивающиеся или, наоборот, затухающие, изменяющие свои
элементы по времени.
5. По расположению различают:
• поверхностные волны, возникающие на поверхности моря,
• внутренние, возникающие на глубине и почти не проявляющие себя на поверхности.
• двумерные волны,средняя длина гребня которых во много раз больше средней длины
волны,
• трехмерные, средняя длина гребня которых соизмерима с длиной волны,
• уединенные, имеющие только куполообразный гребень и не имеющие подошвы. Если на
гребне уединенной волны поместить поплавок, он будет перемещаться вместе с гребнем. Поэтому уединенную волну называют также переносной волной.
7. По соотношению длины волны и глубины моря различают:
• короткие волны, у которых длина волны значительно меньше глубины моря,
• длинные, у которых, напротив, длина волны значительно больше глубины моря.
7. По перемещению формы волны выделяют волны:
• поступательные (рис. 2), видимая форма которых перемещается в пространстве,
• стоячие (рис. 3), видимая форма которых в пространстве не перемещается.
Поступательные волны характеризуются тем, что у них перемещается только форма (профиль) волны.
Стоячие волны. При стоячей волне частицы воды не совершают движений по круговым орбитам. В пучностях, т. е. в точках, где амплитуда колебания уровня наибольшая, частицы двигаются только по вертикали. В узлах, т. е. в точках, где колебания уровня отсутствуют, частицы двигаются только в горизонтальном направлении.
21. Какие основания характерны для мелководных акваторий?
§
Железные опорные.
22. Что из себя представляет эстакадный способ обустройства месторождения (назначение, конструкции)? Какие бывают эстакады (назначение, виды)?
на основании проекта разработки месторождения сооружается сеть магистральных эстакад ответвлениями. Параллельно со строительством эстакад возводятся приэстакадные площадки для бурения и эксплуатации скважин, нефтесборные пункты, нефтяные и водяные насосные, водоочистные сооружения по сбору и утилизации сточных вод, парки товарных резервуаров, жилые, административные здания.
Эстакадами называются протяженные сооружения, обеспечивающие непрерывную надводную связь буровых платформ с помощью автотранспорта.
Морская эстакада: предназначена для обеспечения непрерывной, независимой от состояния волнения моря, сухопутной связи между объектами по эстакаде осуществляется:
1. движение автотранспорта и железнодорожный транспорт.
2. прокладка необходимого числа трубопроводов различного назначения (для воды, нефти, года, пара глинистого раствора).
В общем, виде, морская эстакада представляет собой многопролетные, однорядные линейное сооружение, состоящее из пространственных ферм, отирающихся на трубчатые опоры.
На сравнительно неглубоких акваториях применяются плоские опоры, состоящие из двух наклонно забитых свай связанных сверху ригелем, а по высоте трубчатыми связями. Пространственная ферма пролетных строений сооружаются сквозными из трубчатого проката в виде спаренных балок.
Приэстакадные площадки независимо от них назначения представляют многорядную и многопролетными систем ферм, опирающихся на трубчатые свайные опоры, связанные ригелями и трубчатыми связями, обеспечивающими продольную и поперечную жесткость сооружения.
Цикл операций по возведению одного пролета состоит из следующих основных видов работ: устройства свайной опоры рамного типа, забивкой свай в грунт и последующей обвязки их ригелем по верху и системой одно и двухярусных связей по высоте, монтаж пролетных строений, устройства временного рельсового пути.
Для того чтобы иметь возможность бурить скважины под дно водного бассейна, а затем добывать нефть или газ необходимо сооружать специальные основания, на которых и следует размещать буровое и эксплуатационное оборудование.
23. Какими основными элементами характеризуются упругие морские стационарные платформы (МСП)?
Схема распределения нагрузок между основными
элементами конструкции упругих башен
Схемы упругих платформ:
1 — башня с оттяжками; 2 — плавучая башня; 3 — башня с оттяжками и жестким основанием; 4 — гибкая башня; 5 — упругая свайная башня; 6 — упругая свайная башня с жестким основанием
24. Какие существуют способы крепления жестких морских стационарных платформ?
Жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные. В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе и во втором — оно не смещается из-за крепления его сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай.
МСП, закрепляемые сваями, представляют собой гидротехническое металлическое стационарное сооружение, состоящее из опорной части, которая крепится к морскому дну сваями, и верхнего строения, оснащенного комплексом технологического оборудования и вспомогательных средств и устанавливаемого на опорную часть МСП.
Гравитационные МСП отличаются от металлических свайных МСП как по конструкции, материалу, так и по технологии изготовления, способу их транспортировки и установки в море.
Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. ГМСП применяют в акваториях морей, где прочность основания морского грунта обеспечивает надежную устойчивость сооружения.
Гравитационно-свайные МСП не сдвигаются с места установки благодаря не только собственной массе конструкции, но и за счет дополнительного крепления сваями опорной их части к морскому дну. МСП этого типа бывают различных конструкций, как по конфигурации сооружения, так и сочетанию применяемых материалов.
25. Какими методами укладываются трубопроводы с баржи?
Длина этих барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы – до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.
По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, ктерминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.
По мере увеличения длины трубопровода баржа перемешается вперед, каждый раз на несколько метров. После каждого перемещения баржи новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно.
По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладываетсяв траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.
Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.
Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройства- стингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.
26. Что из себя представляет якорная система удержания плавучих буровых средсв (ПБС)?
Якорная система удержанияприменяется до 200м.
Якорная система удержания включает: якорная цепи, лебедка, стопорное устройство, роульс (устройство, необходимое для придания направления якорным цепям). Применяется симметричная система (8-10 якорей). Якорые цепи и мет. тросы прим. в зависимости от глубины моря, ожидаемой нагрузки на ПБС. Диаметр мет.тросов 60мм.
ППБУ с якорной системой удержания состоит из основания и смонтированной на нем платформы с буровым оборудованием. Основание включает понтоны с переменной плавучестью и опоры под платформу, обладающие положительной плавучестью. В транспортном положении, несмотря на большую массу ППБУ, верхняя часть понтонов выступает над уровнем моря. На точке бурения понтоны заполняются водой, основание погружается на 18—30 м под уровень моря и заякоривается. Платформа с оборудованием при ее жестком соединении с основанием остается на высоте, недосягаемой для волн во время шторма, или ее поднимают на такую же высоту по опорам домкратами.
В полупогруженном положении ППБУ удерживается за счет плавучести опор. При этом понтоны, обладающие большой площадью миделевого сечения, оказываются вне волнового воздействия, затухающего с глубиной моря, а миделевое сечение опор, воспринимающих давление волн, незначительно, причем заполненные водой понтоны снижают центр тяжести ППБУ. Уменьшение площади сечения элементов, воспринимающих сильные волновые нагрузки, и снижение центра тяжести ППБУ повышают ее устойчивость.
Максимальные глубины моря для ППБУ с якорной системой удержания над скважиной ограничены 300 м, так как с глубиной существенно возрастают длина якорных тросов, габариты и масса якорных лебедок, затрудняются процессы заякоривания и увеличивается дрейф основания.
27. Какие знаете и что из себя представляет платформы гравитационого и свайного типа?
Гравитационные МСП
Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. ГМСП применяют в акваториях морей, где прочность основания морского грунта обеспечивает надежную устойчивость сооружения.
ГМСП — очень массивные объекты, состоящие из двух частей: верхнего строения и опорной части. Опорная часть состоит из одной или нескольких колонн, изготовляемых из железобетонa. Колонны цилиндрической или конической формы опираются на многоячеистую монолитную базу. База относительно небольшой высоты по сравнению с колоннами, состоит из ячеек-понтонов, жестко связанных между собой, и заканчивается в нижней части юбками с развитой общей опорной площадью на морское дно. Размеры опорной многоблочной плиты бывают в длину 180 м и по ширине до 135 м.
Преимущество ГМСП — непродолжительное время установки их в море, примерно 24 ч вместо 7—12 мес, необходимых для установки и закрепления сваями металлических свайных платформ. Собственная плавучесть и наличие системы балластировки позволяют буксировать ГМСП на большие расстояния и устанавливать их в рабочее положение на месте эксплуатации в море без применения дорогостоящих грузоподъемных и транспортных средств. Преимуществом их также является возможность повторного использования на новом месторождении, повышенные огнестойкость и виброустойчивость, высокая сопротивляемость морской коррозии, незначительная деформация под воздействием нагрузок и более высокая защита от загрязнения моря.
ГМСП применяют в различных акваториях Мирового океана. Особенно широко они используются в Северном море.
К недостаткам гравитационных платформ относится необходимость тщательной подготовки места их установки. Особое внимание следует уделять на опасность аварий, которые могут возникнуть при разжижении грунта, его поверхностной и внутренней эрозии, местных размывах.
МСП, закрепляемые сваями
МСП, закрепляемые сваями, представляют собой гидротехническое металлическое стационарное сооружение, состоящее из опорной части, которая крепится к морскому дну сваями, и верхнего строения, оснащенного комплексом технологического оборудования и вспомогательных средств и устанавливаемого на опорную часть МСП.
Опорная часть может быть выполнена из одного или нескольких блоков в форме пирамиды или прямоугольного параллелепипеда. Стержни решетки блока изготовляют в основном из металлических трубчатых элементов. Количество блоков опор определяется надежностью и безопасностью работы в данном конкретном районе, технико-экономическими обоснованиями и наличием грузоподъемных и транспортных средств на заводе — изготовителе опорной части МСП.
Платформа состоит из двух опорных блоков, установленных на расстоянии 31 м друг от друга, и трехпалубного верхнего строения, которое включает 14 модулей, в том числе: два подвышечных, шесть модулей нижней палубы с эксплуатационным оборудованием 450 т каждый, шесть модулей верхней палубы с буровым оборудованием до 600 т каждый.
На платформе размещен комплекс технологического и вспомога-тельного оборудования, систем, инструмента и материалов, обеспечивающих бурение скважин двумя буровыми установками.
Платформа оснащена блочными жилыми и бытовыми помещениями, вертолетной площадкой, погрузочно-разгрузочными кранами и др.
С платформы предусмотрено бурение 12 скважин.
Опорные блоки крепятся к морскому грунту сваями. На опорные блоки устанавливается верхнее трехпалубное строение с модулями, оснащенными соответствующими технологическим и вспомогательным оборудованием и системами.
Среди инженерных компаний, успешно работающих в области создания новой техники и морских нефтегазовых сооружений, приоритетные позиции занимают «Браун энд Рут», «Мак-Дермот», «Квернер», «Аккер» и др.
Советский опыт в этой области накоплен организациями Азербайджана, где институт Гипроморнефтегаз спроектировал, а Бакинский завод глубоководных оснований изготовил и установил более десяти металлических платформ на глубинах около 100 м. Институтом ВНИПИШельф разработаны платформы высотой около 30 метров для газовых месторождений Крыма. Морские трубопроводы диаметром до 500 — 700 мм проложены на Каспийском и Черном морях и на Дальнем Востоке через Татарский пролив.
28. Какие опоры применяются на самоподъемных буровых установках (СПБУ)?
Ha определение числа опорных колонн влияет ряд факторов:глубина моря, гидрометеорологические условия, способ задавливания опорных колонн в грунт и извлечение их из грунта, морское дно, общая масса поднимаемого корпуса, технологичность и трудоемкость изготовления и др. На больших глубинах возрастают волновые нагрузки на каждую колонну.
В целях обеспечения прочности на изгиб большой длины колонн требуется увеличение ее поперечного сечения.
Поэтому на глубинах более 60 м в установках применяют не более четырех опор со значительным преобладанием установок с тремя опорами и начиная с глубины 90 м используют установки только с тремя опорами.
Установки с цилиндрическими опорами применяют на глубинах до 45 м (примерно 65—70%) и в диапазоне глубин 45—75м — установки с цилиндрическими и ферменными опорами, а на глубинах свыше 75м используют установки только с ферменными опорами. Конструкции ферменных опор проектируют прямоугольной, квадратной и треугольной формы. Наиболее удачная конструкция — опора треугольного сечения. Последняя удачно вписывается в треугольную форму корпуса и имеет относительно меньшее число элементов, подверженных воздействию волн. Нижние концы опор заканчиваются башмаками или общей опорной плитой, связывающей опорные колонны между собой.
29. Какие методы борьбы с коррозией применяются на морских сооружениях?
Морская коррозия по своему механизму является электрохим. коррозией. Морская вода представляет собой р-р многочисл. солей, содержащий также живые и разлагающиеся биол. организмы, взвешенный ил и растворенные газы. Коррозионные процессы в такой среде сложнее, чем в искусств. р-рах солей. морских условиях реализуются все известные типы коррозии. При неправильном сочетании материалов в конструкциях развивается контактная коррозия. Часты случаи щелевой коррозии в зазорах, под прокладками, шайбами, отложениями и т.п. Высокая концентрация хлорид-ионов обусловливает питтинговую и язвенную коррозию нержавеющих сталей и алюминиевых сплавов. При повышении т-ры выше 80 °С нержавеющие стали типа Crl8Ni8 подвергаются коррозионному растрескиванию. Действие морской воды приводит к снижению коррозионномех. прочностиконструкц. сталей, особенно при наличии H2S. При повышении предела текучести сталей св. 120 кгс/мм2 они чувствительны к коррозионному растрескиванию. Для медных сплавов характерна струевая морская коррозия при превышении допустимых скоростей движения воды, а также избират. коррозия латуней (обесцинкование) и алюминиевых бронз. Для высокопрочных алюминиевых сплавов опасными видами морской коррозии являются контактная, щелевая, расслаивающая, язвенная и коррозионное растрескивание. Наиб. стойкостью в морских условиях обладают титановые сплавы.
При попадании морской воды или брызг на пов-сть горячего оборудования (горячие трубопроводы, лопатки компрессоров, турбин и др.) возможна коррозия под пленкой высококонцентрир. р-ров солей, приводящая к коррозионному растрескиванию и выходу из строя отдельных деталей.
Защита от морской коррозии включает правильный выбор конструкц. материалов, защитных покрытий и консервац. ср-в; рациональное конструирование и применение комплексных методов защиты от коррозии, включающих нанесение стойких лакокрасочных покрытий в сочетании сэлектрохимической защитой протекторами или внеш. током.
30. Как осуществляются строительство морских трубопроводов методом свободного поргужения?
При благоприятной погоде километровые плети с монтажной площадки сбрасывают в море и на плаву транспортируют в район стройтельства, где вместе с понтонами затапливают по трассе (метод свободного погружения). Отдельные плети трубопровода стыкуют на 40-тонном крановом судне, специально оборудованном для этой цели.
Для транспортировки плетей на плаву институт «Гипроморнефтегаз» разработал специальные понтоны с замковым устройством для автоматического отсоединения понтонов от трубопровода с поверхности воды без участия водолазов.
К настоящему времени по указанной технологии построены сотни километров подводных трубопроводов диаметром до 500 мм на глубинах моря до 30 м.
Практика показала, что укладка подводных трубопроводов методом свободного погружения успешно может быть применена при их строительстве буксировкой плетей на расстояние до 50- 60 км при волнении моря до двух баллов включительно.
31. Как влияет глубина моря на стоимость морских операций?
§
1)Окружающая среда (гидрометеофакторы)
2)Инженерно-геологические изыскания морского дна
3)Уникальность и высокая стоимость морских операций
4)Организация и технология строит-ва гидротехнических сооружений в море
5)Бурение наклонно-направленных скважин (кустовое бурение)
С увеличением глубин моря резко возрастает стоимость разработки месторождений. На глубине 30 м стоимость разработки в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м — в 6 раз и на глубине 300 м — в 12 раз.
Из каких зон состоит водная окраина материков?
На рисунке 1 представлен профиль континентального шельфа. За береговой линией 2 следует континентальный шельф 3, за кромкой 4 которого начинается континентальный склон 5, спускающийся в глубь моря. За подножьем 6 склона находится область отложения осадочных пород, так называемый континентальный подъем 7, уклон которого меньше, чем у континентального склона. За континентальным подъемом начинается глубоководная равнинная часть 8 моря.
Рис.2-Профиль континентального шельфа.
33. Какими конструктивными особенностями отличаются морские трубопроводы?
Строительством. Длина барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы – до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.
По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, ктерминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.
По мере увеличения длины трубопровода баржа перемешается вперед, каждый раз на несколько метров. После каждого перемещения баржи новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно.
По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладываетсяв траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.
В процессе укладки труб водолазы постоянно инспектируют стингер и трубопровод. Они следят за отсутствием препятствий на морском дне, правильной укладкой трубопровода и надлежащим положением стингера.
Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.
До эксплуатации трубопровода он должен быть спрессован и проверен на плотность. Аналогично, все оборудование на палубе, трубопровод и проводка, клапаны и переключатели, насосы и системы, извлекающие сырую нефть из земли, очищающие ее и проталкивающие ее в сторону берега, должны быть многократно испытаны, чтобы убедиться в безотказной работе и отсутствии опасности для человека или окружающей среды.
Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройства- стингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.
34. Как осуществляется транспортировка самоподъемных буровых установок (СПБУ)?
Перегон СПБУ на новую точку
Перегон СПБУ на новую точку бурения — весьма ответственная операция. Большинство СПБУ являются несамоходными, и для их буксировки применяют специальные буксирные суда. Различают два вида буксировки СПБУ: короткий перегон (переход) с точки на точку в пределах разведываемой структуры и длительный перегон — буксировка СПБУ на дальние расстояния из одного разведанного района в другой, намечаемый к разведке, или на базу профилактического ремонта и осмотра. (Рис. 5). Коротким обычно считают такой переход, для которого требуется время не более времени гарантированного прогноза погоды (продолжительность примерно до 12 ч). Перегон СПБУ более 12 ч производят при благоприятном прогнозе погодных условий (ветер, волнение и пр.). Допустимые величины ветра и волнения определяются проектом СПБУ.
На СПБУ при движении действуют следующие внешние силы (сопротивления):
1.Буксировочное сопротивление, т. е. сопротивление находящейся в покое жидкости;
2. Сопротивление встречного ветра:
3. Сопротивление, вызванное взаимодействием волн с СПБУ.
Экспериментальными исследованиями установлено, что буксировочное сопротивление составляет 80% общего сопротивления воды и 20% приходится на волновое сопротивление. Незначительную величину составляет сопротивление трения. Буксировочное сопротивление также зависит от скорости буксировки. Воздействие на конструкцию буксировочных и волновых сопротивлений исследуют на моделях в специальных бассейнах, а сопротивления ветра — обдувкой моделей в аэродинамической трубе. Буксировочное сопротивление СПБУ вследствие малой обтекаемости ее корпуса и большой парусности велико. Опасны случаи, когда СПБУ идет против ветра. Поэтому для буксировки применяют мощные буксирные суда.
Перед буксировкой выполняют ряд мероприятий по обеспечению надежности и безопасности перегона установки, в частности подвижный портал и все грузы закрепляются, все палубные отверстия и отверстия, ведущие в подпалубные помещения, должны быть задраены. На СПБУ оставляют минимальный состав команды, который выполняет работы по буксировке и установке на точку СПБУ.
До начала буксировки разрабатывают проект перегона, в котором в зависимости от расстояния, района плавания, достоверности и долгосрочности метеопрогноза указываются скорость буксировки, число и мощность буксиров, схема их расположения и другие мероприятия по осуществлению безопасного перехода. Производятся расчеты на прочность и остойчивость установки с целью определения надежности буксировки. Особое внимание обращают на длину опорных ног. При необходимости, в целях снижения парусности, верхние секции ног снимают. В соответствии с Правилами Регистра СНГ разрывное усилие буксирного троса определяют (в кН) по формуле
, (1)
где 
— площадь лобового сопротивления погруженной части СПБУ, м
;
— скорость буксировки, указанная в свидетельстве, узлы.
35. Какие применяются способы крепления полупогружных буровых установок (ППБУ) на точке бурения?
По способу удержания над скважиной в процессе бурения их можно разделить на три типа: с якорной системой удержания; с динамическим позиционированием; на натяжных опорах.
ППБУ с якорной системой удержания состоит из основания и смонтированной на нем платформы с буровым оборудованием. Основание включает понтоны с переменной плавучестью и опоры под платформу, обладающие положительной плавучестью. В транспортном положении, несмотря на большую массу ППБУ, верхняя часть понтонов выступает над уровнем моря. На точке бурения понтоны заполняются водой, основание погружается на 18—30 м под уровень моря и заякоривается. Платформа с оборудованием при ее жестком соединении с основанием остается на высоте, недосягаемой для волн во время шторма, или ее поднимают на такую же высоту по опорам домкратами.
ППБУ с динамическим позиционированием конструктивно отличается от ППБУ предыдущего типа только системой удержания установки над скважиной в процессе бурения. В рассматриваемой ППБУ якорная система удержания заменена динамической, которая включает 8 винтов продольного и поперечного перемещения, акустическую аппаратуру и вычислительную машину. Излучаемые сигналы отражаются от дна, воспринимаются гидрофонами, и вычислительная маши на определяет положение ППБУ. При смещении ее по отношению к скважине автоматически подается команда на соответствующие двигатели, и установка возвращается на исходную точку с заданными координатами.
ППБУ с якорной и динамической системами стабилизации удерживаются в полупогруженном состоянии за счет плавучести опор, соединяющих подводные понтоны с надводной платформой. Количество и диаметры опор в конструкциях ППБУ ограничены относительно их увеличения в целях снижения сил волнового воздействия на устойчивость основания.
Однако это приводит к росту вертикальных колебаний установки, так как из-за малой площади опор по ватерлинии ППБУ очень чувствительна к перемещениям оборудования на платформе и изменению ее нагружения.
ППБУ на натяжных опорах свободны от отмеченных недостатков и занимают ведущее место среди всех известных типов ППБУ. Основными элементами основания на натяжных опорах являются понтоны с переменной плавучестью, опоры под платформу, фундамент, устанавливаемый на дне в точке бурения, и растяжки, соединяющие понтоны с фундаментом, который выполняет роль придонного якоря и удерживает понтоны в подводном положении.
36. Для чего используют плавучие буровые средства (ПБС)?
Плавучие буровые средства классифицируют по способу их установки над скважиной в процессе бурения, разделяя на два основных класса:
1. Опирающиеся при бурении на морское дно (относят плавучие БУ самоподъемного (СПБУ) и погружного (ПУ) типов);
2. Находящиеся при бурении и освоении в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС)).
Соответственно для бурения шельфовых месторождений.
37. Что относится к основным элементам волны?
Смотривопрос 21
38. Какие существуют виды упругих морских стационарных платформ (МСП)?
39. Какие знаете крупные казахстанские шельфовые месторождения?
Кашага́н — супергигантское нефтегазовое месторождение Казахстана, расположенное на севере Каспийского моря. Относится к Прикаспийской нефтегазоносной провинции.
Открыто 30 июня 2000 года скважиной «Восток-1». Является одним из самых крупных месторождений в мире, открытых за последние 40 лет, а также крупнейшим нефтяным месторождением на море.
Восточный Кашаган открыт летом 2000 году, Западный Кашаган — в 2001 году, Юго-Западный Кашаган — в 2003 году.
Начало промышленной добычи неоднократно переносилось, в настоящий момент оно объявлено на конец 2021 года.
Разработка месторождения ведется в сложных геологических условиях: шельфовая зона, большие глубины залегания (до 5500 м), высокое пластовое давление (80 МПа), высокое содержание сероводорода (до 19 %).
Запасы нефти Кашагана колеблются в широких пределах 1,5—10,5 млрд тонн. Из них на Восточный приходится от 1,1 до 8 млрд тонн, на Западный — до 2,5 млрд тонн и на Юго-Западный — 150 млн тонн.
Геологические запасы Кашагана оцениваются в 4,8 млрд тонн нефти по данным казахстанских геологов.[1]
По данным оператора проекта общие нефтяные запасы составляют 38 млрд баррелей или 6 млрд тонн, из них извлекаемые — около 10 млрд баррелей. В Кашагане есть крупные запасыприродного газа, более 1 трлн куб. метров.[2]
40. На каких месторождениях применяется метод подводной эксплуатаций?
Вследствие сравнительно низких капитальных затрат метод может быть применен для разработки месторождений с небольшими запасами нефти, эксплуатация которых с обычных стационарных платформ является нерентабельной.
41. Какими преимуществами обладает метод подводной эксплуатации?
Основным преимуществом этого метода является возможность ввода нефтяного месторождения в эксплуатацию очередями, что на практике ведет к ускоренному получению первой нефти. Пробурить с бурового судна несколько скважин, оборудовать их устья соответствующей подводной арматурой и ввести в эксплуатацию можно значительно быстрее, чем устанавливать дорогостоящую стационарную платформу, бурить с нее наклонно-направленные скважины, и лишь после этого ввести месторождение в эксплуатацию. Кроме того, метод разработки месторождения с подводным расположением устьев скважин дает возможность выявить некоторые геолого-физические характеристики месторождения и эксплуатационные параметры на более ранней стадии разработки.
42. Какие способы строительства морских трубопроводов применяют на море?
Преимуществом системы с подводным расположением устья является также защищенность всего оборудования, установленного на дне, от внешних погодных условий. Известно, что надводные стационарные платформы представляют значительную навигационную опасность, в то время как при установке оборудования под водой такая опасность практически отсутствует, устраняется также пожарная опасность.
43. Какие условия требуются для установки гравитационных морских стационарных платформ (МСП)?
Общая устойчивость ГМСП при воздействии внешних нагрузок от волн и ветра обеспечивается их собственной массой и массой балласта, поэтому не требуется их крепление сваями к морскому дну. ГМСП применяют в акваториях морей, где прочность основания морского грунта обеспечивает надежную устойчивость сооружения. К недостаткам гравитационных платформ относится необходимость тщательной подготовки места их установки. Особое внимание следует уделять на опасность аварий, которые могут возникнуть при разжижении грунта, его поверхностной и внутренней эрозии, местных размывах.
44. Как обеспечивается устойчивость гравитационно-свайных сооружений?
Гравитационно-свайные МСП не сдвигаются с места установки благодаря не только собственной массе конструкции, но и за счет дополнительного крепления сваями опорной их части к морскому дну. МСП этого типа бывают различных конструкций, как по конфигурации сооружения, так и сочетанию применяемых материалов.
Гравитационно-свайные основания на глубине более 300 м в большинстве случаев представляют собой форму треноги. Конструкция опорной части состоит из центральной колонны большого диаметра, поддерживаемой тремя наклонными опорами.
45. Что входит в подводный комплекс подводных устьевых оборудований (ПУО)?
ПОДВОДНОЕ УСТЬЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ — комплекс технических средств для герметизации и подвески обсадных колонн и устройств при эксплуатации нефтяных и газовых скважин с подводным устьем. Подводное устьевое оборудование состоит из оборудования обвязки (подвески и герметизации межтрубных пространств) обсадных колонн (OK) и подводнойфонтанной арматуры с устройствами для соединения её с устьем скважины иводоотделяющей колонной. Оборудование обвязки OK включает колонные и подвесные головки, узлы герметизации межтрубных пространств и основание. Морской стояк является одним из важнейших и ответственных узлов общего комплекса ПУО.
Морской стояк обеспечивает замкнутую циркуляцию бурового раствора и изоляцию ствола бурящейся скважины от морской воды. Телескопическое соединение морского стояка и наличие компенсатора вертикального перемещения обеспечивают ограниченное перемещение ППБУ по вертикали по отношению к ПУО, жестко закрепленному на морском дне. Горизонтальное перемещение ППБУ по отношению к устью скважины ограничивается допустимой гибкостью бурильной и обсадной колонн и конструкции шарнира морского стояка. Обычно горизонтальное перемещение составляет 3 – 5 % глубины моря. Вертикальное перемещение ограничивается длиной хода компенсатора.
46. Какие платформы применяют в глубоководной акватории?
Ппбуточно, большененашел
47. Каким образом осуществляется монтаж подводного устьевого оборудования?
На палубе БС подъемным краном устанавливают опорную плиту на шахту, подъсоединяют натяжные канаты, устанавливают уровень. На буровой вышке к элеватору подсоединяют телескопическое соединение, наращивают колонну бурильных труб, и опускают до монтажной площадке (до опорной плиты), и затем осуществляют спуск на морское дно. Колонну бурильных труб поднимают и вместо них подсоединяют убт и долото и начинается бурение скважины под направление. Бурение производят с открытой циркуляцией бурового раствора. После поднятия убт начинается спуск направления (или фундаментная колонна) за устьевую головку с опорнонарпавляющим основанием. Опорнонаправляющее основание устанавливается на открытой плите. Потом начинается спуск плашечногопревентора и приступают к бурению скважины под кондуктор. Потом поднимают плашечныйпревентор, опорнонправляющее основание, морской стояк и поднимают кондуктор.
СХЕМА
48. Какие применяются мероприятия по охране окружающей среды при эксплуатации шельфовых месторождений?
Не нашел ответа на этот вопрос.
49. Что из себя представляет континентальный шельф?
Смотривопрос 1
