Plošina na hlubokém moři. Troll na ropné plošině

Pole zemního plynu nejsou jen na souši. Existují pobřežní ložiska - ropa a plyn se někdy nacházejí v útrobách skrytých vodou.

Pobřeží a police

Geologové zkoumají jak zemi, tak moře a oceány. Pokud se ložisko nachází blízko břehu – v pobřežní zóně, pak se staví šikmé průzkumné vrty od pevniny k moři. Ložiska, která jsou dále od pobřeží, již patří do šelfové zóny. Šelf se nazývá podvodní okraj pevniny se stejnou geologickou stavbou jako pevnina a jeho hranicí je okraj – prudký pokles hloubky. Pro taková ložiska se používají plovoucí plošiny a vrtné soupravy, a pokud je hloubka malá, jen vysoké piloty, ze kterých se vrtá.

Pro těžbu uhlovodíků na pobřežních polích jsou k dispozici plovoucí vrtné soupravy - speciální plošiny - převážně tří typů: gravitační, poloponorné a zdvihací.

Pro malé hloubky

Samozdvižné plošiny jsou plovoucí pontony, v jejichž středu je instalována vrtná souprava a v rozích - nosné sloupy. V místě vrtání sloupy klesají ke dnu a jdou hluboko do země a plošina se zvedá nad vodu. Takové platformy mohou být obrovské: s obytnými prostory pro dělníky a posádku, heliportem, vlastní elektrárnou. Ale používají se v mělkých hloubkách a stabilita závisí na tom, jaký druh půdy je na dně moře.

Kde je hlouběji

Poloponorné plošiny se používají ve velkých hloubkách. Plošiny nevystupují nad vodu, ale vznášejí se nad místem vrtání, přidržovány těžkými kotvami.

Nejstabilnější jsou gravitační vrtné plošiny, které mají silnou betonovou základnu spočívající na mořském dně. V této základně jsou zabudovány vrtné sloupy, zásobníky těžených surovin a potrubí, na horní straně základny je umístěna vrtná souprava. Na takových platformách mohou žít desítky a dokonce stovky pracovníků.

Plyn vyrobený z plošiny je dopravován ke zpracování buď na speciálních tankerech nebo podvodním plynovodem (jako například v projektu Sachalin-2)

Offshore produkce v Rusku

Vzhledem k tomu, že Rusko vlastní nejrozsáhlejší šelf na světě, kde se nachází mnoho polí, je rozvoj těžby na moři pro ropný a plynárenský průmysl mimořádně slibný. První pobřežní vrty na těžbu plynu v Rusku zahájila společnost Sachalin Energy v roce 2007 na poli Lunskoje v Sachalin. V roce 2009 začala výroba plynu z platformy Lunskaya-A. Dnes je projekt Sachalin-2 jedním z největších projektů Gazpromu. Dvě ze tří gravitačních platforem instalovaných na moři Sachalin jsou nejtěžšími pobřežními stavbami v historii globálního ropného a plynárenského průmyslu.

Kromě toho Gazprom realizuje projekt Sachalin-3 v Okhotském moři a připravuje rozvoj pole Shtokman v Barentsově moři a pole Prirazlomnoye v Pečorském moři. Průzkumné práce se provádějí ve vodách zálivů Ob a Taz.

Gazprom působí také na pultech Kazachstánu, Vietnamu, Indie a Venezuely.

Jak funguje podvodní komplex na výrobu plynu

V současné době je na světě více než 130 pobřežních polí, kde technologických postupů pro těžbu uhlovodíků z mořského dna.

Geografie distribuce podmořské produkce je rozsáhlá: šelfy Severního a Středozemního moře, Indie, jihovýchodní Asie, Austrálie, západní Afrika, Severní a Jižní Amerika.

V Rusku nainstaluje Gazprom první výrobní komplex na Sachalinském šelfu v rámci rozvoje naleziště Kirinskoje. V projektu rozvoje pole plynového kondenzátu Shtokman se počítá také s využitím podmořských výrobních technologií.

důlní pavouk

Podmořský produkční komplex (MPS) s několika studnami vypadá jako pavouk, jehož tělo je manifold.

Rozdělovač je prvek olejových a plynových armatur, který se skládá z několika potrubí, obvykle upevněných na jedné základně, určených pro vysoký tlak a spojených podle určitého schématu. Rozdělovač shromažďuje uhlovodíky vyrobené z několika vrtů. Zařízení, které je instalováno nad studnou a řídí její provoz, se nazývá vánoční strom a v zahraniční literatuře se nazývá vánoční strom (nebo X-tree) - „vánoční strom“. Několik z těchto "vánočních stromků" lze zkombinovat a zajistit pomocí jedné šablony (spodní deska), jako vejce v košíku na vajíčka. Na MPC jsou instalovány i řídicí systémy.

Složitost podmořských systémů se může lišit od jednoho vrtu po několik vrtů v šabloně nebo seskupených v blízkosti potrubí. Produkci z vrtů je možné dopravit buď do zpracovatelského plavidla na moři, kde se provádějí dodatečné technologické procesy, nebo přímo na břeh, pokud není daleko od břehu.

Hydrofony pro dynamickou stabilizaci lodi

Loď má potápěčské vybavení.

Středně hluboký oblouk podpírá stoupačky před dodáním do plavidla

Prostřednictvím flexibilních výrobních stoupaček je produkovaný plyn směrován ze spodní desky do plovoucí jednotky

Průměr stoupačky - 36 cm

MPC se nastavuje pomocí speciálních plavidel, která musí být vybavena potápěčským vybavením pro malé hloubky (několik desítek metrů) a robotikou pro hloubky větší.

Výška ochranné konstrukce rozdělovače - 5m

Sloupce potrubí se zařezávají do mořského dna do hloubky 0,5 m

Pozadí

Technologie výroby podmořských uhlovodíků se začaly rozvíjet v polovině 70. let minulého století. V Mexickém zálivu začalo poprvé fungovat zařízení podmořského ústí vrtu. Dnes asi 10 společností na světě vyrábí podmořská zařízení pro výrobu uhlovodíků.

Zpočátku bylo úkolem podvodních zařízení pouze čerpání ropy. Dřívější konstrukce snižovaly zpětný tlak (protitlak) v nádrži pomocí podmořského tlakového systému. Plyn byl oddělen od kapalných uhlovodíků pod vodou, poté byly kapalné uhlovodíky čerpány na povrch a plyn stoupal pod svým vlastním tlakem.

Gazprom je přesvědčen, že používání výrobních zařízení pod vodou je bezpečné. Ale tak komplexní moderní technologie vyžadují vysoce kvalifikovaný personál, proto jsou při výběru personálu pro offshore vývojové projekty upřednostňováni inženýři s rozsáhlými zkušenostmi v terénu. Tento přístup sníží riziko incidentů, jako je nehoda na vrtné plošině BP v Mexickém zálivu, která byla z velké části způsobena lidským faktorem.

Technologie podmořské výroby dnes umožňují podmořské čerpání uhlovodíků, separaci plyn-kapalina, separaci písku, zpětné vstřikování vody, úpravu plynu, kompresi plynu a také sledování a řízení těchto procesů.

Kde jsou potřeba „těžební pavouci“?

Zpočátku se podmořské technologie používaly pouze ve vyspělých polích, protože umožňovaly zvýšit faktor obnovy uhlovodíků. Vyspělá pole se obvykle vyznačují nízkým tlakem v nádrži a vysokým zářezem vody (vysoký obsah vody v uhlovodíkové směsi). Aby se zvýšil tlak v nádrži, díky kterému uhlovodíky stoupají na povrch, je do nádrže čerpána voda extrahovaná z uhlovodíkové směsi.

Nová pole však mohou být také charakterizována nízkým počátečním tlakem v zásobníku. Proto se podmořské technologie začaly používat jak v nových, tak i vyspělých oborech.

Organizace části procesů pod vodou navíc snižuje náklady na stavbu obrovských ocelových konstrukcí. V některých regionech je dokonce účelné umístit celý technologický řetězec těžby uhlovodíků pod vodu. Tuto možnost lze využít například v Arktidě, kde povrchové ocelové konstrukce mohou poškodit ledovce. Pokud je hloubka moře příliš velká, pak je použití podvodního komplexu místo obrovských ocelových konstrukcí prostě nutné.

Těžba ropy na moři spolu s rozvojem břidlicových a těžko obnovitelných zásob uhlovodíků časem vytlačí rozvoj tradičních ložisek „černého zlata“ na souši v důsledku vyčerpání těchto zásob. Získávání surovin v pobřežních oblastech se přitom provádí především pomocí drahých a pracovně náročných metod, přičemž zahrnuje ty nejsložitější technické komplexy- ropné plošiny

Specifičnost těžby ropy na moři

Snížení zásob tradičních ropná pole na souši donutil přední společnosti v oboru věnovat své úsilí rozvoji bohatých offshore bloků. Pronedra již dříve napsal, že impuls k rozvoji tohoto těžebního segmentu byl dán v sedmdesátých letech poté, co země OPEC uvalily ropné embargo.

Podle dohodnutých odhadů odborníků dosahují odhadované geologické zásoby ropy nacházející se v sedimentárních vrstvách moří a oceánů 70 % celkového světového objemu a mohou činit stovky miliard tun. Asi 60 % tohoto objemu připadá na plochy regálů.

K dnešnímu dni polovina ze čtyř set ropných a plynových pánví na světě pokrývá nejen kontinenty na souši, ale rozkládá se i na šelfu. Nyní se rozvíjí asi 350 polí v různých zónách Světového oceánu. Všechny jsou umístěny v regálových oblastech a výroba probíhá zpravidla v hloubce do 200 metrů.

V současné fázi vývoje technologií je těžba ropy na moři spojena s vysokými náklady a technickými obtížemi a také s řadou vnějších nepříznivých faktorů. překážky pro efektivní práce na moři je často vysoká seismicita, ledovce, ledová pole, tsunami, hurikány a tornáda, permafrost, silné proudy a velké hloubky.

Rychlý rozvoj těžby ropy na moři je také brzděn vysokými náklady na vybavení a terénní vývojové práce. Výše provozních nákladů se zvyšuje se zvyšující se hloubkou těžby, tvrdostí a tloušťkou hornin, stejně jako vzdáleností pole od pobřeží a složitostí topografie dna mezi těžební zónou a pobřežím, kde jsou potrubí položena. Vážné náklady jsou spojeny i s realizací opatření k zamezení úniků ropy.

Náklady na samotnou vrtnou plošinu, která je navržena pro provoz v hloubkách až 45 metrů, jsou 2 miliony USD. Zařízení, které je navrženo pro hloubku až 320 metrů, může stát až 30 milionů USD při 113 milionech USD

Přeprava vyrobené ropy do tankeru

Provoz mobilní vrtné plošiny v hloubce patnácti metrů se odhaduje na 16 tisíc dolarů za den, 40 metrů - 21 tisíc dolarů, samohybná plošina při použití v hloubkách 30–180 metrů - 1,5–7 milionů dolarů. pouze v případech kde se bavíme o velkých zásobách ropy.

Je třeba také vzít v úvahu, že náklady na produkci ropy v různých regionech se budou lišit. Práce spojené s objevem pole v Perském zálivu se odhadují na 4 miliony dolarů, v mořích Indonésie - 5 milionů dolarů a v Severním moři ceny za povolení k rozvoji půdy stoupají na 11 milionů dolarů.

Typy a uspořádání ropných plošin

Při těžbě ropy z polí Světového oceánu provozní společnosti zpravidla používají speciální pobřežní platformy. Posledně jmenované jsou inženýrské komplexy, s jejichž pomocí se provádí jak vrtání, tak přímá těžba uhlovodíkových surovin z mořského dna. První ropná plošina na moři byla spuštěna v americkém státě Louisiana v roce 1938. První přímořská plošina na světě s názvem „Oil Rocks“ byla uvedena do provozu v roce 1949 v ázerbájdžánském Kaspickém moři.

Hlavní typy platforem:

stacionární;
volně upevněné;
poloponorné (průzkum, vrtání a těžba);
Zvedací vrtné soupravy;
s prodlouženými podpěrami;
plovoucí zásobníky ropy.

Plovoucí vrtná souprava se zatahovacími nohami "Arctic"

Různé typy platforem lze nalézt jak v čisté, tak v kombinované formě. Volba toho či onoho typu platformy je spojena se specifickými úkoly a podmínkami pro rozvoj ložisek. Využití různých typů platforem v procesu aplikace hlavních technologií offshore produkce bude diskutováno níže.

Konstrukčně se ropná plošina skládá ze čtyř prvků – trupu, kotevního systému, paluby a vrtné soupravy. Trup je trojúhelníkový nebo čtyřúhelníkový ponton namontovaný na šesti sloupech. Konstrukce je udržována na hladině díky skutečnosti, že ponton je naplněn vzduchem. Na palubě jsou umístěny vrtné trubky, jeřáby a helipad. Věž spouští vrták přímo na mořské dno a zvedá jej podle potřeby.

1 - vrtná souprava; 2 - heliport; 3 - kotevní systém; 4 - tělo; 5 - paluba

Komplex drží na místě kotevní systém, který zahrnuje devět navijáků po stranách plošiny a ocelová lana. Hmotnost každé kotvy dosahuje 13 tun. Moderní nástupiště se v daném bodě stabilizují nejen pomocí kotev a pilot, ale i pokročilé technologie včetně polohovacích systémů. Plošina může kotvit na stejném místě několik let, bez ohledu na povětrnostní podmínky na moři.

Vrtačka, kterou ovládají podvodní roboti, je sestavena po částech. Délka jednoho úseku, sestávajícího z ocelové trubky, je 28 metrů. Vrtáky jsou vyráběny s poměrně širokou škálou možností. Například vrták platformy EVA-4000 může zahrnovat až tři sta úseků, což umožňuje jít hlouběji o 9,5 kilometru.

Vrtná souprava pro ropnou plošinu

Stavba vrtných plošin se provádí dodáním do výrobního areálu a zatopením základny konstrukce. Již na přijatém „základu“ jsou postaveny ostatní komponenty. První ropné plošiny vznikaly svařováním z profilů a trubek příhradové věže v podobě komolého jehlanu, které byly k mořskému dnu pevně přibity pilotami. Na takové konstrukce bylo instalováno vrtací zařízení.

Výstavba ropné plošiny Troll

Potřeba vyvinout ložiska v severních zeměpisných šířkách, kde jsou vyžadovány ledu odolné plošiny, vedla inženýry k tomu, aby přišli s projektem výstavby kazetových základů, což byly ve skutečnosti umělé ostrovy. Keson je naplněn balastem, obvykle pískem. Svou hmotností je základ přitlačen ke dnu moře.

Stacionární plošina "Prirazlomnaya" s kesonovou základnou

Postupné zvětšování rozměrů platforem vedlo k nutnosti revidovat jejich design, a tak vývojáři z Kerr-McGee (USA) vytvořili projekt plovoucího objektu s tvarem navigačního milníku. Konstrukce je válec, v jehož spodní části je umístěn předřadník. Spodní část válce je připevněna ke spodním kotvám. Toto rozhodnutí umožnilo postavit relativně spolehlivé plošiny skutečně kyklopských rozměrů, určené pro práci v supervelkých hloubkách.

Plovoucí poloponorná vrtná souprava "Polyarnaya Zvezda"

Je však třeba poznamenat, že přímo v postupech těžby a přepravy ropy není velký rozdíl mezi vrtnými plošinami na moři a na pevnině. Například hlavní součásti pevného typu pobřežní plošiny jsou totožné se součástmi pobřežní ropné plošiny.

Offshore vrtné soupravy se vyznačují především autonomií provozu. Pro dosažení této kvality jsou závody vybaveny výkonnými elektrickými generátory a zařízeními na odsolování vody. Doplňování zásob plošin se provádí pomocí obslužných plavidel. Kromě, námořní doprava Používá se také k přesunu konstrukcí na pracovní místa, při záchranných a hasičských činnostech. Přeprava přijatých surovin se samozřejmě provádí pomocí potrubí, tankerů nebo plovoucích skladovacích zařízení.

Offshore technologie

V současném stadiu rozvoje průmyslu se v krátkých vzdálenostech od místa produkce k pobřeží vrtají šikmé vrty. Současně se někdy používá pokročilý vývoj - dálkové ovládání procesů vrtání horizontální studny, které zajišťuje vysokou přesnost řízení a umožňuje dávat příkazy vrtacímu zařízení na vzdálenost několika kilometrů.

Hloubky na mořské hranici šelfu jsou obvykle kolem dvou set metrů, někdy však dosahují až půl kilometru. V závislosti na hloubce a vzdálenosti od pobřeží se pro vrtání a těžbu ropy používají různé technologie. V mělkých oblastech se budují opevněné základy, jakési umělé ostrovy. Slouží jako základ pro instalaci vrtacího zařízení. Provozovatelské firmy v řadě případů obezdí staveniště hrázemi, načež je voda ze vzniklé jímky odčerpávána.

Pokud je vzdálenost k pobřeží stovky kilometrů, pak je v tomto případě rozhodnuto o vybudování ropné plošiny. Stacionární plošiny, designově nejjednodušší, lze použít pouze v hloubkách několika desítek metrů, mělká voda umožňuje upevnit konstrukci betonovými bloky nebo pilotami.

Stacionární plošina LSP-1

V hloubkách kolem 80 metrů se používají plovoucí plošiny s podpěrami. Firmy v hlubších oblastech (do 200 metrů), kde je upevnění plošiny problematické, používají poloponorné vrtné soupravy. Držení takových komplexů na místě se provádí pomocí polohovacího systému sestávajícího z podvodních pohonných systémů a kotev. Pokud mluvíme o supervelkých hloubkách, pak se v tomto případě jedná o vrtné lodě.

Vrtná loď Maersk Valiant

Studny jsou vybaveny jak jednoduchou, tak clusterovou metodou. V poslední době se začínají používat mobilní vrtací základny. Přímé vrtání v moři se provádí pomocí stoupaček - sloupů trubek velkého průměru, které klesají ke dnu. Po dokončení vrtání je na dně instalována mnohatunová zábrana (zábrana proti výbuchu) a armatury ústí vrtu, což umožňuje zabránit úniku ropy z nového vrtu. Spuštěno je i zařízení pro sledování stavu vrtu. Po zahájení výroby je ropa čerpána na povrch pružným potrubím.

Aplikace různých systémů těžby na moři: 1 - šikmé vrty; 2 - stacionární plošiny; 3 - plovoucí plošiny s podpěrami; 4 - poloponorné plošiny; 5 - vrtné lodě

Složitost a špičková technologie offshore vývojových procesů jsou zřejmé, a to i bez zacházení do technických detailů. Je vhodné tento výrobní segment s ohledem na značné obtíže s tím spojené? Odpověď je jednoznačná – ano. Přes překážky ve vývoji offshore bloků a obrovské výdaje ve srovnání s prací na souši je však po ropě produkované ve vodách oceánů poptávka v podmínkách neustálého převisu poptávky nad nabídkou.

Připomeňme, že Rusko a asijské země plánují aktivně zvýšit kapacitu zapojené do offshore produkce. Takovou pozici lze bezpečně považovat za praktickou – protože zásoby „černého zlata“ na pobřeží se vyčerpávají, práce na moři se stane jedním z hlavních způsobů získávání ropných surovin. I při zohlednění technologických problémů, nákladů a pracovní náročnosti těžby na moři se takto těžená ropa nejen stala konkurenceschopnou, ale dlouhodobě a pevně zaujímá své místo na průmyslovém trhu.

Plovoucí ocelové ostrovy o výšce dvacetipatrové budovy pracují nad vodou v hloubce jeden a půl kilometru v celém světových oceánech, vrtají díry dlouhé až 10 km, hledají poklady pomocí unikátních technologií.

Tyto zázraky inženýrství hasí světovou žízeň po palivu pro miliony lidí a jejich stroje. Nicméně pracovníci těchto offshore struktury se může každou chvíli zranit. Tady jen železo lidem odolává, ale nepočítá. Když tedy monstrózní hurikán v Mexickém zálivu srazil ropné plošiny, snížil objem produkce ropy pro Spojené státy o čtvrtinu. Posádka tohoto obrovského stroje jej musela vrátit zpět na moře a uvést jej zpět do provozu, aby vyvrtala díry do mořského dna, což je jeden z nejsložitějších inženýrských výkonů, jaké si lze představit.

240 km od pobřeží Louisiany v Mexickém zálivu, kde hloubka moře přesahuje 1600 m, funguje nepřetržitě plovoucí továrna - vrtná plošina EVA-4000, kterou vlastní Noble Jim Thompson. Tato struktura vesmírného věku byla vytvořena k hledání pokladu – ropy, motoru moderního světa, který je již miliony let starý. Obří ropná plošina je určena výhradně k jejímu hledání. Jedná se o jednu z největších mobilních pobřežních plošin v historii těžby ropy.

typy pobřežních platforem:

Stacionární ropná plošina;

Pobřežní ropná plošina, volně připevněná ke dnu;

Mobilní offshore platforma se zatahovacími nohami;

vrtná loď;

Floating oil storage (FSO) - plovoucí zařízení pro skladování ropy schopné skladovat ropu nebo skladovat a přepravovat na moři;

Floating oil production, storage and offloading (FPSO) - plovoucí konstrukce schopná skladovat, vykládat a produkovat ropu;

Ropná plošina s napnutými podpěrami (plovoucí základna s tahovým vertikálním kotvením).

Jedno offshore pole může za jeden den vyprodukovat 250 000 barelů ropy. To stačí k naplnění plynových nádrží 2,5 milionu aut. Ale to je jen malá část potřeb trhu. Každý den po celém světě spálíme až 80 milionů barelů ropy. A pokud se situace nezmění, pak se v příštích 50 letech potřeba energie zdvojnásobí.

K dnešnímu dni je ve světových oceánech pouze 100 průzkumných vrtných plošin. Stavba nové ropné plošiny trvá 4 roky a 500 milionů amerických dolarů.

největší světová stacionární platforma pro produkci plynu "Troll A"

Na palubě ropné plošiny EVA-4000 je 10 basketbalových hřišť. Jeho jeřáb se zvedá do výšky 52 m a jeho trup je schopen udržet nad vodou všech svých 13 600 tun hmotnosti. I dnes je měřítko tohoto obra úžasné. A právě před nějakými 150 lety byly dny prvního ropného vrtu nepředstavitelné.

V roce 1859 v Titusville v Pensylvánii objevila první ropná plošina v historii ropu pouhých 21 metrů od povrchu Země. Od tohoto amerického úspěchu pokrylo hledání ropy všechny kontinenty kromě Antarktidy. Po celá desetiletí zásobovaly pevninské vrty celosvětovou spotřebu paliva, ale s jejich růstem vyschlo mnoho ropných polí. A pak začaly společnosti hledat ropu v moři, konkrétně v tak bohatých vodních plochách, jako je Mexický záliv. Mezi lety 1960 a 1990 se v mělké vodě blízko pobřeží usadilo 4000 ropných plošin.

Poptávka ale převyšuje rezervy tohoto oboru. Ropné společnosti se začaly vzdalovat od pobřeží dále a hlouběji za kontinentální šelf a potopily se téměř o 2400 metrů. A inženýři staví mořské obry, o kterých se nikomu ani nesnilo.

Ropná plošina EVA-4000 je jednou z největších a nejodolnějších vrtných plošin nové generace. Provádí průzkum v odlehlých oblastech, jejichž rozvoj byl kdysi považován za nemožný. Ale taková odvaha má vysokou cenu. V takových oceánských rozlohách jsou tyto stavby neustále v nebezpečí – výbuchy, drtivé vlny a nejnebezpečnější – hurikány.

V srpnu 2005 se nad obzorem vynořil hurikán Katrina a o pár dní později pokryl New Orleans a zdevastoval pobřeží Mexického zálivu. Dvacet tisíc ropných dělníků z ropných plošin muselo být evakuováno. Výška vln dosahovala 24 metrů a vítr foukal rychlostí 274 km/h. Čtyřicet osm hodin hurikán zuřil nad oblastmi obsahujícími ropu. Když se počasí konečně umoudřilo, rozsah zkázy ohromil ropné dělníky. Více než 50 vrtných plošin bylo poškozeno nebo zničeno, více než deset plošin bylo odstřeleno z kotev. Jedna plošina byla vymrštěna o 129 km směrem na pevninu, další narazila do visutého mostu v Mobile v Alabamě a třetí byla vyplavena na břeh tak, že se nedal opravit. V prvních dnech po hurikánu pocítil následky hurikánu celý svět. Cena ropy okamžitě vystřelila nahoru.

Ropná plošina se skládá především ze čtyř komponentů, díky kterým celý komplex funguje – trup, kotevní systém, vrtná paluba a vrtná souprava.

Trup je ponton, jakýsi ocelový záchranný kruh s trojúhelníkovou nebo čtyřhrannou základnou nesenou šesti obrovskými sloupy. Každá sekce je naplněna vzduchem, což umožňuje udržet celou offshore strukturu nad vodou.

Nad trupem je vrtná plošina větší než fotbalové hřiště. Je dostatečně pevný, aby unesl stovky tun vrtných trubek, několik jeřábů a heliport plné velikosti. Ale trup a paluba jsou jen jevištěm, kde se odehrávají hlavní události. Ve výšce 15-ti patrové budovy se nad vrtnou palubou tyčí vrtná souprava, která má za úkol spustit (zvednout) vrták na mořské dno.

Na moři je celá konstrukce držena na místě kotevním systémem skládajícím se z 9 obrovských navijáků, po třech na každé straně trupu ropné plošiny. Pevně přitahují ocelová kotvící lana ukotvená na dně oceánu a drží plošinu na místě.

Jen si představte, jaký mechanismus drží ropnou plošinu. 8cm ocelová lanka připevněná k řetězům s většími články lidská hlava. Ocelové lano je umístěno na horním konci kotevního lana, je odvíjeno a navíjeno navijákem na palubě. Na spodním konci chlapíka je ocelový řetěz, který je mnohem těžší než lanko, což ve spojení s kotvami přidává váhu. Jeden článek řetězu může vážit 33 kg. Ocelová kotevní lana jsou dostatečně pevná, aby odolala kombinované síle pěti Boeingů 747. Na konci každého řetězu je připevněna kotva typu Bruce o hmotnosti 13 tun a šířce 5,5 m. Její ostré tlapy se zavrtávají do mořského dna.

Do oblastí ropných polí se pomocí vlečných člunů rychlostí 6 km/h přesouvají ropné plošiny bez vlastního pohonu. Aby však geologové našli naleziště ropy, osvětlují mořské dno zvukovými vlnami a vytvářejí echolokační snímky skalních útvarů, které jsou následně převedeny do trojrozměrného obrazu.

Přes vysoké sázky však nikdo neručí za výsledek. Nikdo nemůže říct, že našel ropu, dokud nevystříkne z vrtu.

Vrtaři potřebují vidět na dno, aby věděli, že vrták zasáhl cíl a řídili práci. Speciálně pro tento účel inženýři vytvořili dálkově ovládaný přístroj (RCA), který je schopen odolat tlaku 140 kg na metr krychlový. viz Tento podvodní robot navržený pro práci tam, kde člověk nemůže přežít. Palubní videokamera přenáší obraz z chladných temných hlubin.

Pro vrtání tým sestavuje vrták po částech. Každá sekce je 28 metrů vysoká a skládá se z železných trubek. Například ropná plošina EVA-4000 je schopna propojit maximálně 300 sekcí, což umožňuje jít hluboko do zemské kůry na 9,5 km. Šedesát sekcí za hodinu, vrták je spouštěn touto rychlostí. Po vyvrtání se vrták vyjme, aby vrt utěsnil, aby ropa neunikala do moře. K tomu se ke dnu spouští zařízení na kontrolu výronu nebo zábrana, díky které studnu neopustí ani jedna látka. Preventer o výšce 15 m a hmotnosti 27 tun je vybaven kontrolním zařízením. Působí jako obrovský rukáv a je schopen zablokovat průtok oleje za 15 sekund.

Když je ropa nalezena, ropná plošina se může přesunout na jiné místo, aby hledala ropu, a na její místo dorazí plovoucí jednotka na výrobu, skladování a vykládku ropy (FPSO), která ropu čerpá ze Země a posílá ji do rafinerií na pevnině.

Ropná plošina může být ukotvena na desítky let, bez ohledu na jakákoli překvapení na moři. Jeho úkolem je těžit ropu a zemní plyn z útrob mořského dna, oddělovat znečišťující prvky a posílat ropu a plyn na břeh.

Stavitelé ropných plošin se dlouho snažili vyřešit problém, jak tyto mořské obry udržet stabilně na kotvě během bouře, kde jsou na dně stovky metrů vody. A pak námořní inženýr Ed Horton přišel s důmyslným řešením inspirovaným jeho službou na ponorce amerického námořnictva. Inženýr přišel s alternativou k typickým ropným plošinám. Plošina Spar se skládá z nosníku (válce) velkého průměru, ke kterému je připevněna vrtací plošina. Válec má hlavní váhu ve spodní části nosníku, vyplněnou materiálem, který je hustší než voda, což snižuje těžiště plošiny a zajišťuje stabilitu. Úspěch první platformy Neptune Spar na světě znamenal začátek nové éry hlubinných ropných plošin.

Plovoucí ropné plošiny s podvodním nosníkem dosahujícím až 200 metrů jsou upevněny k mořskému dnu pomocí speciálního kotvícího systému (piloty), který se zařezává do mořského dna o 67 m.

Postupem času se modernizace dočkaly i ropné plošiny jako Spar. První plovoucí ropná plošina měla trup z jednoho kusu, ale nyní je kulatina do poloviny své délky pouze jednodílná. Jeho spodní část je síťovaná konstrukce se třemi horizontálními deskami. Mezi těmito deskami se zachycuje voda a vytváří tak tekutý válec, který pomáhá stabilizovat celou konstrukci. Tento geniální nápad umožňuje udržet větší váhu s menším množstvím oceli.

Dnes jsou ropné plošiny typu Spar hlavním typem plovoucích ropných plošin, které se používají pro ropné vrty ve velmi hlubokých vodách.

Nejhlubší plovoucí ropná plošina na světě, která funguje v hloubce asi 2450 metrů v Mexickém zálivu, je Perdido. Její majitel olejová společnost Shell.

Jedna vrtná plošina denně vyprodukuje ropu v hodnotě 4 milionů amerických dolarů. Na nepřetržitou kontrolu je zapotřebí pouze 24 pracovníků a zbytek práce provedou stroje. Těží ropu z horniny a oddělují zemní plyn. Přebytečný plyn je spálen. Sto milionů let se ropa zdála člověku nedostupná, ale nyní se technologie 21. století vrhly do náruče civilizace. Rozsáhlé sítě potrubí na mořském dně dodávají ropu do zpracovatelských center na pobřeží. Když jde všechno správně, těžba ropy a plynu je rutinní a neškodná, ale katastrofa se může stát mrknutím oka a pak se tyto super platformy promění ve smrtící peklo.

V březnu 2000 tak začala nová éra hlubinných ropných plošin. Brazilská vláda zprovoznila největší ze všech „Petobras-36“. Po zahájení provozu bude muset ropná plošina produkovat 180 000 barelů ropy denně v hloubce až 1,5 km, ale o rok později se stala „Titanicu“ mezi pobřežními plošinami. Dne 15. března 2001 ve 00:00 došlo k úniku zemního plynu zpod rozdělovacího ventilu jednoho z nosných sloupů k sérii silných explozí. V důsledku toho se platforma naklonila o 30 stupňů od hladiny Atlantského oceánu. Téměř všichni pracovníci nafty byli zachráněni pomocí záchranného vybavení, ale 11 z nich nebylo nikdy nalezeno. Po 5 dnech se ropná plošina Petrobras-36 dostala pod vodu do hloubky 1370 metrů. Tím byla ztracena budova za půl miliardy dolarů. Do oceánu se vylily tisíce galonů ropy a zemního plynu. Než se plošina potopila, dělníci dokázali ucpat studnu a zabránili tak velké přírodní katastrofě.

Osud ocelového námořního obra Petrobras-36 ale připomíná rizika, která podstupujeme, když se za černým zlatem přesouváme dál a dál od pobřeží. Sázky v tomto závodě jsou nespočetné a studny jsou hrozbou životní prostředí. Velké úniky ropy mohou zničit pláže, zničit bažinaté stojaté vody, zničit flóru a faunu. A vyčištění oblasti po takové katastrofě stojí miliony dolarů a roky práce.

Za účelem průzkumu nebo těžby nerostných zdrojů pod mořským dnem.

Vrtné plošiny jsou většinou bez vlastního pohonu, přípustná rychlost jejich tažení je 4-6 uzlů (při moři do 3 bodů, vítr 4-5 bodů). V pracovní poloze na místě vrtání odolávají vrtné plošiny kombinovanému působení vln o výšce vlny až 15 m a větru o rychlosti až 45 m/s. Provozní hmotnost plovoucích vrtných plošin (s technologickými rezervami 1700-3000 tun) dosahuje 11 000-18 000 tun, autonomie práce na lodi a technologických rezervách je 30-90 dní. Kapacita elektráren vrtné plošiny je 4-12 MW. V závislosti na konstrukci a účelu se rozlišují zdvihací, poloponorné, ponorné, stacionární vrtné plošiny a vrtné lodě. Nejběžnější jsou zdvihací plošiny (47 % z celkového počtu, 1981) a poloponorné (33 %) vrtné plošiny.

Samozdvižné (obr. 1) plovoucí vrtné plošiny se používají pro vrtání především v hloubce moře 30-106 m. Jedná se o výsuvný tří- nebo čtyřpodpěrový ponton s výrobní zařízení, zvednutý nad hladinu moře pomocí zvedacích a zajišťovacích mechanismů do výšky 9-15 m. Při tažení je ponton se zvednutými podpěrami na hladině; v místě vrtání jsou podpěry spuštěny. U moderních samozdvižných plovoucích vrtných plošin je rychlost zvedání (spouštění) pontonu 0,005-0,08 m/s, podpěry - 0,007-0,01 m/s; celková nosnost mechanismů je až 10 tisíc t. Podle způsobu zdvihu se rozlišují kladkostroje chodící (hlavně pneumatické a hydraulické) a plynulé (elektromechanické). Konstrukce podpěr poskytuje možnost umístění vrtných plošin na zemi s únosností minimálně 1400 kPa s maximálním zapuštěním do země do 15 m. Podpěry mají čtvercový, hranolový a kulový tvar, jsou vybaveny s ozubeným hřebenem po celé délce a zakončením botou.

Plovoucí vrtné plošiny poloponorného typu se používají pro vrtání převážně v hloubce moře 100-300 m a jsou pontonem s výrobním zařízením vyvýšeným nad hladinu moře (ve výšce až 15 m) pomocí 4. nebo více stabilizačních sloupů, které spočívají na podvodních trupech (2 nebo více). Vrtné plošiny jsou dopravovány na místo vrtání na spodních trupech v ponoru 4-6m. K uchycení poloponorných vrtných plošin se používá osmibodový kotevní systém, který zajišťuje, že pohyb plošiny od ústí vrtu není omezen na více než 4 % hloubky moře.

Ponorné vrtné plošiny slouží k vrtání průzkumných nebo těžebních vrtů v a v mořských hloubkách do 30 m. Jedná se o ponton s těžebním zařízením zvednutým nad hladinu moře pomocí čtvercových nebo válcových sloupů, jejichž spodní konce jsou podepřeny výtlačným pontonem nebo bota, kde jsou umístěny balastní nádrže. Ponorná plovoucí vrtná plošina stojí na zemi (s únosností minimálně 600 kPa) v důsledku plnění balastních nádrží výtlačného pontonu vodou.

Stacionární pobřežní vrtné plošiny se používají pro vrtání a provozování shluku vrtů na ropu a plyn v hloubce moře až 320 m. Z jedné plošiny je vrtáno až 60 směrových vrtů. Stacionární vrtné plošiny jsou konstrukce ve tvaru hranolu nebo čtyřbokého jehlanu, tyčící se nad hladinou moře (o 16-25 m) a spočívající na dně pomocí pilot zaražených do dna (rámové vrtné plošiny) nebo základových patek. (gravitační vrtné plošiny). Povrchová část se skládá z plošiny, na které je umístěno napájení, vrtání a technologické vybavení, obytný blok s heliportem a dalším vybavením o celkové hmotnosti do 15 tisíc tun Nosný blok rámových vrtných plošin je proveden ve formě trubkové kovové mříže, skládající se ze 4-12 sloupů o průměru 1 -2,4 m. Blok je upevněn pomocí ražených nebo vrtaných pilot. Gravitační plošiny jsou celé železobetonové nebo kombinované (kovové podpěry, železobetonové botky) a jsou neseny hmotou konstrukce. Základy gravitační vrtné plošiny tvoří 1-4 sloupy o průměru 5-10m.

Stacionární vrtné plošiny jsou určeny pro dlouhodobý (minimálně 25 let) provoz na volném moři a jsou na ně kladeny vysoké požadavky na zajištění pobytů servisní personál, zvýšená požární a výbuchová bezpečnost, ochrana proti korozi, opatření na ochranu životního prostředí (viz Offshore vrtání) atd. Charakteristickým znakem stacionárních vrtných plošin je stálá dynamika, tzn. Každý obor si vypracovává vlastní projekt na vybavení plošin silovým, vrtným a výrobním zařízením, přičemž návrh plošiny je dán podmínkami v oblasti vrtů, hloubkou vrtů a počtem vrtů, počtem vrtných souprav.

Těžba se provádí pomocí speciálních inženýrských staveb - vrtných plošin. Poskytují nezbytné podmínky pro rozvoj. Vrtací plošina může být vybavena v různých hloubkách - záleží na tom, jak hluboko leží a na plynu.

Pozemní vrty

Ropa se vyskytuje nejen na souši, ale také v kontinentálním vleku, který je obklopen vodou. Některé instalace jsou proto vybaveny speciálními prvky, díky kterým se udrží na vodě. Taková vrtná plošina je monolitická konstrukce, která funguje jako podpora pro zbytek prvků. Instalace konstrukce se provádí v několika fázích:

nejprve se vyvrtá zkušební vrt, který je nezbytný pro určení polohy pole; pokud existuje vyhlídka na rozvoj konkrétní zóny, provádějí se další práce;
připravuje se místo pro vrtnou soupravu: k tomu je okolní oblast co nejvíce vyrovnána;
základ se nalije, zvláště pokud je věž těžká;
vrtná věž a její další prvky jsou sestaveny na připravený základ.

Metody stanovení zálohy

Vrtné plošiny jsou hlavní stavby, na jejichž základě se těží ropa a plyn jak na zemi, tak na vodě. Výstavba vrtných plošin se provádí až po zjištění přítomnosti ropy a plynu v konkrétní oblasti. K tomu se studna vrtá pomocí různých metod: rotační, rotační, turbínová, objemová, šroubová a mnoho dalších.

Nejběžnější je rotační metoda: při jejím použití se do skály zarazí rotující bit. Popularita této technologie je vysvětlena schopností vrtání odolat značnému zatížení po dlouhou dobu.

Zatížení na plošinách

Vrtací plošina může být v designu velmi odlišná, ale musí být postavena kompetentně, především s ohledem na bezpečnostní ukazatele. Pokud se o ně nestará, mohou být následky vážné. Například v důsledku nesprávných výpočtů se instalace může jednoduše zhroutit, což povede nejen k finančním ztrátám, ale také ke smrti lidí. Všechna zatížení, která působí na instalace, jsou:

Konstantní: znamenají síly působící během provozu platformy. Jedná se o hmotnost samotných konstrukcí nad instalací a odolnost vůči vodě, pokud mluvíme o pobřežních plošinách.
Dočasná: taková zatížení působí na konstrukci za určitých podmínek. Pouze při zahájení instalace dochází k silným vibracím.

V naší zemi vyspělé odlišné typy vrtné plošiny. K dnešnímu dni funguje na ruském ropovodu 8 stacionárních výrobních systémů.

Povrchové platformy

Ropa se může vyskytovat nejen na souši, ale i pod vodním sloupcem. K jeho těžbě v takových podmínkách se používají vrtné plošiny, které jsou umístěny na plovoucích konstrukcích. V tomto případě se jako plovoucí zařízení používají pontony, čluny s vlastním pohonem - to závisí na specifických vlastnostech vývoje ropy. Pobřežní vrtné plošiny mají určité konstrukční prvky, takže mohou plavat na vodě. V závislosti na tom, jak hluboko je ropa nebo plyn, se používají různé vrtné soupravy.

Asi 30 % ropy se těží z pobřežních polí, takže studny se stále častěji budují na vodě. Nejčastěji se to provádí v mělké vodě upevněním pilot a instalací plošin, věží a potřebného vybavení na ně. Plovoucí plošiny se používají k vrtání studní v hlubokých vodních oblastech. V některých případech se provádí suché vrtání studní, které je vhodné pro mělké otvory do 80 m.

plovoucí plošina

Plovoucí plošiny jsou instalovány v hloubce 2-150 m a lze je použít v různých podmínkách. Takové konstrukce mohou být kompaktní a pracovat v malých řekách nebo mohou být instalovány na otevřeném moři. Plovoucí vrtná plošina je výhodná konstrukce, protože i při malé velikosti může odčerpat velké množství ropy nebo plynu. A to umožňuje ušetřit náklady na dopravu. Taková plošina stráví několik dní na moři, poté se vrátí na základnu, aby vyprázdnila nádrže.

Stacionární plošina

Stacionární vrtná plošina na moři je konstrukce, která se skládá z horní části a nosné základny. Je upevněna v zemi. Konstrukční vlastnosti těchto systémů jsou různé, takže se rozlišují následující typy stacionárních instalací:

gravitace: stabilita těchto konstrukcí je zajištěna vlastní hmotností konstrukce a hmotností přijímaného balastu;
hromada: získávají stabilitu díky hromadám zaraženým do země;
stožár: stabilitu těchto konstrukcí zajišťují vzpěry nebo požadované množství vztlaku.

V závislosti na hloubce, ve které se vyvíjí ropa a plyn, jsou všechny stacionární plošiny rozděleny do několika typů:

hlubokomořské na sloupech: základna takových instalací je v kontaktu se dnem vodní plochy a sloupy se používají jako podpěry;
mělké vodní plošiny na sloupech: mají stejnou strukturu jako hluboké vodní systémy;
konstrukční ostrov: taková plošina stojí na kovové základně;
monopod je mělká plošina na jedné podpěře, vyrobená ve formě věže a má svislé nebo šikmé stěny.

Jsou to pevné platformy, které představují hlavní výrobní kapacity, protože jsou ekonomicky výhodnější a snadněji se instalují a provozují. Ve zjednodušené verzi mají takové instalace základnu ocelového rámu, která funguje jako nosná konstrukce. Je však nutné použít stacionární plošiny s ohledem na statický charakter a hloubku vody v oblasti vrtání.

Na dno jsou položeny instalace, ve kterých je základna vyrobena ze železobetonu. Nepotřebují další spojovací prvky. Takové systémy se používají v mělkých vodních polích.

vrtací člun

Na moři se provádí pomocí mobilních instalací těchto typů: samozdvižné, poloponorné, vrtné lodě a čluny. Čluny se používají na mělkých vodních polích a existuje několik typů člunů, které mohou operovat ve velmi různých hloubkách: od 4 m do 5000 m.

Vrtná plošina ve formě člunu se používá na raná stadia rozvoj terénu, když je nutné vrtat studny v mělkých vodách nebo v chráněných oblastech. Takové instalace se používají v ústích řek, jezer, bažin, kanálů v hloubce 2-5 m. Většina těchto člunů nemá vlastní pohon, takže je nelze použít k práci na volném moři.

Vrtací člun má tři hlavní součásti: podvodní ponorný ponton, který je instalován na dně, povrchovou plošinu s pracovní plošinou a konstrukci, která tyto dvě části spojuje.

Lezecká plošina

Zvedací vrtné plošiny jsou podobné vrtným člunům, ale ty první jsou modernizovanější a pokročilejší. Stoupají na stěžních-zvedácích, které spočívají na dně.

Konstrukčně se takové instalace skládají ze 3-5 podpěr s botkami, které jsou spuštěny a zatlačeny do dna po dobu vrtání. Takové konstrukce mohou být ukotveny, ale podpěry jsou bezpečnější způsob provozu, protože trup zařízení se nedotýká hladiny vody. Samozdvižné plovoucí plošina může pracovat v hloubkách až 150 m.

Tento typ instalace se tyčí nad hladinou moře díky sloupům, které spočívají na zemi. Horní paluba pontonu je místem, kde je namontováno potřebné technologické zařízení. Všechny samozdvižné systémy se liší tvarem pontonu, počtem nosných sloupů, tvarem jejich průřezu a Designové vlastnosti. Ve většině případů má ponton trojúhelníkový, obdélníkový tvar. Počet sloupců je 3-4, ale v raných projektech byly systémy vytvořeny na 8 sloupcích. Samotný jeřáb je buď umístěn na horní palubě, nebo sahá dozadu.

vrtná loď

Tyto vrtné soupravy jsou samohybné a nevyžadují odtah na místo, kde se práce provádějí. Konstrukce takových systémů se provádí speciálně pro instalaci v malých hloubkách, takže nejsou stabilní. Vrtné lodě se používají při průzkumu ropy a plynu v hloubce 200-3000 m a hlouběji. Na takovou nádobu je umístěna vrtná souprava a vrtání se provádí přímo technologickým otvorem v samotné palubě.

Plavidlo je vybaveno vším potřebné vybavení abyste jej mohli ovládat za všech povětrnostních podmínek. Kotevní systém umožňuje zajistit správnou úroveň stability na vodě. Vytěžená ropa je po vyčištění skladována ve speciálních nádržích v trupu a poté přeložena do nákladních tankerů.

Poloponorná instalace

Poloponorná ropná vrtná souprava je jednou z nejoblíbenějších pobřežních vrtných souprav, protože může pracovat v hloubkách přes 1500 m. Plovoucí konstrukce se mohou ponořit do značných hloubek. Instalace je doplněna svislými a šikmými výztuhami a sloupky, které zajišťují stabilitu celé konstrukce.

Horní částí těchto systémů jsou obytné prostory, které jsou vybaveny nejmodernější technologií a mají potřebné zásoby. Popularita poloponorných instalací je vysvětlena různými architektonickými řešeními. Závisí na počtu pontonů.

Poloponorné instalace mají 3 typy tahu: vrtání, režim dešťové vody a přechod. Vztlak systému zajišťují podpěry, které navíc umožňují instalaci udržet svislou polohu. Je třeba poznamenat, že práce na vrtných plošinách v Rusku je vysoce placená, k tomu však musíte mít nejen odpovídající vzdělání, ale také skvělá zkušenost práce.

závěry

Vrtná plošina je tedy modernizovaným systémem jiný typ, která dokáže vrtat studny v různých hloubkách. Konstrukce jsou široce používány v ropném a plynárenském průmyslu. Každé instalaci je přiřazen specifický úkol, takže se liší v konstrukčních prvcích, funkčnosti, objemu zpracování a přepravě zdrojů.