Освоение шельфовых месторождений

Из-за более высокой подвижности  газа и воды по сравнению с нефтью конусообразование может привести к дальнейшему сокращению охвата пласта процессом вытеснения и ухудшению условий добычи нефти (высокий газовый фактор, высокая обводненность добываемой продукции, низкий дебит по нефти и т.п.). 

Низкий коэффициент  охвата пласта воздействием

Как уже было отмечено выше, сочетание  неоднородности фильтрационно-емкостных  свойств пласта с неблагоприятным  соотношением подвижностей и плотностей фильтрующихся в нем фаз приводит к низкому охвату пласта воздействием и не позволяет, как правило, добиться высоких показателей разработки.  

 

Рис.3.- Процесс образования водяного конуса: а— стационарное распределение фаз, предшествующее добыче; б— первая стадия образования конуса: искривление поверхности ВНК; в— прорыв конуса к перфорационным отверстиям, начало одновременной добычи нефти и воды.

Контрольные вопросы:

1. Понятие о континентальном шельфе?

2. От чего зависят общие капитальные вложения?

3. Что вы понимаете под словом «кромка»?

4.В чем отличается разработка  шельфовых месторождений от разработки  месторождений на суше?

5.Что такое целики нефти ?

6. Как образуются водяные и газовые конусы?

7. Каким должен быть  коэффициент  охвата пласта воздействием ?

 

 

 

 

 

 

Лекция №3.    Поисково-разведочные работы  на   шельфе (геофизика).

                                          Элементы гидрогеологического режима.  

 

Сложные в техническом  отношении, весьма дорогостоящие и связанные со значительным риском операции по разработке месторождений нефти и газа шельфовых зон морей и океанов включают целый комплекс взаимосвязанных этапов.

Разведочные работы. Проводимые с целью определения местонахождения геологических структур, в которых возможно скопление нефти и газа, разведочные работы осуществляют в три фазы:

-региональные исследования  с целью выделения перспективных  геологических информаций;

-изучение общих черт геологического  строения, оценка перспектив нефтегазоносности и  подготовка площадей геологогеофизическими методами к поисковому бурению;

-подготовка месторождений  (залежей) к разработке с подсчетом  запасов по промышленным категориям.

  В первый фазе используют методы гравиметрической и магнитной разведки, включая фотографирование поверхности Земли со спутников и измерения при помощи средств инфракрасной техники.

Во второй фазе производят поисковые и. детальные геолого-геофизические работы. Для этих целей используют другие методы разведки — сейсмические исследования, изучение проб, взятых со дна моря. Вторая фаза включает также структурное и параметрическое бурение.

Третья фаза разведочных работ является завершающей и ведет к открытию месторождения (глубокое разведочное бурение). При этом производят оконтуривание месторождения, испытание скважин и подсчет запасов нефти и газа.

 

Элементы гидрогеологического режима.

Освоение морских нефтяных и  газовых месторождений коренным образом отличается от разведки и разработки их на суше. Большая сложность и специфические особенности проведения этих работ в море обусловливаются окружающей средой, инженерно-геологическими изысканиями, высокой стоимостью и уникальностью технических средств, медико-биологическими проблемами, вызванными необходимостью производства работ под водой, технологией и организацией строительства и эксплуатации объектов в море, обслуживанием работ и т. п.

Особенностью континентального шельфа нашей страны является то, что 75% акваторий расположено в северных и арктических районах, которые продолжительное время покрыты льдами, а это создает дополнительные трудности в промышленном освоении. Окружающая среда характеризуется гидрометеорологическими факторами, определяющими условия проведения работ в море, возможность строительства и эксплуатации нефтепромысловых объектов и технических средств.

Основные из них:

• температурные условия
• ветер
• волнения
• течения
• уровень воды
• ледовый покров морей
• химический состав воды и др.

 

Учет этих факторов дает возможность  оценить их влияние на экономические показатели поисково-разведочных работ и морской добычи нефти и газа. Строительство морских нефтепромысловых сооружений требует проведения инженерно-геологических изысканий морского дна. При проектировании фундаментов нефтепромысловых сооружений особое внимание уделяют полноте и качеству инженерно-геологических изысканий грунтов на месте и в лабораториях. Достоверность и полнота данных в значительной мере определяют безопасность эксплуатации сооружения и экономичность проекта.

С увеличением глубин моря резко  возрастает стоимость разработки месторождений. На глубине 30 м стоимость разработки в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м — в 6 раз и на глубине 300 м — в 12 раз.

В последние годы проводятся большие  научно-исследовательские работы и опытно-промышленная эксплуатация, как отдельных  узлов,  так  и  целых  комплексов  оборудования  подводной эксплуатации скважин. Особого внимания заслуживает подводная эксплуатация морских месторождений в ледовых условиях. Это обусловлено устранением возможных действий льдов на технические средства, уменьшаются навигационная опасность, пожароопасность и обеспечивается экономичность разработки месторождения.

Проблемой пока являются прокладка  и особенно обследование, и ремонт подводных трубопроводов в межледовый период. Эксплуатация морских технических средств, и в основном техники для подводных методов разработки, требует обеспечения безопасного ведения подводно-технических работ при ремонте и осмотре подводной части плавучих средств и гидротехнических сооружений. Наряду с решением технических вопросов необходимо решать ряд задач по медико-биологическому обеспечению жизнедеятельности человека, в том числе в экстремальных условиях, а также задач медико-технических аспектов тепловой защиты жизнедеятельности человека при проведении работ под водой.

Разведка и разработка морских нефтяных и газовых месторождений — сложные в техническом отношении операции, весьма дорогостоящие и связанные со значительным риском. Основные проблемы при освоении этих месторождений — проблемы техники и технологии производства этих работ.

Работы  по разведке  и  разработке  морских  месторождений обычно ведутся в два этапа:

• На первом этапе производятся геологоразведочные работы в межледовый период, и в этом случае, возможно,  применять технику,  которая  работает  в  умеренных зонах. 
• На втором этапе, при разработке месторождений, т. е. добыче, подготовке и транспорте нефти и газа, вследствие непрерывного производственного цикла, при котором процесс должен вестись круглый год, в том числе зимой, когда  море покрыто льдом, требуется уникальная и надежная техника, технические и технологические параметры и конструктивные решения которой   обусловливаются  требованиями   высокой   надежности, долговечности, обеспечивающими безопасность работ в каждом конкретном районе.

Одно из основных  условий успешного решения проблемы обустройства- наличие достаточной по объему и качеству информации  об окружающей среды.  Темпы роста данных наблюдений в мировом океане весьма высоки, что обеспечивает удвоение объема накапливаемой информации  каждые 5-6 лет. Благодаря быстрому развитию космических средств наблюдений ожидается, что в ближайщем будущем продолжительность увеличения информации, возможно, несколько уменьшится.

Тщательное изучение гидрометеорологических  условий наиболее необходимо при  осовении нефтяных и газовых месторождений. Это обусловлено тем, что гидротехнические сооружения строятся  и эксплуатируются  в незащищенных акваториях  в тяжелых погодных условиях. В экстремальных условиях окружающей среды сооружения должны выстоять и не разрушиться от воздействий стихии и обеспечить  надежность в работе на весь период эксплуатации месторождения (25-30 лет).

На разных этапах проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений  требуются  различные объемы гидрометеорологической информации.

На этапе проектирования морских нефтепромысловых сооружений требуются более детальные и в больших объемах данные для определения мест и схемы размещения на площади  месторождения гидротехнических сооружений и степени воздействия среды на них. Сюда входят следующие исходные данные:

- максимальная высота волн и  соответствующий им период;

- максимальные значения скорости  ветра и течений;

- экстремальные изменения уровня  воды с учетом приливов и  штормовых нагонов;

- ледровые условия;

- режимные распределения высот,  периодов и параметров волн, волн по румбам, скорости и направления ветров и течений;

- профили течений, спектра ветра  и  волн, групповые свойства  волн;

- ход скорости ветра и параметры  волн в типовых и наиболее  жестких штормах.

Ветровой режим – основной метеорологический фактор, влияющий на такие гидрологические элементы , как волнение , течение, дрейф льда и т.д. Силу ветра и влияние ее на гидрометеорологическое состояние водного бассейна принято определять по шкале Бофорта.

Морские течения - поступательное движение масс  новой суши  и т.д. Морские течения, оказывающие большое влияние  на циркуляцию атмосферы и климат в различных частях земного шара, вызваны трением ветра  о поверхность моря, неравномерным распределением  солености (а, следовательно, и плотности) воды, изменением атмосферного давления, происходящем за счет притока и оттока морских вод. Различаются морские течения по степени устойчивости: изменчивые, временные, периодические (сезонные), устойчивые; по расположению: глубинные поверхностные, придонные; по физико- химическим и температурным свойствам.

 Волной именуется распространение колебаний (возмущений) в любой деформированной среде. Из много численных типов волн существенно роль играют ветровые и гравитационные. Наиболее важными для расчетов параметрами являются их длина, высота и частота.

Исследования окружающей среды  ведутся по специальным методикам  и рекомендациям, разработанным  специальными организациями, обществами и ведомствами с учетом требований отраслей. Фундаментальными исследованиями  занимаются государственные организации, ассоциации и т.п.

 

 

Контрольные вопросы:

 

1.В чем заключается сложность  освоения морских месторождений?

2. Чем характеризуется окружающая среда?

3. Что входит в гидрометеорологические факторы?

4. Какие исходные данные нужны для проектирования нефтегазовых сооружений не море?

5. Дайте определения  ветровому режиму, морским течениям и волнам.

 

 

 

 

 

Лекция № 4. Морские  буровые установки. Самоподъемные  буровые установки (СПБУ). Типы опорных  колонн.

Плавучие буровые средства классифицируют  по способу  их установки  над скважиной в процессе бурения, разделяя на два основных класса:

1. Опирающиеся при бурении на морское дно (относят плавучие БУ самоподъемного (СПБУ) и погружного (ПУ) типов);
2. Находящиеся при бурении и освоении в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС)).

 

  Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) применяют  преимущественно в разведочном  бурении на морских нефтяных и  газовых месторождениях в акваториях с глубинами вод 30—120 м. (рис. 4).

Существует ряд  конструкций и типов СПБУ. Их различают по конструкции корпуса, числу и конструкции опорных колонн и подъемных устройств. Ha определение числа опорных колонн влияет ряд факторов: глубина моря, гидрометеорологические условия, способ задавливания опорных колонн в грунт и извлечение их из грунта, морское дно, общая масса поднимаемого корпуса, технологичность и трудоемкость изготовления и др. На больших глубинах возрастают волновые нагрузки на каждую колонну.

В целях обеспечения прочности на изгиб большой длины колонн требуется увеличение ее поперечного сечения.

 

Рис. 4  -Общая схема СПБУ

 

 

 Поэтому на глубинах более  60 м в установках применяют  не более четырех опор со значительным преобладанием установок с тремя опорами и начиная с глубины 90 м используют установки только с тремя опорами.

Установки с цилиндрическими опорами применяют на глубинах до 45 м (примерно 65—70%) и в диапазоне глубин 45—75м — установки с цилиндрическими и ферменными опорами, а на глубинах свыше 75м используют установки только с ферменными опорами. Конструкции ферменных опор проектируют прямоугольной, квадратной и треугольной формы. Наиболее удачная конструкция — опора треугольного сечения. Последняя удачно вписывается в треугольную форму корпуса и имеет относительно меньшее число элементов, подверженных воздействию волн. Нижние концы опор заканчиваются башмаками или общей опорной плитой, связывающей опорные колонны между собой.