История развития буровых вышек
«АСТРАХАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РЕФЕРАТ
на тему:
История
развития буровых вышек
Выполнила:
студентка
1 курса по
направлению
подготовки
«Технологические
машины и оборудование»
Плотникова
Анна Сергеевна
Проверила
преподаватель
истории техники,
Лысова
Вера Николаевна
Астрахань -
2015
Содержание
Введение
Раздел 1. Буровые установки. Их
устройств и виды
.1 Буровые вышки
.2 Оборудование для механизации
спуско-подъемных операций
.3 Наземное оборудование,
используемое при бурении
.4 Циркуляционная система буровой
установки
Раздел 2. История бурения нефтяных и
газовых скважин
.1 Промышленная добыча нефти в
России
.1.1 Бурение нефтяных скважин на
Тамани
.1.2 Бурение нефтяных скважин в
Грозненском районе
.1.3 Бурение нефтяных скважин в
Азербайджане
.1.4 Бурение нефтяных скважин в ХIХ
в. в других районах России
Раздел 3. История развития морского
бурения
.1 Типы морских буровых установок
.2 Технологии бурения скважин на
акваториях и типы буровых установок
.3 Бурение на нефть и газ в
арктических условиях
.4 Условия бурения на море
.5 Аварии на платформах
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Как правило, в природе нефть располагается в
пористых породах, в которых жидкость может накапливаться и перемещаться. Такие породы
называют коллекторами. Но чтобы образовалась залежь, необходимо присутствие так
называемых покрышек - непроницаемых пород, которые препятствуют миграции. Таким
образом, чтобы обнаружить месторождение нефти, необходимо найти возможные
ловушки, в которых она могла скопиться. Сначала потенциально нефтеносный район
исследовали визуально, научившись выявлять присутствие нефтяных залежей по
многим косвенным признакам. Однако чтобы поиски были максимально успешными,
необходимо было уметь "видеть что под землей". Это стало возможным
благодаря геофизическим методам исследования. Наиболее эффективным инструментом
оказался сейсмограф, который был предназначен для регистрации землетрясений.
Его способность улавливать механические колебания пригодилась в геологоразведочном
деле. Колебания от взрывов динамитных снарядов преломляются подземными
структурами, и, регистрируя их, можно определить расположение и форму подземных
пластов. Однако важным методом исследования является опорное бурение. Керн,
полученный из глубоких скважин, тщательно изучается по слоям геофизическими,
геохимическими, гидрогеологическими и другими методами. Для такого вида
исследований бурятся скважины глубиной до 7 километров. После того как
геолог-нефтяник обнаружит район, благоприятный для скопления нефти или газа, на
этом месте начинается бурение нефтяных скважин. На одном месторождении бурят от
нескольких десятков до нескольких тысяч скважин - не только нефтяных, но и
контрольных, и нагнетательных скважин - для закачивания воды или газа.
Первые сообщения о скважинах для добычи воды и
соляных рассолов содержатся в работах философа Конфуция. Однако толчком для
развития бурения послужила возрастающая потребность человеческой цивилизации в
энергетических ресурсах. Ускоренное развитие современной цивилизации было бы
невозможным без важнейших топливно-энергетических ресурсов, каковыми являются
нефть и газ.
Диоскорид (I век н.э.) в своих сочинениях
описывал месторождения нефти и ее применение.
Первейшие сведения о добычи нефти на Апшероне
(Апшеронский полуостров) можно найти в древнеалбанских письменных источниках до
VII века н.э. А многочисленные достоверные данные о ранней колодезной
нефтедобыче на Апшеронском полуострове с VIII по XIII века мы находим у
арабских ученых - Баладзори, Масуди, Истахри-Абу, Абу-Дулаф, Мухаммед Бекран.
Так, Масуди в своем сочинении "Средняя книга" (первая половина X в.)
отмечает, что «В Баку было два главных источника: из одного добывалась желтая и
белая нефть, а из другого - черная и синяя. Доходы с каждого источника составляли
1000 дирхемов», т.е. около 250 рублей в год.
Наиболее крупные нефтяные колодцы Апшерона
размещались возле селений Балаханы, Сураханы, Биби-Эйбат, Сабунчи, Романы,
Шубаны и Бинагады. Известный геолог, профессор Мельхиор Неймайер в своей книге
«История Земли» подчеркивал, что «Любопытным спутником бакинской нефти являются
газы, выделяющиеся из-под земли; в прежние времена у Сураханов они давали
начало священным огням, к которым стекались огромные толпы индийских
поклонников».
Нефть известна с глубины веков: уже в древней
Персии (Иран) языческие жрецы добывали ее из колодцев для священного огня. А
строительным материалом для постройки Вавилона и Ниневии являлась асфальтовая
(горная или минеральная) смола, которая образовывалась в остатке от испарения
нефти, добываемой на реке Исе, притоке Евфрата.
История изобилует достаточным количеством
примеров о применении нефти и в военном деле - об этом утверждали: карфагенский
полководец Ганнибал (246-183 до н.э.), древнеримский ученый Плиний - старший
(23-79 н.э.) и др.. Нефть входила в состав так называемого «греческого огня»
(смесь селитры, серы и нефти), который успешно применялся при войнах в древние
и средние века: «огонь» горел на воде, поджигая вражеские суда.
После 70-х годов XIX в. началась повсеместная
промышленная добыча нефти в Российской империи и за рубежом с одновременным
развитием исследований в области нефтехимии и нефтяной технологии. Огромную
роль в обширном исследовании нефти и нефтепродуктов сыграли блестящие работы и
открытия химиков и технологов разных стран - Д. Менделеева, A. Бутлерова, Ф.
Бейльштейна, К. Райхенбаха, К. Шорлеммера, К. Энглера,
В. Марковникова, В. Оглоблина, Ю. Лермонтовой, К. Лисенко, А. Летнего, А.
Никифорова.
Однако начало промышленному использованию нефти
было положено после изобретения крекинг-процесса. Впервые разработанные
Владимиром Шуховым (1891 г.) и позже, Вильямом Бартоном (1913 г.) основы
термического крекинг-процесса, дали возможность превращать высокомолекулярные
углеводороды в низкомолекулярные; а уже после детального изучения особенностей
крекинг-процесса около половины добываемой нефти перерабатывалось в бензиновые
фракции. Позже, крекинг-процесс был дополнен созданием способа каталитического
гидрирования насыщенных углеводородов, образующихся при расщеплении нефти.
Для успешного развития нефтяной промышленности в
России необходимо было провести целый ряд преобразований, как политического,
так и технологического характера. Надо было, во-первых, покончить с
крепостничеством и отменить откупную систему, далее - улучшить технику
переработки и транспортировки нефти, наиболее полно использовать нефть, получая
из нее не только керосин и мазут, но и смазочные масла, и другие ценные
продукты.
Отмена крепостного права на основе «Высочайшего
Положения от 19 февраля 1861 г.» на Кавказе была произведена лишь в 1864 г. И
тогда на нефтяные промыслы и нефтеперегонные заводы пришли наемные рабочие.
Добыча нефти из буровых скважин во много раз
превышала добычу из колодцев. Применение паровой машины в буровых установках
привело к техническому перевороту на старых нефтяных промыслах и к появлению
новых.
Внедрения с 1869-1870 гг. бурения в нефтедобычу,
отмена откупа в 1872 г., предоставление права частным лицам брать в аренду
нефтеносные земли и большой спрос на нефтепродукты способствовали бурному росту
нефтяной промышленности в России.
Многие страны связывают рождение своей нефтяной
промышленности с бурением первой скважины, давшей промышленную нефть. Так, в
Румынии отсчет ведется с 1857 г., в Канаде - с 1858 г., в Венесуэле - с 1863 г.
В России долгое время считалось, что первая нефтяная скважина была пробурена в
1864 г. на Кубани на берегу р. Кудако под руководством полковника А.Н.
Новосильцева. Поэтому в 1964 г. у нас в стране торжественно отметили 100-летие
отечественной нефтяной промышленности и с тех пор каждый год отмечают «День
работника нефтяной и газовой промышленности».
Раздел 1. Буровые установки. Их устройств и виды
Буровая установка - это комплекс наземного
оборудования, необходимый для выполнения операций по проводке скважины. В
состав буровой установки входят (рисунок - 1):
буровая вышка;
оборудование для механизации спуско-подъемных
операций;
наземное оборудование, непосредственно
используемое при бурении;
силовой привод;
циркуляционная система бурового раствора;
привышечные сооружения.
.1 Буровые вышки
Буровая вышка - это сооружение над скважиной для
спуска и подъема бурового инструмента, забойных двигателей, бурильных и
обсадных труб, размещения бурильных свечей (соединение двух-трех бурильных труб
между собой длиной 25...36 м) после подъема их из скважины и защиты буровой
бригады от ветра и атмосферных осадков.
Рисунок 1 - Схема бурения скважины
Различают два типа вышек: башенные (рисунок - 2)
и мачтовые (рисунок - 3). Их изготавливают из труб или прокатной стали.
Башенная вышка представляет собой правильную
усеченную четырехгранную пирамиду решетчатой конструкции. Ее основными
элементами являются ноги - 1, ворота - 2, балкон верхнего рабочего - 3,
подкронблочная площадка - 4, козлы - 5, поперечные пояса - 6, стяжки - 7,
маршевая лестница - 8.
Вышки мачтового типа бывают одноопорные и
двухопорные (А-образные). Последние наиболее распространены.
В конструкцию мачтовой вышки А-образного типа
входят подъемная стойка - 1, секции мачты - 2,3,4,6, пожарная лестница - 5,
монтажные козлы для ремонта кронблока - 7, подкронблочная рама - 8, растяжки -
9, 10, 14, оттяжки - 11, тоннельные лестницы - 12, балкон верхнего рабочего -
13, предохранительный пояс - 15 -, маршевые лестницы - 16, шарнир - 17.
А-образные вышки более трудоемки в изготовлении
и поэтому более дороги. Они менее устойчивы, но их проще перевозить с места на
место и затем монтировать.
Рисунок 2 - Вышка ВМ-41 (1 - нога; 2 - ворота; 3
- балкон; 4 - подкронблочная площадка; 5 - монтажные козлы; 6 - поперечные
пояса; 7 - стяжки; 8 - маршевая лестница)
Основные параметры вышки - грузоподъемность,
высота, емкость «магазинов» (хранилищ для свечей бурильных труб), размеры
верхнего и нижнего оснований, длина свечи, масса.
Грузоподъемность вышки - это предельно
допустимая вертикальная статическая нагрузка, которая не должна быть превышена
в процессе всего цикла проводки скважины.
Емкость «магазинов» показывает какая суммарная
длина бурильных труб диаметром 114 - 168 мм может быть размещена в них.
Практически вместимость «магазинов» показывает на какую глубину может быть
осуществлено бурение с помощью конкретной вышки.
Размеры верхнего и нижнего оснований
характеризуют условия работы буровой бригады с учетом размещения бурового
оборудования, бурильного инструмента и средств механизации спускоподъемных
операций. Размер верхнего основания вышек составляет 2x2 м или 2,6x2,6 м,
нижнего 8x8 м или 10x10 м.
Общая масса буровых вышек составляет несколько
десятков тонн.
Рисунок 3 - Мачтовая вышка А-образного типа: 1 -
подъемная стойка; 2, 3, 4, 6 - секция мачты; 5 - пожарная лестница; 7 -
монтажные козлы для ремонта кронблока; 8 - подкронблочная рама; 9, 10, 14 -
растяжки; 11 - оттяжки; 12 - тоннельные лестницы; 13 - балкон; 15 -
предохранительный пояс; 16 - маршевые лестницы; 17 - шарнир.
бурение скважина циркуляционный
оборудование
1.2 Оборудование для механизации спуско-подъемных
операций
Оборудование для механизации спуско-подъемных
операций включает талевую систему и лебедку.
Талевая система состоит из неподвижного
кронблока(рисунок - 4), установленного в верхней части буровой вышки, талевого
блока (рисунок - 5), соединенного с кронблоком талевым канатом, один конец
которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового
крюка. Талевая система является полиспастом (системой блоков), который в
буровой установке предназначен в основном, для уменьшения натяжения талевого
каната, а также для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных
и бурильных труб.
Иногда применяют крюкоблоки - совмещенную
конструкцию талевого блока и бурового крюка.
На крюке подвешивается бурильный инструмент: при
бурении - с помощью вертлюга, а при спускоподъемных операциях - с помощью
штропов и элеватора (рисунок - 6).
Буровая лебедка предназначена для выполнения
следующих операций:
) спуска и подъема бурильных и обсадных труб;
) удержания на весу бурильного инструмента;
) подтаскивания различных грузов, подъема
оборудования и вышек в процессе монтажа установок и т.п.
Буровая установка комплектуется буровой лебедкой
соответствующей грузоподъемности.
Рисунок 4 - Кронблок: 1 - шкифы; 2 - ось; 3 -
рама; 4 - предохранительный кожух; 5 - вспомогательные шкифы. Рисунок
5 - Талевый блок: 1 - траверса; 2 - шкифы; 3 - ось; 4 - предохранительные
кожухи; 5 - щеки; 6 - серьга.
Рисунок 6 - Схема подвешивания бурильной трубы
при спуско-подъемных операциях: а - схема; б - элеватор; 1 - бурильная труба; 2
- элеватор; 3 - штроп.
Для механизации операций по свинчиванию и
развинчиванию замковых соединений бурильной колонны внедрены автоматические
буровые ключи АКБ-ЗМ и подвесные ключи ПБК-1, пневматический клиновой захват
ПКР-560 для механизированного захвата и освобождения бурильных труб.
Ключ АКБ-ЗМ (рисунок - 7) устанавливается между
лебедкой и ротором на специальном фундаменте. Его основными частями являются
блок ключа 1, каретка с пневматическими цилиндрами 2, стойка 3 и пульт
управления 4. Блок ключа - основной механизм, непосредственно свинчивающий и
развинчивающий бурильные трубы. Он смонтирован на каретке, которая перемещается
при помощи двух пневматических цилиндров по направляющим: либо к бурильной
трубе, установленной в роторе, либо от нее.
Зажимные устройства, как и механизм передвижения
блока ключа, работают от пневматических цилиндров, включаемых с пульта
управления 4. Для этого в систему подается сжатый воздух от ресивера.
Рисунок 7 - Ключ буровой АКБ-ЗМ: 1 - блок ключа;
2 - каретка с пневматическими цилиндрами; 3 - стойка; 4 - пульт управления.
Ключ ПБК-1 подвешивается в буровой на канате.
Высота его подвески регулируется пневматическим цилиндром с пульта управления.
Пневматический клиновой захват ПКР-560 служит
для механизированного захвата и освобождения бурильных и обсадных труб. Он
монтируется в роторе и имеет четыре клина, управляемых с пульта посредством
пневмоцилиндра.
.3 Наземное оборудование, используемое при
бурении
Наземное оборудование, непосредственно
используемое при бурении, включает вертлюг, буровые насосы, напорный рукав и
ротор.
Вертлюг (рисунок - 8) - это механизм,
соединяющий не вращающиеся талевую систему и буровой крюк с вращающимися
бурильными трубами, а также обеспечивающий ввод в них промывочной жидкости под
давлением. Корпус 2 вертлюга подвешивается на буровом крюке (или крюкоблоке) с
помощью штропа 4. В центре корпуса проходит напорная труба 5, переходящая в
ствол 7, соединенный с бурильными трубами. Именно к напорной трубе
присоединяется напорный рукав для подачи промывочной жидкости в скважину.
Напорная труба и ствол жестко не связаны, а последний установлен в корпусе 2 на
подшипниках 1, чем обеспечивается неподвижное положение штропа, корпуса и
напорной трубы при вращении бурильных труб вместе со стволом. Для герметизации
имеющихся зазоров между неподвижной и подвижной частями вертлюга служат
сальники 3.
Рисунок 8 - Вертлюг: 1 - подшипники; 2 - корпус;
3 - сальники; 4 - щтроп; 5 - напорная труба; 6 - крышка корпуса; 7 - ствол.
Буровые насосы служат для нагнетания бурового
раствора в скважину. При глубоком бурении их роль, как правило, выполняют
поршневые двухцилиндровые насосы двойного действия. Напорный рукав (буровой
шланг) предназначен для подачи промывочной жидкости под давлением от
неподвижного стояка к перемещающемуся вертлюгу.
Ротор (рисунок - 9) передает вращательное
движение бурильному инструменту, поддерживает на весу колонну бурильных или
обсадных труб и воспринимает реактивный крутящий момент колонны, создаваемый
забойным двигателем. Ротор состоит из станины 1, во внутренней полости которой
установлен на подшипнике стол 2 с укрепленным зубчатым венцом, вала 6 с цепным
колесом с одной стороны и конической шестерней - с другой, кожуха 5 с наружной
рифельной поверхностью, вкладышей 4 и зажимов 3 для ведущей трубы. Во время работы
вращательное движение от лебедки с помощью цепной передачи сообщается валу и
преобразуется в поступательное вертикальное движение ведущей трубы, зажатой в
роторном столе зажимами.
Рисунок 9 - Ротор: 1 - станина; 2 - стол с
укрепленным зубчатым венцом; 3 - зажимы; 4 - вкладыши; 5 - кожух; 6 - вал.
Силовой привод обеспечивает функционирование
всей буровой установки - он снабжает энергией лебедку, буровые насосы и ротор.
Привод буровой установки может быть дизельным,
электрическим, дизель- электрическим и дизель-гидравлическим. Дизельный привод
применяют в районах, не обеспеченных электроэнергией необходимой мощности.
Электрический привод от электродвигателей переменного и постоянного тока
отличается простотой в монтаже и эксплуатации, высокой надежностью и
экономичностью, но применим только в электрифицированных районах.
Дизель-электрический привод из дизеля, который вращает генератор, питающий, в свою
очередь, электродвигатель. Дизель-гидравлический привод состоит из двигателя
внутреннего сгорания и турбопередачи. Последние два типа привода автономны, но
в отличие от дизельного не содержат громоздких коробок перемены передач и
сложных соединительных частей, имеют удобное управление, позволяют плавно
изменять режим работы лебедки или ротора в широком диапазоне.
Суммарная мощность силового привода буровых
установок составляет от 1000 до 4500 кВт. В процессе бурения она распределяется
на привод буровых насосов и ротора. При проведении спускоподъемных операций
основная энергия потребляется лебедкой, а остальная часть - компрессорами,
вырабатывающими сжатый воздух, используемый в качестве источника энергии для
автоматического бурового ключа, подвесного бурового ключа, пневматического
клинового захвата и др.
.4 Циркуляционная система буровой установки
Циркуляционная система буровой установки служит
для сбора и очистки отработанного бурового раствора, приготовления новых его
порций и закачки очищенного раствора в скважину. Она включает систему отвода
использованного раствора от устья скважины , механические средства отделения
частичек породы, емкости для химической обработки, накопления и отстоя
очищенного раствора, шламовый насос, блок приготовления свежего раствора и
буровые насосы для закачки бурового раствора по нагнетательному трубопроводу в
скважину. К привышечным сооружениям относятся:
) помещение для размещения двигателей и
передаточных механизмов лебедки;
) насосное помещение для размещения буровых насосов
и их двигателей;
) приемные мостки, предназначенные для
транспортировки бурового технологического оборудования, инструмента, материалов
и запасных частей;
) запасные резервуары для хранения бурового
раствора;
) трансформаторная площадка для установки
трансформатора;
) площадка для размещения механизмов по
приготовлению бурового раствора и хранения сухих материалов для него;
) стеллажи для размещения труб.
Раздел 2. История бурения нефтяных и газовых
скважин
На основании археологических находок и исследований
установлено, что первобытный человек около 25 тыс. лет назад при изготовлении
различных инструментов сверлил в них отверстия для прикрепления рукояток.
Рабочим инструментом при этом служил кремневый бур.
В Древнем Египте вращательное бурение (сверление)
применялось при строительстве пирамид около 6000 лет назад.
Первые скважины в истории человечества бурили
ударно-канатным способом за 2000 лет до нашей эры для добычи соли в Китае.
До середины 19 века нефть добывалась в небольших
количествах, в основном из неглубоких колодцев вблизи естественных выходов ее
на дневную поверхность. Со второй половины 19 века спрос на нефть стал
возрастать в связи с широким использованием паровых машин и развитием на их
основе промышленности, которая требовала больших количеств смазочных веществ и
более мощных, чем сальные свечи, источников света.
Бурение первых скважин в России относится к IX
веку и связано с добычей растворов поваренной соли в районе г. Старая Русса.
Соляной промысел получил большое развитие в XV-XVII вв., о чем свидетельствуют
обнаруженные следы буровых скважин в окрестностях г. Соликамска. Их глубина
достигала 100 м при начальном диаметре скважин до 1 м.
Стенки скважин часто обваливались. Поэтому для
их крепления использовались или полые стволы деревьев, или трубы, сплетенные из
ивовой коры. В конце XIX в. стенки скважин стали крепить железными трубами. Их
гнули из листового железа и склепывали. При углублении скважины трубы
продвигали вслед за буровым инструментом (долотом); для этого их делали меньшего
диаметра, чем предшествующие. Позднее эти трубы стали называть обсадными.
Конструкция их со временем была усовершенствована: вместо клепанных они стали
цельнотянутыми с резьбой на концах.
Первая скважина в США была пробурена для добычи
соляного раствора близ г. Чарлстона в Западной Вирджинии в 1806 г. При
дальнейших поисках рассолов в 1826 г. близ г. Бернсвилла в шт. Кентукки
случайно была найдена нефть.
В 1901 г в США впервые было применено
вращательное роторное бурение с промывкой забоя циркулирующим потоком жидкости.
Необходимо отметить, что вынос выбуренной породы циркулирующим потоком воды
изобрел в 1848 г. французский инженер Фовелль и впервые применил этот способ
при бурении артезианской скважины в монастыре св. Доминика.
Одной из труднейших проблем, возникших при
бурении скважин, особенно при роторном способе, была проблема герметизации
затрубного пространства между обсадными трубами и стенками скважины. Решил эту
проблему русский инженер А.А. Богушевский, разработавший и запатентовавший в
1906 г. способ закачки цементного раствора в обсадную колонну.
В 1923 г. выпускник Томского технологического
института М.А. Капелюшников в соавторстве с С.М. Волохом и Н.А. Корнеевым
изобрели гидравлический забойный двигатель - турбобур, определивший принципиально
новый путь развития технологии и техники бурения нефтяных и газовых скважин. В
1924 г. в Азербайджане была пробурена первая в мире скважина с помощью
одноступенчатого турбобура, получившего название турбобура Капелюшникова.
В 1937-40 гг.А.П. Островским, Н.Г. Григоряном,
Н.В. Александровым и другими была разработана конструкция принципиально нового
забойного двигателя - электробура.
.1 Промышленная добыча нефти в России
.1.1 Бурение нефтяных скважин на Тамани
Первые упоминания о применении бурения для поисков
нефти относятся к 30-м годам XIX века. На Тамани, прежде чем рыть нефтяные
колодцы, производили предварительную разведку буравом. Очевидец оставил
следующее описание: «Когда предполагают выкопать в новом месте колодец, то
сначала пробуют буравом землю, вдавливая оный и подливая немного воды, дабы он
входил и по вынятию оного, если будет держаться нефть, то на сем месте начинают
копать четырехугольную яму».
В 1864 г. на Тамани началось бурение на землях,
арендованных полковником Ардалионом Новосильцевым (1818 - 1878). Первая буровая
с приводом от паровой машины была заложена на левом берегу р. Кудако в 15 км от
станицы Крымской и в 5 км от р. Кубани. В 1866 г. с глубины 38 м был получен
первый фонтан нефти, что стало предвестником открытия нефтяных богатств
Кубанского края. В память об этих событиях в 1964 г. отмечалось столетие
проведения первых буровых работ, а первое воскресенье сентября стало праздником
работников нефтяной и газовой промышленности страны.
Нефтяные промыслы на Таманском полуострове и в
Кубанской области продолжали развиваться и после смерти их открывателя А.Н.
Новосильцева. В 1886 г. там насчитывалось 67 буровых скважин. Самая глубокая из
них была пробурена на 365 м. Добыча нефти в этом районе в 1889 г. составила 21
800 т.
.1.2 Бурение нефтяных скважин в Грозненском
районе
г. Основание крепости «Грозной», ставшей центром
формирования казачьих станиц на Северном Кавказе. Эта крепость дала новый
толчок развитию колодезной добычи нефти, которая известна с конца XVIII -
начала XIX веков. С 1833 по 1893 г. из колодцев извлечено более 50 тыс. т
нефти. Колодезную добычу нефти начали учитывать с 1833 г., когда нефтяные
участки стали сдавать в аренду.
Началом промышленного развития района принято
считать день 6 октября 1893 года, когда из скважины № 1 глубиной 133 м,
пробуренной предпринимателем Ахвердовым на Ермоловском участке в Мамакаевской
балке (Старогрозненский район), был получен мощный фонтан качественной нефти с
дебитом 500 тысяч пудов в сутки. Первые скважины, заложенные в 1892 году, бурились
вручную, а затем (с 1893 года) с приводом от паровых машин ударно-штанговым
(бакинским) способом, сущность которого заключалась в том, что порода
разрушалась за счет периодических ударов по дну (забою) скважины специальным
инструментом. Инструмент состоял из долота (типа плотничьего), расширителя,
ударной штанги с направляющими фонарями, раздвижной штанги, буровых (подъемных)
штанг, идущих от забоя до устья скважины (жестко соединенных между собой), и
подвесной цепи. С помощью цепи инструмент подвешивался к балансиру станка,
похожего на современный станок-качалку. При работе станка инструмент -
несколько поднимался над забоем и вновь сбрасывался, нанося удар по дну
скважины. В момент подъема долота над забоем рабочий поворачивал инструмент в
точке его подвески на некоторый угол, что обеспечивало получение цилиндрической
скважины. Долото наносило по забою 25-30 ударов в минуту. Чистка скважины от
разрушенной породы осуществлялась периодически при помощи цилиндрического ведра
с откидным дном - желонки, спускавшейся в скважину на канате.
Крепление стенок скважины осуществлялось
непрерывно вслед за углублением ее клепаными металлическими трубами. По мере
углубления скважины внутрь одной обсадной колонны опускалась следующая -
меньшего диаметра. Начальный диаметр скважины на грозненских промыслах
составлял 0,65 - 0,9 м, а конечный - 0,15 - 0,2 м.
Вследствие того, что бурение приостанавливали
для чистки и крепления скважины, скорости проходки были низкими. Средняя
месячная скорость углубления скважины углубления увеличилась до 68 м при
глубине скважин 850 м и до 51 м при глубине их 1050 м. Для крепления в скважину
опускалось обычно 8-10, а иногда и более обсадных колонн.
В 1896 году общество «Стукен и Шпис» впервые
применило в Грозном ударное канатное бурение, которое отличалось от ударного
штангового лишь тем, что здесь вместо буровых штанг долото крепилось к канату
(сначала пеньковому, а с 1902 года - металлическому). К 1907 году ударное
канатное бурение почти полностью вытеснило бакинский способ, так как в условиях
грозненских месторождений оно оказалось более рентабельным. Впоследствии,
ударное канатное бурение стали называть грозненским способом, который
использовался здесь вплоть до 1932 года. К 1914 году этим способом уже было
пробурено 1000 скважин. На грозненских промыслах в то время испытывались и
другие способы бурения, но распространения они не получили.
К началу 1901 г. в Грозненском районе имелось
около 200 скважин, из которых 120 эксплуатировались и давали 34,1 млн. пудов в
год, что составляло 4,5% общероссийской добычи нефти.
Мощные фонтаны и высокое качество нефти
способствовали широкому развертыванию буровых работ. За период 1898-1917 годов
было пробурено 539 200 м. Наибольшая проходка приходится на 1914 год (85 000
м).
.1.3 Бурение нефтяных скважин в Азербайджане
Впервые в мире в 1803 г. бакинец Гаджи Касымбек
Мансурбеков начинает морскую добычу нефти в Биби-Эйбатской бухте из двух
колодцев в 18 м и 30 м от берега. Существование первого морского промысла
прекратилось в 1825 г., когда сильный шторм на Каспии разрушил колодцы.
В 1834 г. директор бакинских нефтепромыслов
Николай Воскобойников (1801-1860 гг.) изобрел особый перегонный снаряд для
получения керосина из белой и черной нефти.
В 1837 г. в Балаханах, начал действовать первый
на Апшероне и в мире нефтеперегонный завод Николая Воскобойникова (первый
аналогичный завод в США будет построен в 1855 г. Самюэлем Кайером). На этом
заводе впервые в мире была применена перегонка нефти вместе с водяным паром, а
нефть подогревалась с помощью природного газа.
В 1846 г. в Баку на Биби-Эйбате, по предложению
члена Главного управления Закавказским краем Василия Семенова (1801-1863 гг.)
пробурена первая в мире скважина глубиной 21 м для разведки нефти; то есть,
впервые в мире было осуществлено бурение на нефть с положительным результатом.
Работа была осуществлена под руководством директора Бакинских нефтяных
промыслов, Корпуса горных инженеров майора Алексеева.
В 1847 г. 8-14 июля в своих документах наместник
на Кавказе, князь Михаил Воронцов (1782-1856 гг.), официально подтвердил факт
окончания бурения первой в мире нефтяной скважины на берегу Каспийского моря
(Биби-Эйбат) с положительным результатом.
В 1848 г. в бакинском поселке Балаханы был
заложен колодец, давший 110 пудов нефти в сутки.
В 1849 г. промышленник М.Г. Селимханов на склоне
горы Биби-Эйбат заложил колодец, из которого добывал 17-18 тыс. пудов нефти в
год.
В России официально запрещалось бурение нефтяных
скважин до 1869 г. (правительство прислушивалось к выводам иностранных
специалистов, доказывающих непригодность и бесперспективность бурения для
добычи нефти). К примеру; когда в 1866 г. Закавказское торговое общество
ходатайствовало перед правительством о разрешении начать буровые работы, то
получило отказ.
В 1869 г. откупщик И.М. Мирзоев пробурил свою
первую скважину глубиной 64 м, в Балаханах, но неудачно. В 1871 г., почти на
том же месте он пробуривает вторую скважину глубиной 45м, которая оказалась
очень результативной: она давала в среднем до 2 тыс. пудов нефти в сутки.
С 1872 г. начинается интенсивное строительство
скважин глубиной до 45-50 м, что приводит к почти полному прекращению
строительства в бакинском районе новых колодцев.
С отменой откупа в бакинском районе началось
усиленное бурение нефтяных скважин. Число их быстро возрастало: в 1872 г. была
одна скважина, в 1873 г, - 17, в 1874 г. - 50, в 1875 г. - 65, а в 1876 г. -
101 скважина. Появились мощные фонтаны, показавшие изобилие нефти в Балаханах,
Романах, Сабунчах, Забрате, Биби-Эйбате.
Первые скважины бурились вручную вращательным
способом. Затем стали применять ударно-штанговое бурение с паровым приводом.
При бурении в твердых горных породах использовали балансир, к одному концу
которого присоединялся буровой инструмент. Другой конец балансира был соединен
с ведущим шкивом посредством кривошипа. Шкив вращался паровой машиной. При
бурении глубоких скважин применяли раздвижные штанги, или ножницы. Глубокие
скважины крепили обсадными трубами.
Спуск и подъем бурового инструмента и обсадных
труб, долбление горной породы, спуск и подъем желонки для извлечения
разбуренной породы обеспечивал буровой станок, главный вал которого вращался от
паровой машины. От главного вала получал движение цепной барабан, при помощи
которого поднимался и опускался буровой инструмент. Балансир приводился в
движение шатуном с кривошипом, насаженным на долбежном валу.
Первая установка для вращательного бурения с
буровой вышкой высотой 15 м появилась в Баку в 1902 г. Станок ее состоял из
трансмиссионного вала и трех шестерен. К одной шестерне передавалось движение
от паровой машины единой передачей, от двух других шестерен передавалось
движение барабану лебедки и ротору. Глинистый раствор для выноса разбуренной
породы подавался к бурильным трубам паровым насосом.
Добыча нефти из буровых скважин производилась с
помощью цилиндрических ведер длиной до 6 м. В дне ведра был устроен клапан,
открывающийся вверх. Такое ведро, предназначенное для очистки скважин,
называлось желонкой, а способ добычи нефти желонкой именовался тартальным.
Первые опыты по применению глубинных насосов для
добычи нефти в Баку были сделаны в 1876 г. Но эти насосы быстро засорялись
песком, и нефтепромышленники вернулись к привычной желонке. В 70-х гг. 19 в.
В.Г. Шухов предложил компрессорный способ добычи нефти из скважин, при котором
сжатый воздух использовался для подъема нефти (эрлифт). Этот способ был испытан
в Баку в 1897 г. Другой способ подъема нефти из скважин - газлифт - был
предложен М.М. Тихвинским в 1914 г. Из всех известных способов добычи нефти
главным оставался тартальный. С его помощью в 1913 г. добывали 95 % всей нефти.
С ростом количества буровых скважин в Баку
увеличивалась добыча нефти. В 1872 г. было добыто 23 тыс. т, в 1875 г. - 81
тыс. т, в 1885 г. - 1,9 млн. т, а в 1901 г. - 11,6 млн. т. В 1901 г. Бакинский
район давал 95 % общей добычи нефти в России.
Число нефтеперегонных заводов в Баку также
возросло, даже жилые дома стали переделывать под заводы. В качестве топлива на
заводах применяли нефть, пользуясь самым примитивным способом сжигания - на
поду топки. Город покрылся копотью. Жители задыхались в дыму. Администрация
города еще в начале 1873 г. принудила заводчиков вынести их «заводы» на соседнюю
с городом территорию, в двух верстах от него. Там с лихорадочной быстротой
возник Черный город, в котором уже весной 1873г. насчитывалось 80 заводов. В
конце 1870-х гг. число небольших нефтеперегонных заводов в бакинском районе
дошло уже до 200. К технически совершенным относились заводы Бакинского
нефтяного общества и завод И.М. Мирзоева. Передовой техникой был оснащен и
завод братьев Нобель.
В 1878 г. фирмой «Бари, Сытенко и Ко» был
построен по проекту В.Г. Шухова первый нефтепровод от Бакинских промыслов до
Черного города. В 1879 г. завершилось строительство бакинской промысловой
железной дороги. В 1907 г. началась перекачка керосина по первому в мире
магистральному трубопроводу Баку - Батуми.
.1.4 Бурение нефтяных скважин в ХIХ в. в других
районах России
В Майкопском районе добывалось от 20 до 153 тыс.
т нефти в год при мощных фонтанах.
В геологическом отношении Майкопский район
обследовали горные инженеры В.И. Винда и А.М. Коншин, но крупное открытие
сделал в 1910-1911 гг. И.М. Губкин. Он впервые обнаружил новый тип залежей,
названный рукавообразным и приуроченный к дельтам и руслам древних рек.
На Ухтинском нефтяном месторождении в 1868 г.
начались буровые работы по инициативе купца М.К. Сидорова (1827-1887). Скважина
глубиной 12,2 м была пробурена ручным вращательным способом. При бурении
выяснилось, что в твердых горных породах необходимо применить ударный способ.
Поэтому, по чертежам архангельского крестьянина А.В. Лебедева в 1872 г., на
заводе К.Я. Соколова в Петербурге изготовили долото, штанги и уравнительный
винт, с помощью которого опускались по мере углубления скважины прикрепленные к
балансиру штанги.
В 1872 г. под руководством А.В. Лебедева
производилось бурение сначала вращательным, а затем ударным на непрерывных
штангах, свинченных с долотом, а на большой глубине - канатным способом. В
сентябре 1872 г. нефтяной промысел посетил австрийский геолог Г. Гефер, который
вместе с М.К. Сидоровым осмотрел буровые работы, разбуренные породы и высказал
предположение, что Ухтинское месторождение должно быть богато нефтью. Г. Гефер
был удивлен, что крестьянин А.В. Лебедев, не обучавшийся ранее горному делу,
вел буровые работы, как опытный инженер. Скважину пробурили на глубину 52,9 м,
нефти добыли 32 т. Ее вывезли на промышленные выставки, передали в лаборатории
для исследования и использовали в качестве топлива на принадлежащем М.К.
Сидорову пароходе, который ходил по Печоре.
В 1911-1913 гг. разведочные работы на Ухте
проводила экспедиция Горного департамента под руководством горного инженера
В.И. Стукачева. Эти работы подтвердили нефтеносность Ухтинского района. Но
буровые скважины давали небольшое количество нефти - 300 - 600 кг в сутки.
В Урало-Волжском нефтяном районе впервые бурение
на нефть начал в 1865 г. бугульминский помещик Н.Я. Малокиенко. Он пробурил
несколько неглубоких шахт, из которых добыл 80 ведер нефти и около 33 т
асфальта. Нефть он перерабатывал на небольшом керосиновом заводе. Керосин и
асфальт не окупали затрат на их получение, и в 1867 г. предприятие было
закрыто.
В 1867 г. муромский купец Ф.И. Смолянинов
пробурил две скважины около села Сюкеево. Он намеревался добывать нефть на
недалеком расстоянии от своего завода нефтяных смазочных масел в селе
Коржавино, первого в истории нефтяного дела.
Первые подробные описания проявлений нефти на
берегах р. Белой против села Ишимбаево и в 4 км вверх от него, напротив деревни
Нижнее Буранчино, дал геолог В.И. Меллер (1840-1910). В 1896 г. мензелинский
городской голова Д.Ф. Дубинин пригласил бурового мастера из Грозного и пробурил
пять скважин глубиной от 10 до 72 м около деревень Нижнее Буранчино и
Кусяпкулово. В 1900 г. он обратился в Министерство земледелия и государственных
имуществ и Геологический комитет с просьбой организовать разведку нефти за
казенный счет. Геолог А.А. Краснопольский в своем отчете о поездке в Ишимбаево
отметил, что разведывать нефть в этом районе за счет государства не стоит, так
как возможна лишь асфальтовая промышленность.
Раздел 3. История развития морского бурения
Морское бурение - разновидность буровых работ,
выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска,
разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также
инженерно-геологических изысканий и научных исследований.
Запасы углеводородов на суше представляют лишь малую
часть всех запасов, скрытых в недрах земли. Большую часть разведанных запасов
составляют запасы, скрытые в акваториях морей и океанов. Поэтому,
предположительно еще огромное количество ресурсов предстоит найти. И учитывая
актуальность разведки и эксплуатации месторождений углеводородов в наше время,
они будут разведаны.
Но в данный момент сделать это не позволяет
недостаточный уровень развития технологий. Поэтому данная сфера также толкает
вперед и все остальные науки в процессе своего развития.
Морское бурение долгое время развивалось
невысокими темпами. Этому способствовали наличие достаточного количества
месторождений на суше и простота их разработки и эксплуатации в сравнении с
морскими месторождениями. Так, несмотря на то, что первое бурение на море было
проведено еще в 1897 году, в нашей стране первая морская скважина была
пробурена в 1925 году, в бухте Ильича.
Способов добраться до природных богатств,
отдаленных от суши существует несколько - постройка буровой вышки на сваях,
забитых на мелководье или «продление» берега. Так, в районе Баку была засыпана
Биби-Эйбатская бухта в 1926 году, и на ее месте создан нефтяной промысел. Еще
один подобный нереализованный проект был предложен после обнаружения в Северном
море больших залежей нефти и газа более полувека назад. Он предполагал
постройку двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра и между Данией и
Шотландией, - благодаря которым появилась бы возможность откачать воду с
огромного участка мелководного Северного моря.
Первая в СССР скважина в открытом море была
пробурена в 1949 году в Каспийском море. Там же позже началось строительство
города «Нефтяные Камни» на стальных сваях.
Но, несмотря на эту прежнюю неспешность в
разработке морских месторождений, с 1950-х годов Объем добычи нефти и газа на
морских месторождениях в объеме мировой добычи этих полезных ископаемых
постоянно увеличивался. В 1960 г. Он составил -14,7% (103 млн.т), в 1970 г. -
14,7% (343 млн.т), а в 1975 г. - 17% (440 млн.т), сейчас он составляет более
30%. Если в середине 50-х годов подводную разведку на нефть вели лишь пять фирм
в четырех странах, то в конце 60-х это было уже несколько сотен фирм в 75
странах мира. К этому времени уже 30 стран осуществляли добычу нефти и газа на
морских месторождениях. Было пробурено около 10000 скважин в прибрежных районах
при глубине вод до 100 м. И только за вторую половину 60-х годов объем добычи
нефти на морских месторождениях вырос в 3,5 раза.
В 70-х годах подводная разведка на нефть и газ
значительно активизировалась, особенно в северных морях, что обусловлено в
первую очередь возросшими техническими возможностями и большими перспективами
нефтегазоносности этих районов. После открытия перспективных месторождений
нефти и газа в Северном море, началась разведка в других районах шельфа
Европейского континента. Большие надежды возлагались на Индийский океан,
считалось, что рядом с северо-западным побережьем Австралии залегает одно из
крупнейших в мире месторождений природного газа.
Для добычи нефти и газа на морском месторождении
обычно используют несколько объектов. В них входят:
буровые платформы, с которых бурят скважины;
трубопроводы, связывающие скважину и сушу;
наземные объекты для переработки и хранения
нефти.
Часто месторождения располагаются недалеко от
берега, на так называемом шельфе. Шельф - это расположенная под водой часть
материка, ограниченная берегом с одной стороны и бровкой - четкая линия вдоль
которой глубина вод резко увеличивается - с другой. Глубина вод над бровкой
варьируется в довольно широком диапазоне - от 100 метров до полутора
километров, как, например, на юге Охотского моря.
Способ бурения, как правило, выбирают в первую
очередь в зависимости от глубины (рисунок - 10). На небольшой глубине часто
сооружают небольшие укрепленные строения, базируясь на которых, и бурят морское
дно. Таким образом, нефть добывалась на Каспийских месторождениях. Но
использование этого способа довольно рискованно в холодных водах. Существует
шанс столкновения плавающих льдов с сооружением, что может привести к серьезным
повреждениям. Подобный случай произошел в 1953 году, тогда ледяной массив
уничтожил половину всех нефтедобывающих скважин в Каспийском море.
Реже применяется ныне неактуальная технология
осушения прибрежной зоны. Суть способа состоит в окружении определенного
небольшого участка дамбами и последующей откачке воды из этого участка.
Можно бурить скважину прямо с берега, если
месторождение находится недалеко от него. Подобная скважина была пробурена в
феврале 2008 года корпорацией Exxon Mobil в районе о. Сахалин. Протяженность
ствола скважины составила 11680 м. Бурение проводили сначала вертикально, а
затем горизонтально, в направлении месторождения.
Рисунок 10 - Технологии, применяемы при бурении
на разных глубинах
.1 Типы морских буровых установок
При больших глубинах вод применяют более сложные
технологии бурения. При глубине до 40 метров применяют стационарные буровые
платформы, если глубина достигает 80 метров, используют плавучие буровые
установки (ПБУ) с опорами. При глубинах моря от 80 до 300 м бурят с ПБУ,
которые стабилизируются якорной системой, удерживающей судно над устьем
скважины при любых силе и направлении ветра и морского течения. При глубинах
моря более 250-300 метров, когда якорная система стабилизации ПБУ неприемлема,
применяют динамическую систему стабилизации ПБУ.
Система динамической стабилизации ПБУ не
обеспечивает неподвижность ПБУ, но ограничивает его дрейф от скважины в
радиусе, при котором изгиб бурильной колонны не вызывает появления опасных
напряжений для ее прочности. При больших глубинах используют уже буровые суда.
Рекорд бурения в глубоких водах был установлен компанией Transocean
и ChevronTexaco на судне
Discoverer Deel Seas в 2004 году, когда было начато бурение в Мексиканском
заливе при глубине моря 3053 метра.
Северные моря отличаются сложными условиями,
поэтому там чаще используются стационарные буровые платформы, удерживающиеся
под водой благодаря тяжелым основаниям. К основаниям крепятся плавающие столбы,
в которых можно хранить добытые ресурсы или оборудование. Эту конструкцию
буксируют к месту использования и затапливают, а потом надстраивают остальную
часть.
На современных платформах можно перемещать
буровые установки для бурения максимального количества скважин с минимальными
затратами. Задача инженеров при проектировании состоит в размещении
максимального количества высокотехнологичного оборудования на минимальной
площади. Для того чтобы избежать влияния различных природных условий, таких как
морозы, льды или волны, буровое оборудование можно устанавливать прямо на дне.
.2 Технологии бурения скважин на акваториях и
типы буровых установок
Рассмотрим подробнее технологии бурения скважин
на акваториях и типы буровых установок.
Выделяют следующие способы бурения скважин на
акваториях:
. с морских стационарных платформ;
. с гравитационных морских стационарных
платформ;
. самоподъемных буровых установок;
. полупогружных буровых установок;
. буровых судов.
Морская стационарная платформа стоит на дне, и
верхняя ее часть находится над уровнем воды (рисунок - 11). После завершения
работ морская стационарная платформа остается на месте сооружения. Поэтому в ее
конструкции предусмотрена водоотделяющая колонна, которая изолирует скважину от
воды и соединяет устье с МСП. Устьевое оборудование монтируется также на МСП.
Сооружение буксируют к месту постройки будущей скважины 4-5 буксиров. В хорошую
погоду средняя скорость буксировки составляет 1,5-2,0 уз/час.
Рисунок 11 - Схемы МСП:
а - четырехблочная МСП; 1 - опорный блок; 2
-верхнее строение; 3 - подвышенные конструкции; 4 - буровая вышка; 5 -
причально-посадочное устройство; 6 - водоотделяющая колонна (обсадная); 7 -
свайный фундамент; б - двухблочная МСП; 1- опорный блок; 2 - верхнее строение;
3 - причально-посадочное устройство; 4 - буровая вышка; 5 - водоотделяющая
колонна; 6 - свайный фундамент; в - моноблочная МСП; 1 - опорный блок; 2 -
верхнее строение, модули; 3 - буровая вышка; 4 - водоотделяющая колонна; 5 -
свайный фундамент; 6 - причально-посадочное устройство
Гравитационная морская буровая платформа
строится в глубоководных заливах и буксируется до точки эксплуатации. Она
предназначена так же и для добычи и хранения нефти и отправки ее танкерами до
мест переработки, как и для бурения скважин. На дне платформа удерживается
благодаря большой собственной массе, поэтому никакие дополнительные устройства
не нужны.
Когда месторождение разработано, все скважины
консервируют, устройства отсоединяют от устья скважины, платформу отрывают от
морского дна и буксирую до новой точки эксплуатации. Это - огромный плюс в
сравнении с МСП, остающейся на месте разработке месторождения навсегда.
Рисунок 12 - Общая схема СПБУ
Полупогружная плавучая буровая установка
доставляется на место бурения буксирными судами и удерживается якорной системой
в течение всего периода бурения и испытания скважины. На месте понтоны,
соединенные с корпусом стабилизирующими колоннами, заполняются необходимым
количеством воды для затопления установки на расчетную глубину (рисунок - 13).
Таким образом, снижается влияние волн на установку. Отсутствие жестокого
крепления ко дну и, как следствие, подверженность качке делают использование
водоотделяющей колонны невозможным. Поэтому для связывания устья с ППБУ
используют телескопическое соединение с герметизирующим узлом и герметичные
шарнирные соединения.
Когда скважина построена и готова к
эксплуатации, ППБУ снимают с якорей и буксируют на новое место.
Рисунок 13 - Общая схема ППБУ
Буровое судно - наиболее мобильная буровая
установка, позволяющая проводить бурение в наиболее глубоководных местах (рис.
14). БС включает в себя все необходимое буровое и вспомогательное оборудование
и необходимый запас расходных материалов.
На точку бурение судно идет своим ходом,
развивая скорость до 13 узлов в час. Для удержания над точкой бурения
используют динамическую систему позиционирования. Она состоит из пяти
подруливающих винтов и двух ходовых, постоянно находящихся в работе.
Превенторное оборудование крепится к морскому
дну, когда БС уже зафиксировано на точке бурения. Оно соединено с устьем
скважины с помощью водоотделяющей колонны, двух шарнирных соединений и
телескопического соединения для компенсации смещений судна в процессе бурения.
Рисунок 14 - Буровое судно
Различные буровые установки возникли из-за
разных условий и необходимости использования разных технологий на разных
глубинах акваторий. Так, к примеру, плавучие установки полупогружного типа
используются для бурения на глубинах до 300 м, в то время как самоподъемные
буровые установки - только до 120 м.
При глубинах до 1500 метров используют буровые
суда, отличающиеся большей маневренностью и скоростью перемещения, а главное,
большей автономностью. Запас необходимых расходных материалов позволяет проводить
бурение скважин без догрузки. А высокая скорость обеспечивает возможность
быстрой перебазировки.
Однако в отличие от ППБУ БС больше подвержены
качке, что несколько ограничивает их работоспособность. Допустимые значения
вертикальной качки для БС - 3,6 м, а ППБУ - 5 м. И, так как благодаря
частичному погружению нижних понтонов вертикальная качка ППБУ составляет лишь
20-30% от высоты волны, бурение с ППБУ возможно осуществлять при значительно
большем волнении моря, чем при бурении с БС.
Новейшие разработки в области подводной добычи
нефти представляют собой подводные эксплуатационные комплексы, имеющие
нормальные атмосферные условия для работы операторов. Все необходимые материалы
и оборудование доставляются судами снабжения.
.3 Бурение на нефть и газ в арктических условиях
Существует три способа бурения в этих условиях:
с плавучего судна, со льда, с установленной на дне платформы, способной
противостоять действию льда. При отсутствии мощного ледового основания, с
которого можно было бы осуществить бурение, и значительных глубинах
используются массивные плавучие кессонные конструкции, способные
функционировать продолжительное время без человека и противостоять действию
волн, течений, льда и ветра. Для раскалывания крупных льдин и айсбергов
используют вспомогательные суда. Если отвод айсберга затруднен, конструкция
отсоединяется от дна и отводится в строну с помощью подруливающих устройств.
.4 Условия бурения на море
Факторы, оказывающие влияние на процесс бурения,
делятся на естественные, технические и технологические. Наиболее сильно процесс
бурения зависит от естественных факторов, решающих почти все: организацию
работ, конструктивное исполнение техники, ее стоимость и пр. К естественным
факторам относят гидрометеорологические, геоморфологические и горно-геологические.
Гидрометеорологические - все, что связаны с
морем и погодой и климатом: колебания уровня воды, ледовый и температурный
режимы, скорость течений, видимость.
Например, в прибрежных зонах арктических морей
судоходство возможно лишь 2-2,5 месяца в году из-за наличия припайных массивов
льда. Опасно бурение со льда в периоды его таяния и дрейфа, хотя дрейфующий лед
и сглаживает волнение. Опасны и отрицательные температуры, вызывающие
обледенение оборудования. Также ограничивает время бурения на море и снижение
видимости. Влияние пониженной видимости на процесс бурения можно снизить,
оснастив буровую установку радиолокационной техникой. Буровые установки
подвержены влиянию течений, меняющих свою скорость и направление. Поэтому
течения требуют контроля положения буровой установки и часто даже перестановки
якорей. При течениях со скоростью выше 5 м/с приходится использовать
динамическую систему позиционирования. Большую опасность представляют собой
обрывистые, каменистые берега, не имеющие достаточно широкой зоны пляжа. При
срыве неавтономной ПБУ с якорей во время шторма вблизи такого берега ее гибель
практически неизбежна.
Горно-геологические условия характеризуются
мощностью и физико-механическими свойствами горных пород, пересекаемых
скважиной. Отложения шельфа обычно представлены рыхлыми породами с включением
валунов. Мощность рыхлых отложений колеблется от 2 до 100 м. мощность тех или
иных горных отложений колеблется от нескольких сантиметров до десятков метров,
а удаление этих прослоек друг от друга по глубине не несет в себе никакой
закономерности.
.5 Аварии на платформах
Аварии в нефтедобывающем промысле возникают
постоянно. Все они являются причинами загрязнения окружающей среды. Причины и
последствия таких аварий варьируются очень сильно. Все зависит от конкретного
стечения обстоятельств, можно сказать, что все они уникальны.
Частыми причинами аварий служат ошибки
персонала, поломка оборудования или чрезвычайные природные явления, к примеру,
шторма или землетрясения. Такие аварии опасны из-за тяжелейших последствий для
окружающей среды. Крайне сильное воздействие оказывают они, случаясь на
мелководьях или в местах с медленным водооборотом.
Аварии на стадии бурения в основном связаны с
выбросами в процессе прохождения зон повышенного давления. Эти аварии условно
можно разбить на две категории: интенсивный и длительный фонтанообразный выброс
и частые, а главное - регулярные утечки углеводородов в процессе всего бурения.
Заключение
Двадцатое столетие было началом интенсивного
развития исследования подводных недр морей и океанов на наличие полезных
ископаемых и добычи нефти и газа в акваториях.
За какие-то сто лет промысел сделал огромный
скачок вперед в своем развитии.
Были открыты значительные запасы углеводородов,
которые являются основой для развития работ в XXI
веке. Однако современные технологии все еще не позволяют реализовать все те
знания о расположении месторождений. Существующие технические средства не
отвечают в полной мере природно-климатическим условиям.
Поэтому развитие морского бурения будет
продолжаться до тех пор, пока не будет исследована вся Земля. А исследования не
прекратят, по крайней мере, пока человечество нуждается в углеводородах, и
скрыто их от нас гораздо больше чем найдено нами.
Разработка нефтяных месторождений в Бакинском,
Грозненском и Майкопском районах послужила стимулом для развития передовых
методов бурения скважин, переработки и транспортировки нефтепродуктов. База,
заложенная при добыче нефти в конце ХIХ в., позволила осуществить в первой
половине ХХ в. следующие проекты:
г. Впервые в мировой практике начаты работы по
засыпке Биби-Эйбатской бухты, осуществляемые для разработки нефтеносных
горизонтов, залегающих под дном Каспия. Работы были завершены в 1932г. под
руководством инженера Павла Потоцкого.
г. Член БО ИРТО Иван Глушков впервые в мировой
нефтяной практике, в Баку составил «Руководство к бурению нефтяных скважин», по
которому основам бурения учились студенты бакинских технических училищ. Через 3
года он издал монографию «Эксплуатация буровых скважин. Добыча жидких
ископаемых: нефти и рассолов».
г. Впервые в мировой нефтяной науке, в Баку,
профессор Михаил Тихвинский, изобрел способ извлечения нефти из скважин при
помощи сжатого газа - газлифта.
г. Бакинский инженер Матвей Капелюшников впервые
в мире разработал и испытал одноступенчатый турбобур с редуктором.
г. Первая в мире скважина (№71), сооруженная на
деревянных сваях островного типа в бухте им. Ильича, дала морскую промышленную
нефть.
г. Турбобуром Матвея Капелюшникова в Сураханах
пробурена первая в мире нефтяная скважина глубиной около 600 м.
-1934 гг. Впервые в мире, в Баку, братья
Хубенцовы предложили конструкцию плавучего основания в виде затопляемого
деревянного понтона; с этого основания была пробурена первая поисковая нефтяная
скважина глубиной 365 м. А первая плавучая буровая установка на Каспии начала
функционировать с сентября 1934 г.
Список использованной литературы
1) Коршак
А.А., Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела - Уфа: ООО "ДПС", 2005.
) Люди
русской науки. Под редакцией И.В. Кузнецова - М. - Л., Изд-во ОГИЗ, 1948.
) Лисичкин
С.М. Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности.
Дореволюционный период. - М. - Л., 1954.
) Трошин
А.К. История нефтяной техники в России (XVIIв. - вторая половина ХIХв.). - М.,
Гостоптехиздат, 1958.
) Монополистический
капитал в нефтяной промышленности России 1914-1917гг. - Л., Изд-во Наука, т.2,
1973.
) Самедов
В.А. Нефть и экономика России (80-90-е гг. XIX в.). - Баку, Элм, 1988.
) Мир-Бабаев
М.Ф. Краткая хронология истории азербайджанского нефтяного дела. - Баку, Изд-во
Сабах, 2004.
8) Лебедев
О.А., Сидоров Н.А., Условия бурения и конструкции скважин на морских
месторождениях, М., ВНИИОЭНГ, 1980
9) Коршак
А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов, СПб.,
Недра, 2008
) Мищевич
В.И., Булатов А.И., Некоторые вопросы морского бурения за рубежем, М.,
ВНИИОЭНГ, 1975.
) Pазведка
и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений, M., 1978.
) Ясашин
А.М., Бурение разведочных скважин при большой глубине моря, М., ВНИИОЭНГ, 1997.
) Коршак
А.А. Диагностика объектов нефтеперекачивающих станций, Уфа, Дизайн
Полиграф-Сервис, 2008.