Плавучие стальные острова с высотой двадцатиэтажного дома работают над водой на полуторакилометровой глубине по всему мировому океану, буря скважины протяженностью до 10 км, ища сокровища с помощью уникальных технологий.
Эти чудеса инженерной мысли утоляют мировую жажду топлива миллионам людей и их механизмам. Однако работники этих морских сооружений могут пострадать в любой момент. Здесь людям противостоит только железо, но оно не делает скидок. Так, когда чудовищный ураган в Мексиканском заливе, сшибая нефтяные платформы, на четверть сократил для США объемы добычи нефти. Экипажу этой огромной машины пришлось вновь вывести ее в море и ввести в эксплуатацию, чтобы бурить скважины в морском дне, совершив один из сложных инженерных подвигов, которые только можно вообразить.
В 240 км от побережья Луизианы в Мексиканском заливе, где глубина моря превышает 1600 м, без остановок работает плавучая фабрика - буровая платформа EVA-4000, принадлежащая компании Noble Jim Thompson. Это сооружение космической эры создано для поиска сокровища - нефти, двигателя современного мира, которому уже миллионы лет. Гигантская нефтяная платформа предназначена исключительно для ее поиска. Это одна из крупнейших мобильных морских платформ в мировой истории нефтедобычи.
типы морских платформ:
Стационарная нефтяная платформа;
Морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну;
Мобильная морская платформа с выдвижными опорами;
Буровое судно;
Плавучее нефтеналивное хранилище (FSO) - плавучее нефтехранилище, способное хранить нефть или хранить и отгружать на побережье;
Плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) - плавучее сооружение, способное хранить, отгружать и добывать нефть;
Нефтяная платформа с растянутыми опорами (плавучее основание с натяжным вертикальным якорным креплением).
Одно морское месторождение может выдать за один день 250 тысяч баррелей нефти-сырца. Этого достаточно, чтобы наполнить бензобаки 2,5 миллионов автомашин. Но это лишь малая часть рыночных потребностей. Ежедневно по всему миру мы сжигаем до 80 миллионов баррелей нефти. И если ситуация не изменится, то следующих 50 лет потребность в энергетике удвоится.
На сегодняшний день в мировом океане существует всего 100 разведывательных буровых платформ. На постройку новой нефтяной платформы необходимо 4 года и 500 миллионов долларов США.
самая большая в мире газодобывающая стационарная платформа «Troll A»
Палуба нефтяной платформы EVA-4000 это 10 баскетбольных площадок. Ее буровая вышка возвышается на 52 м, а ее корпус способен удерживать на плаву все ее 13600 тонн веса. Даже сегодня масштабы этого гиганта поражают воображение. А всего лишь каких-то 150 лет назад дни первой нефтяной скважины было невозможно представить.
В 1859 года Титусвилл, штат Пенсильвания, первая нефтяная вышка в истории обнаружила нефть всего в 21 м от поверхности Земли. С момента этой американской удачи поиски нефти охватили все континенты, кроме Антарктики. Десятилетиями скважины на суше удовлетворяли мировые потребности в топливе, но с их ростом многие нефтяные месторождения иссякли. И тогда компании принялись искать нефть в море, а именно в таких богатых водных просторах, как Мексиканский залив. В период с 1960 по 1990 год на мелководье недалеко от берега обосновались 4 тысячи нефтяных платформ.
Но потребности превышают резервы этого месторождения. Нефтяные компании стали отходить от берега все дальше и все глубже за континентальный шельф, опускаясь почти на 2400 метров. А инженеры сооружают морские гиганты, о которых никто, и мечтать не мог.
Нефтяная платформа EVA-4000 входит в число самых крупных и самых прочных буровых платформ нового поколения. Она проводит разведку в удаленных районах, разработка которых некогда считалась невозможной. Но за такую смелость приходиться платить суровую цену. В таких океанских далях этим сооружениям постоянно угрожает опасность - взрывы, сокрушение волн и самое опасное - ураганы.
В августе 2005 года ураган Катрина навис над горизонтом, а через несколько дней накрыл Новый Орлеан и опустошил побережье Мексиканского залива. Двадцать тысяч нефтяников с нефтяных платформ пришлось эвакуировать. Высота волн достигала 24 метра, а ветер дул со скоростью 274 км/час. Сорок восемь часов ураган свирепствовал над нефтеносными районами. Когда погода, наконец, наладилась, масштабы разрушений поразили нефтяников. Более 50 буровых платформ были повреждены или уничтожены, более десяти платформ, сорвало с якорей. Одну платформу отнесло к суше на 129 км, другая врезалась в подвесной мост в Мобиле, штат Алабама, а третью вынесло на берег, которая не подлежала восстановлению. В первые дни после урагана весь мир ощутил последствия урагана. Цена нефти мгновенно подскочила.
Нефтяная платформа в основном состоит из четырех компонентов, благодаря которым работает весь комплекс - корпус, якорная система, буровая палуба и буровая вышка.
Корпус представляет собой понтон, своего рода стальной спасательный круг с треугольным или четырехугольным основанием, которые поддерживает шесть огромных колон. Каждая секция наполнена воздухом, что позволяет удерживать наплаву все морское сооружение.
Над корпусом находится буровая палуба размерами больше футбольного поля. Она достаточно прочна, чтобы выдержать сотни тонн бурильных труб, несколько грузоподъемных кранов и полноразмерную вертолетную площадку. Но корпус и палуба это лишь сцена, где разыгрываются главные события. На высоте 15-этажного дома над буровой палубой возвышается буровая вышка, задачей которой является опускать (поднимать) к морскому дну бур.
В море всю конструкцию удерживает на месте якорная система, состоящая из 9 огромных лебедок по три на каждой стороне корпуса нефтяной платформы. Они крепко натягивают стальные швартовые тросы, заякоренные на океанском дне, и удерживающие платформу на месте.
Только представьте, какой механизм удерживает нефтяную платформу. Восьмисантиметровые стальные тросы, прикрепленные к цепям со звеньями крупнее человеческой головы. Стальной трос находится на верхнем конце растяжки, он разматывается и наматывается лебедкой на палубе. На нижнем конце растяжки находится стальная цепь, которая намного тяжелее троса, что добавляет вес в совокупности с якорями. Одно звено цепи может весить 33 кг. Стальные якорные тросы такие прочные, что способны противостоять совокупной силе пяти самолетов Боинг-747. На конце каждой цепи крепится якорь типа Брюс, весом 13 тонн и шириной 5,5 м. Его острые лапы зарываются в морское дно.
Несамоходные морские нефтяные платформы перемещают в районы нефтяных месторождений с помощью буксиров со скоростью 6 км/час. Но чтобы найти нефтяные отложения, геологи освещают морское дно звуковыми волнами, получая эхолокационный снимок каменных пластов, которые затем превращается в трехмерное изображение.
Однако, несмотря на высокие ставки - результат никто не гарантирует. Никто не может сказать, что он нашел нефть, пока она не плинет со скважины.
Бурильщикам нужно видеть дно, чтобы знать, что бур попал в цель и контролировать работу. Специально для этой цели инженеры создали аппарат на дистанционном управлении (АДУ), который способен выдерживать давление 140 кг на куб. см. Данный подводный робот, созданный для работы там, где человек не может выжить. Бортовая видеокамера передает изображение из холодных темных глубин.
Для бурения команда собирает бур секционно. Каждая секция имеет высоту 28 метров и состоит из железных труб. Например, нефтяная платформа EVA-4000 способна соединить максимум 300 секций, что позволяет углубиться в земную кору на 9,5 км. Шестьдесят секций в час, с такой скоростью опускают бур. После сверления бур вынимается для запечатывания скважины, чтобы нефть не вытекала в море. Для этого на дно опускают противовыбросовое оборудование или превентор, благодаря которому ни одно вещество не покинет скважину. Превентор высотой 15 м и весом 27 тонн снаряжен контрольным оборудованием. Он действует как огромная втулка и способен за 15 секунд перекрыть нефтяной поток.
Когда нефть найдена, нефтяная платформа может перемещаться в другое место для поиска нефти, а на ее место прибывает плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), которая выкачает нефть из Земли и отправит ее на нефтеперерабатывающие заводы на берегу.
Нефтедобывающая платформа может стоять на якоре десятилетиями, невзирая на любые сюрпризы моря. Ее задача извлекать нефть и природный газ из недр морского дна, отделяя загрязняющие элементы и отправляя нефть и газ на берег.
Строители нефтяных платформ издавна пытались решить вопрос как удержать этих морских гигантов стабильно на якорях во время шторма, там, где до дна сотни метров воды. И, вот морской инженер Эд Хортон нашел гениальное решение, на которое его вдохновила служба на подводной лодке ВМС США. Инженер придумал альтернативу типичным нефтяным платформам. Платформа типа Spar состоит из лонжерона (цилиндра) большого диаметра, к которому прикрепляется буровая палуба. Цилиндр имеет основной вес в нижней части лонжерона, заполненного материалом, который плотнее воды, что снижает центр тяжести платформы и обеспечивает стабильность. Успех первой в мире платформы типа Spar системы «Нептун» ознаменовало начало новой эпохи для глубоководных нефтяных платформ.
Плавучие нефтяные платформы с лонжероном под водой, простирающимся до 200 метров фиксируется к морскому дну посредством специальной системы швартовки (свай), которые врезаются в морское дно на 67 м.
Со временем нефтяные платформы типа Spar также получили модернизацию. Первая плавучая нефтяная платформа имела цельный корпус, но теперь лонжерон цельный только до половины своей длины. Его нижняя секция представляет собой сетчатую структуру с тремя горизонтальными пластинами. Вода задерживается между этими пластинами, создавая жидкий цилиндр, помогая стабилизировать всю конструкцию. Эта гениальная идея позволяет удерживать больший вес с использованием меньшего количества стали.
На сегодняшний день нефтяные платформы типа Spar являются основным видом плавучих нефтяных платформ, которые используются для бурения нефти в очень глубоких водах.
Самой глубоководной плавучей нефтяной платформой в мире, работающей на глубине около 2450 метров в Мексиканском заливе является «Perdido». Ее владелец нефтяная компания Shell.
Одна буровая платформа ежедневно добывает нефти на 4 миллиона долларов США. Для круглосуточного контроля требуется всего 24 рабочих, а всю остальную работу выполняют машины. Они извлекают из камня нефть-сырец и отделяют природный газ. Излишки газа сжигаются. Сто миллионов лет нефть казалось недоступной человеку, но теперь технологии 21 века устремились в объятия цивилизации. Обширные сети трубопроводов на морском дне доставляет нефть в перерабатывающие центры на побережье. Когда все идет как надо, добыча нефти и газа рутинна и неопасна, но катастрофа может произойти в мгновении ока и тогда эти супер платформы превращаются в смертоносное пекло.
Так в марте 2000 года наступила новая эра глубоководных нефтедобывающих платформ. Бразильское правительство ввело в строй самую крупную из всех «Petrobras-36». Начав функционировать, нефтяная платформа должна будет добывать 180 тысяч баррелей нефти ежесуточно, работая на глубине до 1,5 км, но через год она стала «Титаником» среди морских платформ. 15 марта 2001 года в 12 часов ночи утечка природного газа из-под распределительного вентиля одной из опорных колон привела к серии мощнейших взрывов. В результате чего платформа накренилась на 30 градусов от поверхности Атлантического океана. Практически всех нефтяников удалось спасти аварийно-спасательными средствами, но 11 из них так и не удалось найти. Через 5 дней нефтяная платформа «Petrobras-36» ушла под воду на глубину 1370 метров. Так было потеряно сооружение стоимостью полмиллиарда долларов. Тысячи галлонов нефти-сырца и газового топлива вылились в океан. Прежде чем платформа затонула, рабочие смогли закупорить скважину, предотвратив крупную природную катастрофу.
Но судьба стального морского гиганта «Petrobras-36» напоминает риски, на которые мы идем, уходя в погоне за черным золотом все дальше и дальше от побережья. Ставки в этой гонке невозможно подсчитать, а скважины представляют собой угрозу для окружающей среды. Крупные разливы нефти способны уничтожить пляжи, губить заболоченные заводи, уничтожать флору и фауну. А очистка местности после подобной катастрофы обходится в миллионы долларов и годы труда.
Эту публикацию мы делаем для тех, кому всегда было интересно, как устроена морская буровая платформа и как работает это чудо инженерной мысли.
- стационарная нефтяная платформа;
- морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну;
- полупогружная нефтяная буровая платформа;
- мобильная морская платформа с выдвижными опорами;
- буровое судно;
- плавучее нефтеналивное хранилище (FSO) - плавучее нефтехранилище, способное хранить нефть или хранить и отгружать на побережье;
- плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) - плавучее сооружение, способное хранить, отгружать и добывать нефть;
- нефтяная платформа с растянутыми опорами (плавучее основание с натяжным вертикальным якорным креплением).
Типы морских платформ:
Четыре основных компонента нефтяной платформы: корпус, буровая палуба, якорная система и буровая вышка – позволяют решать задачи по разведыванию и добыче черного золота в условиях большой воды.
Корпус – это по сути своей понтон с треугольным или четырехугольным основанием, которое поддерживают огромные колонны. Над корпусом находится буровая палуба, выдерживающая сотни тонн бурильных труб, несколько грузоподъемных кранов и полноразмерную вертолетную площадку. Над буровой палубой возвышается буровая вышка, задачей которой является опускать/поднимать к морскому дну бур. В море всю конструкцию удерживает на месте якорная система. Несколько лебедок крепко натягивают стальные швартовые тросы, заякоренные на океанском дне, и удерживающие платформу на месте.
Принцип работы
Процесс добычи нефти начинается с сейсмической разведки. В море сейсмическая разведка проводится с помощью специальных кораблей, обычно водоизмещением до 3 000 тонн. Такие суда разматывают за собой сейсмические косы, на которых расположены гидрофоны (приемные устройства) и создают акустические волны с помощью источника колебаний (пневмопушки). Ударные акустические волны отражаются от пластов земли, и, возвращаясь к поверхности, улавливаются гидрофонами. Благодаря таким данным создают двухмерные и трехмерными сейсмические карты, на которых видны потенциальные резервуары с углеводородами. Однако никто не может гарантировать, что он нашел нефть, пока она не хлынет из скважины.
Итак, после разведки, начинается процесс бурения. Для бурения команда собирает бур секционно. Каждая секция имеет высоту 28 метров и состоит из железных труб. Например, нефтяная платформа EVA-4000 способна соединить максимум 300 секций, что позволяет углубиться в земную кору на 9,5 км. Шестьдесят секций в час, с такой скоростью опускают бур. После сверления бур вынимается для запечатывания скважины, чтобы нефть не вытекала в море. Для этого на дно опускают противовыбросовое оборудование или превентор, благодаря которому ни одно вещество не покинет скважину. Превентор высотой 15 м и весом 27 тонн снаряжен контрольным оборудованием. Он действует как огромная втулка и способен за 15 секунд перекрыть нефтяной поток.
Когда нефть найдена, нефтяная платформа может перемещаться в другое место для поиска нефти, а на ее место прибывает плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), которая выкачает нефть из Земли и отправит ее на нефтеперерабатывающие заводы на берегу.
Нефтедобывающая платформа может стоять на якоре десятилетиями, невзирая на любые сюрпризы моря. Ее задача извлекать нефть и природный газ из недр морского дна, отделяя загрязняющие элементы и отправляя нефть и газ на берег.
Буровые вышки
Нефть и газ в современном мире являются основным источником энергии, а также незаменимым сырьем для продуктов химической промышленности. Конечно, кроме нефти и газа на Земле есть множество других веществ, но никакой из них не может сравниться по объему добычи с этими углеводородами.
Однако, чтобы добыть их, нужно приложить огромное количество усилий. Ведь в настоящее время нефть не лежит прямо на поверхности, а добывать газ еще сложнее.
Буровые вышки и скважины являются неотъемлемой частью газонефтедобычи. Именно о них пойдет речь в данной работе. Ведь знать их устройство, и совершенствуя их можно значительно повысить эффективность добычи.
Для начала рассмотрим, что же является буровой вышкой и что она из себя представляет.
Буровая вышка - сооружение, являющееся частью буровой установки, часть бурового оборудования.
Буровая установка или буровая - комплекс бурового оборудования и сооружений, предназначенных для бурения скважин. Состав узлов буровой установки, их конструкция определяется назначением скважины, условиями и способом бурения.
1. проведения спуско-подъемных операций (СПО);
2. поддержания бурильной колонны на талевой системе при бурении с разгрузкой;
3. размещения комплекта бурильных труб и утяжеленных бурильных труб (УБТ), извлеченных из скважины;
4. размещения талевой системы;
5. размещения средств механизации СПО, в частности механизмов АСП (может не устанавливаться), платформы верхнего рабочего, устройства экстренной эвакуации верхнего рабочего, вспомогательного оборудования;
6. размещения системы верхнего привода (может не устанавливаться).
Буровая вышка оборудуется маршевыми лестницами, площадкой для обслуживания кронблока и платформой верхового рабочего, которая предназначена для установки бурильных свечей и обеспечивает безопасность при спускоподъёмных операциях.
Виды буровых вышек.
Вышки бывают:
· Башенными
· Мачтовыми (А-образные и П-образные).
А-образные вышки, состоящие из двух опор, удерживаемых в вертикальном положении с помощью подкосов или портального сооружения и канатных оттяжек, более трудоемки в изготовлении и поэтому более дороги.
Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на место и затем монтировать.
Высота буровой вышки зависит от проектной глубины скважины и составляет от 9 до 58 м. Основные технические параметры буровой вышки - высота и грузоподъемность.
Ниже представлены схемы А-образной и башенной вышек:
Мачтовая вышка А-образного типа: 1 - подъемная стойка; 2, 3, 4, 6 - секция мачты; 5 - пожарная лестница; 7 - монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 9, 10, 14 - растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 13 - балкон; 15 - предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 17 - шарнир
Высота вышки определяет длину свечи, которую можно извлечь из скважины и от величины которой зависит продолжительность спускоподъемных операций. Чем больше длина свечи, тем на меньшее число частей необходимо разбирать колонну бурильных труб при смене бурового инструмента. Сокращается и время последующей сборки колонны.
Башенная вышка. Вышка ВМ1-41М: 1-подкос; 2-опорная плита ноги; 3-нога; 4-упорная полка для домкрата; 5-переходная площадка; 6-маршевая лестница; 7-хомут; 8- косынка; 9-пояс; 10-диагональная тяга; 11-балкон; 12-подкронблочная балка; 13- кронблочная площадка; 14-козлы
Поэтому с ростом глубины бурения высота и грузоподъемность вышек увеличиваются. Так, для бурения скважин на глубину от 300 до 500 м используется вышка высотой 16-18 м, глубину от 2000 до 3000 м - высотой 42 м и на глубину от 4000 до 6500 м - высотой 53 м.
Емкость «магазинов» показывает, какая суммарная длина бурильных труб диаметром 114-168 мм может быть размещена в них. Практически вместимость «магазинов» показывает, на какую глубину может быть осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.
Размеры верхнего и нижнего оснований характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2,6x2,6 м, нижнего 8x8 м или 10x10 м.
Нижние и верхние секции вышек имеют опорные плиты, которыми они крепятся к основанию при помощи болтов. На плиты верхних секций устанавливают подкронблочную раму. Внизу, в передней со стороны приёмного мостка и в задней гранях выше, имеются ворота высотой 10,5-12 м, состоящие из двух полураскосов. Вышки высотой 41 м оборудуют одним балконом, а высотой 53 м - двумя на внешних гранях вышки, которые служат укрытием для второго помбура во время спуско-подъёмных операций. На балконе устанавливают люльку для работы верхового и пальцы для установки свечей.
По исполнению основных несущих элементов, ног, поясов, вышки можно подразделить на:
· Трубные
· Профильного проката.
Современные конструкции трубных вышек имеют ряд преимуществ перед профильными. В трубных меньше болтовых соединений, они имеют меньшую массу и основные элементы этих выше при перевозке более устойчивы к деформации. Вышки башенного типа представляют собой металлическую сборно-разборную конструкцию в форме усечённой пирамиды. Элементами вышки являются толстостенные трубы, хомуты и профильное железо.
Наибольшее распространение получили трубные вышки типа 2ВБ-53-320.
Условные обозначения:
Возьмем вышку типа ВБА-53-32. Буквы и цифры обозначают: В-вышка, Б - башенная, А - рассчитанная на применение механизмов АСП, 53 - высота в м, 320 - грузоподъёмность на крюке в тоннах.
Мачтовые (А-образные, П-образные) вышки выполняются отдельными секциями, сваренными из труб в виде решётчатых ферм. В сечении фермы имеют вид равнобедренного треугольника (вышки ВМ-40-185БР, ВМА-41-170) или прямоугольника. Каждая нога вышки состоит из 4-ёх секций длиной около 10 м. На концах секций имеются фланцы, соединяемые между собой болтами или специальными быстросъёмными хомутами. Нижние и верхние секции имеют проушину. Верхняя секция соединяется шарнирно с подкронблочной рамой, которая является связующим звеном мачт вышки в верхней части. Кроме этого, мачты верхней части шарнирно соединяются между собой двумя поясами и двумя парами накрест расположенных винтовых стяжек. В нижней части мачты вышек шарнирно соединяются со стойками, расположенными на подвышечном основании.
Устойчивость вышки в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости ферм, обеспечивается двумя подкосами из труб. В верхней части подкосы шарнирно соединены с мачтами вышки, а в нижней части - с опорами, установленными на основании. Для центрирования вышки в плоскости, перпендикулярной плоскости ферм, опоры могут перемещаться по направляющим при помощи винтов. В плоскости ферм вышку центрируют при помощи винтовых стяжек, расположенных в верхней части мачты. В качестве элемента, поддерживающего вышку в вертикальном положении, в большинстве случаев применяют козлы или поперечную раму (портал).
Портал монтируется на подвышечных основаниях и крепится к мачтам ног вышки с помощью горизонтальных фиксаторов. Он также используется как приспособление для подъёма вышки в вертикальное положение. К мачтам вышки на определённой высоте крепят балкон с двумя люльками для второго помбура и пальцами для установки свечей, или площадку для механизма расстановки свечей АСП и магазины для установки свечей. Одна из ног вышки с внешней стороны от пола буровой до балкона оборудована маршевыми лестницами с переходными площадками, а от балкона до кронблока - лестницами тоннельного типа внутри ферм секций. В некоторых конструкциях вышек с прямоугольным сечением мачт маршевые лестницы и переходные площадки расположены внутри ферм секций. Для предотвращения случайного падения свечей в сторону приёмного поста или лебёдки, на мачтах устанавливают предохранительные пояса.
Вышки мачтового типа по сравнению с башенными имеют ряд преимуществ: им требуется меньше металла на изготовление, они имеют меньшее число деталей, что упрощает и ускоряет сборку и разборку. Открытое пространство между мачтами позволяет удобнее вести вспомогательные работы. По конструктивной схеме и способу монтажа все мачтовые вышки идентичны.
Металлические буровые вышки имеют металлические сварные основания - салазки и могут при благоприятном рельефе местности перевозиться на небольшие расстояния без разборки. Буровое здание перевозят отдельно, если оно смонтировано на полозьях, или совместно с вышкой (при общем основании).
В условиях пересечённой местности вышки разбирают и перевозят по частям. Детали металлических вышек соединяют болтами, что обеспечивает их быструю сборку и разборку. Основными элементами вышек являются цельнотянутые трубы, которые в зависимости от высоты вышки имеют диаметры 112/104 мм, 108/99,5 мм, 102/90 мм.
На изготовление поясов используют уголковую сталь размером 65x65x6 мм и бесшовные трубы диаметром 73/67 мм, а для раскосов - уголковую сталь 50x50x6 мм или гибкие связи. Трубы ног соединяются между собой хомутами, к которым крепятся они и раскосы. Ноги вышки имеют башмаки для соединения вверху с рамой, внизу - с основанием либо фундаментом.
В верхней части вышки расположена площадка кронблока.
Выпускаемые в заводских условиях различные вышки в конструктивном отношении имеют незначительные различия.
Например, вышка ВМР-24/540 имеет шесть типо-размеров. Максимальная нагрузка на кронблок для всех размеров этих вышек 55 т. Размеры по осям опор основания - 6x6 м, по осям опор кронблока - 2х2 м. Основные технические параметры вышек приведены в табл. 22.
В практике буровых работ находят также применение следующие типы вышек: ВУ-18/25, ВМ-18/15, В-26-25, В-26 /50, БМ-32 - с высотой от нижнего основания до оси кронблока, от 18 до 32 м. Наиболее широко используются сборно-разборные вышки типа ВРМ-24/540 и ВМ-18/15.
При установке вышки на новой точке необходимо учитывать преобладающее направление ветра и разворачивать вышку к ветру ребром, а также укреплять её канатными растяжками диаметром 16 мм.
Особые гидрометеорологические условия Арктики потребовали специальных инженерных решений и технологий для освоения Приразломного месторождения. Для реализации проекта была создана морская ледостойкая стационарная платформа (МЛСП) «Приразломная», которая обеспечивает выполнение всех технологических операций: бурение скважин, добычу, хранение, подготовку, отгрузку нефти на танкеры, выработку тепловой и электрической энергии. «Приразломная» - первая в мире стационарная платформа, с которой начали добывать нефть на шельфе Арктики в сложных условиях дрейфующих ледовых полей. В настоящий момент - это единственная платформа, ведущая добычу нефти на российском арктическом шельфе.
Ниже представлена интерактивная 3D-модель платформы «Приразломная», которая дает наглядное представление о том, из каких частей состоит платформа, и каким образом добывается первая российская арктическая нефть в целом.
Платформа создана для работы в экстремальных природно-климатических условиях, отвечает самым жестким требованиям безопасности и способна выдержать максимальные ледовые нагрузки.
Длина и ширина платформы составляют 126 м, высота – 141 м. Платформа надежно удерживается на дне моря за счет своего гравитационного веса, превышающего 500 тысяч тонн, и после установки фактически стала искусственным островом. Ее гравитационная устойчивость и защита от подмыва грунта обеспечиваются также щебне-каменной бермой (ее объем – свыше 45 тысяч кубических метров), отсыпанной по периметру днища платформы. При этом структурно платформа состоит из нескольких частей: кессона, где находится хранилище нефти, промежуточной палубы, вспомогательного модуля, верхнего строения, жилого модуля и двух комплексов устройств прямой отгрузки нефти (КУПОН). На платформе в вахтовом режиме ежедневно работает более 200 человек персонала со сменой вахт через каждые 30 суток.
Технические параметры платформы
Круглосуточный контроль состояния МЛСП «Приразломная» обеспечивает специальная система из более 60 датчиков, мгновенно реагирующих на изменения в ее работе. Среди подобных датчиков:
- Инклинометр - для измерения наклонов кессона
- Датчик деформации – для измерения ледовых нагрузок
- Грунтовый динамометр - для измерения нагрузки на грунт
- Акселерометр - для наблюдения за сейсмической активностью вокруг платформы
- Пьезометр - для измерения давления в грунтах от динамических горизонтальных нагрузок
Система контроля кессона
С нефтью нам не повезло. Если в Ираке или Саудовской Аравии достаточно пробурить одну неглубокую скважину в песке, к которой легко подъехать на любом внедорожнике, то у нас нефть сосредоточилась в сибирских болотах, где зимой -50, а летом +30 и комары размером с хорошего мамонтенка.
Бурить в болоте невозможно, поэтому нефтянники сначала вырубают лес, осушают болото и отсыпают площадку из песка, так называемый "куст", к которому подводят дорогу и электричество. Чтобы не отсыпать такую площадку для каждой скважины, их объединяют в группы по несколько десятков на одном кусте, а бурят не вертикально вниз, а под наклоном.
Забой скважины (её дно) может находиться по горизонтали в паре километров от куста, а есть скважины с отходом в 12 километров, например, на Сахалине. Их бурят под наклоном, потому что куст один, а геологам нужно охватить скважинами большую площадь месторождения или, например, нужно добывать нефть, которая находится под городом или заповедником.
На разных месторождениях бурят на разную глубину. В Западной Сибири глубина скважины составляет 1,5 - 2,5 км, в Поволжье может достигать 4,5 км, в Восточной Сибири около 2-3 км.
При строительстве скважины задействованы десятки различных служб: начинают “сейсмики”, далее приходят “освоенцы”, потом уже буровики (которые подразделяются на службы буровых растворов, геофизических исследований, телеметрии и долотного сервиса) , потом служба капитального ремонта скважин, далее дОбыча (работники Добычи называют себя именно с ударением на О). Их в свою очередь обслуживают различные “взвода обеспечения” - вывоз шлама, спецтехники т.п.
Для выполнения всех этих работ Нефтяная Компания (НК) привлекает многочисленных подрядчиков. То же самое касается и отсыпки кустов, дорог, постройки общежитий для работников и так далее. Сама НК владеет лицензией на месторождение и занимается управлением и финансированием всех работ, выполняемых нефтесервисными компаниями. Именно поэтому у нефтяных компаний так много разнообразных "дочек".
Для бурения используют буровые установки (простите за масло масляное) весом около 1000 тонн. Наверху буровой вышки подвешена лебедка с гигантским крюком, которая двигает вверх-вниз огромный электродвигатель. Эта конструкция называется "верхний привод".
Первым в скважину опускают долото (болванка с тремя шипастыми вращающимися головками-шарошками), которое непосредственно бурит. Оно навёрнуто на утяжелённые бурильные трубы (погонный метр такой трубы диаметром 165 мм весит 135 кг). В свою очередь утяжелённые бурильные трубы навёрнуты на обычные бурильные трубы, которые предварительно свинчивают в "свечки" по 2-4 штуки вместе.
Вся эта колбаса называется "бурильная колона" и прикручена к валу огромного электродвигателя, подвешенного на гигантском крюке.
При бурении скважины "верхний привод" начинает вращать всю эту колбасу и опускается вниз, перенося вес колонны на долото. Типичная буровая колонна в скважине глубиной до 3 км имеет вес 100-150 тонн. Это вес, который висит на гигантском крюке. Спуск и подъем бурильных колонн производят много раз из-за необходимости смены долота.
Через трубы прокачивают специальную жидкость - буровой раствор - под давлением порядка 50-150 атмосфер. Раствор проходит внутри всей колбасы и выходит через долото, охлаждая его, после чего возвращается на поверхность через пространство между стенками колонны и стенками скважины, вынося на поверхность шлам (пробуренную породу).
Раствор очищают, а шлам выбрасывают в шламовый амбар (яму, которая после того как заканчивается бурение, обязательно рекультивируется, то есть засыпается грунтом и на ней высаживают травку).
По мере необходимости (опасность обвалов и т.д.) скважину укрепляют обсадными трубами, после чего продолжают бурить долотом меньшего размера. Скважина на всём своём отрезке не одинакова в диаметре: начинается с 393мм, далее 295мм, потом 215, и наконец 143мм.
На бурение скважины уходит от месяца до года в зависимости от очень многих факторов: длины, геологии, разгильдяйства нефтяной и буровой компаний и т.д.
В готовую скважину спускают так называемую обсадную колонну, а в пространство между ней и стенкой скважины закачивают цемент. Делается это для воспрепятствования обрушения стенок скважины:
Пробурив и обсадив скважину, буровую установку с помощью гидравлических домкратов и толкателей перевозят по рельсам метров на 5-7 в сторону для бурения новой скважины. Пробуренной скважиной начинает заниматься служба капитального ремонта скважин (КРС).
Если нужно перевезти буровую установку на другой куст, то она разбирается на модули и перевозится по частям на новое место, где снова собирается. В труднодоступных районах, где ещё месторождение не освоено, буровые установки собирают по блокам с помощью вертолётов. Первичный монтаж буровой обычно длится чуть больше месяца:
Для того чтобы нефть поступала в зацементированную скважину, в нее спускают специальный заряд, который простреливает отверстия в обсадной колонне на необходимой глубине. Затем в скважину спускают электрический насос, прикрепленный к насосно-компрессорным трубам (НКТ), по которым нефть поступает на поверхность:
Венчает всю эту конструкцию наземное оборудование, называемое по-русски "фонтанной арматурой", а по-английски Christmas Tree (Новогодняя ёлка). Качает нефть уже непосредственно центробежный насос, опущенный на дно скважины, который подаёт выкаченную жидкость (сразу нефтью эту эмульсию называть некорректно) на различные станции очистки:
На кусте скважины бурят в ряд в среднем на расстоянии 5 метров друг от друга. У каждой скважины своя "выкидная линия", по которой эмульсия (нефть+вода) поступает в АГЗУ - замерную установку, где меряется "дебит" (объем добываемой продукции в сутки):
Металлические конструкции над скважинами - это кабельные эстакады:
А вот по этим трубам течет нефть. Многие наши месторождения имеют высокую степень обводненности, то есть из скважины выходит, например, лишь 30 процентов нефти, а все остальное - вода. Чтобы она не замерзала в трубах, их укутывают теплоизоляцией:
Скважины бурят "буровики", а нефть из них качают "операторы по добыче нефти и газа". Буровики живут прямо на кусте в вагончиках, а операторы и все остальные на Опорной Базе Промысла (ОБП).
В вагончиках у буровиков обязательно присутствует сушилка, баня и столовая. Готовят вкусно, и даже операторы во время объезда своих кустов частенько заезжают на буровые покушать. Комплексный обед стоит около 100 рублей.
Работа буровиков очень опасная (высокие давления в трубах при бурении, работа под грузоподъёмными механизмами) и требует высокой концентрации внимания. Но проблема в том, что рабочие устают, теряют концентрацию и поэтому часто случаются травмы, причём очень тяжёлые (отрывают ноги и руки, теряют зрение, гибнут). Это актуальная проблема в отрасли.
Работают на буровой вахтовым способом. Вахта длится от 2 недель до месяца. За каторжную работу помощник бурильщика получает около 80 тысяч рублей в месяц. Потом месяц отдыхает и ничего не получает. Итого получается 40 тысяч рублей в месяц.
На каждом месторождении есть так называемый "факел". Он нужен, чтоб сжигать растворенный в нефти попутный газ. На разных месторождениях газовый фактор разный: где-то газа очень много, а где-то его почти нет.
Обычно люди удивляются, почему бы этот газ не продавать Газпрому? Ответ простой: очистка попутного газа и доведение его до стандартов Газпрома стоит значительно дороже, чем сам газ. Проще и дешевле его сжигать. Однако с 2012 года все нефтедобывающие компании обязали довести утилизацию попутного газа до 95 %. То есть не выбрасывать всякий шлак в атмосферу, а очищать и продавать.
