Устройство морских нефтяных платформ

Как устроена нефтяная платформа

Многим знакомы образы этих стальных островов высотой с многоэтажный дом, возвышающихся над поверхностью моря на огромных массивных опорах. С помощью самых современных технологий эти агрегаты способны бурить скважины глубиной до 10 км. Рассмотрим подробнее эти уникальные сооружения.

Как устроена морская буровая платформа?

Любая нефтяная платформа состоит из четырех основных частей — корпуса, якорной системы, буровой палубы и буровой вышки. Корпус нефтяной платформы представляет собой огромный понтон треугольной или четырехугольной формы. Его поддерживают на плаву шесть огромных колонн, наполненных воздухом.

На корпусе закреплена буровая палуба, которая по размерам превышает футбольное поле. Палуба отличается большой прочностью, чтобы выдерживать массу бурильной установки, вертолетной площадки, нескольких кранов и другого оборудования. Над буровой палубой, примерно на высоте 10—15-этажного дома, возвышается буровая вышка, которая поднимает и опускает бур.

Якорная система, удерживающая платформу на месте, состоит из 9 лебедок, расположенных по три на каждой стороне корпуса платформы. Эти лебедки натягивают стальные швартовые тросы, которые крепятся к якорям, находящимся на морском дне. Стальной трос находится в верхней части растяжки, он сматывается и разматывается лебедкой. В нижней части растяжки находится стальная цепь, которая крепится к якорю. Толщина тросов, удерживающих платформу, составляет восемь сантиметров; звенья цепи, к которым они крепятся, по размеру превышают голову человека. Масса одного звена составляет 33 кг. Якорные тросы настолько крепкие, что их не сможет порвать даже совокупное усилие пяти самолетов «Боинг-747». На конце каждой растяжки крепится якорь типа «Брюс» диаметром 5,5 м и весом более 13 тонн. До места назначения платформу доставляют с помощью морских буксиров со скоростью примерно 6 узлов.

Однако, даже несмотря на такую мощную и надежную конструкцию, штормы и ураганы до сих пор представляют собой грозную опасность для морских платформ. Так, например, в августе 2005 года из-за угрозы урагана Катрин пришлось эвакуировать более 20 тысяч нефтяников с буровых вышек, расположенных в Мексиканском заливе. За двое суток, пока в регионе бушевал ураган, было повреждено или разрушено около 50 буровых платформ, десять из них сорвало с якорей. Одну из платформ отнесло на 129 км, другую выбросило на берег. Восстановлению она уже не подлежала. Такие серьезные потери в нефтедобывающей отрасли привели к резкому скачку цен на «черное золото» на всех мировых биржах.

EVA-4000 — чудо космического века

Первая нефтяная вышка в истории была построена в 1859 году близ города Титусвилл, что в штате Пенсильвания, США. Она добывала нефть с глубины в 21 м. С этого момента начинается история нефтедобычи, которой вскоре были охвачены все континенты. За десятки лет, прошедших с того времени, запасы нефти, расположенные на суше, изрядно истощились. Поэтому нефтедобывающие компании обратили свое внимание на запасы углеводородов, скрытые в глубинах морей и океанов. Одним из первых регионов, где развернулась добыча нефти с морского дна, стал Мексиканский залив. В период с 1960 по 1990 годы на мелководье вблизи берега разместилось более 4 тысяч морских буровых платформ разного размера.

Но по мере того, как росли потребности человечества, запасов нефти, которые можно было добыть вблизи побережья, стало не хватать. И нефтедобыча начала двигаться все дальше и дальше в открытое море, удаляясь от берега. Постепенно нефтяные компании покинули континентальный шельф. Буровые платформы стали располагаться в местах, где расстояние до дна моря превышало 2,5 км. Чтобы добывать здесь нефть, пришлось строить настоящих стальных гигантов.

Одним из таковых является буровая платформа EVA-4000, принадлежащая компании Noble Jim Thompson. На сегодня это самая крупная нефтяная буровая платформа.

Это скорее настоящая плавучая фабрика по поиску и добыче нефти. EVA-4000 может проводить разведку нефтяных месторождений в таких местах, которые раньше считались абсолютно недоступными. Размер ее палубы по площади равен 10 баскетбольным площадкам, а буровая вышка «маячит» на высоте 52 метров над уровнем моря. Общий вес комплекса составляет 13 600 тонн. На сегодня в мире существует 100 подобных платформ, которые умеют не только добывать нефть, но и производить разведку месторождений. Для того чтобы понять, зачем строить такие сложные сооружения, приведем несколько цифр. Одна морская буровая платформа за день может получить 250 тысяч баррелей нефти. Такого количества достаточно, чтобы заправить 2,5 млн автомобилей. Однако человечество за день сжигает более 80 млн баррелей черного топлива, а значит, добывать нефти нужно очень много. Поэтому, несмотря на то что на постройку нефтяной платформы уходит 4 года и полмиллиарда долларов США, их продолжают строить.

Как бурят морское дно?

Бурение морского дна отличается тем, что контролировать работу бура намного сложнее. Ведь между головкой бура и бурильщиком не только километры твердой породы, но еще и огромная толща морской воды, бурильщику нужно видеть морское дно и контролировать работу бура. Специально для этой цели был создан подводный аппарат на дистанционном управлении, способный выдерживать давление 140 кг/см2. Данный робот предназначен для того, чтобы работать там, куда не может добраться человек. С помощью видеокамеры он передает изображение на поверхность, прямо в рубку управления платформой.

Сам бур собирается из секций длиной 28 метров, состоящих из железных труб. Количество секций для каждой буровой платформы ограничено ее техническими характеристиками. Например, EVA-4000 может провернуть и удержать бур, состоящий из 300 секций. Это позволит пробурить скважину глубиной 9,5 км. Бур опускается в воду со скоростью 60 секций в час.

После того как буровая коронка достигнет нефтяного пласта, бур поднимают, а скважину запечатывают, чтобы избежать выброса нефти в воду. Для этого на дно опускают специальное противовыбросовое оборудование или превентор. Превентор наглухо закрывает скважину, не позволяя ни одной капле просочиться в окружающую среду. Сам превентор напоминает собой втулку высотой 15 метров и массой в 27 тонн. Специальная контрольная аппаратура, расположенная на превенторе, следит за просачиванием нефти из скважины.

После того как месторождение нефти обнаружено и разведано, платформа, с которой велась разведка, перемещается в другое место. А ее место занимает буровая вышка, предназначенная для добычи, хранения и отгрузки нефти в танкеры. Буровая вышка, благодаря своей конструкции, может целые десятилетия стоять на якоре, невзирая на любые погодные условия. За счет высокой автоматизации контроль за работой установки осуществляют 20—30 человек.

Нефтедобыча уходит на глубину

Долгое время нерешенной была задача удержания морских платформ на глубине, превышающей сотни метров.

Дело в том, что во время шторма всегда существовала угроза, что установку сорвет с якорей. Задачу решил морской инженер Эд Хартон, который использовал для этого свой опыт службы на подводной лодке. Он разработал оригинальную конструкцию буровой платформы, состоящей из цилиндра огромной высоты и большого диаметра, к которому крепится буровая палуба. Нижняя часть цилиндра заполнена материалом, который намного плотнее воды, поэтому центр его тяжести смещен вниз, что обеспечивает устойчивость и стабильность всей платформе.

Под водой цилиндр простирается до глубины 200 метров, к морскому дну он крепится системой свай, каждая из которых погружается в морское дно на 60—70 метров. Платформы такой конструкции стали называться Spar. Первой в мире буровой платформой типа Spar стала установка системы «Нептун». Именно с нее начался новый этап развития морских глубоководных платформ.

Сегодня платформы типа Spar являются основным видом нефтяных платформ, предназначенных для добычи нефти с большой глубины. Самой глубоководной платформой является установка Perdido компании Shell, расположенная в Мексиканском заливе. Она работает на глубине 2 450 метров.

Источник

Оборудование морских платформ для добычи нефти

Морские платформы предназначены для бурения скважин с целью добычи из них углеводородного сырья. Глубина скважин в толще земли морского дна варьируется от 60 до 2,5 тысяч метров.

Нефтедобывающие конструкции удаляются от морского побережья на расстояние до 150 тысяч километров. Для обслуживания на некоторых видах платформ обустраивается жилая зона для персонала.

Эхолокационные установки изучают морское дно на предмет нефтяных залежей. После их нахождения в место работы доставляется буровая платформа.

Морская нефтедобывающая установка состоит из большого количества оборудования. Его можно разделить на несколько систем: якорную, корпусную и буровую (палуба и вышка).

Корпус установки выполняется в треугольной или прямоугольной форме. Под ним устанавливаются колонны, удерживающие всю конструкцию.

Рис. 1. Морская буровая платформа

Неподвижность буровой станции обеспечивается с помощью якорной системы. По краям корпуса установлены лебедки, от которых вниз спускаются стальные цепи с якорями. Они плотно удерживаются за морское дно, препятствуя перемещению станции.

Над корпусом устанавливается буровая палуба. Она предназначена для хранения буровых труб, кранов, буровых долот и прочего оборудования.

Главной рабочей системой является буровая вышка. С нее опускается и поднимается бур.

Он состоит из нескольких железных труб длиной около 20 метров с долотом, осуществляющим процесс бурения.

Скважина закрывается с помощью превентора – инструмента, напоминающего огромную втулку. Он устанавливается после завершения процесса бурения для предотвращения вытекания нефти в море.

Если морская платформа предназначена только для бурения, после завершения работы она перемещается на новое место. Существуют и многофункциональные станции, осуществляющие бурение, добычу, хранение и отгрузку нефти.

Оборудование морских платформ: условия функционирования и проблемы эксплуатации

Морские платформы функционируют в очень тяжелой среде. Высокие волны, штормы, перепады температур, морское обрастание, значительные нагрузки и трение приводят к быстрому износу узлов и механизмов. Они подвергаются коррозии и разрушению.

Пластичные и жидкие смазочные материалы в таких условиях малоэффективны – они смываются и выдавливаются из места нанесения и требуют частого обновления, что крайне неуместно на таком крупногабаритном оснащении.

Альтернативой для обслуживания узлов трения оборудования морских платформ является применение антифрикционных твердосмазочных покрытий. Они обладают длительным сроком службы, высокими антифрикционными и антикоррозионными свойствами.

На крепеж, резьбу различных трубных соединений, запорно-регулирующую арматуру, направляющие скольжения и корпус превентора наносят материалы MODENGY 1002, MODENGY 1005, MODENGY 1014, MODENGY 1066, MODENGY PTFE — A20.

Они обеспечивают снижение трения деталей, защиту от коррозии в условиях агрессивной среды, предотвращение налипания абразива и отложений, облегчение монтажа и демонтажа узлов.

Проектирование и проверка технического состояния платформ

Освоение глубоких акваторий шельфа требует надежного и высокопроизводительного оборудования. Его проектирование осуществляется с учетом следующих требований:

• Надежность – устойчивость к высоким нагрузкам и тяжелым условиям эксплуатации
• Долговечность – безотказная работа в течение установленного срока эксплуатации
• Технологичность – возможность перемещения, сборки / разборки в морских условиях, усиления конструкции, удобство в эксплуатации
• Эффективность – максимальная работоспособность при минимальных затратах

Перед отправлением платформы в море проверяют ее полное соответствие нормативным требованиям, проводят испытания на модели, используют данные прототипов.

Совершенствование морских буровых установок осуществляется с целью увеличения стойкости и срока службы их механизмов. В этом помогает использование инновационных смазочных материалов.

Источник