Морское бурение

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ (off-shore drilling) - разновидность буровых работ, выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований.

По глубине скважин морское бурение подразделяют:

• морское неглубокое бурение (до 500 м ниже уровня дна моря) для поиска твёрдых полезных ископаемых, инженерно-геологических и структурно-картировочных изысканий, научных исследований и т.д.;
• морское глубоководное бурение преимущественно для поиска и освоения нефтегазовых ресурсов Мирового океана.

Морское бурение, выполняемое с целью изучения строения земной коры, может относиться к обоим видам.

Специфика проведения этих работ в море обусловлена:

• окружающей средой,


• инженерно-геологическими изысканиями,


• высокой стоимостью,


• уникальностью технических средств,


• особенностями производства работ под водой,


• технологией,


• организацией строительства,


• эксплуатация объекта и тд.

Морское бурение осуществляется со стационарных гидротехнических сооружений и плавучих буровых установок.

К стационарным гидротехническим сооружениям относятся эстакадные площадки, дамбы, искусственные грунтовые острова, сооружаемые на мелководье (глубина воды до 30 м), и стационарные платформы, устанавливаемые на больших глубинах.

Самая глубоководная стационарная платформа сооружена в 1980 на месторождении Коньяк в Мексиканском заливе (глубина воды 312 м). Разработаны проекты глубоководных стационарных платформ для глубин воды 450-600 м.

На шельфе арктических морей (например, море Бофорта) для бурения поисково-разведочных скважин сооружают также искусственные ледовые острова 2^х типов: плавучие и опирающиеся на дно.

Ледовые острова строят путем налива или набрызгивания морской воды на естественный лед.

По технологии закачивания скважин различают морское бурение с надводным или подводным расположением устья скважины.

Бурение с надводным расположением устья ведут со стационарных гидротехнических сооружений и с самоподъёмных буровых установок (СПБУ).

Технология бурения, закачивания и испытания морских скважин с надводным расположением устья аналогична подобным работам на суше.

Бурение морских скважин с подводным расположением устья производится с буровых судов, полупогружных и самоподъёмных буровых установок, а также с плавучих искусственных ледовых островов.

Самоподъёмные платформы с консольным расположением вышечного блока могут бурить скважины как с подводным, так и с надводным расположением устья, причём в последнем варианте устье располагается на отдельной стационарной платформе.

Техника и технология бурения скважин с подводным расположением устья имеют ряд отличий от техники и технологии бурения на суше.

После забивки в морское дно направления, играющего роль сваи, на нём устанавливают донную плиту, на которой с помощью водолазов или направляющих канатов монтируют подводный устьевой буровой комплекс массой 90-175 т и высотой до 12 м.

Комплекс соединён с плавучей буровой платформой водоотделяющей колонной, на которой снаружи закреплены линии манифольда и выкида.

Для натяжения водоизолирующей колонны применяют специальные системы натяжения, а в случае длинных колонн для уменьшения веса к ним крепят специальные поплавки.

Подводный устьевой комплекс включает: блок дивертора и переходный блок с системами управления; блок превенторов (превенторы с трубными, глухими и срезающими плашками, а также универсальные превенторы); аварийную акустическую систему управления противовыбросовым оборудованием и др.

Над верхним универсальным превентором может располагаться узел шарнирного соединения, допускающий изгиб водоотделяющей колонны в пределах до 10° в любом направлении.

На полупогружных буровых установках и буровых судах над вертлюгом размещают компенсатор вертикальных перемещений, позволяющий сохранять постоянную нагрузку на буровой инструмент при вертикальных перемещениях судна, вызванных волнением моря. Аналогичную технику применяют при бурении с искусственных плавучих ледовых островов.

При бурении с бурового судна с водоотделяющей колонной и подводным устьевым буровым комплексом максимальная глубина воды 2074 м, без водоотделяющей колонны (с выносом шлама на дно океана) - 6100 м.

Стоимость морского бурения выше, чем на суше:

• в зависимости от климата - стоимость поисково-разведочной скважины (глубина около 500 м) составляет 3-6 млн. долл США для условий Мексиканского залива, 15-20 млн. долл США для условий Северного моря и до 50 млн. долл США на шельфе арктических морей;
• в зависимости от глубины моря - на глубине 30 м стоимость бурения в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м - в 6 раз и на глубине 300 м - в 12 раз.

Бурение морских разведочных скважин на незамерзающем шельфе проводится почти исключительно с буровых установок погружного, полупогружного, самоподъёмного типов и буровых судов.

Бурение эксплуатационных скважин ведется со стационарных буровых платформ 1 или 2^мя буровыми станками.

Куст морских скважин на стационарной платформе может содержать 12 - 96 скважин.

Наметилась тенденция к росту числа эксплуатационных скважин с подводным закачиванием устья, бурение которых ведётся с самоподъёмных или полупогружных платформ.

История морского бурения.

В России морское бурение началось засыпкой Бибиэбатской бухты и последующим бурением с засыпанной территории.

В 1940^х гг. началось использование металлических свай и сварных оснований при глубине моря 4 - 10 м.

Затем стали использоваться стационарные платформы для бурения при глубине воды более 100 м.

Следующий этап - плавучие морские платформы и буровые суда различного водоизмещения.

Полигоном для внедрения новой техники и технологий стало Северное море.

В 1965 г. рекордная глубина моря при бурении составляла 193 м, то в 1979 г.-1487 м, в 1990 г. -2086 м и более.

В 1970-1980 гг. в Северном море были установ­лены морские стационарные платформы гравитационного типа, прообраз МЛСП Приразломная.

Подводное устьевое оборудование

На море широко используются комп­лексы подводного устьевого оборудования, устанавливаемые на мор­ском дне.

Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а установленное на морском дне оборудо­вание меньше подвержено механическим повреждениям.

Комплекс подводного устьевого оборудования (ПУО) предназначен для:

• направления в скважину бурильного инструмента,
• обеспечения замк­нутой циркуляции бурового раствора,
• управления скважиной при буре­нии и др.;
• наземного закрытия бурящейся скважины с целью предупреждения возможного выброса из скважины при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря.

Существует разные конструкций ПУО, обеспечивающих бурение скважин на различных глубинах моря.

Недостаток размещения ПУО на дне моря - сложность управления эксплуатации и ремонта.

Ниже показана схема расположения подводного комплекса устьевого оборудования на полупогружной плавучей буровой установке (ППБУ).

На палубе ППБУ постоянно смонтировано оборудование:

• натяжные устройства 1 с направляющими роликами. 2, поддерживающие водоотделяющий стояк в постоянно натянутом состоянии и компенсирующие перемещения ППБУ относительно стояка, соединен­ного нижним концом с противовыбросовым оборудованием (ПО);
• лебедки 4 с приводом для намотки и хранения многоканальных шлангов дистанционного управления ПО;
• лебедки 5 для подъема и спуска многоканальных шлангов 9 и коллек­торов 11 дистанционного гидравлического управления;
• главная электрическая панель бурильщика 3 для управления ПУО и минипанель 6, гидравлическая силовая установка 7 с гидронасосами и пневмогидравлическими аккумуляторами;
• манифольд регулированием дросселирования и глушении сква­жины 17;
• блок противовыбросового оборудования 18;
• компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны, подвешенный на вышке;
• натяжные устройства 19, поддерживающие направляющие канаты постоянно натянутыми и компенсирующие перемещение платформы относительно подводного устьевого оборудования.

Комплектность подводного комплекса:

• водоотделяющая колонна (мор­ской стояк) 10,
• многоканальный шланг 9, 15 коллекторы 11, плашечные превенторы 12, опорно-направляющее основание 13, опор­ная плита 14, направляющие канаты 16, верхняя и нижняя гидравли­ческие муфты, шаровое соединение (угловой компенсатор), телеви­зионная камера телескопического компенсатора и другие узлы.

Особенности бурения морских нефтяных и газовых скважин

Отличия охватывают круг вопросов, связанных с:

• конструкцией скважин в верхней (подводной) части
• забуриванием ствола скважины,
• оборудованием противовыбросовыми уст­ройствами устья скважины и др.

Особенность морского бурения - перемещение бурового судна (МБП))относительно под­водного противовыбросового устьевого оборудования, размещенного над устьем бурящейся скважины и закрепленного на морском дне.

Для компенсации вертикальных перемещений бурильной колонны между талевым блоком и крюком устанавливается специальное устройство-компенсатор вертикальных перемещений.

Горизонтальные перемещения компенсируются специальным устройством - водоотделяющей колонной (стояком), устанавливаемым между подводным противовыбросовым оборудованием и палубой установки.

Буровая вышка испытывает дополнительные динамические нагрузки, возникающие во время качки, как при бурении, так и при переходе с оконченной бурением скважины на новую точку.

Циркуляционная система промывки скважины, очистки и приготов­ления бурового раствора выполняется закрытой и замкнутой, так как применение открытой желобной системы из-за качки затруднена.

Особенность работы механиз­мов авто­матизации спуско-подъемных операций (АСП) на буровых установках, находящихся на плаву, связана с качкой плавучего бурового средства. Возникает необходи­мость в участии дополнительных механизмов: компенсатора вертикальных перемещений, нижнего захвата, нижнего магазина и др.

Выполнение спуско-подъемных операций с применением механизмов АСП при волнении моря, является сложным технологическим процес­сом. Совмещение операций свинчивания и развинчивания свечей с опе­рациями спуска и подъема бурильной колонны, требует от буровой вахты высокой квалификации.

Обслуживание работ в море

Используют вспомогательные плаву­чие средства:

• плавучие краны и крановые суда с набором комплекса сваебойного оборудования и оборудования для производства погрузочно-разгрузочных работ;
• суда снабжения обычного типа и ледового класса;
• морские буксиры, транспортные баржи;
• суда - трубоукладчики;
• суда по борьбе с пожаром, ЛАРН;
• суда по доставке экипажа МБП, эвакуации персонала в случае аварий;
• вертолеты обслуживания объектов в море.

Работы включают:

• перевозку опорных блоков и модулей верхнего строения МБП и установку их на месте эксплуатации;
• установку подводных трубопроводов;
• снабжение МБП и специальных плавсредств необ­ходимыми материалами и инструментами на всех этапах освоения месторождения;
• очистку акваторий морей от загрязнения;
• ЛАРН, борьба с авариями и пожарами;

Правила работы на море.

1. Все члены буровой бригады, особенно бурильщики, должны хорошо знать:

• геолого-технический наряд (ГТН),
• особенности бурения в данном районе,
• геологический разрез скважины, интервалы возможных осложнений.

2. Члены буровой бригады должны быть совместимыми друг с другом. Взаимоотноше­ния внутри бригады могут играть решающую роль в экстре­мальных ситуациях (аварии, газовые выбросы, пожары и т.д.), при которых от буровой бригады требуется мастерство, хладно­кровие, мужество и самоотверженность.

3. Все члены буровой бригады, должны иметь высокую квалификацию.

4. Процесс бурения следует выполнять в точности согласно технологическому процессу, без отклонений.

5. Дисциплина и бдительность во время всего техпроцесса строи­тельства скважины.

6. Соблюдение правил техники безопасности. Каждый член буровой бригады должен твердо знать свои обязанности при нештатной ситуации.

7. Каждый член буровой бригады должен строго следовать должностной инструкции.