1 стр. из 1

Наиболее ответственным и важным этапом на пути к освоению морских нефтегазовых месторождений является проведение поисково-разведочного бурения морских скважин. Только по его результатам можно оценить капитальные вложения, достигающие нескольких миллиардов долларов на одно месторождение, которые будут направлены на бурение эксплуатационных скважин, обустройство месторождения, а также транспортировку добытой углеводородной продукции на переработку и рынки сбыта.

Для бурения скважин в морских условиях, в отличие от сухопутных, используется комплекс сложнейшей техники:
— Плавучие буровые установки (самоподъемные — СПБУ, полупогружные — ППБУ и буровые суда и морские стационарные платформы, с которых осуществляется бурение поисково-разведочных и эксплуатационных скважин;
— Специализированные суда обеспечения работ:
морские буксиры, в том числе для постановки и снятия якорей массой 15–20 т, в случае проведения работ ПБУ на больших глубинах (буксиры-завозчики якорей);
транспортные суда снабжения, предназначенные для перевозки технологических грузов, воды и оборудования;
пассажирские суда для смены экипажей морских платформ;
специализированные суда для проведения подводно-технических и водолазных работ (обследование и ремонт подводного устьевого оборудования, подводных магистральных и внутрипромысловых трубопроводов), в том числе как с использованием труда водолазов-глубоководников, находящихся длительное время под повышенным давлением в атмосфере искусственных дыхательных гелиево-кислородных смесей, так и роботизированной техники (ROV) и т. п.

Особенности бурения морских скважин

Принципиально технология бурения морских скважин и состав бурового оборудования не отличаются от применяемых на суше. Однако имеются три основные особенности.

Во-первых, необходимо учитывать наличие морской толщи, которая может достигать нескольких тысяч метров. Для создания замкнутой циркуляции бурового раствора в процессе бурения, безопасного проведения работ и охраны окружающей среды на ПБУ предусматривается спуск водоотделяющей колонны (райзера).

Во-вторых, для некоторых типов ПБУ (полупогружных и буровых судов) ветер, течения и волны вызывают их перемещения, при этом наиболее критичными являются вертикальные перемещения ПБУ, которые вызывают ударные нагрузки на долото и могут привести к быстрому износу и аварийным ситуациям с породоразрушающим инструментом. Для уменьшения отрицательного влияния вертикальных перемещений на процесс бурения на таких ПБУ предусматривается установка компенсаторов бурильной колонны и обсадных труб.

В-третьих, в зависимости от глубин моря в месте проведения работ и технических характеристик ПБУ предусматривается подводное формирование устья с использованием подводного противовыбросового оборудования с возможностью аварийного отсоединения от скважины.

Современное состояние отечественных ПБУ и необходимость создания ПБУ нового поколения

В настоящее время на заводе «Звездочка» (г. Северодвинск) ведется строительство СПБУ «Арктическая», предназначенной для эксплуатации на Баренцевом море при глубинах до 100 м с глубиной бурения скважин 6500 м.

На производственных мощностях Тюменского судостроительного завода для эксплуатации в летний период в Обско-Тазовской губе (Карское море) в 2006 г. построен плавучий буровой комплекс «Обский-1», состоящий из двух объектов: плавучей погружной буровой установки и плавучей базы комплексного обеспечения бурения. При эксплуатации комплекса буровая установка удерживается на грунте морского дна свайным креплением, а плавучая база раскрепляется около установки на якорно-швартовных связях и с помощью коммуникационного моста подает на нее электроэнергию, технологические запасы и т. п.

В Баренцевом море, одном из наиболее перспективных морских регионов России (значительные запасы углеводородного сырья, относительная близость к промышленным регионам — Мурманск, Архангельск), отсутствуют какие-либо типы ПБУ. Все ранее эксплуатирующиеся здесь ПБУ из-за проблем финансирования и высоких затрат на их содержание в межсезонный период проданы или отданы в долгосрочную аренду.

Привлечение к буровым работам в Баренцевом море зарубежных ПБУ на условиях аренды проблематично, так как пригодных для эксплуатации в Баренцевом море установок относительно немного и, как правило, на них имеется устойчивый спрос. Поэтому арендные ставки на эти ПБУ всегда выше средних, которые в последнее время имеют ярко выраженную тенденцию роста (табл. 1).

Табл. 1. Средняя стоимость аренды СПБУ, ППБУ, буровых судов

* 61% ПБУ/судов уже имеют контракты с указанной средней стоимостью аренды.

С учетом изложенного и принимая во внимание намечаемый рост спроса российских и зарубежных операторов буровых работ на шельфе, строительство отечественных ПБУ нового поколения является насущной задачей. Для России наиболее перспективными типами ПБУ следует признать СПБУ и ППБУ, поскольку они перекрывают весь диапазон глубин моря, на которых имеется/предполагается залегание перспективных нефтегазоносных структур.

С целью определения требований к основным характеристикам СПБУ и ППБУ был выполнен анализ их современного состояния и перспектив развития, результаты которого приводятся ниже.

Современное состояние и основные тенденции развития ПБУ в мире

Изменение распределения ПБУ по типам за 30 лет приведено в табл. 2.

Табл. 2

Из нее видно, что наиболее распространенным типом всегда были СПБУ. К настоящему времени численность ПБУ сократилась на 15%, в первую очередь, за счет сокращения строительства СПБУ (13%), практического исчезновения класса погружных ПБУ и уменьшения (в 1,5 раза) количества буровых судов и барж.
Ниже приводятся сведения по находящимися в эксплуатации СПБУ и ППБУ, как наиболее распространенным и представляющим наибольший интерес для России типам ПБУ. Большинство из них являются относительно старыми, имеющими возраст 20 лет и более.

Основным районом эксплуатации СПБУ, как и на протяжении всей истории их создания, продолжает оставаться Мексиканский залив, где работает около 40% СПБУ. Этот регион явился своеобразным полигоном, на котором отрабатывались новые решения для установок практически всех типов, прежде чем они были распространены по всему миру. ППБУ, за исключением Юго-Восточной Азии, Среднего и Ближнего Востока, эксплуатируются в других регионах в примерно одинаковом количестве.

Глубины моря и бурение скважин

Глубина моря является наиболее важной характеристикой для СПБУ, поскольку оказывает существенное влияние на размеры корпуса, длину опорных колонн и их спуско-подъемных механизмов, а, следовательно, и стоимость постройки. Наметившаяся тенденция к увеличению средней глубины моря для СПБУ сохраняется. Так, например, если в середине 80-х гг. она составляла около 75 м, то СПБУ постройки 2000 г. и позже предназначены для эксплуатации при глубине моря около 120 м.

Основное количество ППБУ предназначено для эксплуатации при глубинах моря, не превышающих 915 м. Средняя глубина моря в месте эксплуатации ППБУ также постоянно возрастает — с 510 м в середине 80-х гг. до свыше 2300 м для ППБУ постройки 2000 г. и позднее.

Проектная глубина бурения скважин (возможности установленного бурового оборудования) также имеет тенденцию к увеличению. Наибольшие проектные глубины бурения скважин на СПБУ достигают 10 670 м, на ППБУ — 11 430 м (табл. 3).

Табл. 3

Стоимость постройки

Стоимость постройки ПБУ постоянно растет. Это обстоятельство объясняется, помимо инфляции, увеличением глубин моря и глубин бурения скважин и, соответственно, усложнением установок и ужесточением требований классификационных и надзорных органов к надежности и безопасности ПБУ (табл. 4).

Табл. 4

*Под средней стоимостью понимается стоимость установки независимо от глубины моря, глубины бурения скважин и других технических параметров, т. е. стоимость всех установок, поделенная на их число.

Как видно из приведенных цифр, стоимость постройки СПБУ в сопоставимых ценах увеличилась в 1,5 раза, а ППБУ — более чем в 2 раза (в основном за счет использования дорогих систем динамического позиционирования).

Требования к основным характеристикам отечественных СПБУ и ППБУ нового поколения для эксплуатации на шельфе России

Самоподъемные ПБУ. С учетом анализа, с одной стороны, геологических условий в местах залегания структур на шельфе России, а с другой — тенденций развития этого типа ПБУ можно считать, что для России целесообразно создание СПБУ для глубин моря до 100 м (большие глубины могут быть перекрыты ППБУ), с глубиной бурения поисково-разведочных скважин до 6500 м.

С учетом того, что в сезон штормов и в ледовый период СПБУ будут простаивать, целесообразно на это время предусмотреть их сдачу в аренду за рубеж в районы с более благоприятными погодными условиями, например на шельфы Африки или Австралии. С тем чтобы отечественные СПБУ были конкурентоспособными, целесообразно глубину бурения скважин увеличить до 9 000–11 000 м. Такая глубина позволит бурить не столько поисково-разведочные, сколько горизонтальные эксплуатационные скважины, что существенно расширяет возможности этих установок.

Архитектурно-конструктивный тип СПБУ целесообразно принять аналогично признанному рациональным за рубежом — с корпусом, в плане близким к треугольному, тремя ферменными опорами и электромеханическим спуско-подъемным устройством непрерывного действия, с консолью, имеющей возможность выдвигаться за пределы корпуса и на которую выезжает буровая вышка для осуществления бурения эксплуатационных скважин с использованием блок-кондуктора, как это изображено на рис. 3, или устройства подводного заканчивания скважин.
Наиболее адаптированными к постройке СПБУ предприятиями в России являются Выборгский судостроительный завод, Северное машиностроительное предприятие, завод «Звездочка» и Астраханские заводы.

Полупогружные ПБУ. Для России ППБУ целесообразно создавать для глубин моря до 1500 м с комбинированной системой позиционирования и глубиной бурения скважин, аналогичной СПБУ. Для достижения конкурентоспособности глубину моря ППБУ целесообразно увеличить до 2000–3000 м. Система позицио­нирования должна быть комбинированной, якорно-динамической. Такое решение позволит существенно сократить эксплуатационные расходы при бурении на относительно малых глубинах (до 400–600 м) с использованием только якорной системы позиционирования, вследствие значительной экономии топлива за счет отказа от работы подруливающих устройств и движителей, входящих в систему динамического позиционирования и имеющих значительную мощность — до 30–40 тыс. кВт и более.

Для возможности продления навигации в период раннего ледообразования при эксплуатации в северных морях России, например Баренцевом море, ППБУ целесообразно строить катамаранного типа с двумя корпусами с ледовыми подкреплениями, допускающими движение в мелко-битом льду. В них предусматривается минимальное количество стабилизирующих колонн (четыре единицы) с конструкциями, связывающими эти колонны (для придания установкам большей жесткости) и не пересекающими ватерлинию (вместо раскосов предусматриваются горизонтальные связи, лежащие существенно ниже ватерлинии ППБУ в рабочем состоянии). Во избежание ледовых повреждений райзер должен быть защищен от ледовых воздействий, например путем бурения через специальную ледостойкую колонну. Отмеченные особенности обусловлены стремлением уменьшить ледовые нагрузки на корпус и систему позиционирования ППБУ при ее попадании в относительно легкие ледовые условия.

Кроме того, должны быть предусмотрены устройства для экстренного отсоединения ППБУ от скважины в случае ухудшения ледовых условий. С целью обеспечения безопасности установки при эксплуатации в ледовых условиях необходимо также располагать дежурным судном с соответствующим ледовым классом.

С целью расширения эксплуатационных возможностей ППБУ целесообразно предусмотреть бурение с ее помощью не только поисково-разведочных, но и эксплуатационных скважин через устройство подводного заканчивания скважин, устанавливаемого на дне моря. Отмеченное обстоятельство представляется весьма важным, поскольку, например, только на Штокмановском газоконденсатном месторождении, залегающем в Баренцевом море при глубине около 350 м, требуется пробурить 140–150 эксплуатационных скважин.

Разработки перспективных типов ПБУ для эксплуатации на шельфе России
Во ФГУП «ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова» на основе тщательного анализа мировых тенденций развития ПБУ и использования по его результатам технических решений, наиболее адаптированных к специфическим условиям российского шельфа, ведется разработка аванпроектов отечественных СПБУ и ППБУ нового поколения.

В результате их разработки будут определены:
главные размерения, водоизмещения и осадки;
тип и основные характеристики опорно-подъемного механизма (для СПБУ) и системы позиционирования (для ППБУ);
состав и основные характеристики бурового оборудования и энергетического комплекса, возможные поставщики основного технологического и общесудового оборудования;
принципиальные технологические схемы постройки;
укрупненная трудоемкость, продолжительность и стоимость строительства.

Предполагается провести обширные модельные испытания с целью отработки таких архитектурно-конструктивных типов, при которых достигается уменьшение волновых и ледовых нагрузок, что приводит к уменьшению металлоемкости и, следовательно, стоимости строительства, расширяет их эксплуатационные возможности, что, в конечном итоге, повышает эффективность использования и конкурентоспособность отечественных ПБУ.

Среди новых разработок можно отметить платформу типа «Октабуй», совместную разработку компании «Мосс Маритайм» и ФГУП «ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова». Форма корпуса отрабатывалась на моделях в мореходном гидродинамическом опытном бассейне ФГУП «ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова» и обеспечивает высокую степень стабилизации платформы на волнении, включая встречающееся в открытом океане.

Кроме того, для освоения месторождений в морях с крайне тяжелыми ледовыми условиями (Восточно-Сибирском, Лаптевом и Чукотском) и коротким навигационным периодом, за который невозможно пробурить скважину с помощью обычных ПБУ, ведутся исследования, направленные на создание ледостойких надводных и подводных буровых установок.

Выводы

ПБУ являются сложными и ответственными инженерными сооружениями, без использования которых немыслимо освоение морских нефтегазовых месторождений. Строительство ПБУ нового поколенияс использованием всех прогрессивных решений, достигнутых к настоящему времени за рубежом, является насущной задачей для России, поскольку позволит существенно прирастить запасы углеводородного сырья на отечественном шельфе.

Для этого имеются все возможности — научно-проектная база ФГУП «ЦНИИ им. ак. А. Н. Крылова» и производственные мощности нескольких судостроительных заводов России.

По материалам доклада на VIII Международной конференции по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CIS Offshore 2007). 11–13 сентября 2007 г., С.-Петербург

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!