Островные сооружения. 1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения 4

• Название: 1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения 4
• Дата: 13.04.2023
• Размер: 7.63 Mb.
• Имя файла: Островные сооружения.rtf
• Тип: Документы; #1060362
• страница: 1 из 6

Содержания

Введение 2

1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения 4

2. Разведочное и эксплуатационное бурение 13

3. Островные сооружения 20

4. Платформы для глубин более 50 м 24

5. Технические решения по конструкциям систем подводной добычи 28

6. Преимущества и недостатки ледовых островов 32

7. Анализ конструкций и опыт эксплуатации ледостойких нефтегазопромысловых сооружений 36

Заключение 43

Список использованной литературы 45

Введение

Морскими будем называть нефтегазовые сооружения (МНГС), которые осуществляют процессы, связанные с добычей, транспортировкой, хранением и обработкой нефти и газа с месторождений, расположенных на акваториях морей и связанных с ними водоемов. Кроме сооружений, расположенных непосредственно в морской акватории, к условно морским можно отнести нефтегазовые сооружения на прибрежных территориях, объединяемые технологическими процессами в общий морской нефтегазовый комплекс.

Имея в виду эти определения МНГС, приведем условные определения, характеризующие принципиальные признаки и отличительные особенности МНГС.

"Чисто" морскими или просто "морскими" будем называть сооружения, находящиеся постоянно или временно на морской акватории.

К таким сооружениям относятся:

1. 
   Стационарные и плавучие сооружения, называемые "платформами и буровыми судами". Они предназначены для размещения на них комплекса оборудования, необходимого при бурении разведочных и эксплуатационных скважин, а также для первичной обработки добываемого продукта (нефть, газ, газовый конденсат).
   

Под первичной обработкой понимается очистка добываемой нефти от механических примесей (например, песка) от воды, поступающей из скважин вместе с нефтью. На буровых судах и платформах размещается необходимое для выполнения технологических операций оборудование и материалы, а также помещения для размещения обслуживающего персонала.

2. 
   Подводные трубопроводы, предназначенные для транспортировки нефти и газа от платформ к сооружениям, на которых осуществляется сбор и длительное хранение или накопление перекачиваемого продукта для загрузки его в танкеры.
   
3. 
   Хранилища (накопители) нефти и газа, располагаемые в акватории моря или на платформах, а также на прибрежной территории.
   
4. 
   Объекты, предназначенные для швартовки нефтеналивных судов или газоводов. Они могут размещаться как в морской акватории на значительном расстоянии от берега, так и вблизи берега.
   
5. 
   Причальные береговые стенки и выносные эстакады для причаливания танкеров и различных вспомогательных судов, а также ограждающие сооружения.
   
6. 
   Порты, предназначенные для строительства морских нефтегазовых сооружений (МНГС), выполнения необходимых погру - зочно-разгрузочных работ, отстоя танкеров и вспомогательных судов при штормах.
   
7. 
   Подводные нефтегазовые сооружения, предназначенные для первичной обработки нефти и газа, а также сепарации, т.е. разделения составных частей добываемого продукта.
   

гидротехническое сооружение нефтегазопромысловое островное

1. Классификация гидротехнических сооружений и область их применения

При рассмотрении типов морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений (МНГС) необходимо исходить из общих положений, принятых в гидротехническом строительстве, т.е. в зависимости от задач, которые должны быть решены с помощью этих сооружений [45 - 47, 58].

Следует отметить, что классификация всегда содержит определенные условности, поэтому в предлагаемом подходе к ее разработке для МНГС будем основываться на системном принципе и общепринятых положениях в гидротехническом строительстве.

При составлении классификации МНГС можно разделить по их назначению на две основные группы: для бурения разведочных и эксплуатационных (с учетом их дальнейшей эксплуатации) скважин. Кроме того, из этих групп целесообразно выделить еще две подгруппы, характеризующие условия, в которых работают МНГС (замерзающие и незамерзающие моря). Такой подход позволит классифицировать морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения, учитывая все требования, предъявляемые к их проектам. В классификационную схему, представленную на рис.1, включены все нефтегазопромысловые инженерные сооружения, как судостроительные, так и гидротехнические. В приведенной схеме они не разделены по материалам изготовления, т.е. на металлические, железобетонные, грунтовые, ледовые и комбинированные, так как этот фактор при таком подходе не влияет на выбор типа сооружения для бурения разведочных или эксплуатационных скважин.

Имея классификацию, на основании экспертных оценок зарубежных специалистов и результатов собственных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ авторы предлагают рекомендации по определению области применения МНГС в зависимости от гидрометеорологических и технологических факторов.

При проектировании платформ для глубоководных зон шельфа Каспийского моря широко использовали зарубежный опыт, накопленный в Северном море, Мексиканском и Персидском заливах и других акваториях, что значительно сократило объем специальных теоретических и экспериментальных исследований.

Однако решение задач, связанных с созданием ледостойких сооружений, осложнено отсутствием практического опыта в России, а зарубежные наработки, накопленные при освоении шельфовых зон залива Кука и моря Бофорта, могут быть использованы лишь как вспомогательные, потому что указанные районы несейсмичны, а ледовая обстановка и условия течения Охотского и арктических морей значительно сложнее, чем в этих акваториях.

Поэтому при проектировании конструкций ледостойких сооружений приходится решать вопросы, которые не освещены в существующих нормативных документах, а некоторые проблемы, к сожалению, не нашли отражения даже в технической литературе.


Рисунок 1. Классификация морских нефтегазопромысловых инженерных сооружений
При разработке основных принципов освоения нефтегазовых месторождений шельфа учитывают только главные гидрометеорологические факторы морского района, позволяющие выбрать принципиальные типы технических средств и сооружений для проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ. Для этого достаточно иметь данные о глубине моря, продолжительности межледового периода, а также глубине бурения разведочных скважин. Принципиальные типы объектов обустройства и эксплуатации нефтегазовых месторождений шельфа, среди которых находятся нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения, зависят от глубины моря и ледовых условий. Кроме того, для изготовления элементов конструкций и строительства соответствующих сооружений учитывают наличие береговых инфраструктур.

Известно, что к морским сооружениям для разведочного бурения предъявляются требования высокой мобильности. В условиях мелководья незамерзающих морей нужны передвижные погружные сооружения с относительно небольшой осадкой. В некоторых случаях приходится использовать искусственные насыпные островные сооружения.

С увеличением глубины моря целесообразно применять самоподъемные и полупогружные буровые установки, а также буровые суда (рис.6.2). Их оснащают специальным оборудованием в зависимости от глубин проводки разведочных скважин.

В незамерзающих морях на глубинах до 5 м используют островные сооружения (рис.6.3), соединенные между собой грунтовыми дамбами, а от 5 до 40 м, если месторождение расположено ближе к береговой зоне, лучше работают эстакадные сооружения с приэстакадными площадками.

В мелководных зонах замерзающих морей при глубине моря до 5 м экономически целесообразно использовать ледовые острова, а до 10 м - искусственные грунтовые острова; те и другие применяли в Канаде и Америке. С увеличением глубин становится возможным использовать специальные переносные или передвижные погружные установки, размещенные на насыпной берме. В условиях припайного льда, где подвижки ограничены, следует применять ледовые платформы. Общие схемы приведенных выше технических средств для поисково-разведочного бурения приведены на рис.6.2.

Бурение и эксплуатацию нефтегазовых месторождений в условиях замерзающих морей проводят с помощью МНГС.

При наличии карьеров крупнозернистого песка (гравия, камня) наиболее доступными в исполнении для глубин моря до 5 м являются искусственные островные сооружения с неукрепленными откосами, соединенными между собой и берегом грунтовыми дамбами.

Для глубин моря до 300 - 350 м предлагают свайные или гравитационные стационарные платформы. В зависимости от береговых промышленных инфраструктур они могут быть как металлическими, так и железобетонными. Применение стационарных платформ на глубинах более 200 м рентабельно только для наиболее крупных высокодебитных месторождений.

Освоение более глубоководных месторождений требует создания новых типов стационарных платформ с подводными поплавками-понтонами или на натяжных опорах. По экспертным оценкам, их можно использовать для проведения работ глубинах до 500 м.

Последующий этап научно-технического прогресса в данной области будет связан с разработкой целого комплекса технических средств, необходимых для создания донного промысла, без которого освоение углеводородных ресурсов шельфа на глубинах более 500 м невозможно.

Изложенные выше принципиальные предложения по основным типам и определению области применения нефтегазопромысловых сооружений для освоения шельфа схематично представлены на рис.6.3.

Кроме рассмотренных типов сооружений, возможны и комбинированные, например, сочетание малогабаритного бурового стационарного основания с тендерным судном, что экономически выгодно (по сравнению с другими методами) при бурении и заканчивании от 4 до 10 эксплуатационных скважин, причем с одного основания сравнительно небольшого размера и малой стоимости.

Удаленность от береговых баз, а также продолжительность ледового периода, затрудняющих регулярное материально-техническое снабжение платформ, вызывают необходимость придания им повышенной автономности. Учитывая суровые климатические особенности, нужно создать комфортабельные условия на рабочих местах и для проживания до 100 чел. обслуживающего персонала. Все это приводит к увеличению общих размеров сооружений. Следует также обеспечить защиту окружающей среды от загрязнения.

Совокупность указанных факторов, предъявляющих специфические требования к конструкциям и методам строительства объектов, привела к созданию новых типов, принципиально отличающихся от традиционных стальных сооружений сквозной или решетчатой конструкции, хорошо зарекомендовавших себя в незамерзающих морях, но являющихся неприемлемыми для более жестких ледовых условий северного континентального шельфа.

Исходя из общего анализа природно-климатических условий северных и дальневосточных морей и принимая во внимание географические и экономические особенности этих районов, можно установить следующую область применения передвижных, переносных, стационарных и искусственных островных сооружений и платформ.

В акваториях замерзающих морей, где межледовый период достаточен для бурения разведочных скважин, поисково-разведочные работы осуществляют с помощью технических средств, приведенных на рис.6.2, а в морях с тяжелыми ледовыми условиями, т.е. с коротким межледовым периодом, круглый год с использованием ледостойких нефтегазопромысловых инженерных сооружений.

В суровых ледовых условиях, характеризующихся наличием дрейфующих айсбергов, подводная часть которых может прорезать дно, целесообразно использовать тоннельно-шахтный метод. В данном случае под поверхностью дна моря пробивают тоннель до места, где создают искусственную полость (камеру) над месторождением, достаточную для размещения бурового и эксплуатационного оборудования. Применение этого метода зависит от расстояния между месторождением и берегом, а также от наличия соответствующих грунтовых условий по трассе прокладки тоннеля и камеры.

На мелководных участках (глубина до 15 - 20 м) при отсутствии высокой сейсмичности наиболее эффективными могут оказаться островные сооружения, образованные из земляных и каменных материалов в комбинации с железобетонными или металлическими ограждающими конструкциями. На этих же глубинах в определенных условиях можно применять железобетонные и металлические платформы наплавного типа, балластируемые песком.

На участках морей с глубинами 50 - 60 м эффективнее использовать стационарные платформы в интегральном исполнении, выполненные из железобетонных, металлических или сталебетонных конструкций. Все они могут быть со свайными или гравитационными, а также свайно-гравитационными фундаментами. В данном случае конструкции платформ должны быть унифицированы, чтобы поставить на индустриальную основу их изготовление. Исходя из мирового опыта строительства морских платформ их конструкцию и технологию изготовления выбирают согласно условиям минимизации продолжительности строительно-монтажных работ в открытом море. Следовательно, необходимо разработать такие конструкции платформ и соответствующие технологии их строительства, чтобы без принципиальных переработок конструкций можно было построить их при любых грунтовых условиях и наличии короткого межледового периода. Пример таких технических решений приведем ниже.

На глубинах моря 100 - 150 м с умеренным ледовым режимом можно использовать многоколонные стальные или железобетонные стационарные платформы, оснащенные ледорезами. В их состав входят крупные подводные нефтехранилища.

В несложных ледовых условиях на глубинах 200 - 300 м целесообразно применять комбинированные системы, т.е. глубоководные платформы на натяжных опорах совместно с подводным добычным комплексом. При использовании комбинированного метода в условиях замерзающих морей (тендерное судно с малогабаритной стационарной платформой) конструкцию создают в ледостойком варианте. Эффективность данного метода такая же, как и в условиях незамерзающих морей.

Выбор схемы обустройства конкретного морского нефтегазового месторождения осуществляют на основе системного подхода, взаимосвязывающего потенциальные возможности нефтегазодобывающей, машиностроительной, судостроительной, строительной и других отраслей отечественной промышленности, а также иностранных фирм.

Следует отметить, что создание каждого из типов нефтегазопромысловых инженерных сооружений, приведенных выше, является самостоятельным крупным научно-техническим направлением в морском гидротехническом строительстве и судостроении.

Для обеспечения необходимого уровня прироста разведанных запасов и объемов добычи нефти и газа, а также создания для этого нефтегазопромысловых инженерных сооружений и других технических средств с учетом научно-технического прогресса необходимо разработать концепцию планомерного развития поисково-разведочных и эксплуатационных работ.