СПОСОБ ОБУСТРОЙСТВА МОРСКИХ ГЛУБОКОВОДНЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
PROCEDURE FOR CONSTRUCTION OF DEEP WATER SEA OIL AND GAS DEPOSITS

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, а именно к сооружению технологических комплексов, предназначенных для обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений и работающих в экстремальных условиях.
Известны способы обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений на глубинах моря свыше 250 м с использованием в качестве головного сооружения для бурения скважин и добычи нефти и газа морской стационарной платформы с опорной частью в виде джекета решетчатой конструкции пирамидальной или призматической формы, или в виде мачты решетчатой конструкции призматической формы с закреплением к морскому дну оттяжками с якорями (Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. Г.В.Симаков, К.Н.Шхинек, В.А.Смелов и др. Изд. Ленинград, Судостроение, 1989, рис.2.20 и 2.28).
Недостатком использования таких сооружений в ледовых условиях эксплуатации является то, что их защита от воздействия льда, особенно айсбергов, и обеспечения устойчивости ведет к значительному возрастанию их металлоемкости и массы в целом, и реализация таких решений для конкретных арктических условий практически трудноосуществима.
Известны также способы обустройства глубоководных нефтегазовых месторождений с помощью подводных конструкций, темплейтов с манифольдами, оборудованных камерами и системами подводного заканчивания скважин, эксплуатация которых осуществляется с помощью дистанционно управляемой аппаратуры с использованием гидравлических и электрогидравлических систем управления. Примеры таких способов: схема системы подводной разработки месторождения Гарупа (Бразилия) и системы SEA-MAP для разработки месторождении в глубоководных районах Мексиканского залива (Обустройство морских нефтегазовых месторождений. Ч.С.Гусейнов, В.К.Иванец, Д.В.Иванец. Изд. "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, Москва, 2003, рис.9.1, 9.2, с.329; рис.9.22, с.365,, рис.9.23, с.367-368).
Недостатком такого решения является то, что надежность в эксплуатации и обслуживание подводных комплексов с дистанционным управлением не всегда обеспечена, так как на значительных глубинах в случае отказов периодическое обслуживание подводно-технического оборудования с помощью водолазов или с применением манипуляторов практически неосуществимо. Кроме того, при значительном удалении морских глубоководных нефтегазовых месторождений от береговых технических баз, более чем на 150-200 миль, для транспорта добываемой на месторождении продукции скважин к местам приемки на берегу подводные добычные комплексы должны иметь в своем составе компрессоры, насосы и соответствующие потребляемой ими мощности энергоблоки в подводном исполнении, что является крайне сложной задачей.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений, заключающийся в сооружении ряда морских стационарных платформ, подводных донных комплексов, подводных внутрипромысловых и магистральных трубопроводов, емкостей хранения продукции скважин и отгрузочных установок, при этом, по крайней мере, одну из платформ выполняют в подводном исполнении с закрепленным ко дну опорным блоком, верхний габарит которого располагают ниже уровня воды на величину наибольшего габарита прохождения подводной части айсберга (патент РФ 2238365, по кл. Е02В 17/00 от 25.07.2003 г.).
Недостатком этого способа является необходимость производства сложных и дорогостоящих работ по отсоединению и отводу в безопасную и защищенную ото льда и айсбергов зону верхнего подвижного модуля с временной остановкой эксплуатации морской платформы с соответствующими экономическими потерями.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности строительства и эксплуатации и снижение стоимости капитальных и эксплуатационных затрат при обустройстве морских глубоководных нефтегазовых месторождений.
Эта цель достигается тем, что в способе обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений, заключающемся в сооружении ряда морских стационарных платформ, подводных донных комплексов, подводных внутрипромысловых и магистральных трубопроводов, емкостей хранения продукции скважин и отгрузочных установок, при этом часть платформ выполняют в подводном исполнении с закрепленным ко дну опорным блоком, верхний габарит которого располагают ниже уровня воды на величину наибольшего габарита прохождения подводной части айсберга, по крайней мере, одну из платформ выполняют в ледозащитном исполнении, а опорные блоки платформ в подводном исполнении выполняют с блок-модулями, служащими для размещения персонала в подводных воздушных камерах, предназначенных для осуществления периодических работ по техническому обслуживанию, ремонту и обследованию конструкций и технологического оборудования, автоматизированных систем управления и контроля, при этом блок-модуль энергетической платформы выполняют с автоматизированной атомной электростанцией, предназначенной для энергетического обеспечения технологических подводных платформ, а блок-модули технологических платформ выполняют с сепарационными установками, с компрессорным и насосным оборудованием, с автоматизированной системой управления и с водолазным и подводно-техническим оборудованием, которые предназначены для первичной подготовки продукции скважин к транспортировке до центральной технологической платформы и/или до морского отгрузочного причала с емкостью для хранения продукции скважин.
Кроме этого поставленная цель достигается тем, что платформы в подводном исполнении конструктивно и технологически соединяют между собой электрическими кабелями и трубопроводами для конденсата и газа.
Также поставленная цель достигается тем, что энергетический блок-модуль с автоматизированной атомной электростанцией выполняют в подводном исполнении с возможностью опускания и расположения непосредственно на морском дне.
Достижение поставленной цели обеспечивается также тем, что часть платформ в подводном исполнении может быть оборудована вертикальной колонной, которую устанавливают относительно опорного блока с возможностью перемещения и опускания ниже габарита прохождения подводной части айсберга и оснащают специальными камерами и оборудованием для соединения с подводными модулями платформ.
Конструктивные решения морских глубоководных платформ в подводном исполнении предусматривают их расположение на глубине, не доступной для воздействия айсбергов и волн, что значительно снижает нагрузки на платформы и позволяет уменьшить их массу, трудоемкость изготовления и стоимость. В тоже время расположение верхнего габарита платформ на глубинах порядка 100-150 м от уровня поверхности моря позволяет периодически производить необходимые работы по техническому обслуживанию, ремонту и регулировке оборудования верхних строений платформ.
Предложенный способ обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена принципиальная схема обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений;
на фиг.2 - вид в плане на фиг.1.
Способ обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений заключается в сооружении (обустройстве) ряда морских стационарных платформ, например подводной донной энергетической платформы 1 (фиг.1 и 2), подводных технологических платформ 2, 3 и 4, подводных темплейт-манифольдов 5, кустов скважин 6 и морской ледостойкой технологической платформы 7.
Подводные стационарные технологические платформы 2, 3 и 4 питаются электроэнергией от подводной стационарной энергетической платформы 1 с помощью подводных электрических кабелей 8, а также соединенных с подводными темплейт-манифольдами кабелями 9. Подводные стационарные технологические платформы 2, 3 и 4 соединены между собой и с ледостойкой технологической платформой 7 трубопроводами 10 для конденсата и трубопроводами 11 для газа. Морская ледостойкая стационарная технологическая платформа 7 соединена с подводными стационарными технологическими платформами 2, 3 и 4 нефтегазового месторождения и с береговыми пунктами 12 с помощью магистральных подводных трубопроводов 13 для конденсата и трубопроводов 14 для газа.
Бурение кустов скважин 6 производят через технологические платформы 2, 3 и 4 с плавучей буровой установкой 15.
Подводные опорные блоки 16 подводной стационарной энергетической платформы 1 и блоки 17, 18 и 19 подводных стационарных технологических платформ 2, 3 и 4 представляют собой легкие пространственные решетчатые конструкции призматической формы с фундаментом в нижней части, выполненным из всасывающих свай 20, 21, 22 и 23, позволяющих производить закрепление к грунту 24 сразу после установки опорных блоков 16, 17, 18 и 19.
Подводные стационарные платформы: энергетическая 1 и технологические 2, 3 и 4, в верхней части имеют подводные верхние строения 25, 26, 27 и 28 соответственно, выполненные с водонепроницаемыми корпусами и с возможным демонтажом отдельных модулей с последующим подъемом их над водой для цехового технического обслуживания и ремонта.
Подводный энергетический модуль 29 расположен в верхнем строении 25 подводной стационарной энергетической платформы 1 и может быть выполнен из автономных атомных энергетических станций в подводном исполнении со сроком службы 25 лет.
При этом предусматривается вариант установки энергетического модуля 29 непосредственно на морском дне (не показано).
Подводные технологические модули 30, 31 и 32 оснащают сепарационным, компрессорным и насосным оборудованием, а также автоматизированной системой управления.
Подводная стационарная энергетическая платформа 1 и технологические платформы 2, 3 и 4 также дополнительно снабжены подводными модулями с водолазным и подводно-техническим оборудованием.
Подводные стационарные технологические платформы 2, 3 и 4 выполняют со стояками для конденсата 33 и газа 34.
При обустройстве морского глубоководного нефтегазового месторождения предусматривают конденсатохранилище 35 и отгрузочное устройство 36 для подъема конденсата через отгрузочную систему 37 на танкер 38 или на морскую ледостойкую стационарную технологическую платформу 7.
Морская ледостойкая стационарная технологическая платформа 7 предназначена для приемки и подготовки конденсата и газа к последующей транспортировке через магистральные подводные трубопроводы 13 и 14 соответственно на приемные береговые пункты 12.
Верхнее строение 38 платформы 7 включает модули для приемки и подготовки к транспорту продукции скважин с сепарационным, насосным, компрессорным оборудованием, автоматизированной системой управления, жилым модулем, грузоподъемными кранами, вертолетной и причально-посадочными площадками, спасательным и противопожарным оборудованием.
Опорная часть 40 платформы 7 в верхней части выполнена с ледозащитным устройством 41 и в средней части состоит из пространственной решетчатой конструкции 42 призматической формы, а в нижней части оперта на свайный фундамент из всасывающих свай 43 для восприятия, в основном, горизонтальных нагрузок от воздействия льда и волн и висячих свай 44 для восприятия, в основном, вертикальных нагрузок от воздействия льда и волн и от технологических эксплуатационных нагрузок и веса платформы.
На подводных стационарных технологических платформах 2, 3, 4 и подводной стационарной энергетической платформе 1 предусмотрен вариант установки вертикальной колонны 45 с возможностью перемещения относительно опорного блока 18 и опускания ниже габарита прохождения подводной части айсберга. Колонна 45 оборудована лифтовой шахтой для соединения с ее надводной частью, при этом колонна оснащается специальными камерами и оборудованием для соединения с подводными модулями платформ.
Реализация данного способа обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений позволяет повысить надежность строительства и эксплуатации, снизить стоимость капитальных и эксплуатационных затрат при обустройстве морских глубоководных нефтегазовых месторождений, а также осуществить оптимальную функциональную нагрузку составляющих объектов технологического комплекса.