Схемы расположения наземных сооружений и оборудования

Решающими факторами, определяющими схему расположения наземных сооружений и оборудования являются, во-первых, цели, условия и глубина бурения и, во-вторых, географическое место­расположение скважины (суша, море, зона вечной мерзлоты, Арктика и т.п.). Исходя из этого расположение оборудования, кон­струкция привышечных сооружений и фундаментов существенно отличаются друг от друга:

при нормальных условиях бурения на суше;

сложных условиях бурения на суше (глубина свыше 5000 м, аномально высокие пластовые давления, температуры и поглоще­ния промывочной жидкости);

бурении в зонах вечной мерзлоты и в условиях Западной Си­бири;

бурении на море.

Однако в любом случае буровое оборудование должно быть рас­положено и смонтировано с учетом: особенностей выбранной бу­ровой установки, климатических условий и рельефа местности, достижения наибольшей компактности в расположении оборудо­вания, безопасности в работе и удобства в обслуживании, сокра­щения времени и максимального удешевления строительно-мон­тажных работ, охраны окружающей среды.

Для каждого нефтяного района в зависимости от конкретных условий разрабатывается наиболее рациональная схема располо­жения оборудования, технология монтажа, демонтажа и транс­портировки оборудования с точки на точку. Нельзя рекомендовать единые для всех схему расположения оборудования, способ транс­портировки с точки на точку и организацию монтажных и демон-тажных работ, так как экономически выгодное и возможное в од­ном районе может оказаться нерентабельным и просто невозмож­ным в другом.

При нормальных условиях бурения применяют мелкоблочный или крупноблочный метод монтажа.

При бурении скважин в условиях возможных аномально высо­ких пластовых давлений, поглощения промывочной жидкости, совершенно неизвестного геологического разреза или же на зна­чительную глубину (5000 м и более) буровое оборудование распо­лагают по специально разработанной для каждого конкретного случая схеме. Основными факторами, которые принимаются во внимание при разработке такой схемы, являются:

сокращение времени и максимальное удешевление работ, свя­занных с проводкой скважины;

безопасность в работе и удобство в обслуживании;

максимальная сохранность окружающей среды.

При редкой сетке заложения структурных, поисковых и разве­дочных скважин на Крайнем Севере каждая буровая представляет собой индивидуальное законченное хозяйство с комплексом на­земных зданий и сооружений, включающих в себя жилые и куль­турно-бытовые объекты. Как показал опыт, в районах распростра­нения вечной мерзлоты успешная проходка скважин зависит от правильного ведения строительно-монтажных работ и особенно от выбора площадки и типа фундаментов для всего комплекса бу­ровой установки. Для решения вопроса о пригодности любого мерз­лого грунта и даже льда в качестве основания под буровое обору­дование решающее значение имеет время года, за которое проте­кает процесс бурения скважин. Если бурение скважины начинает­ся и заканчивается в период отрицательных температур, то осно­ванием фундамента бурового и силового оборудования могут быть любые неустойчивые при оттаивании мерзлые грунты и даже лед. Лишь бы к этому грунту или льду не было доступа промывочной жидкости или воды.

В практике строительства временных фундаментов при глубо­ком бурении приняты следующие конструкции: фундаменты рам­ного типа (стулья) и основания на деревянных сваях. Достаточно часто используется монтаж бурового и силового оборудования на металлических основаниях, установленных на брусьях. При этом каждый брус укладывается на растительный слой грунта, предва­рительно тепловодоизолированный (опилки, шлак, сверху засы­панные слоем глины 5... 10 см). Расстояние между брусьями опре­деляется из расчета допустимой максимальной нагрузки на грунт.

Привышечные сооружения на буровых Крайнего Севера отли­чаются большими размерами. Увеличение габаритных размеров объясняется стремлением обеспечить теплое хранение для боль­шей части вспомогательных материалов и запасных частей, емко­стей для промывочной жидкости устройством внутренней желоб-ной системы, большей мощностью электрического хозяйства. При­вышечные сооружения строят брусчатые засыпные из досок или щитов или каркасные с тканевым покрытием.

На территории Тюменской, Томской и других областей Запад­ной Сибири, где проводится бурение на нефть и газ, все в боль­ших объемах из-за природных условий (сильная болотистость и лесистость) широкое распространение получило кустовое буре­ние на насыпных островах. В условиях Западной Сибири при этом виде бурения устья скважин размещаются на площадке по одной прямой через каждые 3...5 м. Если в кусте более шести-восьми скважин, то они обычно разделяются противопожарным разры­вом в 50 м. Исходя из этого на всех разрабатываемых месторожде­ниях Западной Сибири внедрена типовая схема монтажа бурового оборудования, предусматривающая передвижение в кусте вышеч-но-лебедочного блока буровой установки и стационарное распо-

ложение насосно-емкостной группы с циркуляционной системой очистки бурового раствора. Такое передвижение блока осуществ­ляется, как правило, на специальных основаниях с применением колесного хода или пневмодвигателей.

В конце 1940-х и начале 1950-х гг. в СССР на Каспийском море и в США в Мексиканском заливе были созданы первые морские нефтепромыслы. Разведка и добыча нефти ведутся в настоящее время у берегов 46 стран на всех континентах как на морских акваториях, так и на внутренних озерах. Наиболее интенсивно ведется работа в Мексиканском и Персидском заливах и в других морях. За рубе­жом происходит непрерывный рост добычи с морских акваторий. Интенсивно начали развиваться эти работы и у нас в стране.

Площадь мирового континентального шельфа, т.е. прибреж­ного участка моря глубиной 200 м, составляет 23,7 млн км². Бу­рение скважин на море в зависимости от условий и характера проводимых работ может осуществляться по-разному. Все уста­новки для морского бурения подразделяют на три основные ка­тегории:

стационарные — постоянные основания, эстакады, искусствен­ные острова;

полустационарные — плавучие (самоподнимающиеся) буровые установки;

подвижные — буровые суда, баржи и другие плавучие уст­ройства (полупогружные установки).

Помимо перечисленных ос­новных типов установок суще­ствуют еще и промежуточные.

Стационарные установки.В за­висимости от того, где монтиру­ется буровое оборудование, мож­но принять следующую классифи­кацию стационарных морских ус­тановок:

буровая установка на индивиду­альном морском основании (плат­форме) островного типа;

буровая установка на кустовых площадках островного и эстакад­ного типов;

буровая установка на отдельно выступающих в море камнях и ос­тровах.

Все перечисленные установки имеют свои характерные особен­ности и применяются для конк­ретных производственных усло-

вий. В настоящее время дается предпочтение двум вариантам индивидуальных морских ос­нований (платформ). Это платформа башен­ного типа с оттяжками (рис. 2.14) и платфор­ма полупогружного типа с избыточной пла­вучестью (рис. 2.15).

Платформа с оттяжками состоит из круп­ных вертикальных секций, собранных в опор­ную башню, которая закрепляется на большом фундаменте. Башня раскреплена оттяжками, которые соединены с якорями, закрепленны­ми в морском дне.

Платформа полупогружного типа крепится к фундаментной плите с помощью натянутых вертикальных тросов. Избыточная плавучесть платформ создает большие растягивающие на­пряжения в тросах и обеспечивает этим воз­вращение платформы в вертикальное положе­ние, нарушенное волновыми воздействиями.

Морская платформа предназначена для монтажа на ней вышки, бурового и вспомо­гательного оборудования и размещения при-вышечных сооружений. На платформе пре­дусматривается дополнительная площадь для размещения бурильных и обсадных труб, за­пасов глинопорошка, химических реагентов и других материалов. Платформа является ос­новным конструктивным элементом всей буровой установки и воспринимает все нагрузки, возникающие в процессе строи­тельства скважины. Поэтому в конструктивном отношении мор­ское основание должно быть прочным и обеспечивать надеж­ную и безаварийную работу в процессе бурения скважины.

В разработке морских месторождений нефти и газа иногда при­меняется эстакадный способ. Морская эстакада представляет собой мост облегченной конструкции. Сущность разработки месторожде­ния этим способом заключается в том, что по заранее состав­ленному плану сооружаются металлические эстакады мостового типа с площадками для бурения, расположенными на определен­ном расстоянии друг от друга. С площадок производится бурение скважин и последующая их эксплуатация.

На площадках, сооруженных при эстакадах, размещают также отдельные производственные, административные и культурно-бытовые объекты морского нефтепромысла. В качестве примера эстакадного способа разработки нефтяных месторождений мож­но привести широко известные «Нефтяные камни», расположен­ные близ Баку.

Условия строительства морских оснований и монтажа на них оборудования находятся в постоянной зависимости от состояния моря и погоды. При работе с плавучим краном нагрузка оборудо­вания и материалов может производиться при ветре до 2 баллов; монтаж вышки может производиться при ветре до 4 баллов; при ветре свыше 5 баллов все строительно-монтажные работы прекра­щаются.

Полустационарные установки.К ним прежде всего относятся плавучие буровые установки (ПБУ). К ПБУ предъявляются сле­дующие требования: потребность минимального времени на стро­ительно-монтажные работы в море; способность к быстрой пере­дислокации с одной точки бурения на другую; многократность использования; мореходность в плавучем состоянии при перехо­дах на короткие расстояния при ограниченной погоде и разовые переходы на значительные расстояния без ограничения погоды; способность установки на точке бурения в течение гарантирован­ного прогноза погоды времени; автономность, т.е. достаточность материалов для бурения; обеспеченность нормальными жилищ­ными условиями для буровой бригады и другого персонала, ко­торые могут находиться на ПБУ в течение 3...4 недель; обеспе­ченность полным комплектом бурового оборудования для буре­ния как разведочной, так и эксплуатационной скважины.

Современные ПБУ самоподъемного типа отвечают всем пере­численным требованиям (рис. 2.16). Они имеют следующие конст­руктивные особенности: корпус ПБУ представляет собой понтон

с упрощенными формами; опорные колонны расположены или по углам понтона при числе опор три-пять, или вдоль бортов при числе опор шесть-восемь; жилые помещения и вертолетная пло­щадка расположены в противоположном конце по отношению к буровой вышке с порталом; понтон ПБУ часто имеет местные платформы или второе дно. В отсеках понтона размещают буровое и энергетическое оборудование, насосную станцию, емкости для хранения и приготовления глинистого раствора, запасы матери­ально-технических средств, глинопорошков и химических реаген­тов; главная палуба во всей средней части используется для разме­щения бурильных, обсадных труб, полноповоротных кранов гру­зоподъемностью 25...75 т.

Подвижные установки.К ним относятся буровые суда (БС) и полупогружные установки (ПБС). Буровое судно представляет собой обычное морское судно, имеющее площадь палуб и грузо­подъемность, достаточные для размещения буровой установки и запаса различных материалов. Часто под БС переоборудуются обыч­ные транспортные и даже военные суда.

При бурении с буровых судов технологический процесс, за исключением оборудования подводного устья, в принципе не от­личается от бурения на суше. Поэтому для комплектования буро­вой установки используются стандартные узлы и оборудование. Однако оборудование, применяемое на БС, имеет и некоторые особенности в силу того, что площадка, с которой бурят, переме­щается. Эти особенности оборудования состоят в следующем:

1.В виду колебаний БС при качке невозможно применение же-
лобной системы очистки с самотечным движением раствора, по­
этому циркуляционная система глинистого раствора должна иметь
замкнутую принудительную циркуляцию.

2. Так как с БС обычно бурится лишь одна скважина, то нет
необходимости устанавливать наклоняющуюся вышку или вышку
с передвигающимися кронблоками.

3. При бурении с БС в связи с колебанием судна затруднена,
а в некоторых случаях невозможна, установка бурильных труб на
подсвечник внутри вышки при спускоподъемных операциях. В свя­
зи с этим для ускорения сборки и разборки применяются механи­
зированные стеллажи. При таких стеллажах подача труб на мостки
со склада (стеллажи на палубе БС) производится механически.

4. Буровая установка, как правило, электрифицирована, т.е. все
приводы для механизмов электрические.

Проблема удержания бурового судна над точкой бурения при жестких условиях ограничения перемещений является одной из основных проблем при бурении на море. В зависимости от разме­ров судна, глубины бурения и района плавания применяются раз­личные по мощности и принципу работы, удерживающие систе­мы БС.

С начала 1960-х гг. используются буровые судна со специальным погружающимся под воду корпусом, так называемые полупогруж­ные установки. У этих установок сохранились главные особенно­сти при бурении с судна: бурение на плаву и якорные системы удержания. Корпус ПБС имеет три основных элемента: понтон, колонны и верхнюю рабочую площадку. Во время транспортиров­ки ПБС плавает на понтонах с минимальным балластом. Затем на точке бурения сооружение принимает балласт в понтоны и погру­жается на заданную глубину. В рабочем положении понтоны нахо­дятся под водой, а верхняя рабочая площадка находится над водой.