Файл: Контрольная работа Статическое позиционирование буровых установок на шельфе.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Институт недропользования

Кафедра нефтегазового дела

Контрольная работа

« Статическое позиционирование буровых установок на шельфе»

по дисциплине «Бурение скважин на шельфе»

Выполнил студент группы А.С.Батурин

НДБЗ-18-1
Принял доцент В.И. Зайцев

Иркутск – 2022 г.

Оглавление

Введение

Бурение скважин на море труднее и дороже, чем на суше. Это связано с наличием над придонным устьем скважины водного пространства, необходимостью применять специальные морские основания для размещения на них бурового оборудования и выполнения с них комплекса работ, связанных с проводкой скважины, сложными гидрологическими и метеорологическими условиями работы на акваториях (ветры и волнения, приливы, отливы и течения, туманы, морось, снег и горизонтальная видимость, ледовый режим, температура воздуха и воды) и т.д.

Ветры, волнения и течения водного пространства, находящегося над придонным устьем скважины, вызывают качку плавучей буровой установки, перемещение оборудования и инструментов по ее палубе, дрейф и снос установки в направлении ветра или течения.

Качка оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на людей, работающих на буровой установке.

Волнение моря вредно и при бурении со стационарных (неподвижных) установок, так как волны, обрушивающиеся на основание буровой, могут повредить его или полностью разрушить.

Рыхлые породы морского дна обычно сильно обводнены.

---

При бурении в таких породах для обеспечения сохранности керна и устойчивости стенок скважин приходится использовать специальные технические средства и осуществлять технологические мероприятия, требующие дополнительных материальных затрат и удовлетворяющие жестким требованиям охраны окружающей среды от загрязнения.

Специфические гидрологические и метеорологические условия моря, а также состояние находящихся под водной толщей горных пород ограничивают возможности и снижают эффективность применения способов, технических средств и технологий бурения, используемых на суше.

Поэтому проблема повышения эффективности бурения скважин на море до сих пор является одной из самых важных в процессе вовлечения в производство минеральных ресурсов подводных месторождений.

Сравнительно успешные решения этой проблемы достигнуты в области бурения на море нефтегазовых скважин.

Их глубины достигают нескольких тысяч метров, а время сооружения каждой из них исчисляется месяцами и годами.

Поэтому для бурения и последующей эксплуатации таких скважин экономически оправданным является создание дорогостоящих массивных стационарных, полустационарных и погружных конструкций оснований, которые позволяют размещать на них традиционную буровую технику и использовать хорошо отработанные на суше технологии бурения, добычи, сбора и подготовки нефти и газа к транспортированию.

1. Статическое позиционирование буровых установок на шельфе

1. Основные типы морских буровых установок (МБУ)

Самоподъемная буровая установка (СПБУ)

Ограничения по глубинам моря (5-150) м. Удержания на точке пенетрация опорных колонн.

МБУ, поднимаемая в рабочем состоянии над поверхностью моря на колоннах, опирающихся на грунт (см. рисунок 1.1.1). Колонны подвижны в вертикальном направлении относительно основного корпуса (понтона)

Классификация:

- по форме понтона;

- по количеству опорных колонн;

- по форме поперечного сечения колонн и их конструкции;

- по конструктивному оформлению нижней части колонн;

- по типу подъемного механизма;

- по расположению буровой вышки.

---

Рисунок 1.1.1- Самоподъемная буровая установка (СПБУ)
Полупогружная плавучая буровая установка (ППБУ)

Ограничения по глубинам моря (60-3000) м. Удержания на точке якорной системы и/ или системы динамического позиционирования.

МБУ, находящаяся во время бурения на плаву (см. рисунок 1.1.2). Представляет собой конструкцию из водоизмещающих понтонов различной конфигурации, находящихся ниже поверхности воды, и надводного корпуса с производственными и жилыми помещениями, укрепленного на стабилизирующихся колоннах, обеспечивающих устойчивость установки.



Рисунок 1.1.2-Полупогружная плавучая буровая установка (ППБУ)
Буровое судно (БС)

Ограничения по глубинам моря (300-3500) м. Удержания на точке системы динамического позиционирования, реже якорная система.

Судно технического флота, оборудованное центральной прорезью в корпусе (moon pool), над которой установлена буровая вышка, и системой для удержания судна над устьем скважины. Современные буровые суда, как правило, самоходные, с неограниченным районом плавания (см. рисунок 1.1.3).



Рисунок 1.1.3- Буровое судно (БС)

2. Факторы, определяющие выбор плавучей буровой установки

Эффективность проведения геологоразведочных работ по выявлению новых месторождений и оконтуриванию и уточнению запасов открытых месторождений нефти и газа на континентальном шельфе в значительной степени зависит от оптимального выбора типа морской буровой установки (МБУ). Выбор типа МБУ должен базироваться на консолидированных данных, полученных в результате анализа различных факторов:

1. 
   Гидрометеорологические и географические факторы;
   
2. 
   Производственно-технологические факторы;
   
3. 
   Инженерно-геологические факторы;
   
4. 
   Экологические факторы;
   
5. 
   Экономические факторы.
   

Географические и гидрометеорологические факторы являются основными при выборе типа МБУ.

Географические и климатические:

---

-определяет уровень модернизации МБУ

-определяет требуемый класс МБУ с ледовыми усилениями и без ледовых усилений.

Гидрометеорологические:

-ветровые нагрузки;

- волновые нагрузки;

- течения;

- глубина моря;

- характеристики дна.

Гидрометеорологические факторы определяют тип МБУ:

1.СПБУ.

Преимущественно поисково-разведочное бурение на участках с небольшой глубиной моря. Перемещается в «мокром» исполнении буксирами или в «сухом» heavy lift vessel. Высокая зависимость от характеристик донных отложений.

2. 
   ППБУ.
   

Поисково-разведочное и эксплуатационное бурение. Относительная легкость перемещения, постановки на точку бурения и снятия с нее, повышенная устойчивость к воздействию ветра, волнения и течений, кроме операций по установке якорей.

3.БС.

Поисково-разведочное бурение на глубоководных шельфовых участках в отдаленных районах работ. Высокая зависимость от внешних нагрузок.

1.3 Влияние климатических условий

Одним из основных условий при выборе МБУ являются соответствие морской установки климатическим условиям района ведения работ.

Температурный режим определяется:

• 
  минимальной температурой воздуха в период ожидаемой эксплуатации МБУ
  
• 
  средней температурой воздуха при нахождении МБУ в порту отстоя (при работе на арктических проектах в несколько сезонов)
  

Ледовый режим определяется:

• 
  сезоном открытой ото льда воды
  

Наличием возможности появления дрейфующих льдов в период эксплуатации МБУ

В зависимости от температурного и ледового режимов определяются основные требования к эксплуатации МБУ, влияющие на класс привлекаемой установки и требуемые объемы ее модернизации.

На Рисунке 1.3.1 показа средний сезон открытой воды.



Рисунок 1.3.1- Средний сезон открытой воды

1.4. Производственно-технологические факторы

К производственно-технологическим факторам относятся:

• 
  глубина скважины
  
• 
  прогнозируемые давления по разрезу
  
• 
  проектная конструкция скважины
  
• 
  автономность работу МБУ
  
• 
  грузоподъемность верхнего привода
  
• 
  полезная площадь и палубная нагрузка
  
• 
  тип применяемого флюида
  
• 
  наличие в пластовом флюиде агрессивных сред (H2S, CO2)
  
• 
  статистика МБУ по НПВ, по времени ведения буровых работ на предыдущих проектах, по опыту буровой бригады и т.д.
  

---

Продолжительность автономной работы влияет на частоту завоза материалов и оборудования на МБУ, требуемых для проведения работ по обеспечению функционирования установки, а также возможность размещения и единовременного хранения на МБУ оборудования, материалов и отходов.

Автономность работы МБУ особенно актуальна для поисково-разведочного бурения на большом удалении от базы берегового обеспечения (ББО).

Дополнительные требования при выборе МБУ-наличие вертолетной площадки с топливно-заправочным комплексом, способный принимать вертолеты российского производства (типа Ми-8 и т.п.)

1.5 Инженерно-геологические факторы

В зависимости от характеристик грунта на точке строительства скважины определяют план постановки МБУ на точку ведения буровых работ с учетом конструктивных особенностей якорных устройств ППБУ/БС (конструкция, вес и тип якорей), и длину опор СПБУ (из расчета глубины пенетрации, рабочего клиренса СПБУ и глубины моря).

Отсутствие требуемых инженерно-геологических данных зачастую служит причиной возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации МБУ в процессе строительства скважины.

1.6 Экологические факторы

В процессе бурения на МБУ образовываются и накапливаются твердые и жидкие отходы, запрещенные к сбросу в море (нулевой сброс) и требующие транспортировки на сухопутные полигоны для утилизации.

Конструкция МБУ должна предусматривать установку специального оборудования и систем для предотвращения сброса в море.

Системы для предотвращения сброса:

-закрытая сточная система;

- герметичные емкости и трубопроводы для хранения горюче-смазочных материалов и отработанных масел;

- накопительные цистерны для льяльных вод;

- сепараторы для нефтесодержащих вод;

- система очистки отработанного бурового раствора и буровых сточных вод;

- емкости сбора отходов тампонажных операций и отходов из установки очистки буровых сточных вод;

- установками для сбора и уничтожения (сжигания) отходов производства и потребления;

- наличие специальных мест под расположение шламовых контейнеров для накопления, хранения и вывоза отходов буровых работ.

2.Описание конструкции ППБУ, расчет сил нагрузок, что действует на ППБУ

Полупогружная плавучая буровая установка предназначена для добычи полезных ископаемых на покрытых водой территориях. Она включает в себя опорные понтоны, буровую платформу и соединяющие их стойки. Буровая платформа выполнена плавучей. Буровая платформа и понтонная часть выполнены разъединяемыми между собой с возможностью независимого перемещения в воде и по твердой поверхности. Разъем между платформой и понтонной частью смещен в сторону платформы. Понтонная часть выполнена разделяемой на части с возможностью независимого перемещения. Достигается использование буровой установки на любых глубинах, на акваториях, покрывающихся льдом, а также для использования на суше.

---