Плавучие стальные острова с высотой двадцатиэтажного дома работают над водой на полуторакилометровой глубине по всему мировому океану, буря скважины протяженностью до 10 км, ища сокровища с помощью уникальных технологий.

Эти чудеса инженерной мысли утоляют мировую жажду топлива миллионам людей и их механизмам. Однако работники этих морских сооружений могут пострадать в любой момент. Здесь людям противостоит только железо, но оно не делает скидок. Так, когда чудовищный ураган в Мексиканском заливе, сшибая нефтяные платформы, на четверть сократил для США объемы добычи нефти. Экипажу этой огромной машины пришлось вновь вывести ее в море и ввести в эксплуатацию, чтобы бурить скважины в морском дне, совершив один из сложных инженерных подвигов, которые только можно вообразить.

В 240 км от побережья Луизианы в Мексиканском заливе, где глубина моря превышает 1600 м, без остановок работает плавучая фабрика - буровая платформа EVA-4000, принадлежащая компании Noble Jim Thompson. Это сооружение космической эры создано для поиска сокровища - нефти, двигателя современного мира, которому уже миллионы лет. Гигантская нефтяная платформа предназначена исключительно для ее поиска. Это одна из крупнейших мобильных морских платформ в мировой истории нефтедобычи.

типы морских платформ:

Стационарная нефтяная платформа;

Морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну;

Мобильная морская платформа с выдвижными опорами;

Буровое судно;

Плавучее нефтеналивное хранилище (FSO) - плавучее нефтехранилище, способное хранить нефть или хранить и отгружать на побережье;

Плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) - плавучее сооружение, способное хранить, отгружать и добывать нефть;

Нефтяная платформа с растянутыми опорами (плавучее основание с натяжным вертикальным якорным креплением).

Одно морское месторождение может выдать за один день 250 тысяч баррелей нефти-сырца. Этого достаточно, чтобы наполнить бензобаки 2,5 миллионов автомашин. Но это лишь малая часть рыночных потребностей. Ежедневно по всему миру мы сжигаем до 80 миллионов баррелей нефти. И если ситуация не изменится, то следующих 50 лет потребность в энергетике удвоится.

На сегодняшний день в мировом океане существует всего 100 разведывательных буровых платформ. На постройку новой нефтяной платформы необходимо 4 года и 500 миллионов долларов США.

самая большая в мире газодобывающая стационарная платформа «Troll A»

Палуба нефтяной платформы EVA-4000 это 10 баскетбольных площадок. Ее буровая вышка возвышается на 52 м, а ее корпус способен удерживать на плаву все ее 13600 тонн веса. Даже сегодня масштабы этого гиганта поражают воображение. А всего лишь каких-то 150 лет назад дни первой нефтяной скважины было невозможно представить.

В 1859 года Титусвилл, штат Пенсильвания, первая нефтяная вышка в истории обнаружила нефть всего в 21 м от поверхности Земли. С момента этой американской удачи поиски нефти охватили все континенты, кроме Антарктики. Десятилетиями скважины на суше удовлетворяли мировые потребности в топливе, но с их ростом многие нефтяные месторождения иссякли. И тогда компании принялись искать нефть в море, а именно в таких богатых водных просторах, как Мексиканский залив. В период с 1960 по 1990 год на мелководье недалеко от берега обосновались 4 тысячи нефтяных платформ.

Но потребности превышают резервы этого месторождения. Нефтяные компании стали отходить от берега все дальше и все глубже за континентальный шельф, опускаясь почти на 2400 метров. А инженеры сооружают морские гиганты, о которых никто, и мечтать не мог.

Нефтяная платформа EVA-4000 входит в число самых крупных и самых прочных буровых платформ нового поколения. Она проводит разведку в удаленных районах, разработка которых некогда считалась невозможной. Но за такую смелость приходиться платить суровую цену. В таких океанских далях этим сооружениям постоянно угрожает опасность - взрывы, сокрушение волн и самое опасное - ураганы.

В августе 2005 года ураган Катрина навис над горизонтом, а через несколько дней накрыл Новый Орлеан и опустошил побережье Мексиканского залива. Двадцать тысяч нефтяников с нефтяных платформ пришлось эвакуировать. Высота волн достигала 24 метра, а ветер дул со скоростью 274 км/час. Сорок восемь часов ураган свирепствовал над нефтеносными районами. Когда погода, наконец, наладилась, масштабы разрушений поразили нефтяников. Более 50 буровых платформ были повреждены или уничтожены, более десяти платформ, сорвало с якорей. Одну платформу отнесло к суше на 129 км, другая врезалась в подвесной мост в Мобиле, штат Алабама, а третью вынесло на берег, которая не подлежала восстановлению. В первые дни после урагана весь мир ощутил последствия урагана. Цена нефти мгновенно подскочила.

Нефтяная платформа в основном состоит из четырех компонентов, благодаря которым работает весь комплекс - корпус, якорная система, буровая палуба и буровая вышка.

Корпус представляет собой понтон, своего рода стальной спасательный круг с треугольным или четырехугольным основанием, которые поддерживает шесть огромных колон. Каждая секция наполнена воздухом, что позволяет удерживать наплаву все морское сооружение.

Над корпусом находится буровая палуба размерами больше футбольного поля. Она достаточно прочна, чтобы выдержать сотни тонн бурильных труб, несколько грузоподъемных кранов и полноразмерную вертолетную площадку. Но корпус и палуба это лишь сцена, где разыгрываются главные события. На высоте 15-этажного дома над буровой палубой возвышается буровая вышка, задачей которой является опускать (поднимать) к морскому дну бур.

В море всю конструкцию удерживает на месте якорная система, состоящая из 9 огромных лебедок по три на каждой стороне корпуса нефтяной платформы. Они крепко натягивают стальные швартовые тросы, заякоренные на океанском дне, и удерживающие платформу на месте.

Только представьте, какой механизм удерживает нефтяную платформу. Восьмисантиметровые стальные тросы, прикрепленные к цепям со звеньями крупнее человеческой головы. Стальной трос находится на верхнем конце растяжки, он разматывается и наматывается лебедкой на палубе. На нижнем конце растяжки находится стальная цепь, которая намного тяжелее троса, что добавляет вес в совокупности с якорями. Одно звено цепи может весить 33 кг. Стальные якорные тросы такие прочные, что способны противостоять совокупной силе пяти самолетов Боинг-747. На конце каждой цепи крепится якорь типа Брюс, весом 13 тонн и шириной 5,5 м. Его острые лапы зарываются в морское дно.

Несамоходные морские нефтяные платформы перемещают в районы нефтяных месторождений с помощью буксиров со скоростью 6 км/час. Но чтобы найти нефтяные отложения, геологи освещают морское дно звуковыми волнами, получая эхолокационный снимок каменных пластов, которые затем превращается в трехмерное изображение.

Однако, несмотря на высокие ставки - результат никто не гарантирует. Никто не может сказать, что он нашел нефть, пока она не плинет со скважины.

Бурильщикам нужно видеть дно, чтобы знать, что бур попал в цель и контролировать работу. Специально для этой цели инженеры создали аппарат на дистанционном управлении (АДУ), который способен выдерживать давление 140 кг на куб. см. Данный подводный робот, созданный для работы там, где человек не может выжить. Бортовая видеокамера передает изображение из холодных темных глубин.

Для бурения команда собирает бур секционно. Каждая секция имеет высоту 28 метров и состоит из железных труб. Например, нефтяная платформа EVA-4000 способна соединить максимум 300 секций, что позволяет углубиться в земную кору на 9,5 км. Шестьдесят секций в час, с такой скоростью опускают бур. После сверления бур вынимается для запечатывания скважины, чтобы нефть не вытекала в море. Для этого на дно опускают противовыбросовое оборудование или превентор, благодаря которому ни одно вещество не покинет скважину. Превентор высотой 15 м и весом 27 тонн снаряжен контрольным оборудованием. Он действует как огромная втулка и способен за 15 секунд перекрыть нефтяной поток.

Когда нефть найдена, нефтяная платформа может перемещаться в другое место для поиска нефти, а на ее место прибывает плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), которая выкачает нефть из Земли и отправит ее на нефтеперерабатывающие заводы на берегу.

Нефтедобывающая платформа может стоять на якоре десятилетиями, невзирая на любые сюрпризы моря. Ее задача извлекать нефть и природный газ из недр морского дна, отделяя загрязняющие элементы и отправляя нефть и газ на берег.

Строители нефтяных платформ издавна пытались решить вопрос как удержать этих морских гигантов стабильно на якорях во время шторма, там, где до дна сотни метров воды. И, вот морской инженер Эд Хортон нашел гениальное решение, на которое его вдохновила служба на подводной лодке ВМС США. Инженер придумал альтернативу типичным нефтяным платформам. Платформа типа Spar состоит из лонжерона (цилиндра) большого диаметра, к которому прикрепляется буровая палуба. Цилиндр имеет основной вес в нижней части лонжерона, заполненного материалом, который плотнее воды, что снижает центр тяжести платформы и обеспечивает стабильность. Успех первой в мире платформы типа Spar системы «Нептун» ознаменовало начало новой эпохи для глубоководных нефтяных платформ.

Плавучие нефтяные платформы с лонжероном под водой, простирающимся до 200 метров фиксируется к морскому дну посредством специальной системы швартовки (свай), которые врезаются в морское дно на 67 м.

Со временем нефтяные платформы типа Spar также получили модернизацию. Первая плавучая нефтяная платформа имела цельный корпус, но теперь лонжерон цельный только до половины своей длины. Его нижняя секция представляет собой сетчатую структуру с тремя горизонтальными пластинами. Вода задерживается между этими пластинами, создавая жидкий цилиндр, помогая стабилизировать всю конструкцию. Эта гениальная идея позволяет удерживать больший вес с использованием меньшего количества стали.

На сегодняшний день нефтяные платформы типа Spar являются основным видом плавучих нефтяных платформ, которые используются для бурения нефти в очень глубоких водах.

Самой глубоководной плавучей нефтяной платформой в мире, работающей на глубине около 2450 метров в Мексиканском заливе является «Perdido». Ее владелец нефтяная компания Shell.

Одна буровая платформа ежедневно добывает нефти на 4 миллиона долларов США. Для круглосуточного контроля требуется всего 24 рабочих, а всю остальную работу выполняют машины. Они извлекают из камня нефть-сырец и отделяют природный газ. Излишки газа сжигаются. Сто миллионов лет нефть казалось недоступной человеку, но теперь технологии 21 века устремились в объятия цивилизации. Обширные сети трубопроводов на морском дне доставляет нефть в перерабатывающие центры на побережье. Когда все идет как надо, добыча нефти и газа рутинна и неопасна, но катастрофа может произойти в мгновении ока и тогда эти супер платформы превращаются в смертоносное пекло.

Так в марте 2000 года наступила новая эра глубоководных нефтедобывающих платформ. Бразильское правительство ввело в строй самую крупную из всех «Petrobras-36». Начав функционировать, нефтяная платформа должна будет добывать 180 тысяч баррелей нефти ежесуточно, работая на глубине до 1,5 км, но через год она стала «Титаником» среди морских платформ. 15 марта 2001 года в 12 часов ночи утечка природного газа из-под распределительного вентиля одной из опорных колон привела к серии мощнейших взрывов. В результате чего платформа накренилась на 30 градусов от поверхности Атлантического океана. Практически всех нефтяников удалось спасти аварийно-спасательными средствами, но 11 из них так и не удалось найти. Через 5 дней нефтяная платформа «Petrobras-36» ушла под воду на глубину 1370 метров. Так было потеряно сооружение стоимостью полмиллиарда долларов. Тысячи галлонов нефти-сырца и газового топлива вылились в океан. Прежде чем платформа затонула, рабочие смогли закупорить скважину, предотвратив крупную природную катастрофу.

Но судьба стального морского гиганта «Petrobras-36» напоминает риски, на которые мы идем, уходя в погоне за черным золотом все дальше и дальше от побережья. Ставки в этой гонке невозможно подсчитать, а скважины представляют собой угрозу для окружающей среды. Крупные разливы нефти способны уничтожить пляжи, губить заболоченные заводи, уничтожать флору и фауну. А очистка местности после подобной катастрофы обходится в миллионы долларов и годы труда.

С нефтью нам не повезло. Если в Ираке или Саудовской Аравии достаточно пробурить одну неглубокую скважину в песке, к которой легко подъехать на любом внедорожнике, то у нас нефть сосредоточилась в сибирских болотах, где зимой -50, а летом +30 и комары размером с хорошего мамонтенка.

Бурить в болоте невозможно, поэтому нефтянники сначала вырубают лес, осушают болото и отсыпают площадку из песка, так называемый "куст", к которому подводят дорогу и электричество. Чтобы не отсыпать такую площадку для каждой скважины, их объединяют в группы по несколько десятков на одном кусте, а бурят не вертикально вниз, а под наклоном.

Забой скважины (её дно) может находиться по горизонтали в паре километров от куста, а есть скважины с отходом в 12 километров, например, на Сахалине. Их бурят под наклоном, потому что куст один, а геологам нужно охватить скважинами большую площадь месторождения или, например, нужно добывать нефть, которая находится под городом или заповедником.

На разных месторождениях бурят на разную глубину. В Западной Сибири глубина скважины составляет 1,5 - 2,5 км, в Поволжье может достигать 4,5 км, в Восточной Сибири около 2-3 км.

При строительстве скважины задействованы десятки различных служб: начинают “сейсмики”, далее приходят “освоенцы”, потом уже буровики (которые подразделяются на службы буровых растворов, геофизических исследований, телеметрии и долотного сервиса) , потом служба капитального ремонта скважин, далее дОбыча (работники Добычи называют себя именно с ударением на О). Их в свою очередь обслуживают различные “взвода обеспечения” - вывоз шлама, спецтехники т.п.

Для выполнения всех этих работ Нефтяная Компания (НК) привлекает многочисленных подрядчиков. То же самое касается и отсыпки кустов, дорог, постройки общежитий для работников и так далее. Сама НК владеет лицензией на месторождение и занимается управлением и финансированием всех работ, выполняемых нефтесервисными компаниями. Именно поэтому у нефтяных компаний так много разнообразных "дочек".

Для бурения используют буровые установки (простите за масло масляное) весом около 1000 тонн. Наверху буровой вышки подвешена лебедка с гигантским крюком, которая двигает вверх-вниз огромный электродвигатель. Эта конструкция называется "верхний привод".

Первым в скважину опускают долото (болванка с тремя шипастыми вращающимися головками-шарошками), которое непосредственно бурит. Оно навёрнуто на утяжелённые бурильные трубы (погонный метр такой трубы диаметром 165 мм весит 135 кг). В свою очередь утяжелённые бурильные трубы навёрнуты на обычные бурильные трубы, которые предварительно свинчивают в "свечки" по 2-4 штуки вместе.

Вся эта колбаса называется "бурильная колона" и прикручена к валу огромного электродвигателя, подвешенного на гигантском крюке.

При бурении скважины "верхний привод" начинает вращать всю эту колбасу и опускается вниз, перенося вес колонны на долото. Типичная буровая колонна в скважине глубиной до 3 км имеет вес 100-150 тонн. Это вес, который висит на гигантском крюке. Спуск и подъем бурильных колонн производят много раз из-за необходимости смены долота.

Через трубы прокачивают специальную жидкость - буровой раствор - под давлением порядка 50-150 атмосфер. Раствор проходит внутри всей колбасы и выходит через долото, охлаждая его, после чего возвращается на поверхность через пространство между стенками колонны и стенками скважины, вынося на поверхность шлам (пробуренную породу).

Раствор очищают, а шлам выбрасывают в шламовый амбар (яму, которая после того как заканчивается бурение, обязательно рекультивируется, то есть засыпается грунтом и на ней высаживают травку).

По мере необходимости (опасность обвалов и т.д.) скважину укрепляют обсадными трубами, после чего продолжают бурить долотом меньшего размера. Скважина на всём своём отрезке не одинакова в диаметре: начинается с 393мм, далее 295мм, потом 215, и наконец 143мм.

На бурение скважины уходит от месяца до года в зависимости от очень многих факторов: длины, геологии, разгильдяйства нефтяной и буровой компаний и т.д.

В готовую скважину спускают так называемую обсадную колонну, а в пространство между ней и стенкой скважины закачивают цемент. Делается это для воспрепятствования обрушения стенок скважины:

Пробурив и обсадив скважину, буровую установку с помощью гидравлических домкратов и толкателей перевозят по рельсам метров на 5-7 в сторону для бурения новой скважины. Пробуренной скважиной начинает заниматься служба капитального ремонта скважин (КРС).

Если нужно перевезти буровую установку на другой куст, то она разбирается на модули и перевозится по частям на новое место, где снова собирается. В труднодоступных районах, где ещё месторождение не освоено, буровые установки собирают по блокам с помощью вертолётов. Первичный монтаж буровой обычно длится чуть больше месяца:

Для того чтобы нефть поступала в зацементированную скважину, в нее спускают специальный заряд, который простреливает отверстия в обсадной колонне на необходимой глубине. Затем в скважину спускают электрический насос, прикрепленный к насосно-компрессорным трубам (НКТ), по которым нефть поступает на поверхность:

Венчает всю эту конструкцию наземное оборудование, называемое по-русски "фонтанной арматурой", а по-английски Christmas Tree (Новогодняя ёлка). Качает нефть уже непосредственно центробежный насос, опущенный на дно скважины, который подаёт выкаченную жидкость (сразу нефтью эту эмульсию называть некорректно) на различные станции очистки:

На кусте скважины бурят в ряд в среднем на расстоянии 5 метров друг от друга. У каждой скважины своя "выкидная линия", по которой эмульсия (нефть+вода) поступает в АГЗУ - замерную установку, где меряется "дебит" (объем добываемой продукции в сутки):

Металлические конструкции над скважинами - это кабельные эстакады:

А вот по этим трубам течет нефть. Многие наши месторождения имеют высокую степень обводненности, то есть из скважины выходит, например, лишь 30 процентов нефти, а все остальное - вода. Чтобы она не замерзала в трубах, их укутывают теплоизоляцией:

Скважины бурят "буровики", а нефть из них качают "операторы по добыче нефти и газа". Буровики живут прямо на кусте в вагончиках, а операторы и все остальные на Опорной Базе Промысла (ОБП).

В вагончиках у буровиков обязательно присутствует сушилка, баня и столовая. Готовят вкусно, и даже операторы во время объезда своих кустов частенько заезжают на буровые покушать. Комплексный обед стоит около 100 рублей.

Работа буровиков очень опасная (высокие давления в трубах при бурении, работа под грузоподъёмными механизмами) и требует высокой концентрации внимания. Но проблема в том, что рабочие устают, теряют концентрацию и поэтому часто случаются травмы, причём очень тяжёлые (отрывают ноги и руки, теряют зрение, гибнут). Это актуальная проблема в отрасли.

Работают на буровой вахтовым способом. Вахта длится от 2 недель до месяца. За каторжную работу помощник бурильщика получает около 80 тысяч рублей в месяц. Потом месяц отдыхает и ничего не получает. Итого получается 40 тысяч рублей в месяц.

На каждом месторождении есть так называемый "факел". Он нужен, чтоб сжигать растворенный в нефти попутный газ. На разных месторождениях газовый фактор разный: где-то газа очень много, а где-то его почти нет.

Обычно люди удивляются, почему бы этот газ не продавать Газпрому? Ответ простой: очистка попутного газа и доведение его до стандартов Газпрома стоит значительно дороже, чем сам газ. Проще и дешевле его сжигать. Однако с 2012 года все нефтедобывающие компании обязали довести утилизацию попутного газа до 95 %. То есть не выбрасывать всякий шлак в атмосферу, а очищать и продавать.

Морская добыча нефти, наряду с освоением сланцевых и трудноизвлекаемых углеводородных запасов, со временем вытеснит освоение традиционных месторождений «чёрного золота» на суше в силу истощения последних. В то же время, получение сырья на морских участках осуществляется преимущественно с применением дорогих и трудоёмких методов, при этом задействуются сложнейшие технические комплексы - нефтяные платформы

Специфика добычи нефти в море

Сокращение запасов традиционных нефтяных месторождений на суше заставило ведущие компании отрасли бросить свои силы на разработку богатых морских блоков. Пронедра писали ранее, что толчок к развитию данного сегмента добычи был дан в семидесятые годы, после того, как страны OPEC ввели нефтяное эмбарго.

По согласованным оценкам специалистов, предполагаемые геологические нефтяные запасы, располагающиеся в осадочных слоях морей и океанов, достигают 70% от совокупных мировых объёмов и могут составить сотни миллиардов тонн. Из этого объёма порядка 60% приходятся на шельфовые участки.

К настоящему времени из четырёх сотен нефтегазоносных бассейнов мира половина охватывает не только континенты на суше, но и простирается на шельфе. Сейчас разрабатываются порядка 350 месторождений в разных зонах Мирового океана. Все они размещаются в пределах шельфовых районов, а добыча производится, как правило, на глубине до 200 метров.

На актуальном этапе развития технологий добыча нефти на морских участках сопряжена с большими затратами и техническими сложностями, а также с рядом внешних неблагоприятных факторов. Препятствиями для эффективной работы на море зачастую служат высокий показатель сейсмичности, айсберги, ледовые поля, цунами, ураганы и смерчи, мерзлота, сильные течения и большие глубины.

Бурному развитию нефтедобычи на море также препятствует дороговизна оборудования и работ по обустройству месторождений. Размер эксплуатационных расходов увеличивается по мере наращивания глубины добычи, твёрдости и толщины породы, а также удалённости промысла от побережья и усложнения рельефа дна между зоной извлечения и берегом, где прокладываются трубопроводы. Серьёзные затраты связаны и с выполнением мероприятий по предотвращению утечек нефти.

Стоимость одной только буровой платформы, предназначенной для работы на глубинах до 45 метров, составляет $2 млн. Техника, которая рассчитана на глубину до 320 метров, может стоить уже $30 млн. В среднем устройство среднего эксплуатационного основания для добычи на большой глубине в Мексиканском заливе обходится в $113 млн.

Отгрузка добытой нефти на танкер

Эксплуатация буровой платформы передвижного типа на пятнадцатиметровой глубине оценивается в $16 тыс. в сутки, 40 метров - $21 тыс., самоходной платформы при использовании на глубинах 30–180 метров - в $1,5–7 млн. Затратность разработки месторождений в море делают их рентабельными лишь в случаях, когда речь идёт о крупных запасах нефти.

Следует учитывать и то, что расходы на добычу нефти в разных регионах будут различными. Работы, связанные с открытием месторождения в Персидском заливе, оцениваются в $4 млн, в морях Индонезии - $5 млн, а в Северном море расценки вырастают до $11 млн. Дорого обойдётся оператору и лицензия на разработку морского месторождения - заплатить придётся в два раза больше, чем за разрешение на освоение сухопутного участка.

Типы и устройство нефтяных платформ

При добыче нефти из месторождений Мирового океана компании-операторы, как правило, используют специальные морские платформы. Последние представляют собой инженерные комплексы, с помощью которых осуществляется как бурение, так и непосредственно извлечение углеводородного сырья из-под морского дна. Первая нефтяная платформа, которая использовалась в прибрежных водах, была запущена в американском штате Луизиана в 1938 году. Первая же в мире непосредственно морская платформа под названием «Нефтяные Камни» была введена в эксплуатацию в 1949 году на азербайджанском Каспии.

Основные виды платформ:

• стационарные;
• свободно закреплённые;
• полупогружные (разведочные, буровые и добывающие);
• самоподъёмные буровые;
• с растянутыми опорами;
• плавучие нефтехранилища.

Плавучая буровая установка с выдвижными опорами «Арктическая»

Разные типы платформ могут встречаться как в чистом, так и в комбинированном видах. Выбор того или иного типа платформы связан с конкретными задачами и условиями освоения месторождений. Использование разных видов платформ в процессе применения основных технологий морской добычи мы рассмотрим ниже.

Конструктивно нефтяная платформа состоит из четырёх элементов - корпуса, системы якорей, палубы и буровой вышки. Корпус - это понтон треугольной или четырёхугольной формы, установленный на шести колоннах. Сооружение удерживается на плаву за счёт того, что понтон наполняется воздухом. На палубе размещаются бурильные трубы, подъёмные краны и вертолётная площадка. Непосредственно вышка опускает бур к морскому дну и поднимает его по мере необходимости.

1 - буровая вышка; 2 - вертолётная площадка; 3 - якорная система; 4 - корпус; 5 - палуба

Комплекс удерживается на месте якорной системой, включающей девять лебёдок по бортам платформы и стальные тросы. Вес каждого якоря достигает 13 тонн. Современные платформы стабилизируются в заданной точке не только при помощи якорей и свай, но и передовых технологий, включая системы позиционирования. Платформа может быть заякоренной в одном и том же месте несколько лет, вне зависимости от погодных условий в море.

Бур, работа которого контролируется при помощи подводных роботов, собирается по секциям. Длина одной секции, состоящей из стальных труб, составляет 28 метров. Выпускаются буры с достаточно широкими возможностями. К примеру, бур платформы EVA-4000 может включает до трёх сотен секций, что даёт возможность углубиться на 9,5 километра.

Буровая нефтяной платформы

Строительство буровых платформ осуществляется путём доставки в зону добычи и затопления основания конструкции. Уже на полученном «фундаменте» и надстраиваются остальные компоненты. Первые нефтяные платформы создавались путём сварки из профилей и труб решетчатых башен в форме усечённой пирамиды, которые намертво прибивались к морскому дну сваями. На такие конструкции и устанавливалось буровое оборудование.

Строительство нефтяной платформы «Тролль»

Необходимость разработки месторождений в северных широтах, где требуется ледостойкость платформ, привела к тому, что инженеры пришли к проекту строительства кессонных оснований, которые фактические представляли собой искусственные острова. Кессон заполняется балластом, обычно - песком. Своим весом основание прижимается к дну моря.

Стационарная платформа «Приразломная» с кессонным основанием

Постепенное увеличение размеров платформ привело к необходимости пересмотра их конструкции, потому разработчики из Kerr-McGee (США) создали проект плавучего объекта с формой навигационной вехи. Конструкция представляет собой цилиндр, в нижней части которого размещается балласт. Днище цилиндра прикрепляется к донным анкерам. Такое решение позволило строить относительно надёжные платформы поистине циклопических размеров, предназначенные для работ на сверхбольших глубинах.

Плавучая полупогружная буровая установка «Полярная звезда»

Впрочем, следует отметить, что большого отличия непосредственно в процедурах извлечения и отгрузки нефти между морскими и сухопутными буровыми нет. К примеру, основные компоненты платформы стационарного типа на море идентичны элементам буровой вышки на суше.

Морские буровые характеризуются в первую очередь автономностью работы. Для достижения такого качества установки оснащаются мощными электрогенераторами и опреснителями воды. Пополнение запасов платформ осуществляется при помощи судов обслуживания. Кроме того, морской транспорт задействуется и с целью перемещения конструкций к точкам работы, в спасательных и противопожарных мероприятиях. Естественно, транспортировка полученного сырья производится при помощи трубопроводов, танкеров или плавающих хранилищ.

Технология морской добычи

На современном этапе развития отрасли при небольших расстояниях от места добычи до побережья бурятся наклонные скважины. При этом иногда применяется передовая разработка - управление дистанционного типа процессами бурения горизонтальной скважины, что обеспечивает высокую точность контроля и позволяет отдавать команды буровому оборудованию на расстоянии в несколько километров.

Глубины на морской границе шельфа как правило составляют порядка двухсот метров, однако иногда доходят до полукилометра. В зависимости от глубин и удалённости от побережья при бурении и извлечении нефти применяются разные технологии. На мелководных участках сооружаются укреплённые основания, своеобразные искусственные острова. Они и служат основой для установки бурильного оборудования. В ряде случае компании-операторы окантовывают дамбами участок работы, после чего из полученного котлована откачивается вода.

Если расстояние до берега составляет сотни километров, то в этом случае принимается решение о строительстве нефтяной платформы. Стационарные платформы, наиболее простые в конструкции, возможно использовать только на глубинах в несколько десятков метров, мелководье вполне позволяет закрепить конструкцию с помощью бетонных блоков или свай.

Стационарная платформа ЛСП-1

При глубинах порядка 80 метров применяются плавучие платформы с опорами. Компании на более глубоких участках (до 200 метров), где закрепление платформы проблематично, применяют полупогружные буровые установки. Удержание таких комплексов на месте осуществляется при помощи системы позиционирования, состоящей из подводных двигательных систем и якорей. Если речь идёт о сверхбольших глубинах, то в этом случае задействуются буровые суда.

Буровое судно Maersk Valiant

Скважины обустраиваются как одиночным, так и кустовым методами. В последнее время начали использоваться передвижные основания для бурения. Непосредственно бурение в море производится с использованием райзеров - колонн из труб большого диаметра, которые опускаются до дна. После завершения бурения на дне устанавливаются многотонный превентор (противовыбросная система) и устьевая арматура, что позволяет избежать утечки нефти из новой скважины. Также запускается оборудование для контроля состояния скважины. Закачивание нефти на поверхность после начала добычи осуществляется по гибким трубопроводам.

Применение разных систем добычи в море: 1 - наклонные скважины; 2 - стационарные платформы; 3 - плавучие платформы с опорами; 4 - полупогружные платформы; 5 - буровые суда

Сложность и высокотехнологичность процессов освоения морских участков очевидна, даже если не вдаваться в технические детали. Целесообразно ли развитие данного сегмента добычи, учитывая немалые сопутствующие сложности? Ответ однозначен - да. Несмотря на препятствия в освоении морских блоков и большие расходы в сравнении с работой на суше, всё же нефть, добытая в водах Мирового океана, востребована в условиях непрекращающегося превышения спроса над предложением.

Напомним, Россия и азиатские страны планируют активно наращивать мощности, задействованные в морской добыче. Такую позицию можно смело считать практичной - по мере истощения запасов «чёрного золота» на суше, работа на море станет одним из основных способов получения нефтяного сырья. Даже принимая во внимание технологические проблемы, затратность и трудоёмкость добычи на море, нефть, извлечённая таким образом, не только стала конкурентоспособной, но уже давно и прочно заняла свою нишу на отраслевом рынке.

Нефтяные (буровые) вышки - это сооружения, которые являются частью бурильных станций. Они делятся на мачтовые и башенные и используются для:

• СПО (спускоподъемных операций);
• поддержки (на талевой основе) буровой колонны при бурении;
• размещения бурильных труб, извлеченных из скважины;
• расположения талевой системы;
• размещения механизмов СПО и АСП, платформ: рабочей, экстренной эвакуации и вспомогательного оборудования;
• расположения верхнего привода.

Нефтяные вышки России строятся в основном на судоверфях Калининграда, Северодвинска, Выборга и Астрахани. Все буровые установки - это сложнейший комплекс, который предназначен для бурения любых скважин, как на земле, так и в море.

Первые нефтяные вышки в России были построены на Кубани. И одна из них дала фонтан нефти, позволивший вырабатывать более 190 тонн в сутки.

Виды бурения

Бурение разделяется на два вида: горизонтальное и Горизонтальное бурение - это бестраншейный управляемый метод прокладывания коммуникаций под землей с помощью специальных буровых установок. Бурение скважин - процесс большого и малого диаметра. Дно при этом называется забоем, а поверхность - устьем.

Буровая колонна

Буровая колонна - основная часть конструкции нефтяной вышки. Колонна состоит из:

Сама по себе бурильная колонна - это сборка из специальных бурильных труб, которые спущены в скважину. Трубы предназначаются для подачи механической и гидравлической энергии непосредственно к долоту, чтобы создать на него необходимую нагрузку и управлять траекторией скважины.

Функции бурильной вышки

Нефтяная вышка выполняет следующие функции:

• передает вращение между ротором и долотом;
• воспринимает реактивные моменты от двигателей забоя;
• подает промывочный агент к забою;
• подводит мощность (гидравлическую) к двигателю и долоту;
• вдавливает долото в породы при помощи силы тяжести;
• обеспечивает замену двигателя и долота путем их транспортировки к забою;
• позволяет проводить специальные и аварийные работы в самой скважине.

Работа нефтяной вышки

Предназначена нефтяная вышка для спуска и подъема в колонны. При этом вышка позволяет поддерживать ее на весу. Так как масса таких поддерживающих элементов многотонна, для уменьшения нагрузки используется специальное оборудование. А подъемное оборудование - одна из основных составляющих любой буровой вышки.

Также нефтяная вышка выполняет и ряд других работ: размещает в бурильной колонне талевую систему, и другое оборудование. При работе вышки самая большая опасность - это полное или частичное их разрушение. Чаще всего основной причиной является недостаточный надзор за конструкцией при эксплуатации.

Спускают и поднимают бурильные колоны по несколько раз. Операции эти строго систематичны и последовательны. Нагрузки на лебедку - цикличны. Когда происходит подъем, то мощность крюка идет от двигателя к лебедке, при спуске - наоборот. Для того чтобы мощности использовались максимально, применяют многоскоростные режимы работы. При бурении и после его окончания свечи поднимаются строго на 1-й скорости.

Разновидности буровых вышек

Нефтяные вышки делятся на разные типы по высоте, конструкции и грузоподъемности. Помимо вышек мачтового типа, используют и башенные, собирающиеся сверху вниз. Перед началом сборки монтируется подъемник на основании вышки. После полного монтажа он демонтируется.

Привышечные сооружения

При монтаже нефтяной вышки всегда проводится возведение рядом с ней привышечных сооружений, таких как:

• редуктор;
• насосный сарай;
• приемный мост (наклонный или горизонтальный);
• система очистки породы;
• склады для сыпучих материалов и химреагентов;
• вспомогательные сооружения при бурении (трансформаторные площадки и т. д.);
• бытовые объекты (столовая, общежития и т. д.);
• талевая система;
• лебедки;
• инструменты для развинчивания и свинчивания БТ.

Морские нефтяные вышки

От бурильной вышки, которая находится на суше, морская отличается наличием воды между буровой установкой и устьем скважины. Есть несколько способов бурения на акваториях:

• со стационарных морских платформ;
• с гравитационных морских платформ;
• с буровых самоподъемных установок;
• с буровых полупогружных установок;
• с буровых судов.

Нефтяная вышка в море - это платформа, основание которой опирается на дно, а сама она возвышается над морем. После окончания эксплуатации платформа остается на своем месте. Поэтому предусмотрена водоотделяющая платформа, которая изолирует скважину от воды и соединяет устье с площадкой платформы. На МСП монтируется устьевое оборудование.

Для того чтобы отбуксировать платформу к скважине, применяют пять буксиров, при этом участие принимают и вспомогательные суда (сопровождения, тягачи и т. д.). Морская гравитационная платформа - это основание, которое изготавливают из стали и железобетона. Нефтяная вышка строится в глубоких заливах и буксирами доставляется в нужную точку. Она предназначена как для бурения, так и для хранения и до ее отправки. Имеет большой вес, поэтому дополнительные устройства для удержания ее на месте не требуются.

Самоподъемная установка обладает хорошей плавучестью. Устанавливается на дно при помощи подъемных механизмов на недосягаемую для волн высоту. После окончания эксплуатации используют обсадные колонны и ликвидационные мосты.

Полупогруженная установка состоит из оборудованной площадки и понтонов, соединенных колоннами. Понтоны заполняются водой и погружают платформу на нужную глубину.

Самоподъемные установки имеют хорошую плавучесть и большой корпус, что обеспечивает буксировку сразу с установленным на них оборудованием. В установленной точке их опускают на дно и погружают в грунт.

Как сделать нефтяную вышку и из чего она изготавливается?

Буровые вышки изготавливают из профильного проката или отработанных компрессорных труб. Делают их высотой до 28 метров, а грузоподъемностью - до 75 тонн. Высокие вышки наиболее удобны, так как подъем и спуск можно производить не только одиночками, но и коленами, что значительно ускоряет работы.

Расстояние между нижними ногами вышки и верхней частью делают примерно по 8 метров. Если скважина неглубокая, то потребуются и мачты. Вышки и мачты монтируют на крепком фундаменте, который обязательно укрепляют дополнительно при помощи крепящихся к якорям.

На вышках устанавливают кронблоки, где располагается талевая система с крюком для подъема. Работа на нефтяных вышках предусматривает установку лестниц, которые монтируются для рабочих. Изготавливаются они из металла или дерева.

Нефтяная буровая установка представляет собой комплекс специализированного оборудования для . Устанавливается непосредственно на месте бурения, с помощью нее операции выполняются самостоятельно, поскольку все механизмы автоматизированы. Буровое оборудование позволяет добывать нефть при любых погодных условиях.

Места использования нефтяных буровых установок

Нефтяные буровые установки применяют в нескольких случаях.

При получении скважин небольшого размера, в основном до 25 м, предназначенных для сейсморазведки, часто их бурят на месте, где уже определено наличие нефти, они необходимы для оценки количества добываемого материала и составления плана работ на местности.

Для бурения добывающих скважин, глубина их составляет до 6000 м, применяются для получения газа, нефти и других видов твердых полезных ископаемых;

Для получения скважин оценки, с помощью них специалисты составляют прогнозы и анализ движения нефтяных плит на исследуемой территории, а также определяют приблизительное количество полезных ископаемых.

Для рытья скважин контроля – происходит слежение за давлением в местах проведения работ.

Для проделывания наблюдательных отверстий, они позволяют отследить количество добытого материала и его остатки. Таким способом можно оценить контакт нефти и газа с водой.

Нефтяные буровые установки также используются для ремонта нефтегазовых скважин, и получения .

Назначение установок

Нефтяные системы предназначены для бурения скважин, отличающихся не только размерами, но и

назначением. Именно такие различия и определяют цели бурения:

• Инженерно-геологические изыскания (используют для изучения местности, состава геологических плит).
• Гидрогеологическое бурение (необходимо для добычи воды, а также понижения ее уровня на определенном участке).
• Установки незаменимы для проведения геотермального теплоснабжения.
• Строительные работы (проведения строительных мероприятий, обустройство свайных и микросвайных оснований, размещение анкеров).
• Геологоразведочные мероприятия (изучение геологического строения местности, составление прогноза и проведение анализа дальнейшего ее поведения).
• Прогнозирование сейсморазведочных работ.
• Установка опор для ЛЭП.

Буровое оборудование имеет широкое распространение, что означает различные конструктивные особенности каждого типа. К тому же определенный тип машины может работать только при определенных климатических условиях.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Различают несколько типов классификаций нефтяных комплексов, в основе которых определен важный критерий установки.

Конструкция

По конструкционным особенностям машины различаются между собой. Это объясняется тем, что определенный тип машины применяется только для узкого вида работ. По конструкции оборудование бывает:

• Мачтовые (механическая часть располагается на двух опорах).
• Башенные (имеет 4 механизма опоры, нагрузка на каждый из них распределяется равномерно).

Как правило, башенные агрегаты отличаются большими размерами, а также высокой производительностью работ.

Способ перемещения

Буровое оборудование имеет различия и по способу перемещения. Эти особенности очень важны для работ на разных типах местности. Буровые агрегаты по критерию перемещения делят:

• передвижные;
• стационарные.

Передвижные нефтяные буровые установки незаменимы при разведывательных мероприятиях, а также изучения состава местности. С помощью них специалисты берут пробы на проведение различных исследований. Стационарные же модели необходимы для добычи материала.

Место размещения

Добыча полезных ископаемых может проводиться на любой местности, независимо от того, твердая это поверхность или водоем. Основываясь на данные критерии, буровые установки разделяют на:

• наземные;
• морские (фиксация осуществляется на дно).

Нефтяные месторождения могут располагаться в любом месте, к тому же ее количество не зависит от того, находится она на твердой поверхности или в воде. Поэтому машины могут выкачивать нефть при любых условиях.

Способ бурения

Чтобы пробурить скважины, используют различные типы бурения. В зависимости от этого нефтяные установки разделяются:

• Вращательное бурение (работы осуществляются за счет вращательного движения специального конструктивного элемента машины).
• Вращательно-ударное бурение (для получения скважины используется определенная сила удара, после чего элемент установки начинает вращательное движение).
• Ударное (бурение проводится за счет удара элемента о поверхность местности).
• Бурение вибрацией.
• Огнеструйное бурение.

В последнее время разработан новый вид бурового оборудования, с помощью которого образование скважины происходит за счет разрядно-импульсного бурения.

К тому же нефтяные вышки могут работать от электрического, электрогидравлического или дизельного привода.

Конструкция нефтяных буровых установок

Нефтяная буровая установка включает в своей конструкции несколько систем.

Энергетическая

Двигатель перерабатывает топливо в необходимый вид энергии, с помощью которой происходит питание генератора электрического типа. Он в свою же очередь осуществляет поток электроэнергии остальным механизмам и агрегатам машины.

Механическая

В этой части расположено подъемное устройство, которое перемещает тяжелые элементы. К тому же в этой части нефтяной буровой конструкции расположен ствол ротора.

Вспомогательная

Система включает в себя дополнительное оборудование, с помощью которого имеется свет, вентиляционные элементы, а также может осуществляться движение агрегата.

Информационная

Осуществление строгого контроля над работой всех типов агрегатов и механизмов. При наличии неполадки срабатывает оповестительный сигнал.

Циркуляционная

С помощью данного типа системы происходит продвижение химического раствора в бурильную колонну. Под определенным давлением он перемещается по всем трубам и попадает в ствол ротора.

Помимо систем, из которых состоят нефтяные комплексы, выделяют рабочие органы устройства:

• Буровая вышка (поддерживает бурильную машину во время проведения работ на местности, осуществляет спуск и подъем необходимого оборудования).
• Высокотехнологичные насосы (осуществляют закачку в систему химического раствора).
• Система трубопроводов (происходит соединение механизмов и агрегатов между собой).
• Ротор (осуществление движение бура при проведении работ, а также поддержание равновесия оборудования).
• Бур (агрегат, с помощью которого происходит разрушение пород местности, где проводятся работы).
• Лебедки (подают инструмент на забой, обеспечивают вращение ротора).

К тому же в агрегате находятся такие элементы, как превенторы, которые обеспечивают герметичное фиксирование клапанов труб.

Использование нефтяных систем

Устанавливают системы для получения нефти блоками или агрегатами. В качестве монтажной основы применяются облегченные опоры. Эксплуатация осуществляется в несколько этапов:

1. Подготовка участка, где будет находиться данная система, проверка всего оборудования на исправность и целостность.
2. На местности проводят разметку, а также убирают все устройства, которые характеризуются высокой степенью пожароопасности.
3. В первую очередь собирается опорная часть, состоящая из лебедки и ротора, к ним уже при помощи специальных болтов прикрепляют хозяйственную и вспомогательную установку.
4. После этого осуществляется сборка осей, стола ротора и будущего центра скважины.

Заключительным этапом проводится сборка вышки и дополнительного к ней оборудования. Все работы ведутся с помощью машинного крана.

Доставка машины для бурения считается довольно сложным процессом, который включает в себя:

• Расчет, согласно ему решается вопрос о методе транспортировки.
• Определение маршрута, в этом случае учитываются все уклоны местности, а также качество дороги.
• Проверка и подготовка оборудования, с помощью которого будет крепиться агрегат к транспортировочному оборудованию.
• Погрузка.

Доставка буровой установки может осуществляться полуприцепным механизмом, если позволяют размеры агрегата.