Морская добыча нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Геологи исследуют как сушу, так и акватории морей и океанов.

Месторождения природного газа находятся не только на суше. Существуют морские месторождения -- нефть и газ иногда встречаются и в недрах, скрытых водой.

Почти 70 процентов поверхности Земли находится под водой; неудивительно, что поисково-разведочные компании обращают внимание на коренные породы и отложения ниже уровня океана, рассматривая их в качестве источника полезных ископаемых Эта так называемая «морская добыча» - дело не новое. Первые морские разведочные работы велись в 1960-х и 1970-х годах, Если большая часть поверхности Земли покрыта водой, так почему метод морской добычи так медленно набирает силу? Этому существует два объяснения: политика и технологические ограничения. До Конференции ООН по морскому праву не было согласия о том, какая часть морского шельфа принадлежит стране, а где начинаются международные воды. Теперь, когда урегулированы вопросы владений, шагнула вперед технология, а цены на товары стали заоблачными, все острее встает вопрос морской геологоразведки.

В наше время достаточно остро встает вопрос о совершенствовании морских буровых установок, о том, как сделать добычу нефти на акваториях более продуктивной и безопасной.

История морской добычи нефти

Начало морской добычи нефти относится к 20-м годам девятнадцатого, когда в районе города. Баку в 20-30 м от берега сооружали изолированные от воды колодцы, из которых черпали морскую нефть из неглубоко залегающих горизонтов. Обычно такой колодец эксплуатировался несколько лет. B 1891 на Калифорнийском побережье Тихого океана была пробурена наклонная скважина, забой которой отклонился на расстояние 250 м от берега, впервые вскрыла продуктивные пласты морской залежи. C тех пор калифорнийский шельф стал основным объектом поиска, разведки и добычи углеводородов под дном Tихого океан.

Первый в мире морской нефтепромысел появился в 1924 около города Баку, где начали вести бурение скважин в море c деревянных островков, которые позднее стали крепить стальными сваями, цементируемыми в морском дне. Основания для бурения скважин c целью разработки морских нефтяных месторождений стали создавать в CCCP в начале 30-x гг. 20 века.

B конце 40-x - начале 50-x годов широкое применение на Kаспие получил эстакадный способ добычи нефти. Подобные морские нефтепромыслы при глубине моря 15-20 метров были сооружены также в Мексиканском заливе и в Венесуэле. Строительство плавучих технических средств для освоения морских месторождений нефти началось в основном в 50-x годах 20 века c создания Буровых платформ.

Систематические поиски нефтяных месторождений на акваториях морей и океанов были начаты в 1954. B 1965 всего 5 стран мира осуществляли морскую добычу нефти, в 1968 -21 страна, в 1973 более 30 стран, в 1984 свыше 40 государств добывают газ и нефть co дна морей и океанов и свыше 140 осуществляют их поиски на шельфах.

География месторождений

Работами на нефть и газ охвачены огромные акватории Мирового океана. В осадочной толще дна которого открыто около1000 месторождений.

Основные запасы нефти и газа приходятся на континентальный шельф, в ряде районов Мирового океана считаются нефтегазоносными также континентальный склон и океаническое ложе. Месторождения нефти и газа обнаружены на шельфах 60 стран. Более 500 залежей разрабатывается y побережья США, около 100 - в Северном море, более 40 - в Персидском заливе. Нефть обнаружена и добывается на шельфах Северной и Южной Америки, Европы, Юго-восточной Азии, Африки, Австралии, Новой Зеландии и ряда других акваторий. B CCCP традиционный нефтедобывающий район - Каспийское море.

В Атлантическом океане и его морях открыто большое количество морских месторождений нефти и газа, которые интенсивно разрабатываются. К богатейшим морским нефтегазоносным районам мира относят Мексиканский залив, лагуну Маракайбо, Северное море, Гвинейский залив, которые интенсивно разрабатываются. Три крупные нефтегазоносные провинции выявлены в Западной Атлантике:

1) от Денисова пролива до широты Нью-Йорка (промышленные запасы у Лабрадора и к югу от Ньюфаундленда);

2) на шельфе Бразилии от мыса Калканьяр до Рио-де-Жанейро (открыто более 25 месторождений);

3) в прибрежных водах Аргентины от залива Сан-Хорхе до Магелланова пролива. Согласно оценкам, перспективные нефтегазоносные площади составляют около 1/4 акватории океана, а общие потенциальные извлекаемые ресурсы нефти и газа оцениваются более чем в 80 млрд т.

На относительно развитом шельфе провинции эксплуатируются обширные нефтегазоносные бассейны Северного, Ирландского, Балтийского и Средиземного морей. На прилегающих к морю территориях провинции разведаны крупные месторождения углеводородного сырья. Ряд месторождений имеют мировое значение

Недра Тихого океана богаты нефтью и природным газом, однако изучена и освоена лишь их незначительная часть. Запасы потенциальных ресурсов нефти и газа оцениваются до 90--120 млрд т (30--40 % запасов Мирового океана). В категорию разведанных и извлекаемых запасов переведено более 3 млрд т, а к перспективным и прогнозным отнесено 7,6 млрд. т. Подводные разработки ведутся главным образом на глубинах до 100 м и на удалении от берегов 90--100 км. Основными районами морской нефтегазодобычи являются: южная часть Калифорнийского шельфа и акватория залива Кука(США), Бассов пролив (Австралия), прибрежные воды Малайского архипелага, Брунея и Индонезии, залив Бохайвань (КНР), акватория залива Гуаякиль (Эквадор) и шельфовая зона Перу. Широкие поисково-разведочные работы ведутся на шельфе Сахалина, Южно-Китайского моря, в Магеллановым проливе. На шельфах провинций добывается нефть и газ, многие из месторождений прибрежной зоны (имеют мировое значение.) Наиболее интенсивное развитие отрасли морского хозяйства получили в Индонезии, Малайзии, Сингапуре. Индонезия -- крупнейший производитель в регионе нефти и нефтепродуктов (общие запасы, включая шельф, составляют около 8 млрд т), оловянной руды. Континентально-морские месторождения нефти и газа сосредоточены у побережья островов Ява и Мадура, в северной части Западного пролива и у западного и восточного побережья острова Калимантан.

Увеличивается добыча нефти и газа в штате Саравак (г. Мири), на шельфе северо-западной части острова Калимантан и у полуострова Малакка

Недра северо-восточных приморских регионов и континентального шельфа провинции также богаты углеводородным сырьем (Аляска, район Лос-Анджелеса и прибрежные воды штата Калифорния),

В прибрежных штатах Мексики эксплуатируются месторождения нефти (Чьяпос),на побережье Колумбии разведаны запасы нефти, в Эквадоре достаточно успешно разрабатываются месторождения нефти и газа. Однако в странах Восточной провинции на Тихоокеанском побережье месторождения встречаются реже, чем в глубинных районах и на Атлантическом побережье.

Технологии морской добычи нефти. Типы Буровых установок

B общую систему по добыче нефти и газа на Морских нефтегазовых промыслах обычно входят следующие элементы:

· одна или несколько платформ, c которых бурятся эксплуатационные скважины,

· трубопроводы, соединяющие платформу c берегом;

· береговые установки по переработке и хранению нефти,

погрузочные устройства

Буровая установка - это сложное техническое сооружение, предназначенное для добычи нефти газа на морском шельфе.

Прибрежные месторождения нередко продолжаются на расположенной под водой части материка, которую и называют шельфом. Его границами служат берег и так называемая бровка - четко выраженный уступ, за которым глубина стремительно возрастает. Обычно глубина моря над бровкой составляет 100-200 метров, но иногда она доходит и до 500 метров, и даже до полутора километров, например, в южной части Охотского моря или у берегов Новой Зеландии. В зависимости от глубины применяют различные технологии. На мелководье обычно сооружают укрепленные «острова», с которых и осуществляют бурение. Именно так нефть издавна добывалась на Каспийских месторождениях в районе Баку. Применение такого способа, особенно в холодных водах, часто сопряжено с риском повреждения нефтедобывающих «островов» плавучими льдами. Например, в 1953 году, большой ледяной массив, оторвавшийся от берега, уничтожил около половины нефтедобывающих скважин в Каспийском море. Реже применяется технология, когда нужный участок окантовывают дамбами и откачивают воду из образовавшегося котлована. При глубине моря до 30 метров раньше сооружались бетонные и металлические эстакады, на которых размещали оборудование. Эстакада соединялась с сушей или же представляла собой искусственный остров. Впоследствии эта технология утратила актуальность.

Если месторождение располагается близко к суше, есть смысл бурить наклонную скважину с берега. Одна из наиболее интересных современных разработок - дистанционное управление горизонтальным бурением. Специалисты осуществляют контроль прохождения скважины с берега. Точность процесса настолько высока, что можно попасть в нужную точку с расстояния в несколько километров. В феврале 2008 года корпорацией Эксон Мобил (Exxon Mobil) установлен мировой рекорд в бурении подобных скважин в рамках проекта «Сахалин-1». Протяженность ствола скважины здесь составила 11 680 метров. Бурение осуществлялось сначала в вертикальном, а затем в горизонтальном направлении под морским дном на месторождении Чайво в 8-11 километрах от берега. Чем глубже воды, тем более сложные технологии применяются. На глубинах до 40 метров сооружаются стационарные платформы(рис4), если же глубина достигает 80 метров, используют плавучие буровые установки(рис4), оснащенные опорами. До 150-200 метров работают полупогружные платформы(рис4,5), которые удерживаются на месте при помощи якорей или сложной системы динамической стабилизации. А буровым судам подвластно бурение и на гораздо больших морских глубинах. Большинство «скважин-рекордсменов» было проведено в Мексиканском заливе - более 15 скважин пробурены на глубине, превышающей полтора километра. Абсолютный рекорд глубоководного бурения был установлен в 2004 году, когда буровое судно Discoverer Deel Seas компаний Transocean и ChevronTexaco начало бурение скважины в Мексиканском заливе (Alaminos Canyon Block 951) при глубине моря 3053 метра.

В отличающихся сложными условиями северных морях чаще строят стационарные платформы, которые удерживаются на дне благодаря огромной массе основания. Вверх от основания поднимаются полые «столбы», в которых можно хранить добытую нефть или оборудование. Сначала конструкцию буксируют к месту назначения, затапливают, а потом, прямо в море, надстраивают верхнюю часть. Завод, на котором строят такие сооружения, по площади сравним с небольшим городом. Буровые установки на больших современных платформах можно передвигать, чтобы пробурить столько скважин, сколько нужно. Задача конструкторов таких платформ - установить максимум высокотехнологичного оборудования на минимальной площади, что делает эту задачу похожей на проектирование космического корабля. Чтобы справиться с морозами, льдами, высокими волнами, буровое оборудование могут установить прямо на дне. Развитие этих технологий чрезвычайно важно для стран, обладающих обширным континентальным шельфом

Интересные факты Норвежская платформа «Тролл-А», яркая «представительница» семейства больших северных платформ, достигает 472 м в высоту и весит 656 000 тонн.(рис 6)

Американцы считают датой начала морского нефтепромысла 1896 год, а его первопроходцем - нефтяника Уильямса из Калифорнии, который бурил скважины с построенной им насыпи.

В 1949 году в 42 км от Апшеронского полуострова на эстакадах, сооруженных для добычи нефти со дна Каспийского моря, был построен целый поселок под названием Нефтяные Камни. В нем неделями жили сотрудники предприятия. Эстакаду Нефтяных Камней можно увидеть в одном из фильмов о Джеймсе Бонде - «И целого мира мало».Необходимость обслуживать подводное оборудование буровых платформ существенно повлияло на развитие глубоководного водолазного оборудования. Чтобы быстро закрыть скважину при аварийной ситуации - например, если шторм не позволяет буровому судну оставаться на месте, - используют своего рода пробку под названием «превентер». Длина таких превентеров достигает 18 м, а вес - 150 тонн. Началу активной разработки морского шельфа способствовал мировой нефтяной кризис, разразившийся в 70-х годах прошлого столетия. 

После объявления эмбарго странами ОПЕК возникла острая необходимость в альтернативных источниках поставок нефти. Также освоению шельфа способствовало развитие технологий, достигших к тому времени такого уровня, который позволял бы осуществлять бурение на значительных морских глубинах.

Газовое месторождение Гронинген, открытое у побережья Голландии в 1959 году, не только стало отправной точкой в разработке шельфа Северного моря, но и дало название новому экономическому термину. Эффектом Гронингена (или голландской болезнью) экономисты назвали существенное удорожание национальной валюты, произошедшее в результате роста экспорта газа и негативно сказавшееся на других экспортно-импортных отраслях.

Рассмотрим подробнее технологии бурения скважин на акваториях и типы буровых установок.

Выделяют следующие способы бурения скважин на акваториях(рис 8):

1. с морских стационарных платформ;

2. гравитационных морских стационарных платформ;

3. самоподъемных буровых установок;

4. полупогружных буровых установок;

5. буровых судов.

Морская стационарная платформа - это буровое основание, опирающееся на дно акватории и возвышающееся над уровнем моря. Так как по окончании эксплуатации скважины МСП остается на месте сооружения, то схемой бурения морской скважины в отличие от схемы строительства наземной скважины предусмотрено наличие водоотделяющей колонны, изолирующей скважину от толщи воды и соединяющей подводное устье с буровой площадкой морской стационарной платформы. Устьевое оборудование (превенторы, головки обсадных колонн, устройство для отвода промывочной жидкости из скважины в системы очистки) монтируется также на МСП.

Для буксировки платформы к месту строительства скважины требуется четыре или пять буксиров. Обычно в буксировке МСП участвуют и другие вспомогательные суда (портовые тягачи, суда сопровождения и т.п.). В хорошую погоду средняя скорость буксировки составляет 1,5 - 2,0 уз/ч.

Гравитационная морская стационарная платформа - буровое основание, изготовленное из железобетона и стали. Она строится в глубоководных заливах и затем с помощью буксиров доставляется на точку бурения эксплуатационных и разведочных скважин. ГМСП предназначена не только для бурения скважин, но и для добычи и хранения черного золота до отправки ее танкерами к месту переработки. Платформа обладает большим весом, поэтому для удержания ее на точке бурения не требуется дополнительных устройств.

После разработки месторождения производится консервация всех скважин, отсоединение установки от устьев скважин, отрыв ее от морского дна и транспортировка на новую точку в пределах данной площади или в другой регион бурения и нефтедобычи и газа. В этом заключается преимущество ГМСП перед МСП, которая после разработки месторождения остается в море навсегда.

Самоподъемная плавучая буровая установка обладает достаточным запасом плавучести, что имеет большое значение для ее транспортировки на точку бурения вместе с буровым оборудованием, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. На месте бурения с помощью специальных подъемных механизмов и опор устанавливают СПБУ на морское дно. Корпус установки поднимают над уровнем моря на недосягаемую для морских волн высоту. По способу монтажа превенторных устройств и способу соединения буровой площадки с подводным устьем скважины СПБУ аналогична МСП. Для обеспечения надежности эксплуатации скважины обсадные колонны подвешивают под столом ротора. По завершении бурения и после освоения разведочной скважины устанавливают ликвидационные мосты и все обсадные колонны обрезают ниже уровня дна моря.

Полупогружная плавучая буровая установка состоит из корпуса, который включает в себя собственно буровую площадку с оборудованием и понтоны, соединенные с площадкой стабилизирующими колоннами. В рабочем положении на точке бурения понтоны заполняются расчетным количеством морской воды и погружаются на расчетную глубину под воду; при этом действие волн на платформу уменьшается. Так как ППБУ подвержена качке, то жесткое соединение ее с подводным устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны (райзера) невозможно. Поэтому для предотвращения разрушения связки устье - ППБУ в составе водоотделяющей колонны предусмотрены телескопическое соединение с герметизирующим узлом и герметичные шарнирные соединения ВОК. с плавсредством и подводным устьевым противовыбросовым оборудованием Герметичность подвижных элементов водоотделяющей колонны должна обеспечивать изоляцию скважины от морской воды и безопасность работ при допустимых условиях эксплуатации.

На точку бурения ППБУ доставляют с помощью буксирных судов и удерживают на ней якорной системой в течение всего периода бурения и испытания скважины. По окончании ее строительства ППБУ снимают с точки бурения и перегоняют на новое место

При строительстве глубоких морских нефтяных и газовых скважин используется буровое судно, на котором смонтировано все буровое и вспомогательное оборудование и находится необходимый запас расходного материала Па точку бурения БС идет своим хо-дом; его скорость достигает 13 уз/ч (24 км/ч). Над точкой бурения судно удерживается с помощью динамической системы позицирования, которая включает в себя пять подруливающих винтов и два ходовых винта, постоянно находящихся в работе

Противовыбросовое подводное оборудование устанавливается на морское дно после постановки БС на точку бурения, оно связано с устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны с дивертором, двух шарнирных соединений и телескопического соединения для компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений бурового судна в процессе строительства скважины.

Основным фактором, влияющим на выбор типа плавучих буровых средств, является глубина моря на месте бурения. До 1970 г самоподъемные буровые установки использовались для бурения скважин при глубинах 15--75 м, в настоящее время -- до 120 м и более Плавучие установки полупогружного типа с якорной системой удержания над устьем бурящейся скважины применяются для производства геологоразведочных работ при глубинах акваторий до 200-300 м и более.

Буровые суда, благодаря более высокой маневренности и скорости перемещения, большей автономности по сравнению с ППБУ, используются при бурении поисковых и разведочных скважин в отдаленных районах при глубинах акваторий до 1500 м и более. Имеющиеся на судах большие запасы расходных материалов, рассчитанные на 100 дней работы установки, обеспечивают успешное бурение скважин, а большая скорость передвижения судна - быструю их перебазировку с пробуренной скважины на новую точку. В отличие от ППБУ для БС имеются большие ограничения в работе в зависимости от волнения моря. Так, при бурении вертикальная качка буровых судов допускается до 3,6 м, а для ППБУ - до 5 м. Так как ППБУ обладает большей остойчивостью (за счет погружения нижних понтонов на расчетную глубину) по сравнению с буровыми судами, то вертикальная качка ППБУ составляет 20--30 % от высоты волны. Таким образом, бурение скважин с ППБУ осуществляют при значительно большем волнении моря, чем при бурении с БС. К недостаткам полупогружной плавучей буровой установки можно отнести малую скорость передвижения с пробуренной скважины на новую точку.Hовым направлением подводной добычи нефти является создание подводных эксплуатационных комплексов(рис 9), на которых созданы нормальные атмосферные условия для работы операторов. Oборудование и материалы (цемент, глина, трубы, агрегаты и др.) доставляются на буровые платформы судами снабжения. Ha них устанавливаются также декомпрессионные камеры и необходимое оборудование для проведения водолазных и ряда вспомогательных работ. Добытая нефть транспортируется на берег c помощью морских трубопроводов, которые прокладываются в открытом море c помощью специализированных судов-трубоукладчиков. Hаряду c трубопроводами используются системы c рейдовыми причалами. Hефть к причалу поступает по подводному трубопроводу и далее по гибким шлангам или стоякам подаётся к танкерам.

Бурение на нефть и газ в арктических условиях

Бурение на нефть и газ в арктических условиях имеет свои особенности и зависит от ледовой обстановки и глубины моря.

Существует 3 способа бурения в этих условиях: c плавучего судна; co льда; c установленной на дне платформы или судна, способных противостоять действию льда. Большой опыт по бурению co льда накоплен в Kанаде, где бурят на глубине до 300 м. При отсутствии мощного ледового основания и значительных глубинах применяются массивные плавучие кессонные конструкции, оснащённые подруливающими устройствами, способные функционировать без человека года и противостоять действию движущегося льда, волн, ветра и течений. Для раскалывания крупных льдин и отвода айсбергов служат вспомогательные суда. При наличии крупных айсбергов, отвод которых затруднён, кессонная эксплуатационная конструкция отсоединяется от дна и отводится в сторону при помощи подруливающих устройств.

Основные районы добычи нефти

Уже сейчас около 20% нефти добывается со дна морей и океанов. По некоторым оценкам, половина запасов нефти Земли находится на шельфе и в более глубоководных районах.

В Мексиканском заливе признаки нефти обнаружены на глубине более 3000 м. Основные районы морской добычи нефти - это Венесуэльский залив, шельфы Мексиканского залива и штата Калифорния, Персидский залив, некоторые районы Гвинейского залива (у Западной Африки), Северное море, отмели у берегов Аляски, Перу, Эквадора, а также Каспийское море, акватории оз. Mаракайбо и и залива Kука.

Морская добыча нефти в России

Разведка и эксплуатация морских подводных недр имеет более чем двухвековую давность. Ученые и нефтепромышленники давно обращали внимание на многочисленные выходы нефти и газа со дна моря в прибрежных водах некоторых островов Апшеронского и Бакинского архипелагов, особенно в Бакинской бухте.

В 1781 -- 1782 гг. эскадра русских кораблей, занимавшихся изучением Каспийского моря, посетила район о. Жилой. Команда заметила на поверхности моря пленку, о чем была сделана запись в бортовом журнале одного из кораблей. Много времени уделил изучению геологии Азербайджана, нефтяных месторождений и грязевых вулканов российский академик Г.В. Абих(рис 12). Изучая острова Каспийского моря, он обратил внимание на выходы нефти и газа со дна моря около некоторых островов. В своем труде, посвященном изучению грязевых вулканов, он, в частности, указывал на наличие нефти и газа в недрах под дном Каспийского моря в районе Нефтяных Камней в Биби-Эйбатской бухте.

В начале 19 в. житель Баку Гаджи Касумбек Мансурбеков решил заняться добычей нефти со дна моря в Биби-Эйбатской бухте. С этой целью в 1803 г. он соорудил два колодца, обсаженные деревянными срубами, в 18 и 30 м от берега. Эти колодцы, дававшие значительное количество нефти, эксплуатировались до 1825 г., когда были разрушены штормом.

После этого интерес к морской добыче нефти возник вновь в конце 1873 - начале 1874 г. Группа, состоявшая из нефтепромышленника Роберта Нобеля, шкипера Роберта Миллера, жителя Либавы Б. де Бура и лейтенанта флота Константина Ирецкого, обратилась в Управление горной частью. Они ходатайствовали об отводе им по 10 десятин морского дна в Биби-Эйбатской бухте для организации работ по добыче нефти. Это ходатайство встретило яростное сопротивление нефтепромышленников Зубалова и Джакели, владельцев нефтяных участков на берегу этой бухты. Они обратились с протестом к Бакинскому губернатору, обосновывая свои возражения тем, что вышки будут мешать их морским судам подвозить к причалам, сооруженным на берегу бухты, необходимые материалы для бурения и добычи. Лишь в 1877 г. Управление горной частью ответило отказом на просьбу предоставить участки на море.

Следующими просителями были В.К. Згленицкий, Н.И. Лебедев и И.С. Заковенко, которые ходатайствовали перед различными инстанциями в 1896, 1898, 1900 и 1905 г. о получении разрешения на морское бурение. В 1896 г. горный инженер В.К. Згленицкий подал прощение в Управление государственным имуществом Бакинской губернии и Дагестанской области, в котором он просил отвести ему участок морского дна для поисков и добычи нефти. Управление государственным имуществом ответило отказом, ссылаясь на то, что море и морское дно не находятся в его ведении.

В следующий раз прошение было подано на имя министра земледелия и государственного имущества и оставлено без ответа. Только после повторного обращения Министерство земледелия и государственного имущества передало прошение на рассмотрение Горного департамента, который, не разобравшись в сущности предложения, высказался отрицательно. Отказ обосновывался тем, что нефть, добываемая на море, будет дороже, чем на суше, организация нефтяной промышленности в море нанесет большой ущерб рыболовству, а наличие вышек в море и, возможно, открытые нефтяные фонтаны будут мешать судоходству. Однако департамент признал необходимость глубоко изучить наличие нефтяных пластов под дном моря. В 1897 г. изучение этого вопроса было передано инженеру Кавказского рудного управления Н.И. Лебедеву, который своими исследованиями подтвердил нефтеносность пластов Бакинской бухты. В результате Горный департамент принимает следующее решение: «В тех частях морского дна, где геологическими исследованиями установлено уже присутствие нефти и где наличность нефтяных промыслов не причинит вреда рыболовству и судоходству, добыча нефти может быть допущена, но не непосредственно, а после засыпки землей».

Данное решение не заставило В.К. Згленицкого отказаться от своего проекта, и в 1900 г. он вновь обращается с ходатайством в Кавказское горное управление о предоставлении ему права на добычу нефти в Биби-Эйбатской бухте. Управление направило это ходатайство в Министерство земледелия и государственного имущества со своим заключением, которое гласило, что проект опасен в пожарном отношении и добычу нефти на морских участках можно допустить только после создания искусственной территории путем засыпки моря на отведенных участках. Проект В.К. Згленицкого передали на рассмотрение технической комиссии министерства. По проекту бурение скважин предусматривалось с отдельно стоящих площадок, сооружаемых на деревянных сваях, забитых в грунт. Во избежание загрязнения моря и потерь нефти в случае выброса на основании предусматривалось сооружение емкости на 3000 т. Для транспортировки нефти на берег проектировалось строительство нефтеналивной баржи грузоподъемностью 3000 т с необходимым насосным оборудованием. Техническая комиссия не приняла проект и, так же как Горный департамент, высказалась за разработку морских нефтяных участков только после их засыпки грунтом. Одновременно она признала возможным отвести в Биби-Эйбатской бухте под засыпку 300 десятин (одна десятина чуть больше 1 га). После обсуждения этого вопроса в кабинете министров 30 июня 1901 г. Горный департамент принял решение о засыпке части акватории Биби-Эйбатской бухты. Согласно этому решению выделенные под засыпку 300 десятин были разбиты на участки площадью по 4 десятины каждый. Было доведено до сведения нефтепромышленников о сдаче этих участков по цене 125 тыс. руб. Для руководства работами по засыпке был создан исполнительный комитет, состоявший из нефтепромышленников, который приступил к работе в конце 1905 г., когда было сдано в аренду уже 50 участков.

Однако несмотря на решение Горного департамента о возможности разработки морских месторождений только после засыпки грунтом отведенных территорий, в конце 1905 г. в департамент обратился инженер Н.С. Заковенко с ходатайством разрешить бурение скважин с помощью плавучей бурильной установки, размещенной на кессон-понтоне. Хотя эксперты дали высокую оценку этому проекту, он также был отвергнут Горным департаментом, который мотивировал отказ недоработанностью проекта. Окончательно был оставлен проект засыпки бухты. Согласно проекту, участок моря в 300 десятин предварительно подлежал ограждению каменным молом. Для руководства работами по засыпке бухты исполнительный комитет пригласил инженера П.Н. Потоцкого, работавшего в Херсоне на строительстве канала в устье Днепра.

Сооружение заградительного мола, начатое в январе 1910 г., было закончено в середине 1911 г., после чего общество «Сормово» приступило к засыпке. С этой целью Сормовский судостроительный завод построил специальный землечерпальный караван в составе двух землесосов мощностью по 1100 л. с, двух рефулеров, шести буксиров, десяти барж вместимостью 1100 м3 и двух вспомогательных судов. Работы продолжались 8,5 лет, и было засыпано 193 десятины (или 211 га) морского дна. 28 апреля 1920 г. в Азербайджане была установлена Советская власть, а 24 мая национализированы предприятия, занимающиеся добычей и переработкой нефти. С первых дней национализации нефтяники Баку приступили к восстановлению и реконструкции нефтяной промышленности. В скором времени были также возобновлены работы по засыпке бухты. Первая очередь засыпки площадью 27 га была закончена в течение двух лет. Уже в 1922 г. на отвоеванной у моря территории были заложены первые разведочные скважины. В начале 1923 г. в бурении находилось 10 скважин. Труды нефтяников по освоению нефтяных месторождений с искусственно созданной территории увенчались успехом. Первая законченная бурением скважина 18 апреля 1923 г. дала фонтан чистой нефти.

Исключительно хорошие результаты, полученные при бурении и эксплуатации первых скважин, побудили усилить темпы разработки засыпанной нефтяной площади и приступить к работам по засыпке второй очереди в соответствии с разработанным П.Н. Потоцким проектом.

Незадолго до смерти автора проекта и руководителя работ П.Н. Потоцкого 15 марта 1932 г. засыпка еще 79 га была завершена. Для создания искусственной территории пришлось насыпать около 7 млн м3 грунта.

Результаты, полученные при бурении скважин, и исследования, проведенные геологами, показали, что богатые залежи уходят в море, далеко за пределы засыпанной территории. Тогда появилась идея бурить скважины со специально сооружаемых островков в открытом море. Еще в 1925 г. из скважины, пробуренной с отдельно стоящего деревянного основания, сооруженного в Биби-Эйбатской бухте, ударил мощный фонтан. Скважина 61, законченная бурением с этого островка, -- первая в мире пробуренная в море. Этот успешный опыт привел к тому, что работы по освоению нефтяных залежей, залегающих под дном моря, продолжились при помощи бурения отдельно стоящих скважин.

За пять лет после ввода в эксплуатацию скважины 61 были пробурены 262 скважины и добыто 6600 тыс. т нефти и значительное количество газа. Первое время искусственные островки сооружались путем забивки в грунт деревянных свай копром, смонтированным на двух спаренных лодках -- киржимах. На основание одной скважины требовалось до 300 длинномерных свай. Необходимость завоза леса из северных районов страны, а также сезонность доставки серьезно тормозили разворот работ по вовлечению в эксплуатацию богатых нефтяных залежей. Недостатком было и то, что сваи нельзя было забивать в районах моря, где дно сложено крепкими породами, с наличием подводных скал. Только в 1934 г. молодые инженеры Н.С. Тимофеев и К.Ф. Михайлов предложили и осуществили на практике метод строительства морских индивидуальных оснований на металлических буро-заливных сваях. Началась разработка морских месторождений в прибрежных водах о. Артем.

Таким образом, можно констатировать, что разведка и разработка морских нефтяных месторождений методами создания искусственных территорий и строительства индивидуальных оснований островного типа впервые в море были осуществлены в СССР в бухте Ильича (бывш. Биби-Эйбатская).

Вплоть до начала Великой Отечественной войны шла планомерная работа по освоению подводных богатств Каспия. Вызванная войной перебазировка буровиков вместе с техникой на восток страны привела к резкому сокращению буровых работ везде, в том числе и на море. С окончанием войны и постепенным возвращением в Азербайджан буровиков вновь развернулись буровые работы. На море разведочное и эксплуатационное бурение долгое время осуществлялось на небольших глубинах с индивидуальных оснований конструкций Н.С. Тимофеева, Б.А. Рагинского и других нефтяников.

Из-за частых штормов работы по сооружению оснований затягивались. Это очень сдерживало освоение морских месторождений нефти и газа. Отдельные скважины, заложенные на берегу и осуществляемые бурением наклонно-направленным способом в море, мало способствовали максимальному наращиванию добычи с акватории Каспия. Все это привело к появлению конструкции блочных оснований, отдельные узлы которой изготавливались на механическом заводе и переправлялись на берег, ближе к зоне намечаемого бурения. Первая подобная буровая вышка конструкции Л.А. Межлумова была установлена в районе о. Артем в 1948 г. С созданием нового, более эффективного стационарного основания буровые работы в море получили широкий размах. Потребности послевоенной страны в нефти обусловливали необходимость ввода в эксплуатацию новых богатых месторождений. В связи с этим остро встал вопрос о разведке и добыче нефти на морских акваториях.

Учитывая наличие положительных геологических и разведочных данных, в 1948 г. было решено заложить в районе Нефтяных Камней морскую разведочную скважину. Первый промышленный фонтан нефти на Нефтяных Камнях ударил 7 ноября 1949 г. Это было событие, возвестившее об открытии уникального нефтегазового месторождения на Каспии.

Большое значение в ускоренном освоении морских нефтегазовых месторождений имело внедрение морских эстакад и высокопроизводительных методов их строительства, разработанных Б.А. Рагинским, А.О. Асан-Нури, Н.С. Тимофеевым и др. В 1951 г. было начато строительство эстакад на месторождении Нефтяные Камни. К 1964 г. в море было построено более 200 км эстакад и приэстакадных площадок, освоены глубины моря до 40 м. На базе широкомасштабных работ по разведке и освоению морских нефтяных площадей появилась новая отрасль нефтегазопромыслового дела -- разработка морских нефтегазовых месторождений. На основании обобщения и систематизации опыта освоения и эксплуатации морских залежей нефти и газа был выработан ряд положений и принципов техники и технологии добычи нефти и газа в море. В настоящее время длина эстакад на Каспии превышает 350 км, освоены глубины до 70 м. В 1980 г. была сооружена плавучая полупогружная буровая установка (ППБУ) «Каспморнефть», построенная по заказу Мингазпрома фирмой «Раума Репола» в Финляндии и оснащенная мощным буровым оборудованием, которое позволяет бурить разведочные скважины глубиной 6000 м при толще воды до 200 м.

За время разработки с 1949 по 1980 г. из месторождений Южного Каспия было добыто свыше 260 млн т нефти и более 135 млрд м3 газа. В СССР уже в 1978 г. было создано специальное управление при Мингазпроме для разработки шельфовых морских месторождений. В 1990 г. в управлении работали почти 100 тыс, человек.

Тенденция роста добыч нефти и газа(1928-1965)(рис 13)

Морская добыча нефти и газа, начатая на Каспии, теперь распространилась и на другие моря и океаны. Интенсивное потребление топливно-энергетического сырья было причиной тому, что к началу 1980-х гг. поиски нефти и газа на континентальном шельфе проводили более 100 из 120 стран, имеющих выход к морю, причем около 50 стран разрабатывали морские месторождения нефти и газа. По Женевской конвенции 1958 г. территория моря до глубины 200 м, примыкающая к береговой линии, принадлежит территории страны, а дальше начинается свободная зона. Наиболее крупными районами морской добычи являются Мексиканский залив, оз. Маракайбо (Венесуэла), Северное море и Персидский залив, на долю которых приходится 75 % мировой добычи нефти и 85 % -- газа. В настоящее время общее число морских добывающих скважин во всем мире превышает 100 000, и нефть добывается с глубин моря до 300 -- 600 м. По темпам морского бурения и по добыче нефти из морских месторождений впереди США, Норвегия и Великобритания. В США разведку шельфа субсидирует правительство, и размеры дотаций составляют до 80 % от общей стоимости проекта.За 20 лет, с 1960 по 1980 г., добыча нефти на континентальном шельфе увеличилась в 7 раз -- со 110 до 720 млн т и составила до 25 % всей мировой добычи. В настоящее время на долю нефти, добытой из морских месторождений, приходится около 30 % всей мировой продукции, а газа -- еще больше. Добыча нефти на шельфе ведется при помощи погружных и полупогружных буровых платформ. В нашей стране буровых установок, которые применяют в западных странах, мало, так как они дороги. Кроме того, это сложные инженерные сооружения. Одна из самых больших установок имеет высоту 170 м, весит 10 млн т, имеет четыре опоры, в каждую из которых мог бы войти трехсекционный девятиэтажный дом. Работает на ней кран грузоподъемностью 2,5 тыс. т. Он может поднять пятиэтажный 100-квартирный дом. Бурить с такой установки можно до 48 скважин, а добыча составляет до 8 млн т нефти, что равно всей годовой добыче Каспия. Стоимость такой установки 2 млрд дол. В России эксплуатируются четыре плавучие буровые установки(рис 14), закупленные в свое время в Канаде. Установлены они в Баренцевом море и на Сахалине. Для разработки континентального шельфа России создан консорциум, в который вошли Япония и США.

морской добыча нефть бурение

На процесс бурения скважин на море влияют естественные, технические и технологические факторы (рис 15)Наибольшее влияние оказывают естественныефакторы, определяющие организацию работ, конструктивное исполнение техники, ее стоимость, геологическую информативность бурения и т.п. К ним относятся гидрометеорологические, геоморфологические и горно-геологические условия.

Гидрометеорологические условия характеризуются волнением моря, его ледовым и температурным режимами, колебаниями уровня воды (приливы -- отливы, сгоны -- нагоны) и скоростью ее течения, видимостью (туманы, низкая облачность, метели, осадки). Для большинства морей, омывающих берега России (Японское, Охотское, Берингово, Белое, Баренцево, Татарский пролив), характерна следующая средняя повторяемость высоты волн, %: до 1,25 м (3 балла) -- 57; 1,25 -- 2,0 м (4 балла) -- 16; 2,0 -- 3,0 м (5 баллов) -- 12,7; 3,0 -- 5,0 (6 баллов) -- 10. Средняя повторяемость высоты волн до 3,0 м в Балтийском, Каспийском и Черном морях составляет 93 %, 3,0 --5,0 м -- 5 %. Прибрежная зона арктических морей большую часть года покрыта неподвижными припайными льдами. Судоходство здесь возможно лишь 2 -- 2,5 месяца в году. В суровые зимы в закрытых заливах и бухтах арктических морей возможно бурение со льда и ледяного припая. Представляет опасность бурение со льда в периоды его таяния, разламывания и дрейфа. В то же время дрейфующий лед сглаживает волнение. Особенно это характерно для морей Карского, Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского. Здесь средняя повторяемость высоты волн до 3 м составляет 92 %, 3 -- 5 м -- 6,5 %. Для бурения на акваториях опасны отрицательные температуры воздуха, вызывающие обледенение бурового основания и оборудования и требующие больших затрат времени и труда на приведение в готовность силового оборудования после отстоя. Ограничивает время бурения на море также снижение видимости, которое в безледовый период чаще отмечается в ночные и утренние часы. Влияние пониженной видимости на процесс бурения на море можно уменьшить, применив на буровой установке и на берегу современную технику радиолокационного наведения и радиосвязи. Буровые основания подвержены в море действию течений, связанных с ветровой, приливно-отливной и общей циркуляцией вод. Скорость течений в некоторых морях достигает больших значений (например, в Охотском море до 5 м/с). Воздействие течений изменяется во времени, по скорости и направлению, что требует постоянного контроля положения плавучей буровой установки (ПБУ) и даже перестановки ее якорей. Работа при течениях свыше 1 м/с возможна только при усиленных якорных устройствах и средствах их развоза. В зоне высоких приливов и отливов обнажается дно большой части прибрежной акватории и резко увеличивается так называемая зона недоступности, в которую буровые суда не могут доставлять установки. Высота приливов даже на соседствующих морях и их участках различна. Так, в Японском море приливы практически не ощутимы, а в северной части Охотского моря они достигают 9--11 м, образуя при отливе многокилометровые полосы обнаженного дна. Геоморфологические условия определяются очертаниями и строением берегов, топографией и почвой дна, удаленностью точек заложения скважин от суши и обустроенных портов и т.п. Для шельфов почти всех морей характерны малые уклоны дна. Изобаты с отметкой 5 м находятся на расстоянии 300-- 1 500 м от берега, а с отметкой 200 м -- 20--60 км. Однако имеются желоба, долины, впадины, банки. Почва дна даже на незначительных площадях неоднородна.

Песок, глина, ил чередуются со скоплениями ракушки, гравия, гальки, валунов, а иногда и с выходами скальных пород в виде рифов и отдельных камней. На первой стадии освоения морских месторождений твердых полезных ископаемых основным объектом геологического изучения являются участки в прибрежных районах с глубинами акваторий до 50 м. Это объясняется меньшей стоимостью разведки и разработки месторождений на меньших глубинах и достаточно большой площадью шельфа с глубинами до 50 м. Единичные разведочные скважины пробурены во впадинах глубиной до 100 м.Основная зона шельфа, разведываемая геологами, составляет полосу шириной от сотен метров до 25 км. Удаленность точек заложения скважин от берега прибурении с ледового припая зависит от ширины припайной полосы и для арктических морей достигает 5 км. Балтийское, Баренцево, Охотское моря и Татарский пролив не имеют условий для быстрого укрытия плавсредств в случае шторма из-за отсутствия закрытых иполузакрытых бухт. Здесь для бурения эффективнее применять автономные ПБУ, так как при использовании неавтономных установок трудно обеспечить безопасность персонала и сохранность установки в штормовых условиях. Большую опасность представляет работа у крутых обрывистых и каменистых берегов, не имеющих достаточно широкой зоны пляжа. В таких местах при срыве неавтономной ПБУ с якорей ее гибель практически неизбежна. В районах шельфа арктических морей почти нет обустроенных причалов, баз и портов, поэтому вопросам жизнеобеспечения буровых установок и обслуживающих их кораблей (ремонт, заправка, укрытие на время шторма) здесь необходимо придавать особое значение. Во всех отношениях лучшие условия имеются в Японском и внутренних морях России. При бурении в удаленных от возможных мест укрытий районах должна быть хорошо налажена служба оповещения прогноза погоды, а применяемые для бурения плавсредства должны обладать достаточной автономностью, остойчивостью и мореходностью. Горно-геологические условия характеризуются в основном мощностью и физико-механическими свойствами горных пород, пересекаемых скважиной. Отложения шельфа обычно представлены рыхлыми породами с включением валунов. Основными составляющими донных отложений являются илы, пески, глины и галька. В различных соотношениях могут образовываться отложения песчано-галечные, суглинки, супеси, песчано-илистые и т.д. Для шельфа дальневосточных морей породы донных отложений представлены следующими видами, %: илы -- 8, пески -- 40, глины -- 18, галька -- 16, прочие -- 18. Валуны встречаются в пределах 4 -- 6 % в разрезе пробуренных скважин и 1 0-- 1 2 % скважин от общего их количества. Мощность рыхлых отложений редко превышает 50 м и изменяется от 2 до 100 м. Мощность прослоек тех или иных пород колеблется от нескольких сантиметров до десятков метров, а интервалы их проявления по глубине не подчиняются никакой закономерности, за исключением илов, которые находятся в большинстве случаев на поверхности дна, достигая в “спокойных”закрытых бухтах 45 м.Илы в верхних слоях находятся в разжиженном состоянии, на больших глубинах несколько уплотнены: сопротивление сдвигу 16 -- 98 кПа; угол внутреннего трения 4 -- 26°; пористость 50 -- 83 %; влажность 35 -- 90 %. Пески имеют сцепление, практически равное нулю, угол внутреннего трения 22 -- 32°, пористость 37-- 45 %. Сопротивление сдвигу глин составляет 60 -- 600 кПа; показатель консистенции 0,18--1,70; пористость 40 -- 55 %; влажность 25 -- 48 % [7]. Породы донных отложений, за исключением глин, несвязные и легко разрушаются при бурении (II -- IV категорий по буримости). Стенки скважин крайне неустойчивы и без крепления после их обнажения обрушиваются. Нередко из-за значительной обводненности пород образуются плывуны. Подъем керна с таких горизонтов затруднен, а их бурение возможно преимущественно с опережением забоя скважины обсадными трубами.

Катастрофы платформ

Аварии при добыче нефти(рис 17) на континентальном шельфе Добыче газа и нефти на морском шельфе неизбежно сопутствуют различного рода аварии. Это источники сильного загрязнения морской среды на всех стадиях проведения работ. Причины и тяжесть последствий таких аварий могут варьироваться очень сильно, это зависит от конкретного стечения обстоятельств, технических и технологических факторов. Можно сказать, что каждая отдельная авария разворачивается по своему собственному сценарию.

Самые типичные причины - это поломка оборудования, ошибки персонала и чрезвычайные природные явления, такие как ураганный ветер, сейсмическая активность и многие другие. Основная опасность таких аварий, разливы или выбросы нефти, газа и массы других химических веществ и компонентов, ведет к тяжелейшим последствиям для окружающей среды. Особенно сильное влияние такие аварии оказывают, случаясь неподалеку от берега, на мелководье и в местах с медленным водооборотном.

Аварии на стадии бурения Такие аварии связаны, в первую очередь с неожиданными выбросами жидких и газообразных углеводородов из скважины в результате прохождения буром зон с повышенным давлением. Пожалуй, только разливы нефти с танкеров, могут сравнится с такими авариями по силе, тяжести, а также частоте.Их условно можно разделить на две основные категории. Первая включает в себя интенсивный и длительный фонтанообразный выброс углеводородов, что случается, когда давление в зоне бурения становиться ненормально высоким и обычные методы заглушки не помогают. Это особенно часто происходит при разработке новых месторождений. Именно такая авария случилась при разработке месторождения Сахалин-1. Второй тип происшествий связан с регулярными эпизодами утечки углеводородов в течение всего времени бурения. Они не так впечатляющи, как достаточно редкие случаи фонтанирования, однако влияние, оказываемое ими на морскую среду вполне сравнимы, в силу их частоты

Сложные и протяженные подводные трубопроводы были и остаются одним из основных факторов экологического риска при добыче нефти на шельфе. Причин тому несколько, они разнятся от дефектов материала и его усталости, до тектонических движений дна и повреждения якорями и донными тралами. В зависимости от причины и характера повреждения, трубопровод может стать источником как небольшой, так и крупной утечки или выброса нефти.

Крупнейшие аварии на нефтедобывающих платформах

Март 1980 г. Нефтедобывающая платформа Alexander Keilland в Северном море разломилась в результате "усталости металла" и опрокинулась. Погибло 123 человека.

· Сентябрь 1982 г. Нефтедобывающая платформа Ocean Ranger (США) перевернулась в Северной Атлантике, погибло 84 человека.

· Февраль 1984 г. Один человек погиб и 2 ранены в результате взрыва на нефтедобывающей платформе в Мексиканском заливе около побережья Техаса.

· Август 1984 г. В результате взрыва и пожара на платформе Petrobras около побережья Бразилии 36 человек утонуло и 17 ранено.

· Июль 1988 г. Крупнейшая катастрофа в истории -- на нефтедобывающей платформе Occidental Petroleum's Piper Alpha в результате взрыва, последовавшего за утечкой газа, погибло 167 человек.

· Сентябрь 1988 г. 4 человека погибли в результате взрыва и последующего затопления нефтедобывающей платформы, принадлежащей Total Petroleum Co. (Франция), около побережья Борнео.

· Сентябрь 1988 г. Взрыв и пожар на нефтедобывающей платформе Ocean Odyssey в Северном море, один человек погиб.

· Май 1989 г. Три человека ранены в результате взрыва и пожара на нефтедобывающей платформе Union Oil Co. (США) у берегов Аляски.

· Ноябрь 1989 г. Взрыв на нефтедобывающей платформе Penrod Drilling Co. в Мексиканском заливе, ранено 12 человек.

· Август 1991 г. Взрыв на принадлежащей Shell нефтедобывающей

· Январь 1995 г. Взрыв на принадлежащей Mobil нефтедобывающей платформе около побережья Нигерии, 13 человек погибли.

· Январь 1996 г. 3 человека погибли и 2 ранены в результате взрыва на нефтедобывающей платформе Morgan в Суэцком заливе.

· Июль 1998 г. 2 человека погибли в результате взрыва на нефтедобывающей платформе Glomar Arctic IV.

· Январь 2001 г. 2 человека погибли в результате пожара на газодобывающей платформе Petrobras около побережья Бразилии.

· 16 марта 2001 г. У берегов Бразилии взорвалась Р-56 - самая крупная нефтяная платформа в мире, которая принадлежала фирме Petrobras. Погибли 10 нефтяников. 20 марта, после серии разрушительных взрывов платформа затонула, нанеся непоправимый ущерб окружающей среде региона и общие убытки, которые по оценкам специалистов (включая упущенную выгоду) превышают миллиард долларов США. В Бразилии это сообщение вызвало массовые протесты: за последние три года на предприятиях компании случилось 99 ЧП.

· 15 октября 2001 г. По заключениям экологов, развернутое возведение нефтяных платформ на сахалинском шельфе поставило под угрозу популяцию охраняемого серого кита. Нефтяная компания «Сахалинская энергия» начала сброс в Охотское море токсичных отходов своего производства.