Строительством надводных и подводных сооружений для , сбора и транспортировки нефти и газа потребителям.

Работами на нефть и газ охвачены огромные акватории Мирового океана в осадочной толще дна которого открыто около 1000 месторождений. Основные запасы нефти и газа и большей части добычи приходятся на континентальный шельф , в ряде районов Мирового океана считаются нефтегазоносными также континентальный склон и океаническое ложе. нефти и газа обнаружены на шельфах 60 стран. Более 500 залежей разрабатывается у побережья США, около 100 — в Северном море, более 40 — в Персидском заливе. Нефть обнаружена и добывается на Северной и Южной Америки , Европы , Юго-восточной Азии, Африки , Австралии , Новой Зеландии и ряда других акваторий. В традиционный нефтедобывающий район — Каспийское море.

Начало морской добычи нефти относится к 20-м гг. 19 века, когда в районе г. Баку в 20-30 м от берега сооружали изолированные от воды колодцы, из которых черпали морскую нефть из неглубоко залегающих горизонтов . Обычно такой колодец эксплуатировался несколько лет. В 1891 на Калифорнийском побережье Тихого океана наклонная скважина, забой которой отклонился на расстояние 250 м от берега, впервые вскрыла продуктивные пласты морской залежи. С тех пор калифорнийский шельф стал основным объектом поиска, разведки и добычи углеводородов под дном Тихого океана. Первый в мире морской нефтепромысел появился в 1924 около г. Баку, где начали вести бурение скважин в море с деревянных островков, которые позднее стали крепить стальными сваями, цементируемыми в морском дне. Основания для бурения скважин с целью разработки морских нефтяных месторождений стали создавать в CCCP в начале 30-х годов 20 века. В конце 40-х — начале 50-х гг. широкое применение на Каспии получил эстакадный способ добычи нефти. Подобные морские нефтепромыслы при глубине моря 15-20 м были сооружены также в Мексиканском заливе и в Венесуэле . Строительство плавучих технических средств для освоения морских месторождений нефти началось в основном в 50-х гг. 20 века с создания буровых платформ .

Систематические поиски нефтяных месторождений на акваториях морей и океанов были начаты в 1954. В 1965 всего 5 стран мира осуществляли морскую добычу нефти, в 1968 21 страна, в 1973 более 30 стран, в 1984 свыше 40 государств добывают газ и нефть со дна морей и океанов и свыше 140 осуществляют их поиски на шельфах. Основные районы морской нефтедобычи: Персидский залив, акватории озера Маракайбо и венесуэльского шельфа, Мексиканского и Гвинейского заливов, северного шельфа Аляски, а также акватории Калифорнийского залива и залива Кука (см. Персидского залива нефтегазоносный бассейн , Мексиканского залива нефтегазоносный бассейн , Гвинейского залива нефтегазоносный бассейн , Калифорнийские нефтегазоносные бассейны) и др. Особое значение приобретает Северное море (см. ), где в течение лишь одного десятилетия прошли все стадии поиска и разведки и началась интенсивная эксплуатация нефтяных и газовых месторождений .

В общую систему по добыче нефти и газа на морских нефтегазовых промыслах обычно входят следующие элементы: одна или несколько платформ , с которых бурятся эксплуатационные скважины (см. ); трубопроводы , соединяющие платформу с берегом; береговые установки по переработке и хранению нефти, погрузочные устройства. Развёртывание работ по добыче нефти в море потребовало создания комплекса специализированных технических средств, принципиально отличающихся от традиционных. К ним относятся: плавучие буровые установки (ПБУ) различных типов и буровые суда (см.); стационарные платформы для бурения эксплуатационных скважин; суда снабжения буровых платформ; специализированные несамоходные грузовые суда для доставки секций стационарных установок к месту монтажа; средства для строительства морских трубопроводов; плавучее грузоподъёмное и монтажное оборудование; хранилища добытой нефти и газа (см. ). В ряде акваторий ведётся разработка месторождений нефти и газа с расположением устьевого оборудования скважин на дне морей. Такие скважины широко эксплуатируются компаниями на глубине до 250 м и более.

Новым направлением подводной добычи нефти является создание подводных эксплуатационных комплексов, на которых созданы нормальные атмосферные условия для работы операторов. Оборудование и материалы (цемент, глина , трубы, агрегаты и др.) доставляются на буровые платформы судами снабжения. На них устанавливаются также декомпрессионные камеры и необходимое оборудование для проведения водолазных и ряда вспомогательных работ. Добытая нефть транспортируется на берег с помощью морских трубопроводов , которые прокладываются в открытом море с помощью специализированных судов-трубоукладчиков. Наряду с трубопроводами используются системы с рейдовыми причалами. Нефть к причалу поступает по подводному трубопроводу и далее по гибким шлангам или стоякам подаётся к танкерам . Известно 3 основных типа рейдовых причалов: в виде одиночного буя с гибкой связью с танкером; в виде шарнирно-закреплённой на дне башни и гибкой связи; с жёсткой связью буя с танкером, используемым для обработки и хранения нефти. При значительном удалении отдельных скважин от берега используются также плавучие или погружённые резервуары.

Бурение на нефть и газ в арктических условиях имеет свои особенности и зависит от ледовой обстановки и глубины моря. Существует 3 способа бурения в этих условиях: с плавучего судна; со льда; с установленной на дне платформы или судна, способных противостоять действию льда. Большой опыт по бурению со льда накоплен в Канаде , где бурят на глубине до 300 м. При отсутствии мощного ледового основания и значительных глубинах применяются массивные плавучие кессонные конструкции, оснащённые подруливающими устройствами, способные функционировать большую частью года и противостоять действию движущегося льда, волн, ветра и течений. Для раскалывания крупных льдин и отвода айсбергов служат вспомогательные суда. При наличии крупных айсбергов, отвод которых затруднён, кессонная эксплуатационная конструкция отсоединяется от дна и отводится в сторону при помощи подруливающих устройств.

Работы по морской добыче нефти и газа характеризуются высокой интенсивностью. Ежегодно на шельфе бурится 900-950 поисково-разведочных скважин суммарной проходкой около 3 млн. м и 1750-1850 эксплуатационных скважин общим метражом 4,4-4,7 млн. м. Затраты на бурение на глубине 20-30 м превышают аналогичные затраты на суше примерно в 2 раза, на глубине 50 м — в 3-4 раза, а на глубине 200 м — в 6 раз. Существенно выше и затраты на прокладку трубопроводов (в 1,5-3 раза), а также постройку нефтехранилищ (в 4-8 раз). Стоимость ежегодно за рубежом морской нефти и газа оценивается в 60 млрд. долларов Обычно в мировой практике в общую стоимость нефти включаются также затраты на геологоразведочные работы . Из этих затрат, составляющих 10-30% эксплуатационных расходов , 20-30% приходится на геофизическую разведку и 70-80% на разведочное бурение.

Прогнозные ресурсы нефтепродуктов в Мировом океане ориентировочно превышают 300 млрд. т в нефтяном эквиваленте (1 т нефти=1200 м 3 газа), что составляет около половины всех нефтяных запасов планеты. Запасы в недрах шельфов и материковых склонов зарубежных стран оцениваются в 230 млрд. т нефти и 2000 трлн. м 3 газа. Темпы добычи нефти из недр морей и океанов непрерывно растут. В 1960 на морских промыслах мира добыто около 25 млн. т нефти (примерно 4% общемировой добычи), в 1966 около 100 млн. т, в 1968 около 300 млн. т, в 1972 свыше 450 млн. т нефти и 169 млрд. м 3 газа (19% общемировой добычи), а в 1982 около 25% общей добычи нефти и более 15% добычи газа (без CCCP). Ожидается, что доля морской нефти во всём мире к 2000 достигнет 50%. На начало 1983 суммарная накопленная добыча на шельфах капиталистических и развивающихся стран составила свыше 11 млрд. т нефти и 4 трлн. м 3 газа.

Второй международный молодежный
образовательный форум
«Арктика. Сделано в России»
Вопросы обеспечения безопасности
подводной добычи нефти и газа в
Арктике
А.Д. Дзюбло (РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина)
Россия, Тверская область
2016
1

Карта Арктики (примерно
соответствует региону, очерченному
красной линией + залив Кука и шельф
Сахалина) с отмеченными:
зеленым – акваториями, где
разведочное бурение пока не
выявило промышленных запасов;
синим
–
акваториями,
где
открыты морские месторождения;
коричневым - перспективными
акваториями, где разведочное
бурение пока не проводилось или
его результаты неизвестны;
красным – акватории, где ведется
или должна начаться добыча.
2

Структура начальных суммарных извлекаемых ресурсов углеводородов
Арктической зоны РФ
По состоянию на 01.01.2015 г. в российской зоне шельфа Арктики открыто
20 морских и 13 транзитных месторождений нефти и газа (Варламов А.И.).
3

Баренцево-Карский регион. Современное лицензионное состояние
4

Современное лицензионное состояние восточных морей Арктики
5

Особенности распространения углеводородного сырья в арктической
зоне России и факторы риска
1. Нефтегазовый потенциал Арктических морей России наиболее полно изучен в
Баренцево-Карском регионе, где открыты крупные и уникальные
месторождения газа и газоконденсата.
2. По природно-климатическим условиям субарктический регион Охотского моря
следует отнести по сложности освоения углеводородов к Арктике.
3. Наиболее доступны с учетом технико-экономических показателей освоения
газовые ресурсы шельфа Охотского и Карского морей, включая месторождения
Обской и Тазовской губ, нефтяные – в Печорском море и на шельфе острова
Сахалин.
4. Факторы риска, сопутствующие работам в Арктических морях, включают в
себя:
Природно-климатические условия;
Сложные ледовые условия;
Пропахивание морского дна льдом;
Скопление приповерхностного газа;
Миграция донных форм;
Сейсмическая активность и новейшая тектоника.
6

Хронология развития технологий подводной добычи углеводородов

Цели использования:
обеспечение добычи на морских месторождениях, где добыча УВ другими
методами невозможна;
снижение затрат на добычу УВ на морских месторождениях, где возможно
добыча другими способами
повышение безопасности добычи на морских месторождениях
Хронология развития технологий подводной добычи углеводородов:
1970-1980-е годы -
добыча на мелководье (до 50 м);
1990-е годы -
добыча на глубинах до 150-200 м;
автоматические системы с дистанционным обслуживанием
2000-е годы -
добыча на глубоководных месторождениях (более 900 м),
развитые технические средства обеспечения работы ПДК;
подводное компримирование;
подводное нагнетание;
подводная сепарация;
подводная подготовка (частичная) продукции.
7

Современное состояние технологий подводной добычи УВ

В мире:
накоплен значительный положительный опыт создания, эксплуатации, обслуживания ПДК различной
сложности, сегодня в мире находятся в эксплуатации более 4600 систем подводной добычи;
сформировалась отрасль промышленности по производству ПДК, технологического оборудования и
технических средств для строительства, монтажа и обслуживания ПДК;
происходит постоянное совершенствование и расширение номенклатуры технических средств;
наблюдается жесткая конкуренция на рынке производителей оборудования ПДК, сформирован пул компанийпроизводителей;
сформировалась сеть сервисных компаний по строительству и обслуживанию ПДК;
хорошо развита нормативная база по стандартизации (на изделия, технологию строительства и обслуживания).
Существует большое количество сложным образом увязанных между собой документов, однако, однако,
опираясь только на них, организовать процесс проектирования, строительства и эксплуатации ПДК
невозможно.
В России:
единственный опыт применения, эксплуатации и обслуживания ПДК есть на Киринском месторождении;
научно-технические разработки, направленные на развитие технических средств для создания ПДК, не
проводятся;
производство оборудования для ПДК (включая копирование зарубежных технических средств) отсутствует;
создается нормативная база, которая осуществляется идет путем перевода ограниченного количества
зарубежных стандартов, без рассмотрения совокупности других обеспечивающих их документов.
8

Мировой опыт использования подводного добычного
комплекса
Месторождение Ормен Ланге (Норвегия)
Краткая характеристика:
Месторождение Снёвит
(Норвегия)
Глубина моря – 850 м - 1100 м
Краткая характеристика:
Расстояние от берега – 120 км
Глубина моря 250-340 м
Проектное число скважин – 24
Расстояние от берега – 140 км
Введено в эксплуатацию в 2007 году
Введено в эксплуатацию в 2008 году
Оператор – SHELL
Оператор - Статойл (Statoil)
9

10.

Обзорная схема шельфа Баренцева моря
Схема комплексного обустройства
месторождений Штокмановского района
Баренцева моря
10

11.

11

12.

Строительство и обустройство
эксплуатационных скважин Киринского ГКМ
ППБУ «ПОЛЯРНАЯ ЗВЕЗДА»
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ
СКВАЖИНА
Противотраловая
защита
Подводная фонтанная
арматура
12

13. Подводный добычной комплекс Киринского ГКМ

Линейные объекты от берега до ГКМ
Временный
коффердам
Газосборный коллектор 508 х 22.2мм
Трубопровод МЭГ 114,3 х 7.9мм
Основной шлангокабель 120мм
ПЛЕТ 20” (508мм)
L=28,7км
L=29.3км
L=29.6км
Глубина воды до 95м
Навигация: июнь-октябрь
Система сбора газа (ПДК)
13
Манифольд
Внутрипромысловые трубопроводы L=13,2км
273,1 x 15.9мм + 4 ПЛЕТа + 2 Тройника
Внутрипромысловые шлангокабели L=16,2км
Навесные перемычки шлангокабелей
Компенсаторы

14. Арктические условия – подводные проблемы

14

15. Чувствительная окружающая среда  никаких сбросов

Чувствительная окружающая среда никаких сбросов
Замкнутая
электрогидравлическая
система управления
Безвредные («зеленые»)
контрольные флюиды
В критических ситуациях,
остановы систем в скважинах с
помощью клапанов,
«самозакрывающихся при
отсутствии гидравлического
давления»
Общая схема системы управления ПДК
15

16. Лед и мелководье – оборудование, заглубленное в грунт дна моря

Припайный лед на мелководье или
айсберги могут оказывать физическое
ударное воздействие на подводные
объекты.
Специалисты
предлагают
заглублять оборудование в грунт:
Пример в правом верхнем углу очень
компактный – манифольд + 4 скважины
Пример с правом нижнем углу более
широкий – компоновка кустом
16

17. Специфика ПДК как опасного производственного объекта

Высокая степень автоматизации
– отсутствие людей в непосредственной близости от работающего оборудования;
– высокие требования к надежности работы оборудования.
Обслуживание и ремонт при помощи спускаемого с судов оборудования
– связаны с риском для людей;
– имеют ограничения на проведение по природно-климатическим условиям;
– падение предметов с судов, якорей и якорных цепей могут нанести повреждения другим
подводным объектам.
Высокие производственные и экологические риски
– Сложность, длительность и опасность для судов при ликвидации аварий с фонтанированием
скважины;
– последствия выбросов УВ при фонтанировании скважины существенно превосходят объемы
разливов при разрывах подводных трубопроводов и авариях танкеров;
– сложность обнаружения малых утечек УВ
Влияние состава утечки на экологические последствия
– объемы разливов, области распространения и время существования углеводородного
загрязнения, применимость технологий их сбора существенным образом зависят от физикохимических свойств вытекших УВ (нефть/конденсат) и сезона разлива
Отмеченное обусловливает необходимость обеспечения безопасности на всех этапах жизненного
цикла ПДК (проектирование → производство оборудования → строительство → эксплуатация)
17

18. Основные решения по обеспечению безопасности (снижению рисков) для ПДК

А. Отсутствие людей вблизи работающего оборудования:
автоматизация оперативного управления работой ПДК,
полное исключение водолазных работ для управления, обслуживания и
ремонта (робототехнические комплексы).
Б. Обеспечение безопасности при проведении работ с судов:
использование специального оборудования, позволяющего проводить работы
в морских условиях безопасным образом;
применение технологий проведения работ, обеспечивающих возможность
прерывания этих работ в произвольный момент;
создание локальных внешних защитных конструкций над наиболее
уязвимыми элементами ПДК и в местах предполагаемого проведения
активных работ.
Проблемы обеспечения промышленной безопасности подводных добычных комплексов
18

19. Основные решения по обеспечению безопасности (снижению рисков) для ПДК

В. Требования к системе барьеров безопасности:
обеспечить надежность
экстремальных условиях,
и
живучесть
барьеров
безопасности
в
контроль работоспособности каждого барьера безопасности и возможность
проведения его ремонта (либо гарантия его надежности на весь период
эксплуатации),
оптимальное дублирование барьеров в системе (отказ одного активного
барьера в системе не может привести к аварии);
архитектура системы должна минимизировать возможность каскадного
распространения аварии как в пределах ПДК, так и с ПДК на сопряженные с
ним морские платформы и наоборот.
Г. Организационные решения
Применять комплексные системы управления безопасностью (в соответствии
с требованиями API RP 75)
19

20. Основные решения по обеспечению безопасности (снижению рисков) для ПДК

Д. Применять особые требования к скважине и устьевому оборудованию,
ужесточенные после аварии в Мексиканском заливе
при бурении, строительстве скважин,
при добыче и проведении внутрискважинных работ, ремонте.
Е. Обращать особое внимание снижению экологических рисков
регулярное проведение неразрушающего контроля (внутритрубная диагностика
и др.),
обеспечить контроль возникновения незначительных утечек (постоянного - в
местах множественных соединений, периодический – на всем оборудовании и
трубопроводах с помощью наблюдения с ROV);
использовать технологии
и технические решения, обеспечивающие
возможность быстрой ликвидации малых утечек без остановки добычи;
ввести критерий «допустимого» экологического риска при эксплуатации ПДК.
20

21.

«Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса
России»
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Нефть и газ - определяющие составляющие развития экономики многих развитых стран. Потенциал развития Российской Федерации во многом зависит от будущего нефти и газа на морских глубинах. Морская добыча ресурсов постепенно приобретает важнейшее значение. Для адекватного понимания ситуации достаточно знать, что 85% общих ресурсов сосредоточены в морях.

Начиная с XX века, одной из актуальных проблем стало обеспечение потребностей многих стран топливно-энергетическими ресурсами. Раньше в качестве традиционных ресурсов воспринимали уголь и древесное топливо.

Естественное развитие человечества поспособствовало добыче нефти. Вскоре в лидеры вышел газ.

Прорывом стало время после Второй мировой войны. Потребление нефти увеличилось в пять раз. Потребление газа вовсе достигло невероятных значений.

Основные потребители:

• Россия;
• Ведущие страны Западной Европы;

Районы Земли не одинаково обеспечены полезными ископаемыми. Получается серьёзный дефицит между желанием и возможностями. Два самых лучших примера - и Япония. Американцы добывают треть нефти в мире, но вынуждены покрывать тридцатипроцентный дефицит, импортируя ресурсы.

Япония практически не имеет месторождений нефти, но является ведущей промышленной державой мира. Достаточно вспомнить автомобильную промышленность. Как так получилось? Страна, занимая второе место в мире по объёмам использования нефти, закупает 20 процентов мировой нефти, доступной в мировом рынке.

Безумные темпы потребления полезных ископаемых вынудили учёных искать ответы. При подобном положении дел многие страны начали искать внутренние резервы. По мнению учёных и ведущих экспертов, глубоководная добыча нефти имеет громадный потенциал. Развитые страны сейчас нацелены на поиск новых источников в океане и морских глубинах.

До девятнадцатого века люди не задумывались, что в море существуют источники ископаемых. Морская добыча нефти и газа отсутствовала. Первые попытки добычи нефти из морских глубин описаны в 20–30 годах 19-го века. Азербайджанцы попробовали добывать нефть из неглубоких горизонтов.

Постепенно попытки начали осуществлять американцы, где была пробурена скважина, вскрывшая нефтяные пласты. Азербайджан может считаться родиной морских месторождений.

Система, заточенная под добычу нефти, была создана в Баку в 20-х годах прошлого века. В 1924 там появился первый в мире нефтепромысел. Американцы считают датой начала морского нефтепромысла 1896-й.

Один человек самостоятельно бурил скважины с банальной насыпи. Никаких технологических разработок не велось. Прогресса относительно этой области не удалось добиться из-за Второй мировой войны.

Изучение новых аспектов отрасли продолжилось только в 50-х годах после долгих лет застоя. Более 50 государств добывают нефть со дна морей и океанов. Более 150 стран осуществляют поиски полезных ископаемых, используя шельфы.

Крупнейшие морские запасы месторождений

Официально признано более четырёхсот нефтегазоносных бассейнов. Это места, где теоретически можно вести работы по извлечению и добыче нефтяных ресурсов. Крупнейших центров очень мало. Они обеспечивают основные потребности населения Земли. Сюда принято включать четыре источника добычи нефти. Три залива и море:

• Персидский залив;
• Венесуэльский залив;
• Гвинейский залив;
• Северное море.

Выше указаны крупнейшие источники добычи ресурсов. Взят весь мировой океан. Добыча полезных ископаемых на глубинах более 200 метров требует дорогостоящей техники. Извлечение нефти со дна морей обходится значительно дороже, чем на суше, поэтому многие страны, имеющие огромный потенциал относительно добычи, не могут себе позволить специальную технику, предназначенную для кропотливой работы.

Самое проблемное месторождение дало первую нефть

Как добывают ресурсы

Первый этап - работа для геологов. Специально обученные люди изучают акватории морей. После исследования строятся . При процессе работы используются полноценные платформы, которые плавают над местом бурения. Их удерживают огромной тяжести якоря, вес которых достигает несколько тонн.

Альтернатива первому варианту - буровые платформы гравитационного типа. Специальные якоря не используются. Платформы фактически устанавливаются на морское дно. В это основание уже встроены колонны для бурения скважин. Местонахождения рабочих именуется буровой вышкой. Исходя от уровня вместимости платформенного сооружения, там теоретически могут располагаться несколько сотен рабочих.

Норвегия имеет невероятную платформу для современных промышленных реалий. Конструкция достигает практически 500 метров в высоту. Вес составляет 656 000 тонн.

В России морская добыча нефти в морях и океанах существенными темпами начала составлять конкуренцию месторождениям на суше в 2007-м. В 2009-м после бурения скважин нефти началась и добыча газа.

За десять лет компания «Газпром» установила несколько рекордов. Две из трёх платформ, где добывается нефть, установленные на Сахалине, являются самыми тяжеловесными конструкциями в мире.

Российская компания имеет буровые установки в нескольких морях:

• Охотском;
• Баренцевом;
• Печорском.

Компания имеет различные подразделения в других государствах, сотрудничая с Казахстаном, Индией и одним из лидеров отрасли - Венесуэлой.

Насколько нефти и газа хватит человечеству

Нефть и газ - исчерпаемые ресурсы планеты Земля. Двадцать лет назад прогнозы были неутешительны - скоро нефть должна исчезнуть. Вскоре пессимизма стало меньше. На Земле уже не осталось неизведанных мест, где можно поставить буровую установку и открыть месторождение. Текущих запасов нынешнему поколению должно хватить, если учитывать громадный потенциал технологического развития.

Самые богатые страны по количеству нефти:

• Саудовская Аравия;
• Венесуэла;
• Канада;
• Ирак;
• Иран.

Россия - один из . По расчётам многих статистических групп, окончательно иссякнут через тридцать лет. Всего человечеству при текущих расчётах нефти должно хватить на 50 лет. Учёные считают, что динамика потребления нефти увеличивается. Прогноз будет корректироваться.

Относительно газа прогноз более благоприятный. Специалисты насчитали около 200 триллионов метров кубических. Любопытно, что четверть - 25% газовых запасов находится в недрах Российской Федерации. Весь мир добывает за 12 месяцев четыре триллиона метров кубических. По самым грубым подсчётам, газа хватит на пятьдесят лет. Существует много факторов, указывающих, что потребление газа будет расти с каждым годом.

Пессимистические прогнозы предвещают человечеству жестокую борьбу. Прогнозируются войны за энергетические ресурсы. Радикальное развитие событий не поддерживают большинство компаний, занимающихся добычей нефти. У человечества есть громадный запас, чтобы придумать, как в будущем заменить нынешние ресурсы. В развитых странах задумываются над этой проблемой, вынося проблемные вопросы на ведущие промышленные семинары.

Затраты на добычу

Извлечение нефти со дна морей обходится значительно дороже. Процесс является рентабельным. Вложения практически всегда имеют необходимую отдачу. Безусловно, в акватории вкладываются большие денежные средства, которые не приносят прибыль, но такие случаи встречаются нечасто.

Сейчас спрос существенно опережает предложение. Ситуация приводит к тому, что цена на нефть постоянно повышается. В развитых странах более трети промышленных затрат - это расходы на поиск и добычу нефти.

В начале XXI века добротным показателем считалось, когда ресурсы, полученные из морских месторождений, приносили прибыль в четыре раза больше затрат. В последние годы этот показатель снизился, но в будущем, когда нефтяные ресурсы начнут иссякать не исключён очередной ценовой скачок вверх.

Мировые лидеры вкладывают в развитие поисковых работ по глубинным месторождениям огромные деньги, но результатов всё меньше. Альтернативный путь - освоить глубоким бурением подводные пространства. Вполне возможно найти перспективные месторождения, которые помогут ещё не один десяток лет человечеству протянуть на текущих энергетических ресурсах.

В современных реалиях морская добыча ресурсов является одной из важнейших задач для развитых государств. Более 70% всей энергии, потребляемой в мире, дают именно эти ресурсы. Они - исчерпаемые, и человечество продолжает искать всё новые залежи природных ресурсов.

На суше подобных мест практически не осталось. Потенциал есть в глубоководных пространствах морей и океанов. Объёмы затрат на поиск новых месторождений будут расти, но, по прогнозам учёных, с учётом новых месторождений, нефти человечеству хватит не больше, чем на сто лет. Это не повод поддаваться панике, учитывая темпы разработок мировой науки.

Видео: Добыча нефти

Одна из наиболее острых и актуальных проблем в настоящее время - обеспечение всевозрастающих потребностей многих стран мира топливно-энергетическими ресурсами. К середине XX в. их традиционные виды - уголь и древесное топливо - уступили место нефти, а затем и газу, ставшими не только главными источниками , но и важнейшим сырьем для химической промышленности. За 20 лет, с 1950 по 1970 г., мировое потребление повысилось в 4 раза, а природного газа в 5 раз. В мировом энергетическом балансе доля нефти и газа достигла 64%, в том числе во всех развитых странах она превысила 75%, из которых на государства Западной Европы в 2000 г. приходилось 67%, а США - около 80%. Однако далеко не все районы земного шара в одинаковой степени обеспечены этими полезными ископаемыми.

Большинство промышленно развитых стран удовлетворяют свои нужды за счет импорта нефти. Даже США, одно из крупнейших государств - производителей нефти (примерно треть ее мировой добычи), более чем на 40% покрывает свой дефицит ввозимой нефтью.

Япония, вторая из стран по объемам использования нефти, добывает ее в ничтожно малых количествах, а закупает почти 17% нефти, поступающей на мировой рынок. Западноевропейские государства импортируют до 96% расходуемой нефти, и их потребности в ней продолжают расти.

К началу XXI в. ведущее место в энергетике принадлежит нефти, газу и отчасти углю, несмотря на интенсивное развитие и успехи атомной энергетики. Это повлечет за собой заметное уменьшение запасов горючих ископаемых, так как их возобновление требует многих тысяч лет. В настоящее время существуют довольно разноречивые оценки мировых нефтегазовых ресурсов и темпов их потребления, и все они носят ориентировочный характер. Обычно с учеличением добычи этих ископаемых пропорционально возрастают их разведанные запасы в мире в целом, но в развитых странах добыча нефти, например, опережает рост её разведанных запасов. Кроме того, потребление нефти и газа во многом определяется рыночной кноъюктурой, поэтому оно заметно изменяется от года к году, иногдав течении нескольких лет. Наконец, нехватка собственной нефти и газа и стремление уменьшить зависимость от их импорта стимулирует многие страны к расширению поисков новых нефтегазоносных месторождений. Развитие, обобщение результатов геологоразведочных работ за последнии 20-30 лет убедительно показали, что главным источником добычи нескольких десятков миллиардов тонн нефти и триллионов кубометров газа может служить дно Мирвого океана.

Добыча морских месторождений нефти и газа

По современным представлениям, нефть и газ в недрах создаются в результате преобразования рассеянного оргаического вещества, свойственного субаквальным осадком. При этом необходимое геологическое условие такой трансформации – существование в районах образования и накопления нефти и газа больших по размерам осадочных толщ. Они формируют крупные нефтегазоносные осадочные осадочные бассейны, которые представляют собой целостные автономные системы, где протекают процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Морские месторождения нефти и газа распологаются в пределах этих бассейнов, большая часть площади которых находится в подводных недрах океанов и морей. Планетарные сочетания осадочных бассейнов представляют собой главные пояса нефтегазообразования и нефтегазонакопления Земли (ГПН), подразделяемые на три основных типа: эпигеосинклинальные, перикратонные (краевые) и периокеанические. Геологи установили, что в ГПН существует комплекс природных предпосылок, благоприятных для развития крупномасштабных процессов нефтегазообразования и нефте-газонакопления.

Не случайно поэтому из 284 известных на Земле крупных скоплений углеводородов 212 с запасами свыше 70 млн. тонн обнаружено в пределах ГПН, простирающихся на континентах, островах, океанах и морях. Однако значительные месторождения нефти и газа распределены неравномерно между отдельными поясами, что объясняется различиями геологических условий в конкретных ГПН.

Всего в мире известно около 400 нефтегазоносных бассейнов. Из них примерно половина продолжается с континентов на шельф, далее на материковый склон и реже на абиссальные глубины. Приуроченность осадочных бассейнов к участкам сочленения континентальных и океанических структур позволяет констатировать зависимость количества подводных бассейнов в том или ином районе Мирового океана от протяженности береговой линии.

Для морских нефтепромыслов характерны высокие темпы роста объемов добычи за последние полтора десятилетия. Морскими нефтеразработками ныне охвачено около 350 месторождений, расположенных в разных районах Мирового океана.

Существенная особенность современных морских нефтепромыслов - их размещение в пределах шельфа. Добыча нефти ведется главным образом до глубин 200 метров.

В настоящее время сложилось несколько крупнейших центров подводных нефтеразработок, которые определяют ныне уровень добычи нефти в Мировом океане. Главный из них - Персидский залив. В его недрах сосредоточено 12-13 млрд. тонн извлекаемых запасов нефти и 3,6- 3,9 трлн. м 3 природного газа. Здесь извлечено несколько более 200 млн. тонн нефти и 42,0 млрд. м 3 газа, что равно соответственно 40 и 25% от их мировой добычи на море в год.

Второй по объему добычи район - Венесуэльский залив и лагуна Маракайбо. Его запасы нефти на 2005 год оценивались в 1,5 млрд. тонн, а годовая добыча составляла более 100 млн. тонн.

Крупными запасами нефти (410 млн. тонн) и газа (1030 млрд. м 3) обладает Мексиканский залив, где извлекается более 50 млн. тонн нефти и 115 млрд. м 3 газа в год.

Богат нефтью Гвинейский залив, запасы которого оцениваются в 1,4 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет 50 млн. тонн.

Северное море сравнительно недавно стало важным районом добычи нефти и газа, запасы которого пока ориентировочно оценены в 3-7 млрд. тонн. В 2006 году. здесь было добыто 30 млн. тонн нефти.

Другие, довольно многочисленные нефтегазоносные участки Мирового океана с меньшими запасами и объемами добычи представляют существенный интерес для тех стран, которые ведут добычу.

Крупнейшие районы нефтегазодобычи из подводных недр -Персидский, Венесуэльско-Маракаибский и Гвинейский - расположены у берегов развивающихся стран, поставляющих на мировой рынок нефть и газ. Только Мексиканский и Североморский районы находятся у побережий развитых стран - крупных потребителей жидкого и газообразного топлива. Для некоторых европейских стран (Великобритания, Норвегия и др.) добыча нефти и газа со дна Северного моря стала существенным стимулом промышленного роста.

В настоящее время многие страны, в том числе и те, где добыча нефти и газа из подводных недр высокоразвита, ведут разведку новых нефтегазоносных акваторий.

Перспективная на нефть и газ площадь дна океанов и морей равна примерно 60-80 млн. км 2 , в том числе около 13 млн. км 2 приходится на районы с глубинами до 200 метров, что составляет почти половину всей площади шельфа Мирового океана. Прогнозные геологические запасы углеводородов в осадочной толще океанов и морей, по оценке советских и зарубежных специалистов, достигают 60-70% от общемировых. В недрах дна Мирового океана (без районов территориальных вод социалистических стран) может быть обнаружено 550 млрд. тонн нефти и 260 трлн. м 3 газа, из которых на современном уровне техники добычи (без учета стоимости) можно извлечь около 230 млрд. тонн нефти, 200 трлн. м 3 газа. При этом более 60% возможно извлекаемого количества нефти и газа приходится на долю шельфа. Пока еще не учтены возможности нефтегазо-накопления в осадочных породах подножия материков, где геологические условия благоприятны для генерации углеводородов.

Кроме того, добыча нефти и газа из морских недр требует применения дорогостоящей техники. Для нее характерны высокие общие производственные издержки. Например, стоимость буровой платформы для работы на глубинах порядка 45 м равна 2 млн. долл., на глубинах 160-320 метров от 6 до 30 млн. долл. Эксплуатационное основание для глубоководной добычи в Мексиканском заливе будет стоить 113 млн. долл.

Как уже отмечалось, с увеличением глубины в районах нефтяных и газовых промыслов заметно повышаются и эксплуатационные расходы. На глубинах порядка 15 метров при использовании передвижной буровой дневные затраты равны 16 тыс., на глубинах 40 метров 21 тыс. долл. Применение самоходной платформы на глубине 30 метров повышает расходы до 1,5 млн., а на глубине 180 метров до 7 млн. долл.

Таким образом, высокая стоимость нефти на глубинах 300 метров и более делает ее рентабельной только на крупныx месторождениях.

Неодинаковы затраты на добычу «подводной» нефти в разных географических условиях. Открытие одного месторождения в мелководном Персидском заливе обходится примерно в 4 млн. долл., во внутренних морях Индонезии - почти в 5 млн., а в Северном море - порядка 11 млн. долл.

Сопоставление общих затрат на добычу нефти на суше и на море показывает, что частично они более значительны для первых, частично - для вторых разработок. К примеру, на суше более высоки издержки на разведку, так как здесь промышленный дебит нефти дают лишь 12% скважин, а на море - 42%. На континентальных месторождениях нефть залегает обычно глубже, чем на морских, поэтому на суше бурением проходится большая толща породы, чем на море, а бурение - один из наиболее капиталоемких процессов добычи. Довольно дорого на суше стоит подготовка участка для бурения.

Стоимость лицензии на разработку морского месторождения вдвое выше, чем континентального. Большие расходы связаны с применением специальной дорогостоящей техники. Значительных затрат требует сооружение хранилищ и транспортировка нефти и газа к берегу. Вместе с тем, как правило, высокий промышленный дебит морских скважин существенно снижает эксплуатационные расходы по сравнению с эксплуатационными расходами при добыче на суше.

В среднем пока извлечение нефти со дна моря обходится несколько дороже, чем ее добыча в соответствующих районах на суше. На некоторых акваториях поиск и добыча ее ещё не стали рентабельными. Однако для мирового производства жидкого топлива в целом нефть, добытая со дна моря, стала конкурентоспособной по сравнению с нефтью, добытой на суше. Кроме того, в современных условиях спрос на нефть опережает предложение. Это влечет за собой повышение цен на нее и стимулирует рост капиталовложений в освоение подводных нефтяных месторождений. Общие затраты на разведку и добычу нефти со дна моря в капиталистических странах достигают примерно 1/3 всех расходов по нефтегазовой промышленности. В начале 70-х годов на разработку морских нефтегазовых месторождений было израсходовано 25 млрд. долл., к началу 80-х годов эти расходы увеличились почти вдвое. Самые большие вклады в освоение подводных нефтегазовых месторождений в начале 70-х годов приходились на долю США (около 19 млрд. долл.), но в последующие годы по темпам роста капиталовложений их опередили Канада, Австралия и североморские государства.

По ценам на январь 2002 г. было продано нефти и газа, полученных из морских месторождений, на общую сумму порядка 100 млрд. долл., что в 4 раза превысило затраты на их добычу. Это свидетельствует о том, что морские нефтегазовые промыслы в настоящее время дают значительную прибыль. Заметное влияние на них оказывает рыночная конъюнктура, что проявляется в общем в двух основных аспектах.

Во-первых, регулярное повышение цен на нефть и газ в последнее десятилетие вместе с совершенствованием техники добычи увеличивает рентабельность морских промыслов, так как издержки на разведку и на извлечение этих видов топлива с лихвой покрываются его продажей по высоким рыночным ценам. Вместе с тем применение новой техники и современных способов хранения и транспортировки морской нефти снижает ее себестоимость.

Во-вторых, расширение производства нефти и газа в результате освоения морских площадей увеличивает топливные ресурсы развивающихся стран - основных экспортеров нефти и в значительной мере ослабляет зависимость ог импорта нефти некоторые развитые страны, в частности Норвегию и Великобританию.

В то же время многим развитым капиталистическим странам свойственна явно выраженная нефтяная экспансия, особенно в отношении подводных залежей, так как получение лицензий на морские месторождения, вероятно, проще, чем на континентальные, находящиеся на территории государства. Так, крупнейшие нефтяные компании США — страны, менее других капиталистических стран зависящие от импорта нефти, участвуют в эксплуатации морских месторождений на Ближнем Востоке, у берегов Мексики, Венесуэлы, в Северном море и в других районах Мирового океана, весьма удаленных от её берегов.

Япония, которая ввозит 99% потребляемой нефти и 74% природного газа, на правах долевого участия добывает нефть на акваториях некоторых Ближневосточных государств, но особенно активно она ведет разведку на шельфе стран Юго-Восточной Азии, Австралии, Новой Зеландии с перспективой развития здесь собственной добычи нефти и газа.

Подобные экспансионистские тенденции проявляют не только национальные нефтяные компании Великобритании, Франции, Германии и других развитых стран, но и межнациональные.

В настоящее время в Мировом океане широко развернулся поиск нефти и газа. Разведочное глубокое бурение уже осуществляется на площади около 1 млн. км 2 , выданы лицензии на поисковые работы еще на 4 млн. км 2 морского дна. В ближайшие 20 лет предполагается освоить глубоким бурением 3 млн. км 2 подводных пространств. Это позволит осуществить разработку новых доступных морских месторождений. Однако при всевозрастающих потребностях в этих видах топлива морские промыслы, по предварительным данным, смогут лишь наполовину обеспечить запросы в них развитых стран. В условиях постепенного истощения запасов нефти и газа на многих традиционных месторождениях суши заметно повышается роль Мирового океана как источника пополнения этих дефицитных видов топлива.

Месторождения природного газа находятся не только на суше. Существуют морские месторождения - нефть и газ иногда встречаются и в недрах, скрытых водой.

Берег и шельф

Геологи исследуют как сушу, так и акватории морей и океанов. Если месторождение находят близко к берегу - в прибрежной зоне, то с суши в сторону моря строят наклонные разведочные скважины. Месторождения, которые находятся дальше от берега, относятся уже к зоне шельфа. Шельфом называют подводную окраину материка с таким же геологическим строением, как у суши, и границей его является бровка - резкий перепад глубины. Для таких месторождений используют плавучие платформы и буровые установки, а если глубина небольшая - просто высокие сваи, с которых ведется бурение .

Для добычи углеводородов на морских месторождениях существуют плавучие буровые установки - специальные платформы - в основном трех видов: гравитационного типа, полупогружные и самоподъемные.

Для небольших глубин

Самоподъемные платформы представляют собой плавучие понтоны, в центре которых установлена буровая вышка, а по углам - колонны-опоры. На месте бурения колонны опускаются на дно и углубляются в грунт, а платформа поднимается над водой. Такие платформы могут быть огромными: с жилыми помещениями для рабочих и экипажа, вертолетной площадкой, собственной электростанцией. Но используют их на небольших глубинах, и устойчивость зависит от того, какой грунт на дне моря.

Где глубже

Полупогружные платформы используют на больших глубинах. Платформы не поднимаются над водой, а плавают над местом бурения, удерживаемые тяжелыми якорями.

Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. В это основание встроены колонны для бурения скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы, а поверх основания располагается буровая вышка. На таких платформах могут жить десятки и даже сотни рабочих.

Добытый с платформы газ транспортируется на обработку либо на специальных танкерах, либо по подводному газопроводу (как, например, в проекте «Сахалин-2»)

Морская добыча в России

Поскольку России принадлежит самый обширный в мире шельф, где находится множество месторождений, развитие морской добычи является крайне перспективным для нефтегазовой отрасли. Первые морские скважины для добычи газа в России начала бурить в 2007 году компания «Сахалинская энергия» на Лунском месторождении Сахалина. В 2009 году с платформы «Лунская-А» началась добыча газа. Сегодня проект «Сахалин-2» - один из крупнейших проектов «Газпрома». Две из трех платформ гравитационного типа, установленных на шельфе Сахалина, являются самыми тяжеловесными конструкциями на море за всю историю мировой нефтегазовой отрасли.

Кроме того, «Газпромом» осуществляется проект «Сахалин-3» в Охотском море, готовятся к разработке Штокмановское месторождение в Баренцевом море и Приразломное - в Печорском. Геологоразведочные работы проводятся в акватории Обской и Тазовской губ.

«Газпром» также работает на шельфах Казахстана, Вьетнама, Индии и Венесуэлы.

Как устроен подводный комплекс по добыче газа

В настоящее время в мире насчитывается более 130 морских месторождений, где применяются технологические процессы по добыче углеводородов на морском дне.

География распространения подводной добычи обширна: шельфы Северного и Средиземного морей, Индия, Юго-Восточная Азия, Австралия, Западная Африка, Северная и Южная Америка.

В России первый добычной комплекс будет установлен «Газпромом» на шельфе Сахалина в рамках обустройства Киринского месторождения. Подводные технологии добычи планируется также применять в проекте освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Добывающий паук

Подводный добычной комплекс (ПДК) с несколькими скважинами с виду напоминает паука, телом которого является манифольд.

Манифольд - это элемент нефтегазовой арматуры, который представляет собой несколько трубопроводов, обычно закрепленных на одном основании, рассчитанных на высокое давление и соединенных по определенной схеме. На манифольде собираются углеводороды, добытые на нескольких скважинах. Оборудование, которое установлено над скважиной и управляет ее работой, называется фонтанной арматурой, а в зарубежной литературе ее называют Christmas tree (или X-tree) - «рождественской елкой». Несколько таких «рождественских елок» могут быть объединены и закреплены одним темплетом (донной плитой), как яйца в корзинке для яиц. Также на ПДК устанавливаются системы контроля.

По сложности подводные комплексы могут варьироваться от отдельной скважины до нескольких скважин в темплете или сгруппированных около манифольда. Продукция со скважин может транспортироваться либо на морское технологическое судно, где производятся дополнительных технологические процессы, либо сразу на берег, если до берега недалеко.

Гидрофоны для динамической стабилизации судна

На судне имеется дайвинговое оборудование

Среднеглубинная арка поддерживает райзеры перед подачей на судно

По гибким добычным райзерам добытый газ направляется от донной плиты на плавучую установку

Диаметр райзера - 36 см

Установка ПДК производится с помощью специальных судов, которые должны быть снабжены дайвинговым оборудованием для небольших глубин (несколько десятков метров) и робототехникой для больших глубин.

Высота защитной конструкции манифольда - 5 м

Колонны манифольда врезаются в морское дно на глубину 0,5 м

Предыстория

Подводные технологии добычи углеводородов начали развиваться с середины 70-х годов прошлого века. Впервые подводное устьевое оборудование начало эксплуатироваться в Мексиканском заливе. Сегодня подводное оборудование для добычи углеводородов производят порядка 10 компаний в мире.

Изначально задачей подводного оборудования было лишь выкачивание нефти. Первые проекты снижали обратное давление (противодавление) в резервуаре с помощью подводной нагнетательной системы. Газ отделялся от жидких углеводородов под водой, затем жидкие углеводороды выкачивались на поверхность, а газ поднимался под собственным давлением.

В «Газпроме» уверены, что использование подводных добычных комплексов является безопасным. Но такие сложные современные технологии требуют персонала самой высокой квалификации, поэтому при подборе кадров для проектов разработки морских месторождений отдается предпочтение инженерам с большим опытом работы на промыслах. Такой подход позволит снизить риски возникновения происшествий, подобных аварии на буровой платформе BP в Мексиканском заливе, причиной которой, во многом стал именно человеческий фактор.

Сегодня технологии подводной добычи позволяют осуществлять под водой выкачивание углеводородов, разделение газа и жидкости, отделение песка, обратную закачку воды в пласт, подготовку газа, сжатие газа, а также мониторинг и контроль над этими процессами.

Где нужны «добывающие пауки»?

Сначала подводные технологии применялись только на зрелых месторождениях, поскольку они позволяли увеличивать коэффициент извлечения углеводородов. Зрелые месторождения обычно характеризуются низким пластовым давлением и высокой обводненностью (высоким содержанием воды в углеводородной смеси). Для того чтобы увеличить пластовое давление, благодаря которому углеводороды поднимаются на поверхность, в пласт закачивается вода, выделенная из углеводородной смеси.

Однако и новые месторождения могут характеризоваться низким начальным пластовым давлением. Поэтому подводные технологии стали применять как на новых, так и на зрелых месторождениях.

Кроме того, организация части процессов под водой снижает затраты на строительство огромных стальных конструкций. В некоторых регионах целесообразно даже размещать под водой всю технологическую цепочку по извлечению углеводородов. Например, такой вариант может использоваться в Арктике, где надводные стальные конструкции могут повредить айсберги. Если же глубина моря слишком большая, то использование подводного комплекса вместо огромных стальных конструкций бывает просто необходимо.