Морское глубоководное бурение нефтяных скважин
Отличие морского глубоководного бурения нефтяных скважин от неглубоководного заключается в показателе глубины, на которой проводятся работы. Процесс добычи полезных ископаемых (нефти) происходит с помощью подвижных платформ и установленного оборудования. Понятие глубоководного бурения определяется для работ, что проводятся на глубине более 600 метров.
Общее понятие процесса бурения скважин на больших глубинах
Морское глубоководное бурение производится с помощью оборудованных буровых судов, имеющих свойство динамической устойчивости. Большая глубина знаменуется вероятностью незначительного отклонения бура от начального положения. При таком виде добычи нефти допускается отклонение радиуса скважины в размере трех процентов от показателя глубины моря. Допускается наличие бокового или фронтального ветра до сорока пяти узлов.
Для проведения подобной операции применяются различные типы оборудования. Не возможно использование стационарных и полустационарных установок для добычи нефти. Для глубин выше нескольких сотен метров применяются буровые суда с системой динамической стабилизации. Их конструкция напоминает стандартную буровую вышку, а в самом судне имеется отверстие, через которое проходит водоотделяющая труба и бурильные трубы. Все вышеописанные элементы, их соединения изготовлены из стали, что имеет физические свойства, позволяющие ей изгибаться без риска нарушения геометрических форм установки. Материал также устойчив к высокому и низкому температурному режиму.
Дополнительное оборудование акустического обнаружения скважин применяется повсеместно.
Процесс морского бурения на больших глубинах осложняется наличием сложной породы. Для этого могут применяться обсадные трубы. Они используются при работах на суше.
Суда имеют средний показатель грузоподъемности 5 тысяч тонн, а некоторые суда могут удерживать более 7 тысяч тонн груза, в который входит жидкое топливо, масло бура, вышеописанное оборудование. При производстве судов применяются материалы, с легкостью переносящие отрицательную температуру воздуха (до минус сорока градусов по Цельсию) и воды, так как основная часть залежей нефти находится в шлейфах холодных климатических зон. Процесс бурения происходит за счет установленной по центру судна буровой установки. Так же происходит смешивание бурового раствора.
Дополнительные условия бурения нефтяных скважин
Во время морского глубоководного бурения проводится подача специальной промывочной жидкости, которая размывает жесткую породу под буром. Установленный в горизонтальном положении насос воспроизводит подачу жидкости по буровой трубе.
Важным физическим требованием при бурении на больших глубинах является мощный ротор, приводящий в действие механизм бурения глубоководных скважин. Ротор воспроизводит вращательное действие параллельно с нажимом, чтобы обеспечить умеренное усилие для продвижения бура вглубь.
Подобный вид раствора должен отвечать некоторым физическим и химическим свойствам. Он не должен оказывать негативного влияния на материал буровой коронки. Технология промывки используется для снижения уровня трения бура об стенки жесткой породы. Во время длительного процесса работы механизма, некоторые детали нагреваются до высоких температур, поэтому существует потребность в их охлаждении.
Также способ создания нефтяных скважин подразумевает нейтрализацию рисков попадания под бур частиц элементов нефти или газа, что может привести к образованию взрывоопасной ситуации.
Периодически осуществляется способ введения химических компонентов в применяемый раствор. Это поможет придать буру таких свойств, как стойкость к высоким температурам (без риска испарения), устойчивость к солям, снижение рисков сгущения некоторых видов применяемых раствором или повышение функции фильтрации для очищения скважины.
Способ очистки раствора проходит с помощью установленного оборудование в виде вибрационного сита или специального желоба. Часть раствора, проходя через сито, механическим способом очищается от крупных частиц и элементов пород.
Условия морского бурения нефтяных скважин на больших глубинах
На процесс добычи нефти при больших глубинах (более 600 метров) могут влиять разнообразные факторы, включающие природные условия поведения моря, погоду, человеческий фактор и технические характеристики используемого оборудования. В общем плане выделяют следующие конструктивные природные условия:
- Гидрометереологические условия;
- Геморфологические условия.
Гидрометереологические условия включают поведение морской поверхности. Также важную роль, которую следуют учитывать при проведении глубоководного бурения, играет температура воды, высота волн, ледовое движение, максимальная видимость на горизонте или туманность.
Значительное ограничение процесса добычи нефти придает отрицательная температура воздуха (при случае, если на поверхности не замечено ледовой корки). Во время такой ситуации может происходить быстрое локальное заледенение элементов бура и другого вспомогательного оборудования. При отстое и образовании ледовой корки приходится применять тяжелые физические усилия для очистки всех основных двигательных элементов бурового судна ото льда.
Среднестатистическим показателем допустимой высоты волн является цифра в два – три метра над уровнем моря. Такие условия не приведут к отклонению судна от ровного горизонтального положения и не сместят положение бура.
Снижение естественной видимости может ограничивать время бурения ночью, когда света освещающего оборудования недостаточно из-за образовавшегося тумана.
Геоморфологические условия определяют положение дна моря, уровень его наклона, сложность рельефа дна и подобные факторы, которые могут снижать скорость добычи и горизонтальное ровное положение бурового судна с наличием системы динамической стабилизации (так как якорные системы стабилизации не применяются на судах, глубина бурения которых превышает глубину в 300 метров).
Бурение морских скважин может быть внезапно остановлено из-за заметного ухудшения погодных условий. В таких случаях нужно кратковременно прекратить добычу нефти из скважины, используя так называемый «превентер», что устанавливается на скважину для остановки потока нефти. Его вес достигает 150 тонн, а ширина – 18 метров.
Преимуществами морского бурения является отсутствие жестких горных пород, которые могли бы приводить к быстрому износу бурового механизма. Плотность горной породы при бурении на суше гораздо выше, так как море имеет породу, что частично заменяется водой, плотность которой составляет 1,03 грамм на один кубический сантиметр.
Морское дно отличается тем, что нефтяные пласты здесь находятся выше относительно уровня поверхности дна, нежели на суше, по отношению к ее поверхности. Поэтому установка бура может проводиться под более лояльными условиями. Учитывай меньшую плотность верхних пластов породы, процесс добычи нефти на таких установках облегчается.