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 2х 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 2мя 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 1940х 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.
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.