Тема: Техника и технология разработки и эксплуатации шельфовых месторождений

Цель: Изучить технику и технологию разработки и эксплуатации шельфовых месторождений

Ключевые слова: шельф, нефтеотдача, освоение, эстакада, дамба, морские стационарные платформы, буровое и нефтегазопромысловое оборудование, объекты про­мыслового сбора, подготовки и транспорта продукции, системы ППД, типовой подводный промысел

Основные вопросы и содержание:

1. Особенности разработки шельфовых месторождений.

2. Основные требования к технике и технологии. Классификация технических средств для добычи нефти и газа на шельфе.

3. Общепринятые и специальные виды оборудования.

4. Особенности эксплуатации оборудования.

5. Технологические режимы разработки и эксплуатации месторождений.

6. Методы увеличения нефтеотдачи пластов.

7. Подводные системы сбора и система подготовки нефти и газа.

8. Текущий и капитальный ремонт морских скважин.

9. Виды ремонтных работ.

10. Организация проведения подводно-технических работ.

11. Технические средства обеспечения.

1.При освоении любых богатств моря человеку приходится созда­вать специальные технические технологические средства с учетом особенностей их освоения.

Многолетняя практика разработки морских нефтегазовых место­рождений как у нас в стране, так и за рубежом показывает, что для эффективного использования их запасов применяемые на суше традиционные методы разработки и эксплуатации не всегда при­емлемы.

Опыт разработки нефтяных и газовых месторождений Каспий­ского моря, накопленный азербайджанскими нефтяниками в тесном содружестве с работниками других отраслей промышленности страны, позволяет раскрыть и показать характерные технические и технологические особенности добычи нефти и газа на море, ра­циональные методы их интенсификации, а также основные факто­ры, способствующие увеличению нефтеотдачи пластов.

К особенностям освоения морских нефтегазовых месторожде­ний можно отнести следующие.

I. Создание, с учетом суровых морских гидрометеорологических условий, специальных гидротехнических сооружений новых плавучих технических средств (плавучих крановомонтажных судов, судов обслуживания, трубоукладочных барж и других специальных судов) для геофизических, геологопоисковых работ и строительства нефтепромысловых объектов на море и их обслуживания в процессе обустройства, бурения, эксплуатации и ремонта скважин,а также при сборе и транспорте их продукции.

II. Бурение наклонно-направленного куста скважин с индивидуальных стационарных платформ, с приэстакадных площадок, на искусственно создаваемых островках, с самоподъемных и полупогружных плавучих установок и других сооружений как над водой, так и под водой.

III.Решение дополнительных технических, технологических и
экономических задач при проектировании разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. К ним относятся:

1. Широкое применение аналитических методов для более пол­ного изучения особенностей нефтепромысловых процессов. Для управления процессами морской нефтегазодобычи недостаточно сведений только о конкретной точке залежи, важно знать инте­гральные параметры, характеризующие пласт в целом. Имитацион­ные модели наиболее адекватно отражают реальный объект. Уста­новлено, что при моделировании можно пользоваться выборочным методом, позволяющим определять интегральные параметры по достаточно малой выборочной совокупности данных.

Использование этого и других математических методов, а также различных методов диагностирования с привлечением ЭВМ стано­вится насущной необходимостью, так как с их помощью можно успешно решить вопросы проектирования и управления процессами рациональной и эффективной разработки морских месторождений нефти и газа.

2. Выбор при проектировании наиболее рациональной для дан­ного месторождения или залежи сетки скважин, которая должна иметь такую плотность, чтобы не требовалось ее уплотнения, так как оно в морских условиях связано с чрезвычайно большими трудностями из-за уже существующей системы обустройства ме­сторождения и сети подводных коммуникаций, когда размещение новых гидротехнических сооружений для бурения дополнительных скважин может оказаться невозможным.

3. Выбор рациональных конструкций и числа стационарных платформ, приэстакадных площадок, плавучих эксплуатационных палуб и других сооружений для размещения на них оптимального числа скважин (в зависимости от глубины залегания пластов, сроков проводки скважин, расстояния между их устьями, их дебитов, ожидаемых при имеющихся устьевых давлениях, и т. д.).

4. Использование прогрессивных методов интенсификации до­бычи нефти и газа для повышения нефтегазоотдачи пластов, не допуская при этом отставания методов воздействия на пласт от темпов добычи, — основной принцип.

5. Применение методов интенсификации для увеличения охвата пласта как по площади, так и по его толщине (на многопласто­вых месторождениях).

Для рационального решения технико-экономических задач раз­работки нефтегазовых месторождений и в интересах форсирования их эксплуатации необходимо широко применять методы совместной раздельной эксплуатации многопластовых залежей.

Это ускорит темпы разработки многопластовых месторождений и сократит число добывающих скважин.

6. Форсирование строительства скважин созданием надежной техники и прогрессивной технологии для бурения наклонно-на­правленных прицельных скважин с необходимым отклонением от вертикали и обеспечением автономности работы буровых бригад (чтобы их работа не зависела от гидрометеорологических условий моря) в стесненных условиях платформ, приэстакадных и других площадок, что позволяет за короткий срок завершить разбуривание всех запроектированных скважин и только после этого при­ступить к их освоению, исключая необходимость в одновременном бурении и эксплуатации скважин.

7. Соответствие долговечности и надежности гидротехнических и других сооружений срокам разработки нефтяных и газовых месторождений, т. е. периоду максимального извлечения нефти из залежи и всего месторождения в целом.

IV. Создание специализированных береговых баз для изготовления гидротехнических сооружений, технологических комплексов в модульном исполнении, плавучих средств и других объектов для бурения, добычи нефти и газа, строительства и обслуживания комплекса морского нефтепромыслового производства.

V. Создание новейших, более усовершенствованных технических средств для освоения, эксплуатации и ремонта скважин в морских условиях.

VI. Решение вопросов одновременного бурения, эксплуатации и ремонта скважин при малых расстояниях между их устьями, когда это связано с длительным сроком их строительства.

VII. Создание малогабаритного, высокой мощности, надежного в работе блочного автоматизированного оборудования в модульном исполнении для ускорения строительства объектов бурения, экс­плуатации и ремонта скважин и обустройства платформ для сбора, транспорта добываемой продукции в морских условиях.

VIII. Решение научно-исследовательских, конструкторских задач по созданию новой, совершенно отличной от традиционных технологии и техники для бурения, эксплуатации и ремонта скважин с подводным расположением устья и обслуживания этих объектов как под водой, так и на специальных плавучих средствах.

IX. Разработка техники и технологии освоения шельфов морей и океанов в особо суровых гидрометеорологических условиях, когда необходимо создавать весьма дорогостоящие сооружения для бурения, обустройства, добычи нефти и газа, транспортировки продукции в условиях дрейфующих льдов, айсбергов, частых ураганных
ветров, сильных донных течений и т. д.

X. Создание специальных технических средств и технологических процессов, а также плавучих установок и физико-химических веществ, обеспечивающих охрану морской среды, а также воздушного бассейна при проведении геологопоисковых, геофизических и буровых работ, эксплуатации и ремонте скважин, сборе и транспортировке их продукции и обслуживании многогранного нефтепромыслового хозяйства разрабатываемых морских нефтегазовых месторождений.

XI. Решение комплекса задач по созданию технических средств и принятию специальных мер по охране труда персонала, что диктуется необходимостью безопасного проведения работ на ограниченной площади при повышенных шуме, вибрации, влажности и других вредных условиях, когда создание культурно-бытовых и caнитарных мер по охране здоровья морских нефтегазодобытчиков особенно важно.

XII. Специальная физическая и психологическая подготовка ра­бочего и инженерно-технического персонала к работе в морских условиях. Обучение морских нефтегазодобытчиков безопасным ме­тодам проведения работ при освоении подводных месторождений. При этом особое внимание должно уделяться подготовке водола­зов и акванавтов, так как от их профессиональной подготовки во многом зависит ускоренное и безопасное проведение работ по ос­воению больших морских глубин и бесперебойное обслуживание процессов морской нефтегазодобычи.

XIII. Создание гидрометеорологической службы и пунктов на­блюдения по прогнозированию и своевременному обеспечению тре­буемой для морских нефтяников краткосрочной и долгосрочной ин­формации об обстановке погоды для принятия мер безопасности.

XIV. Обеспечение команд пожарной безопасности и службы по предупреждению и ликвидации газовых и нефтяных фонтанов спе­циальной техникой для проведения работ по локализации и ликви­дации фонтанов и пожаров в морских условиях.

Учет этих особенностей и соблюдение предъявляемых требова­ний к рациональной разработке нефтегазовых месторождений, осо­бенно на больших глубинах моря (типа многопластового месторож­дения им. 28 Апреля на Каспийском море), для освоения которых приходится создавать дорогостоящие сооружения и технику, будет способствовать их экономически целесообразному освоению.

2.При разработке залежей нефти и газа, расположенных под дном моря, не­обходимо учитывать особенности природно-климатических, гидрологических и горно-геологических условий в связи с необходимостью выбора способа их ос­воения и соответствующего вида морского промысла.

Отметим, что современные морские нефтегазодобывающие промыслы представляют собой высокомеханизированные и автоматизированные комплек­сы для бурения и эксплуатации скважин, сбора, подготовки и транспортирова­ния нефти и газа на берег по трубопроводам или танкерами.

Существуют следующие виды морских промыслов :

- надземный или надводный;

- подводный;

- подземный (туннельно-шахтный);

- комбинированный, представляющий различные сочетания первых трех видов.

При организации надземного или надводного промысла освоение морских месторождений нефти и газа осуществляют следующими способами:

- разбуриванием и эксплуатацией подводных залежей нефти и газа наклон­ными скважинами, закладываемыми на берегу;

- образованием искусственной суши путем сплошной засыпки дна моря на участке нефтегазоносной площади и размещением на ней промысловых объек­тов;

- осушением дна моря на участке нефтегазоносной территории;

- осушением дна моря на участке месторождения с помощью постройки оградительной дамбы с последующей откачкой воды;

- сооружением морских эстакад с приэстакадными площадками;

- строительством морских стационарных нефтегазопромысловых плат­форм;

- бурением морских скважин с оснований островного типа в комбинации с тендерными судами;

- проходкой скважин со специально сконструированных плавучих плат­форм и плавсредств.

При организации подводного промысла морские месторождения нефти и газа осваивают с помощью бурения скважин с плавучих буровых установок с подводным заканчиванием устьев скважин и размещением объектов добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти и газа непосредственно на дне моря или плавучем либо стационарном основании.

Управление режимом работы скважин и подводных комплексов осуществ­ляют дистанционно с близлежащей стационарной или плавучей платформы. По конструкции оборудования для подводной эксплуатации скважин выделяют "мокрые", "сухие" и гибридные системы.

При организации подземного промысла морские месторождения нефти и газа осваивают с помощью тоннельно-шахтной или тоннельно-камерной системы, которая включает буровые кусты, транспортный тоннель, связывающий их между собой и с береговой рампой, и соединительные камеры для обеспечения разъезда транспортных средств и разводки коммуникаций из тоннеля в буровые кусты.

Процесс освоения нефтегазового месторождения может быть интенсифицирован за счет организации и применения комбинированного морского промысла, например, сочетания подводного заканчивания устьев скважин на подводных комплексах с размещением основных производственных объектов обустройства промысла и управления на технологических платформах.

Освоение морского нефтяного месторождения путем засыпки дна моря впервые начато в 1909 г. в Биби-Эйбатской бухте в районе г. Баку.

Первая скважина на этой засыпанной территории была пробурена в 1922 г.

В дальнейшем данный метод для образования суши площадью около 6140 м2 был применен также в районе Нефтяных Камней. Здесь построили ком­прессорные станции, ТЭС и некоторые другие нефтегазопромысловые про­мышленные объекты.

Сущность данного метода заключается в том, что морской участок над площадью залежи по контуру нефтегазоносности отделяют от моря огради­тельным сооружением (дамбой) и засыпают грунтом, доставляемым как с бере­говых карьеров, так и со дна моря при помощи технического флота. Огради­тельные сооружения необходимы для защиты засыпки от размыва.

Для решения вопроса о целесообразности создания искусственной терри­тории на том или ином нефтегазоносном участке необходимо располагать сле­дующими данными:

- достаточно полной информацией о геологическом строении морского нефтегазового месторождения и сведениями о запасах углеводородов и контуре нефтегазоносности, обеспечивающими технико-экономическое обоснование способа освоения;

- о гидрометеорологических условиях района засыпки и инженерно-геологических свойствах грунтов, слагающих дно моря;

- о наличии необходимого количества строительных материалов вблизи месторождений;

- проектно-сметной документацией, позволяющей проводить с достаточ­ной точностью технико-экономические расчеты.

Организация морского нефтегазового промысла на искусственной суше путем засыпки грунта имеет следующие преимущества:

- исключаются трудности материально-технического обеспечения, связан­ные с проведением работ в море, а также простои, вызванные штормовыми вет­рами;

- не требуется ремонт стальных гидротехнических сооружений, их защита от коррозии и разработка специальных конструкций ледостойких платформ;

- обеспечивается экономия огромного количества дефицитных же­лезобетонных строительных материалов за счет применения местных материа­лов (песок, гравий, щебень и др.).

Таким образом, данный способ освоения морских нефтегазовых месторождений может быть одним из наиболее экономичных в условиях замерзающих акваторий, что подтверждает строительство искусственного острова в условиях моря Бофорта (Канада).

Однако наряду с указанными преимуществами этот метод имеет недостат­ки, например:

- засыпку дна грунтом со сравнительно малыми капитальными затратами можно организовать в спокойных бухтах и на небольшой глубине вод, а в усло­виях открытого моря вдали от берега и на значительных глубинах проведение работ сопряжено с большими трудностями;

- для образования суши требуется наличие больших запасов грунта и кам­ня, которые не всегда могут оказаться поблизости, и в таком случае данный способ окажется нерентабельным.

В связи с этим для уменьшения объема работ по образованию огражденной акватории отсыпку осуществляют не по всей ее площади, а отдельными поло­сами - дамбами, на которых прокладывают промысловые дороги и размещают буровые площадки. Такая разновидность способа может быть выгодной в слу­чае редкого расположения дамб и широкого применения кустового наклонного бурения.

В практике месторождения нефти и газа не осваивают с по­мощью осушения дна моря, хотя в свое время некоторые специалисты рассмат­ривали этот способ как один из альтернативных вариантов. Он был предложен для разработки подводных залежей нефти в Биби-Эйбатской бухте.

Преимущества способа ограждения участка моря заключаются в следую­щем:

- создании участка суши, обеспечивающего возможность организации и эксплуатации нефтегазового промысла в условиях, аналогичных континенталь­ным;

- уменьшении объема и ускорении строительных работ.

Недостатки рассматриваемого метода:

- большая сложность и капиталоемкость работ по сооружению ог­раждающей дамбы;

- значительные эксплуатационные расходы по откачке воды, поступающей за счет фильтрации;

- опасность затопления территории промысла в случае разрушения огради­тельной дамбы под воздействием природных и техногенных факторов.

При применении метода осушки дна на огражденном участке буровые ус­тановки и сооружения промысла располагают ниже уровня моря. Поэтому це­лесообразнее использовать системы дамб с прокладкой по ним промысловых дорог и размещением всех нефтегазопромысловых объектов выше уровня воды. Размещение буровых установок и объектов добычи, сбора, подготовки и транс­порта нефти ниже уровня моря требует создания мощной оградительной дамбы, способной противостоять постоянному давлению, напору фильтрующейся во­ды, а также воздействию ледовых полей.

Учитывая указанные факторы, способ освоения нефтегазовых ме­сторождений ограждением и осушением участка дна моря не может быть реко­мендован при большой его глубине. Способ можно применять при малых глу­бинах (до 5 м), благоприятных природно-климатических условиях и наличии производственно-технической базы и местных стройматериалов.

Для разработки крупных месторождений нефти и газа отечественными учеными были предложены конструкции и высокопроизводительные методы строительства морских эстакад и примыкающих к ним специальных приэстакадных площадок как для бурения скважин, так и для размещения на них про­мысловых объектов сбора, подготовки и транспорта продукции скважин, под­держания пластового давления системы (ППД). Строительство первой такой эстакады было начато в 1947 г. для освоения морского нефтяного месторожде­ния в районе о. Артема в Каспийском море.

Эстакадные сооружения можно выполнять из дерева, металла, железобето­на. В настоящее время в основном используют два последних материала. Роль эстакад могут играть и каменно-земляные дамбы. Эффективность применения последних зависит от глубины моря, гидрометеорологических условий и спосо­ба строительства, которое оправдано в спокойных акваториях с глубиной не более 5 - 6 м. При больших же глубинах моря, а также на площадях, где имеют место значительные морские волнения и течения, продолжительность земляных работ увеличивается, а вместе с этим возрастает и объем капиталовложений.

Анализ экономической целесообразности строительства фунтовых дамб показывает, что применение их рационально при глубине не более 6 м. Следует отметить, что они отличаются долговечностью, пожаробезопасностью, устой­чивостью против действия ледовых нагрузок и не подвергаются коррозии, ха­рактерной для стальных эстакад. Кроме того, земляные дамбы выполняют функции волнозащитных сооружений и огражденные ими акватории использу­ют для стоянки судов.

Как отмечалось выше, в связи с большой сложностью и высокой стоимо­стью сооружения земляных дамб на морских участках с большими глубинами широкое применение нашли стальные сооружения эстакадного типа. Использо­вание данного способа разработки месторождений позволяет комплексно ре­шать технологические вопросы, связанные с бурением скважин, добычей, транспортом, подготовкой и хранением нефти и газа, организацией системы ППД, функционирования всей инфраструктуры морского промысла. Приэстакадные площадки, на которых размещают основные и подсобные объекты, свя­зывают между собой специальным транспортным сооружением мостового типа.

По эстакадам прокладывают различные трубопроводы, электрокабели и линии связи, по которым осуществляется движение автомобильного и техноло­гического транспорта, железнодорожных составов узкой колеи, тракторов, подъемных кранов и пр. Поэтому все работы на морском промысле можно про­водить почти независимо от состояния погоды и волнений моря.

Сооружение эстакад позволяет создать на территории промысла крупную материально-техническую базу, обеспечивающую бесперебойное снабжение материалами и оборудованием для гидротехнического строительства и после­дующую эксплуатацию нефтегазового месторождения. Такая база может быть создана на берегу моря, если эстакада берет с него начало.

Эстакадный способ освоения месторождении имеет следующие преимуще­ства:

- обеспечивается возможность реализации полного цикла освоения ресур­сов моря, включая строительство эстакад, бурение скважин, добычу, подготов­ку и хранение, транспорт нефти и газа, ППД, оперативную организацию произ­водства и управления на местах;

- совмещаются работы по разведке и разработке нефтяного или газового месторождения;

- исключается необходимость использования плавучих средств в процессе монтажа конструкций, движение которых зависит от погодных условий, за счет применения "пионерного" метода строительства эстакад (наращивание послед­них с берега);

- осуществляется связь между отдельными объектами, расположенными на разных приэстакадных площадках, посредством узкоколейного железнодорож­ного и автомобильного транспорта независимо от погодных условий;

- обеспечивается бесперебойность снабжения морского промысла всеми необходимыми материалами и оборудованием, электроэнергией и телефонной связью непосредственно с баз, расположенных на берегу.

Вместе с тем, данный способ обладает и рядом недостатков:

- происходит интенсивная коррозия металлоконструкций в агрессивной морской среде, снижающая их долговечность, и, как следствие этого, возникает необходимость в проведении большого объема дорогостоящих работ по защите металла;

- наблюдается низкая механическая сопротивляемость сооружений эста­кадного типа действию ледовых нагрузок;

- отрицательно сказываются на работе технологических установок и узлов строительных конструкций недостаточная динамическая жесткость и вибрация.

Следует отметить, что в ледовых условиях эффективность применения эстакадного способа резко снижается.

Назначение, классификацию, способы строительства и монтажа опорной части и оборудования морских стационарных платформ были подробно рас­смотрены в четвертой главе. Необходимо еще раз отметить преимущества и це­лесообразность использования МСП при создании морских промыслов добычи нефти и газа.

После открытия морского нефтегазового месторождения выполняют ком­плекс работ, включающих конструирование, изготовление и установку системы бурового и нефтегазопромыслового оборудования, сооружение объектов про­мыслового сбора, подготовки и транспорта продукции, системы ППД и др. Для этого, как правило, в соответствии с традиционной практикой строят стацио­нарную, опирающуюся на морское дно, базовую платформу. Первая была со­оружена на деревянных сваях в 1925 - 1934 гг. в районе о. Артема вблизи г. Ба­ку. Ввиду того, что такие платформы обладали низкой прочностью и сложной технологией монтажа, впоследствии отказались от их строительства.

Стационарные платформы за рубежом были применены в нефтяной про­мышленности примерно в середине 30-х годов в акватории Мексиканского за­лива. С их помощью можно было работать в условиях мелкой воды. Следует отметить, что многие из первых металлических стационарных платформ, по­строенных в 30-х и 40-х годах у нас в стране и за рубежом, продолжают успеш­но эксплуатироваться и в настоящее время.

Освоение более глубоких акваторий шельфа потребовало создания более совершенных конструкций:

- эффективных - конструкция должна наилучшим образом соответствовать своему функциональному назначению;

- надежных - вся конструкция в целом и ее элементы должны без повреж­дений противостоять нагрузкам на них и воздействиям в условиях эксплуата­ции;

- долговечных - с безотказной работой в течение установленного срока ее эксплуатации;

- технологичных - при проектировании необходимо устанавливать соот­ветствующие производственно-технические возможности изготовления, транс­портирования, монтажа в море, а также предусматривать удобства эксплуата­ции и возможность усиления конструкций;

- экономичных - затраты на проектирование, изготовление, монтаж и экс­плуатацию должны быть минимальными;

- эстетичных и эргономичных - конструкция должна отвечать условиям технической эстетики и эргономики;

- с полным или частичным демонтажем после завершения буровых и экс­плуатационных работ.

Сказанное выше говорит о высоком уровне надежности и технических со­вершенствах конструкции используемых стационарных платформ.

Их применение имеет следующие преимущества:

- используются простые методы строительства платформ на освоенных глубинах моря и в районах с различными гидрометеорологическими условиями благодаря их крупноблочности;

- имеется при необходимости возможность расширения палубной площади основания;

- обеспечивается частичный или полный демонтаж стационарных плат­форм после завершения буровых и эксплуатационных работ;

- создается сравнительно большая устойчивость против действия волновой и ветровой нагрузок благодаря пространственности конструкций и пирами­дальной форме блоков.

Эти преимущества обеспечили широкое применение стационарных плат­форм не только при разведке, но и разработке и эксплуатации морских нефтега­зовых месторождений.

Стационарные платформы имеют и недостатки, так как все строительно-монтажные работы, производственно-техническое снабжение и обустройство платформ зависят от гидрометеорологических условий.

Опыт показывает, что создание нефтегазового промысла на стационарных платформах не всегда является экономически выгодным, потому что производ­ственно-техническое обеспечение, эксплуатация и обустройство морских промыслов связаны с необходимостью широкого использования морских судов и спецтранспорта, прокладкой подводных трубопроводов и пр.

Строительство стационарных платформ рентабельно для бурения разве­дочных скважин и при организации нефтегазового промысла на глубинах, пре­вышающих 20 - 25 м, а также в условиях ледовой обстановки.

В целом вопрос о целесообразности применения стационарных платформ для освоения нефтегазовых месторождений и организации морского промысла следует решать в каждом конкретном случае с учетом всех природно-климатических, гидрологических и технических условий, характерных для на­меченного к разработке месторождения.

Способ применения подводных промыслов является наиболее пер­спективным при освоении глубоководных месторождений. Он основан на ис­пользовании так называемых систем подводного заканчивания скважин, у ко­торых устья располагаются на морском дне. Там же находятся оборудование системы сбора и транспорта продукции скважин, подводные нефтегазо- и тру­бопроводы, системы ППД, энергоснабжения, телекоммуникаций и управления. Подводные промыслы могут быть полностью автономными, а также приме­няться в сочетании со стационарными или плавучими технологическими плат­формами. По сравнению с традиционными методами освоения, когда устья скважин размещены на стационарных платформах, данный способ имеет сле­дующие преимущества:

- ускоренный вывод месторождения на проектную мощность за счет пуска в эксплуатацию ранее пробуренных с ПБУ скважин;

- гибкость технологии подводной добычи из-за возможности быстрой сме­ны оборудования (например, при переходе с фонтанного на газлифтный способ добычи путем замены одной технологической платформы на другую);

- возможность сезонной и непрерывной разработки месторождений, распо­ложенных в суровых арктических условиях, независимо от наличия ледовой обстановки, торосов, айсбергов и др.

3. Наиболее простая система добычи "мокрого" типа (рис. 1) состоит из устья одной скважины, оборудованной подводной фонтанной арматурой и со­единенной выкидной линией (подводным трубопроводом) и райзером со ста­ционарной платформой или плавсредством, как правило, расположенными над скважиной. Для этой цели могут быть использованы переоборудованные танке­ры, плавучие и стационарные платформы.

Рис. 1. Фонтанная арматура обычного (открытого) типа:

1 - стойка для крепления каната при повторном спуске и подъеме оборудования; 2 -верхняя крышка; 3 - распределительный клапан; 4 - клапан, применяемый при поршневом тартании; 5 - распределительная катушка; 6 - узел электрогидравлического управления; 7 -выкидная линия; 8 - соединительный патрубок; 9 - устройство регулировки положения вы­кидной линии; 10 - направляющая рама; 11 - стойка буя; 12 - буй; 13 - клапаны гидросисте­мы; 14 - клапан на обводной линии; 15 - обводные линии; 16 - трехходовой клапан; 17 - глав­ная задвижка; 18 - соединительный фланец; 19 - постоянная опора; 20 - временная опора

Для контроля за параметрами добываемой продукции, положением запор­ных органов и управления ими существует несколько типов систем, выпол­няющих указанные функции: с гидравлическим, электрическим и комбиниро­ванным приводом. При этом пульт управления расположен на платформе и свя­зан с подводным устьем шлангокабелем.

Заканчивание и ремонт подводной скважины осуществляют с ППБУ или бурового судна. В первом случае подводную арматуру монтируют на устье при использовании специального технологического стояка и автономной гидравли­ческой станции управления. Ремонт, обследование и техническое обслуживание проводят или с помощью водолазов, или телеуправляемых необитаемых под­водных аппаратов либо роботов-манипуляторов.

"Сухие" системы (рис. 2) , разработанные, например, фирмой "Кэн Оушн", представляют собой одноатмосферную камеру с расположенным внут­ри нее устьевым оборудованием [21]. Камера оснащена шлюзом для стыковки с подводным аппаратом, доставляющим в нее оператора. Преимущества этого типа систем заключаются в том, что они могут работать на больших глубинах моря (до 800 - 900 м) без применения сложной водолазной техники, которая в настоящее время пока еще не соответствует требованиям для данных условий. Такая система была испытана на месторождении Гароупа (шельф Бразилии) при глубине моря до 123 м.

Рис. 2. Фонтанная арматура закрытого типа:

1 - одноатмосферная камера; 2 - фонтанная арматура; 3 - катушка; 4 - соединитель фон­танной арматуры; 5 - оборудование устья скважины; 6 - соединитель выкидной линии типа «ОА»; 7 - система управления; 8 - посадочная площадка

Гибридные системы состоят из основного комплекта оборудования устья скважин, размещенного на дне, и дополнительного - на стационарной платфор­ме. Оба они находятся один над другим и соединяются вертикальным райзером. Число таких систем составляет около 5 % общего числа подводных скважин.

Наиболее перспективным в настоящее время считают создание крупных подводных комплексов в "мокром" исполнении на одной донной плите, содер­жащих подводный куст скважин, манифольд и энергоблок. Первая такая экспе­риментальная система была установлена фирмой "Экссон" в Мексиканском за­ливе при глубине воды 52 м и состояла из опорной плиты, выкидных линий, добычного стояка и судна для хранения и первичной обработки нефти и газа. Монтаж, техническое обслуживание и ремонт этой системы проводили с по­мощью аппаратов-роботов типа ММС. С их помощью только за 1974 -1980 гг. было выполнено 85 заданий (замена модулей управления, клапанов манифольда и трубопроводов, блоков системы контроля, разворот клапанов и переключате­лей, визуальный осмотр и т.п.) при средней продолжительности каждого 12 -17ч.

Анализ современных тенденций освоения морских месторождений нефти и газа на средних и больших глубинах моря с использованием систем подводного закачивания показал:

Для изолированных небольших (так называемых малорентабельных) ме­сторождений, разрабатываемых 1-2 скважинами, в качестве технологической платформы используют переоборудованный танкер, на палубе которого разме­щают оборудование для подготовки нефти. Танкер посредством вертлюга швартуют к плавучему погрузочному бую, соединенному со скважиной глубо­ководным райзером.

Для месторождений средних размеров предполагают применять подвод­ный манифольдный центр, включающий куст скважин на одной донной плите и ряд сателлитных, используемых как добычные или нагнетательные. Манифольд соединяют со стационарной или плавучей платформой с помощью нескольких гибких трубопроводов, которые, как показали натурные эксперименты в Север­ном море, успешно выдерживают возникающие при этом динамические напря­жения. Такие системы проходили опытную проверку на месторождении Балмо­рал.

Для крупных месторождений используют систему, состоящую из цен­трального куста скважин с подводным манифольдом, нескольких периферий­ных кустов и ряда одиночных скважин, управляемых со стационарных или пла­вучих технологических платформ.

4. В случае разработки морских месторождений многоскважинными систе­мами традиционную буровую технику можно применять лишь после сооруже­ния и ввода в эксплуатацию стационарной платформы. Это затруднило бы оку­паемость исходных капиталовложений вплоть до последних этапов освоения залежей. Вследствие этого разработка глубоководных месторождений и их пе­риферийных участков, а также месторождений в районе Арктики стала бы эко­номически нерентабельной [3].

Если стоимость сооружения стационарной платформы оказывается эконо­мически неприемлемой, следует использовать подводную добычную систему, содержащую комплекс средств эксплуатации: плавучие буровые системы, фон­танную арматуру, рабочие трубопроводы и приспособление для нагнетания газа и воды. В противном случае подводная система может служить лишь коллекто­ром для скважин-спутников, которые соединены с мелководной стационарной платформой, либо посредством гибкого стояка с плавучей платформой в преде­лах промысла. Такое применение подводных эксплуатационных средств позво­ляет рентабельно разрабатывать периферийные месторождения и даже неболь­шие залежи крупного промысла, доступ к которым невозможен с центральной платформы при горизонтально или наклонно направленном бурении.

Подводные промысловые системы в своем многообразии могут включать как одну сателлитную освоенную скважину, так и кустовой эксплуатационный комплекс с полным обеспечением подсобной энергетикой, а также коллектор для транспортирования добытой продукции на плавучую установку. Тип выби­раемой системы зависит от многих факторов: места, размера и глубины разра­батываемого месторождения и др. Значительную роль при этом также играет требуемый уровень контроля и сбора данных, который должен учитываться проектом. Общий вид типового подводного промысла показан на рис. 3.