Благополучие сегодняшнего мира и человеческой цивилизации на данном этапе ее развития строится на повсеместном использовании топливных ресурсов. Это, в первую очередь, нефть, которая является не только относительно дешевым источником энергии, но и применяется во многих отраслях промышленного производства. Не менее значимым энергетическим ресурсом выступает и природный газ.

Активная разработка данных видов полезных ископаемых началась только в XIX столетии. Она стала следствием научно-технической революции, проходящей в развитых странах в это время. Традиционные источники энергии, которыми являлись уголь, дрова, а также водяной пар, уже не могли удовлетворить растущую гигантскими темпами промышленность. Нефть же стала на долгие годы неким фундаментом научно-технического прогресса человека.

В наше время этот ресурс добывать стало заметно сложнее, поскольку большинство легкодоступных месторождений уже исчерпаны. Если посмотреть на карту, то нефтяные вышки расположены крайне компактно в обособленных районах. Однако государства и крупные компании разрабатывают и внедряют новые технологии и методы нефтедобычи. Особенно перспективно в этом плане выглядит разработка месторождений морского шельфа. Для этого используются специальные добывающие комплексы – морские нефтяные платформы, речь о которых и пойдет в статье далее.

Что такое нефтяная вышка

Базовым методом добычи ресурсов месторождения является сооружение и использование специальной нефтяной вышки, которая представляет собой особую конструкцию, выполненную, как правило, из профильного стального проката.

Монтируется она над скважиной. В устройство вышки может устанавливаться как буровое оборудование для ее обустройства, так и агрегаты для откачки нефти. Таким образом, условно можно разделить эти сооружения на буровые и нефтедобывающие (в зависимости от их назначения).

По типу конструкции выделяют мачтовые и башенные вышки.

• Мачтовые.

Такие сооружения возводятся из нескольких отдельных секций, являющих собой решетчатые фермы. Между собой они крепятся при помощи фланцевых соединений.

Особенностью данной конструкции являются «ноги» вышки, которые сами по себе состоят из 4 отдельных элементов, связанных между собой. Кстати, именно такого типа конструкции используются в популярной игре «Клондайк».

• Башенные.

Это более простая конструкция (по сравнению с мачтовой). Она состоит лишь из 4 «ног», которые соединены меду собой и крепятся на специальное основание. Данная конструкция, изначально применявшаяся повсеместно, используется не так часто по причине более низкой надежности, однако отличается дешевизной и простотой монтажа. Нефтяные вышки в России такого типа применяются на шельфе Каспийского моря.

Кроме этого, следует отметить, что вышки бывают наземными и морскими. В последнем случае они выступают в качестве составного элемента более масштабного сооружения – нефтяной платформы.

Устройство нефтяной платформы

Платформы, которые возводятся для добычи углеводородных полезных ископаемых с морского шельфа, являют собой сложные и грандиозные конструкции, состоящие из нескольких частей.

Основой сооружения является корпус, на котором расположены иные элементы данного капитального объекта. По своей сути он представляет собой немаленьких размеров понтон, который имеет, как правило, прямоугольную форму.

Чтобы корпус платформы держался на поверхности воды и не тонул, его поддерживают специальные колонны. Они заполнены атмосферным воздухом и имеют значительное водоизмещение.

Чтобы платформа была стационарной и не испытывала воздействие морских течений, используется специальная якорная система. Она представляет собой стальные тросы, которые крепятся с одной стороны к лебедкам, расположенным на платформе, а другой – к якорям, находящимся на дне моря. Здесь следует отметить, что надежности данного элемента уделяется повышенное внимание. Так, толщина только одних тросов составляет около 8 см в диаметре.

Следующим элементом нефтяной платформы является буровая палуба, которая закреплена на ее корпусе. К прочности материалов, из которых она изготавливается, также предъявляются повышенные требования. Это и неудивительно, поскольку буровая платформа должна выдерживать колоссальные нагрузки, связанные с размещением на ее поверхности буровых и нефтедобывающих установок.

Основным же конструкционным элементом нефтяной платформы является вышка, о назначении которой было рассказано выше. Здесь же следует отметить, что высота мачты может достигать десятков метров.

Нефтяная платформа – дорогостоящее и технически сложное инженерное сооружение. В этой связи крупные компании организуют охрану буровых вышек, чтобы защитить их от возможных посягательств и диверсий.

Стадии строительства

Нефтяная платформа являет собой сборную конструкцию, поэтому возводится поэтапно. Так, сначала в зону, где планируется нефтедобыча, доставляют ее корпус и основание, которое несколько подтапливается и закрепляется на дне при помощи якорной системы. После этого начинают возведение остальных надстроек. К ним относятся буровая платформа и вышки, вертолетные площадки, технические отсеки и прочее.

Раньше строительство платформы заключалось во вбивании в дно свай, к которым крепились отдельные элементы конструкции. Но в условиях разработки месторождений нефти на арктическом шельфе, что предполагает работу на больших глубинах и неустойчивых грунтах, стали создавать кессонные основания, заполненные песком. Таким образом, нефтедобывающие платформы в северных широтах являют собой искусственные насыпи и острова.

Принцип работы

Нефтяные месторождения в море ищут при помощи методов так называемой сейсмической разведки, в основе которой лежит оценка частоты отраженных звуковых волн.

Когда месторождение разведано, а геологи предоставили данные относительно его запасов, нефтяники начинают процесс бурения. Оно отличается повышенной сложностью по сравнению с тем, что происходит на поверхности земли, поскольку толща морской воды создает дополнительное механическое сопротивление. После окончания бурения устанавливается оборудование для откачки нефти и ее добычи. По мере исчерпания запасов в отдельных пластах могут проводиться дополнительные бурильные работы на месторождении.

Типы морских платформ

В зависимости от назначения и функциональности нефтедобывающих платформ выделяют следующие их типы:

• Стационарная нефтяная платформа.

Наиболее распространенный вид нефтегазового оборудования, который позволяет как проводить бурильные работы, так и добывать природные ископаемые с морского дна глубиной от 15 до 500 м.

• Мобильная свободно закрепленная платформа.

Представляет собой нефтеплатформу, которую, при необходимости, можно легко переместить в другое место.

• Полупогруженная нефтяная платформа.

Используется для нефтеразведки.

• Буровая установка самоподъемная.

Специальный вид нефтегазового оборудования, которое являет собой буровую установку, закрепленную на колоннах в толще воды. Используется в геологоразведке.

• Плавучее нефтехранилище.

Многофункциональный инженерный комплекс, который может быть использован для добычи, хранения и транспортировки нефти.

Технологии морской нефтегазодобычи

Добыча нефти и газа с морского дна – сложное и дорогостоящее предприятие. Для повышения его эффективности и сокращения издержек инженеры разработали несколько методов нефтегазодобычи с шельфа, которые используются по всему миру. Их применение зависит непосредственно от глубины, с которой планируется разработка месторождения. Выделяют несколько таких технологий:

• наклонное бурение – при добыче на побережье;
• стационарные платформы на жестком основании – при добыче на глубинах до 40 м;
• стандартные плавучие платформы – при нефтедобыче на глубине не менее 80 м;
• установка полупогружных платформ – на глубине до 200 м.

Если глубина моря, где находится скважина, составляет более 200 м, то добычу осуществляют буровые суда при помощи гибких трубопроводов.

Читайте нас в Яндекс Дзен и подписывайтесь во

2018-12-14

Для освоения углеводородных запасов в Арктике необходимы морские нефтедобывающие платформы. В России в основном используют зарубежные плавучие буровые. Они либо куплены, либо были взяты в аренду. Сегодня из-за санкционной политики со стороны США, геополитической и экономической ситуации приобретать новые платформы у западных компаний становится невозможно.

Во времена СССР 100% комплектующих для буровых установок делалось на отечественных предприятиях. С развалом Союза некоторые из них оказались за пределами России, а часть и вовсе прекратила существование.

Но необходимость освоения запасов Арктики заставляет задуматься о состоянии дел в отрасли. В начале двухтысячных годов спроса на морские нефтяные платформы не было. Строительство самоподъемной установки «Арктическая», которую заложили в 1995 году и планировали сдать в 1998 году, перестали финансировать. Проект удалось завершить в начале нынешнего десятилетия.

Наиболее знаковым из отечественных проектов стала построенная в 2013 году нефтедобывающая платформа «Приразломная», в процессе создания которой промышленные, ресурсные и научно-технические структуры решали поставленные перед ними задачи при поддержке государства.

Другими достижениями российских инженеров стали морские нефтедобывающие платформы «Беркут» и «Орлан». Их отличает способность выдерживать низкие температуры и жесткие сейсмические колебания. На судоверфи в Астрахани в 2014 году сдали ледостойкую платформу для того, чтобы добывать на Каспии.

Дорогое удовольствие

Разработка и изготовление современной нефтяной платформы - процесс, который по сложности вполне сопоставим с космическими проектами. Стоимость плавучих буровых платформ начинается от отметки $0,5–1 млрд, при этом страхование объектов составляет 2% от стоимости имущества. Аренда обходится в сотни тысяч долларов ежесуточно. Такие суммы приходится тратить из‑за того, что нет отечественных аналогов.

На сегодняшний день российским заводам удалось освоить создание оснований нефтяных платформ и самостоятельную сборку оставшихся элементов из иностранных компонентов. Жилые модули, буровые комплексы, устройства отгрузки, энергетические системы и другие крупногабаритные элементы приобретаются за границей.

Эксперты отмечают, что существенной проблемой является и недостаточно развитая транспортная инфраструктура. Доставка стройматериалов и оборудования на производственные площадки в Арктике и на Дальнем Востоке, где планируются основные проекты, требует существенных расходов. Доступ есть только к Азовскому, Балтийскому и Каспийскому морям.

Несмотря на активные действия Минэнерго и Минпромторга России в отношении замещения иностранных технологий, отраслевые эксперты признают невозможность замещения даже в отдалённой перспективе иностранных технологий в сфере строительства морских нефтедобывающих платформ в связи с тем, что в нашей стране нет современных технологий для реализации таких проектов. Из-за того что замещенные технологии имеют высокую себестоимость, отечественные заказы реализуются на азиатских судоверфях. Разработка отечественных шельфовых технологий предусмотрена Федеральной целевой программой «Развитие гражданской морской техники», но её реализация пока не началась.

Грандиозные планы

Российские и азиатские судостроительные заводы планируют наращивать выпуск продукции. Согласно прогнозу министерства энергетики, к 2030 году на шельфе России количество морских платформ достигнет 30 единиц. До 2020 года в рамках текущих обязательств должны быть реализованы 100 проектов, направленных на .

Сейчас на российском шельфе работают 15 буровых платформ. Из них - восемь стационарных добычных, рассчитанных на , а также семь мобильных платформ-судов, которые предназначены для бурения скважин. Для мобильных платформ необходимо еще организовать подводную добычу или построить стационарную платформу.

Что такое нефтяная платформа и как она работает

Морская нефтяная платформа состоит из четырёх основных компонентов - корпуса, буровой палубы, якорной системы и буровой вышки. Корпус является понтоном, основание которого поддерживают колонны. Над корпусом находится буровая палуба, выдерживающая груз сотен тонн бурильных труб, а также - несколько грузоподъемных кранов и вертолетная площадка. Над буровой палубой возвышается буровая вышка, задачей которой является опускать к забою, а затем поднимать бур. В море всю конструкцию с помощью стальных швартовых тросов удерживает на месте якорная система.

В море начинается после проведения сейсмической разведки специальными кораблями, водоизмещением до 3 тыс. тонн. Такие суда разматывают за собой сейсмические косы, на которых расположены приемные устройства для создания акустических волн с помощью источника колебаний. Ударные волны отражаются от пластов земли и, возвращаясь к поверхности, улавливаются приборами на судне. На основе полученных данных создают двухмерные и трехмерными сейсмические карты с морскими запасами нефти.

После разведки начинается процесс бурения. По завершении процесса сверления бур вынимается для запечатывания скважины, чтобы нефть не вытекала в море. Для этого на дно опускают противовыбросовое оборудование высотой 15 м и весом 27 т, благодаря которому ни одно вещество не покинет скважину. Оно способно за 15 секунд перекрыть нефтяной поток.

Когда нефть найдена, то специальная установка для добычи, хранения и отгрузки нефти выкачает нефть со дна моря и отправит ее на нефтеперерабатывающие заводы на берегу. Нужно отметить, что нефтедобывающая платформа может стоять на якоре десятилетиями.

Семь российских гигантов

Из семи буровых платформ-судов в России пять принадлежат компании «Газфлот», дочерней структуре «Газпрома». Еще две - находятся в собственности «Арктикморнефтегазразведки» (входит в структуру «Зарубежнефти»), они выполняют заказы на бурение. Больше всего стационарных платформ находится на сахалинском шельфе: «Моликпак», «Пильтун-Астохская-Б» и «Лунская-А», которые использует «Газпром». Платформы «Беркут» и «Орлан» находятся на проекте «Роснефти» «Сахалин-1». Ещё две - каспийская ЛСП-2 и D-6 работают на Кравцовском месторождении Балтийского моря - принадлежат «ЛУКОЙЛу». И, наконец, платформа «Приразломная», компании «Газпром нефть», расположена в Печорском море.

Верхняя часть большинства российских платформ, которые осуществляют систему управления и контроля бурения, сделана за рубежом. Например, верхнее строение платформы «Беркут» на месторождении Аруктун-Даги в проекте «Сахалин-1» построено в Республике Корея компанией Samsung Heavy Industries. Платформа «Орлан» на месторождении Чайво собрана в Японии и поставлена на основание, изготовленное в России. Платформа «Приразломная» представляет собой буровой и технический модули, взятые со списанной в Норвегии платформы Hutton и смонтированные с основанием, изготовленным на северодвинском предприятии «Севмаш». Верхние строения платформ «Лунская-А» и «Пильтун-Астохская-Б» также были сделаны в Республике Корея. Платформа «Моликпак» полностью перевезена на Сахалин с канадского шельфа.

По оценкам экспертов, строительство одной платформы при стабильном финансировании занимает от 2 до 4 лет, стоимость строительства одной платформы варьируется от $0,5 до $1 млрд, в зависимости от заявленной мощности добычи. Большую часть заказов на компоненты для буровых платформ получают заводы в Республике Корея. Низкотехнологичные составляющие производят Выборгский судостроительный завод и завод «Звезда». Отечественные судостроительные заводы выполняют заказы для работы на шельфе четырёх российских нефтегазовых компаний, но детали пока не раскрываются.

Санкции против России ударили по США

Если в России не хватает морских платформ, особенно для работы в Арктике, то за рубежом в последние три года сложилась обратная ситуация. Платформы остаются без контрактов на подводные буровые работы.

Среди основных причин отраслевые эксперты называют нестабильность цен на нефть и ограничение возможностей участия в проектах на российском шельфе, что опять‑таки происходит из‑за западных санкций, направленных прежде всего на российскую нефтедобывающую отрасль. Здесь основной упор сделан на добычу углеводородов на российском шельфе. Однако этот удар рикошетом затронул и американские компании, занимающиеся морским бурением и производством оборудования. В результате благодаря запретам своего правительства они лишились запланированных ими долгосрочных контрактов в России.

В водах Северо-Западной Европы количество действующих морских буровых платформ, например в 2017 году сократилось на 20 единиц. В связи с тем, что большинство из них спроектировано для жёстких природно-климатических условий эксплуатации в северных морях Европы, они не могут рассчитывать на применение в других, более теплых, районах. А санкции США не позволяют использовать их на российском шельфе. В результате буровые платформы консервируются в ожидании того, когда ситуация изменится в лучшую сторону.

Рынок глубоководного бурения штормит

Инвестиции добывающих компаний в подводное бурение динамично росли после финансового кризиса 2008–2009 годов. При этом, согласно исследованиям GBI Research, на протяжении 2010–2015 годов они должны были ежегодно увеличиваться в среднем на 6,6% и в итоге достигнуть $490 миллиардов. Большую часть этих средств предполагалось направить на освоение глубоководных зон - в акватории Мексиканского залива, у побережья Бразилии, Западной Африки, а также ряда стран Азиатско-Тихоокеанского региона.

Крупнейшие западные нефтегазовые компании планировали строительство морских платформ в значительных количествах. Однако в результате ценового кризиса на рынке энергоносителей летом 2014 года произошло снижение финансирования программ морского бурения и, как следствие, эти планы были свёрнуты, причём быстрыми темпами. Если в 2010 году в мире работало 389 морских буровых установок, и к 2013 году в результате планомерного увеличения их количество составило 459 ед., то в 2014 году, вместо запланированного роста, оно сократилось до 453 единиц.

Эксперты прогнозировали частичное замораживание профильных инвестиционных программ, отсрочку ввода в строй новых морских буровых. Тем не менее к 2017 году число действующих морских буровых установок увеличилось до 497 единиц.

Предложения превысили спрос

В результате роста действующих морских буровых установок предложение на этом рынке продолжает существенно превышать спрос. В 2016 году велось строительство 184 новых платформ различных типов, а в 2017 году - 160 ед. этой техники. Согласно оценкам отраслевых экспертов, в ближайшее время отсутствие спроса и увеличение предложений будет ещё больше за счёт ввода в строй новых платформ, заказанных в период с 2011 года по 2013 год.

В этой связи операторы стремятся перенести сроки приёма новых 22 плавучих и 73 самоподъёмных буровых установок на 2019 год. В сложившейся ситуации, по мнению аналитиков, из этого количества только лишь 10 буровых смогут получить контракты сразу же после ввода в строй.

Картина усугубляется еще и тем, что процесс списания морских буровых установок, отслуживших свой срок, идёт недостаточными темпами для того, чтобы компенсировать появление на рынке нового оборудования. В результате этого сложилась ситуация, когда не всем хватает контрактов, на которые рассчитывали раньше.

Согласно оценке IHS Petrodata, за два последних года общее количество морских буровых платформ уменьшилось на 9,5%, в то время как число работающих установок за тот же период сократилось на 34% - до 403 единиц.

Безработные платформы

Активный вывод платформ из эксплуатации наблюдался практически во всех основных регионах морской нефтегазодобычи. В последнее время, в период с 2015 года по 2017 год, больше всего морских буровых платформ было сокращено в Латинской Америке - 42 единицы. Это коснулось буровых работ в морях Центральной и Южной Америки, в странах Карибского бассейна и акватории Мексиканского залива. Сокращение затронуло мелких операторов, а десять крупнейших нефтяных компаний, наоборот, только укрепили свои позиции за это время.

На 38 ед. сократилась численность платформ в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Признанный региональный лидер - китайская COSL - сохранила все свои установки, однако фактически задействована едва половина из них.

Разработчики шельфа Западной Африки прекратили буровые работы на 21 морской установке. В секторе Мексиканского залива, где работают компании США, перестали работать 16 буровых платформ. На Ближнем Востоке 13 установок прекратили добычу, из которых восемь были законсервированы на месте.

Ситуация с работой морских платформ в северных морях, предназначенных для использования в суровых природно-климатических условиях, преимущественно на шельфе Северо-Запада Европы, обстоит лучше, чем в других регионах.

Несмотря на резкое снижение со второй половины 2014 года мировых цен на нефть, коэффициент использования этих платформ вплоть до начала 2015 года оставался на уровне 100%. Ссылаясь на высокую себестоимость добычи нефти, операторы, работающие в северных морях, рассчитывали на дополнительные льготы от своих правительств. Кому‑то их удалось получить.

В первой половине 2015 года в норвежском и британском секторах северного шельфа объёмы добычи нефти достигали рекордного уровня. Этого удалось добиться за счёт повышения интенсивности производства наиболее перспективных скважин при сокращении общего количества задействованных в регионе морских платформ. Коэффициент их занятости составил 70%. Зимой 2015–2016 годов, когда цена на нефть достигла $30 за барр., некоторые морские буровые платформы в этом регионе переставали эксплуатировать. В результате к сентябрю 2016 года без работы остались ещё 20 установок. Общий коэффициент их использования опустился ниже 40% и только к июню 2017 года коэффициент загрузки вновь достиг отметки 40%.

Поможет ли списание старых платформ?

В общемировом масштабе сложилась ситуация, когда в России не стало хватать морских платформ на нефтедобывающем шельфе, в основном в арктической его части. В западных странах и в США, наоборот, спрос на них упал, и на рынке часть этих мощностей стала не востребована. Сегодня простаивающие платформы нельзя использовать в России из‑за санкционной политики США, а загрузить их у себя нечем. В итоге владельцы морских платформ несут значительные убытки, потому что стоимость ежедневной аренды морской платформы достигает $100 тысяч.

В сложившейся ситуации надежды на нормализацию положения в основном связаны со списанием имеющихся морских установок. К подобному шагу операторов подталкивает средний возраст полупогружного флота, существенно превосходящий аналогичный показатель буровых судов для глубоководных работ. Однако пока намеченные широкие планы далеки от реализации, общее положение не внушает операторам особого оптимизма.

Наша справка

Надводные платформы

Чтобы добывать нефть под толщей воды, применяются буровые платформы, которые ставятся на плавучие сооружения. В качестве плавательных средств используются понтоны, самоходные баржи. Морские буровые платформы имеют определенные конструктивные особенности, поэтому могут держаться на воде. В зависимости от того, какова глубина залегания месторождения нефти или газа, используются разные буровые установки.

Плавучая платформа

Плавучие платформы устанавливаются на глубину от 2 до 150 м и могут применяться в разных условиях. Плавучая буровая платформа - это выгодное сооружение, так как даже при небольших размерах она может выкачать большой объем нефти или газа, что дает возможность экономить на затратах на транспорт. Такая платформа проводит в море несколько дней, затем возвращается на базу, чтобы опустошить резервуары.

Стационарная платформа

Стационарная морская буровая платформа представляет собой сооружение, которое состоит из верхнего строения и опорного основания. Оно фиксируется в грунте. Конструктивные особенности таких систем разные, поэтому выделяются несколько видов стационарных установок.

Гравитационные - устойчивость этих сооружений обеспечивается собственным весом конструкции и весом принимаемого балласта.

Свайные - обретают устойчивость за счет забитых в грунт свай.

Мачтовые - устойчивость этих конструкций обеспечивается оттяжками или нужным объемом плавучести.

В зависимости от того, на какой глубине ведутся разработки нефти и газа, все стационарные платформы делятся на глубоководные и мелководные платформы.

Самоподъемная платформа

Самоподъемные буровые платформы похожи на буровые баржи, но первые более модернизированные и совершенные. Они поднимаются на мачтах-домкратах, которые опираются на дно. Конструктивно такие установки состоят из 3–5 опор, которые опускаются на дно для проведения буровых работ. Такие конструкции могут ставиться на якорь. Самоподъемная плавучая платформа может работать на глубине до 150 метров. Эти установки возвышаются над поверхностью моря благодаря колоннам, которые опираются на грунт.

Полупогружная установка

Полупогружная нефтяная буровая платформа - одна из популярных буровых установок на море, так как она может эксплуатироваться на глубине свыше 1,5 тыс. метров. Плавучие конструкции могут погружаться на значительную глубину. Установка дополнена вертикальными и наклонными раскосами и колоннами, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения. Верхний корпус таких систем - это жилые помещения, которые оборудованы по последнему слову техники и имеют нужные запасы.

Морская ледостойкая стационарная платформа «Приразломная» - уникальный в своем роде проект. А уникальность познается в сравнении: «СН» оценила достоинства и недостатки конструкций морских буровых

Инфографика: Анна Симанова

1. «Приразломная»

Первая в России морская ледостойкая стационарная платформа построена с учетом природно-климатических условий региона. МЛСП удерживается на дне моря, на глубине 19,2 метра, за счет своего веса - 506 тыс. т. Подмыву основания платформы противостоит каменная берма - это 120 тыс. т камня и щебня, отсыпанные вокруг МЛСП.

Запас прочности «Приразломной» превышает возможные нагрузки - ледовые, антропологические и техногенные

2. Обычная платформа

На стальные (иногда бетонные) опоры, прикрепленные ко дну, установлена буровая вышка, производственное оборудование, жилые и вспомогательные отсеки. Такие платформы устанавливаются на длительные сроки производства на глубине от 14 до 500 метров. Платформы на стальных опорах в ледовых условиях не используются.

Опоры-сваи стационарных платформ забивают в дно и бетонируют. Сваи первых платформ были деревянными

3. Гибкая башня

Закрепляемая платформа с многосекционным основанием типа «гибкая башня». Подводная часть представляет собой легкую и узкую конструкцию, сужающуюся ближе к верхней части. Гибкая башня позволяет платформе работать на значительных глубинах, подвижная структура компенсирует основную часть воздействия ветра и моря.

Большая часть волновой нагрузки на основание поглощается за счет инерции конструкции и не передается на саму платформу

4. Платформа TLP

Платформа удерживается в точном месте эксплуатации с помощью системы натянутых тросов. Такой тип креплений позволяет напрямую прикреплять устья скважин к скважинам с помощью жестких труб (райзеров). Однако такие платформы не приспособлены к большим ледовым нагрузкам, а также не имеют собственного хранилища нефти.

Платформа не может быть быстро отсоединена от своих якорей, что делает опасной ее эксплуатацию в полярных условиях

5. Платформа типа SPAR

Платформы с подводным основанием цилиндрического типа - самые крупные офшорные установки. Состоят из большого цилиндра, поддерживающего типичную верхнюю надстройку буровой. Цилиндрическое основание укреплено на плаву с помощью кабелей и тросов и стабилизирует платформу, учитывая ее перемещения на воде.

С помощью системы цепных лебедок SPAR способна горизонтально перемещаться над территорией месторождения

6. Буровое судно

Разработано специально для бурения глубоководных скважин, хотя обладает меньшей устойчивостью, чем полупогружные платформы. Якорная система позволяет судну вращаться вокруг вертикальной оси, чтобы компенсировать порывы ветра. Некоторые суда могут работать в полярных условиях, но сильно зависят от ледовой обстановки.

На буровых судах применяются «успокоители качки», позволяющие вести бурение скважин при волнении моря в 5–6 баллов

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.

Нефтяные (буровые) вышки - это сооружения, которые являются частью бурильных станций. Они делятся на мачтовые и башенные и используются для:

• СПО (спускоподъемных операций);
• поддержки (на талевой основе) буровой колонны при бурении;
• размещения бурильных труб, извлеченных из скважины;
• расположения талевой системы;
• размещения механизмов СПО и АСП, платформ: рабочей, экстренной эвакуации и вспомогательного оборудования;
• расположения верхнего привода.

Нефтяные вышки России строятся в основном на судоверфях Калининграда, Северодвинска, Выборга и Астрахани. Все буровые установки - это сложнейший комплекс, который предназначен для бурения любых скважин, как на земле, так и в море.

Первые нефтяные вышки в России были построены на Кубани. И одна из них дала фонтан нефти, позволивший вырабатывать более 190 тонн в сутки.

Виды бурения

Бурение разделяется на два вида: горизонтальное и Горизонтальное бурение - это бестраншейный управляемый метод прокладывания коммуникаций под землей с помощью специальных буровых установок. Бурение скважин - процесс большого и малого диаметра. Дно при этом называется забоем, а поверхность - устьем.

Буровая колонна

Буровая колонна - основная часть конструкции нефтяной вышки. Колонна состоит из:

Сама по себе бурильная колонна - это сборка из специальных бурильных труб, которые спущены в скважину. Трубы предназначаются для подачи механической и гидравлической энергии непосредственно к долоту, чтобы создать на него необходимую нагрузку и управлять траекторией скважины.

Функции бурильной вышки

Нефтяная вышка выполняет следующие функции:

• передает вращение между ротором и долотом;
• воспринимает реактивные моменты от двигателей забоя;
• подает промывочный агент к забою;
• подводит мощность (гидравлическую) к двигателю и долоту;
• вдавливает долото в породы при помощи силы тяжести;
• обеспечивает замену двигателя и долота путем их транспортировки к забою;
• позволяет проводить специальные и аварийные работы в самой скважине.

Работа нефтяной вышки

Предназначена нефтяная вышка для спуска и подъема в колонны. При этом вышка позволяет поддерживать ее на весу. Так как масса таких поддерживающих элементов многотонна, для уменьшения нагрузки используется специальное оборудование. А подъемное оборудование - одна из основных составляющих любой буровой вышки.

Также нефтяная вышка выполняет и ряд других работ: размещает в бурильной колонне талевую систему, и другое оборудование. При работе вышки самая большая опасность - это полное или частичное их разрушение. Чаще всего основной причиной является недостаточный надзор за конструкцией при эксплуатации.

Спускают и поднимают бурильные колоны по несколько раз. Операции эти строго систематичны и последовательны. Нагрузки на лебедку - цикличны. Когда происходит подъем, то мощность крюка идет от двигателя к лебедке, при спуске - наоборот. Для того чтобы мощности использовались максимально, применяют многоскоростные режимы работы. При бурении и после его окончания свечи поднимаются строго на 1-й скорости.

Разновидности буровых вышек

Нефтяные вышки делятся на разные типы по высоте, конструкции и грузоподъемности. Помимо вышек мачтового типа, используют и башенные, собирающиеся сверху вниз. Перед началом сборки монтируется подъемник на основании вышки. После полного монтажа он демонтируется.

Привышечные сооружения

При монтаже нефтяной вышки всегда проводится возведение рядом с ней привышечных сооружений, таких как:

• редуктор;
• насосный сарай;
• приемный мост (наклонный или горизонтальный);
• система очистки породы;
• склады для сыпучих материалов и химреагентов;
• вспомогательные сооружения при бурении (трансформаторные площадки и т. д.);
• бытовые объекты (столовая, общежития и т. д.);
• талевая система;
• лебедки;
• инструменты для развинчивания и свинчивания БТ.

Морские нефтяные вышки

От бурильной вышки, которая находится на суше, морская отличается наличием воды между буровой установкой и устьем скважины. Есть несколько способов бурения на акваториях:

• со стационарных морских платформ;
• с гравитационных морских платформ;
• с буровых самоподъемных установок;
• с буровых полупогружных установок;
• с буровых судов.

Нефтяная вышка в море - это платформа, основание которой опирается на дно, а сама она возвышается над морем. После окончания эксплуатации платформа остается на своем месте. Поэтому предусмотрена водоотделяющая платформа, которая изолирует скважину от воды и соединяет устье с площадкой платформы. На МСП монтируется устьевое оборудование.

Для того чтобы отбуксировать платформу к скважине, применяют пять буксиров, при этом участие принимают и вспомогательные суда (сопровождения, тягачи и т. д.). Морская гравитационная платформа - это основание, которое изготавливают из стали и железобетона. Нефтяная вышка строится в глубоких заливах и буксирами доставляется в нужную точку. Она предназначена как для бурения, так и для хранения и до ее отправки. Имеет большой вес, поэтому дополнительные устройства для удержания ее на месте не требуются.

Самоподъемная установка обладает хорошей плавучестью. Устанавливается на дно при помощи подъемных механизмов на недосягаемую для волн высоту. После окончания эксплуатации используют обсадные колонны и ликвидационные мосты.

Полупогруженная установка состоит из оборудованной площадки и понтонов, соединенных колоннами. Понтоны заполняются водой и погружают платформу на нужную глубину.

Самоподъемные установки имеют хорошую плавучесть и большой корпус, что обеспечивает буксировку сразу с установленным на них оборудованием. В установленной точке их опускают на дно и погружают в грунт.

Как сделать нефтяную вышку и из чего она изготавливается?

Буровые вышки изготавливают из профильного проката или отработанных компрессорных труб. Делают их высотой до 28 метров, а грузоподъемностью - до 75 тонн. Высокие вышки наиболее удобны, так как подъем и спуск можно производить не только одиночками, но и коленами, что значительно ускоряет работы.

Расстояние между нижними ногами вышки и верхней частью делают примерно по 8 метров. Если скважина неглубокая, то потребуются и мачты. Вышки и мачты монтируют на крепком фундаменте, который обязательно укрепляют дополнительно при помощи крепящихся к якорям.

На вышках устанавливают кронблоки, где располагается талевая система с крюком для подъема. Работа на нефтяных вышках предусматривает установку лестниц, которые монтируются для рабочих. Изготавливаются они из металла или дерева.