Сверхглубокие скважины

 

По мере развития нефтегазодобывающей промышленности в связи с постепенным усложнением и увеличением числа выполняемых на скважине технологических процессов и особенно в связи с разработкой месторождений нефти и газа на заболоченных территориях, на Крайнем Севере, на мелководном и глубоководном морском и океанском шельфе появилась необходимость в сооружении вокруг скважины специальных нивелированных площадок для размещения на них стационарного или передвижного технологического оборудования и для других

целей.

При разработке месторождений на суше эти площадки создаются на грунтовой основе, на заболоченных территориях — намывкой грунта в зоне устьев скважин или сооружением металлоконструкций. При разработке месторождений на мелководном шельфе площадки и транспортные коммуникации, связывающие их, сооружаются в виде системы эстакад или отдельно стоящих платформ, базирующихся на металлоконструкциях или сваях.

Наиболее сложных, качественно новых решений потребовала разработка месторождений на глубоководном морском и океанском шельфе. Необходимость создания площадок —оснований для проводки скважины и ее последующей эксплуатации обусловила возникновение многочисленных вариантов базирования средств бурения и эксплуатации скважин, к которым в настоящее время относятся стационарные, плавучие, полупогруженные и подводные основания. Все эти сооружения весьма сложны, металлоемки и дороги. Стоимость их соизмерима, а часто превышает стоимость собственно скважины.

 

 

 

6 Прискважинные сооружения и транспортные коммуникации на суше, заболоченных территориях и мелководных акваториях

 

Эксплуатационные нефтяные и газовые, а также нагнетательные скважины на суше оснащаются горизонтальной площадкой, размеры которой должны позволять размещать агрегаты и другое оборудование для выполнения различных технологических процессов, необходимых по условиям эксплуатации скважины в различные периоды разработки месторождения. К таким агрегатам прежде всего относятся агрегаты подземного ремонта скважин, а также для промывки, кислотной обработки, гидроразрыва пласта, депарафинизации.

Поверхность площадки должна быть строго горизонтальной, ровной и обладать несущей способностью, исключающей возможность ее деформации. Наиболее экономически целесообразно такую площадку сооружать с цементным покрытием, монолитную или блочную, рассчитанную на весь срок службы скважины. Расчеты показывают, что даже при относительно редко проводимых подземных ремонтах расходы на сооружение капитальной с твердым покрытием прискважинной площадки окупаются после нескольких подземных ремонтов скважин (п. р. с.).

Иногда на заболоченных территориях площадки и дороги, связывающие их, сооружаются на свайных фундаментах и уложенных на них металлоконструкциях. Подобные же сооружения применяются в широких масштабах для разработки морских шельфовых месторождений в Советском Союзе на Каспийском море, где они используются до сих пор на акваториях с небольшими (8—12 м) глубинами моря. Месторождение Нефтяные Камни в районе Баку полностью разработано с использованием металлических свайных оснований и эстакад общей протяженностью более 300 км. По масштабам использования подобных сооружений это месторождение единственное в мире.

 

7 Прискважинные сооружения для разработки месторождений на глубоководном шельфе

Особенности сооружений для проведения работ у устья скважин в процессе их эксплуатации при глубине моря более 50 м обусловлены спецификой их бурения. С этой точки зрения их можно разделить на две группы: сооружения, в которых полностью или частично использованы элементы буровых платформ и предназначенные только для эксплуатации скважин.

Поскольку стоимость бурового оборудования в большинстве случаев составляет меньшую часть стоимости всего сооружения, то в ряде случаев часть его может быть оставлена и на период эксплуатации скважин. Причем при использовании специального эксплуатационного оборудования его конструкция тесно связана или предопределяется конструкцией буровой техники, технологией бурения и особенностями заканчивания скважины.

Конструкции, в которых используют элементы буровых платформ, бывают свайного, одноколонного и островного типов.

Конструкции второй группы делятся на свайные, одноколонные и подводные автономные системы.

Свайные конструкции для бурения и эксплуатации скважин позволяют осуществить весь комплекс работы при глубине моря до 300 м. Они либо полностью оставляются после бурения скважин, либо верхняя часть с буровым оборудованием заменяется на более легкую, позволяющую эксплуатировать скважину.

Улучшенная разновидность конструкций свайного типа — башенная платформа (рис 6)—представляет собой четыре вертикальные опоры диаметром 1,5—2,4 м с расстоянием между ними 30,5 м. Опоры соединены поясами и раскосами, Платформа закрепляется на морском дне сваями, пропускаемыми внутри опор. Эти же сваи могут служить в качестве кондукторов скважин. Конструкция предназначена для работы при глубине моря до 475 м. В верхней части расположены две палубы размером 45,7X45,7 м, на которых размещается все оборудование. Ферма расчаливается 20 якорями. Отдельные элементы фермы доставляются на баржах, после заполнения их внутренних полостей водой они в вертикальном положении устанавливаются в необходимом месте и заякориваются.

рис.6 Расчлененная платформа башенного типа

 

рис.7 Одноколонная буровая платформа

 

 

В процессе эксплуатации это сооружение должно выдерживать волны высотой до 30 м и ураганный ветер. Срок службы 40—50 лет.

Конструкция опор платформы, используемой для бурения и эксплуатации, должна обеспечивать защиту участков эксплуатационных колонн от дна моря до устья от внешних воздействий. Это достигается за счет расположения скважин внутри фермы либо проводкой скважин через цемент, заполняющий внутренний объем опор. Во втором случае диаметр труб для опор составляет 5—7 м, а их внутренняя полость заполняется цементным раствором при сооружении платформы.

Одноколонные платформы представляют собой сооружение, состоящее из трех частей: нижней, заглубленной в морское дно и заполненной бетоном, промежуточной и верхней, часть которой находится под водой. Верхняя часть несет на себе оборудование, необходимое для бурения и эксплуатации скважин, жилые и складские помещения.

Одноколонная (или одноопорная) платформа (рис. 7) для бурения и эксплуатации скважин имеет полый колоколообразный металлический корпус 5, в нижней части которого установлено кольцо 8, снабженное цилиндрическими коронками 9, заглубленными в дно и препятствующими горизонтальному смещению платформы. Внутренняя полость корпуса 5 разделена на отсеки 6, в которые по трубопроводам 7 подается балласт — вода или песок. В верхней части колокола имеется клапан 4 для удаления воздуха при затоплении платформы. Кольцо 8 соединено с резервуаром 11 посредством радиальных стержней 10. В верхней части резервуар соединен с корпусом. С помощью конического переходника, являющегося верхней частью резервуара, корпус соединен с полой трубчатой колонной 3, несущей на себе площадку 2 с буровым 1 или эксплуатационным оборудованием. Через резервуар проходят две трубы 12, 13, одна из которых служит кондуктором при бурении скважины, а вторая — для подачи в резервуар балласта.

Платформы подобного типа называются гравитационными, поскольку они не крепятся ко дну моря. Их доставляют на места установки на плаву, и после выпуска воздуха из внутренних полостей и заполнения балластом платформу устанавливают на дне. После бурения скважин добываемая нефть хранится в центральном резервуаре либо внутри корпуса. Все работы в процессе эксплуатации скважин ведутся с верхней палубы площадки, где расположены устья скважин. Для перемещения платформы на новое место балласт удаляют, во внутренние отсеки закачивают воздух, и платформа всплывает.

Платформы островного типа обычно сооружаются при глубине моря не более 100—130 м. Предельная целесообразная глубина до 200 м. Особенно эффективно применение подобных конструкций при постоянном воздействии сильных волн, ветра и льда.

Для бурения и эксплуатации скважин в ледовых водах Арктики разработан проект ледового острова, который представляет собой в вертикальном поперечном сечении два усеченных конуса, приставленных вершинами друг к другу. Подобная форма наиболее эффективна для разрушения и отвода льда,, движущегося относительно острова под действием течения и ветра.

Помимо описанного, применяются острова, сооружаемые и* железобетона. По сравнению с металлическими они более устойчивы против коррозии, не подвержены усталостным деформациям и более стабильны за счет большей массы.

Специальные конструкции для эксплуатации скважин применяют обычно в тех случаях, когда для бурения скважин используют передвижные основания. Последние подразделяются на самоподъемные и плавучие. Самоподъемные морские буровые имеют плавучий корпус, который можно транспортировать по морю. На корпусе смонтированы буровая вышка, энергетическое и буровое оборудование, склады, жилые помещения. В корпусе имеются шахты, через которые спускаются три или четыре опоры. После их спуска и закрепления в твердом грунте корпус с помощью домкратов поднимается на высоту, необходимую для ведения работ при любой погоде.

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная техника позволяет бурить скважины на континентах глубиной до 10-15 км. Прямое проникновение на большие глубины требует новых технологий бурения и остается пока делом будущего. Первые впечатляющие научные результаты позволяют надеяться, что необходимые технические средства будут созданы достаточно быстро.

Полученные с помощью глубокого и сверхглубокого бурения новые данные о реальном глубинном строении земной коры, в том числе о явлениях активного взаимодействия вода-порода, которые приводят к формированию неоднородностей типа волноводов и ложных границ, заставили внести серьезные коррективы в интерпретацию геофизических измерений.

Следует подчеркнуть, что сами программы научного бурения являются мощным стимулом технического прогресса и международной кооперации ученых. Например, благодаря такой программе в СССР было создано уникальное буровое оборудование, изготовленное на отечественных заводах, которое позволило пробурить самую глубокую в мире скважину (12,3 км). Опыт бурения сверхглубокой скважины в Германии был очень полезным с точки зрения организации и проведения научных исследований. В ближайшие годы, вероятно, будет реализована широкая международная программа глубокого научного бурения на континентах, сопоставимая по размаху с бурением в океанах. Сейчас стало очевидным, что это совершенно необходимо для дальнейшего развития геологической науки.

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коршак А.А.,Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела. Уфа: ООО«ДизайнПолиграфСервис»,2002.
2. Резанов И.А. Сверхглубокое бурение. М.: Наука, 1981.
3. Молчанов Г.В., Молчанов А.М. машины о оборудование для добычи нефти и газа.М.:Недра, 1984.
4. Казанский В.И. Континентальное научное бурение // Геология руд. месторождений. 1990. № 2 
5. Хахаев Б.Н., Певзнер Л.А., Кременецкий А.А. Континентальное научное бурение в России, состояние и основные направления развития // Разведка и охрана недр. 1994. № 1.