Добыча полезных ископаемых ведется с помощью специальных инженерных сооружений – буровых платформ. Они обеспечивают нужные условия для того, чтобы велись разработки. Буровая платформа может обустраиваться на разной глубине – это зависит от того, насколько глубоко залегают месторождения нефти и газа.
Бурение на суше
Нефть залегает не только на суше, но и в континентальном шлейфе, который окружен водой. Именно поэтому некоторые установки оснащаются специальными элементами, благодаря которым они держатся на воде. Такая буровая платформа – это монолитное сооружение, которое выступает как опора для остальных элементов. Монтаж конструкции выполняется в несколько этапов:
- сначала бурится тестовая скважина, что нужно для определения нахождения месторождения; если есть перспектива разработки конкретной зоны, то выполняются дальнейшие работы;
- подготавливается площадка для буровой установки: для этого окружающая территория максимально выравнивается;
- заливается фундамент, особенно если вышка имеет большой вес;
- на подготовленной основе собирается буровая башня и остальные ее элементы.
Методы определения месторождения
Буровые платформы – основные сооружения, на основе которых ведутся разработки нефти и газа как на суше, так и на воде. Строительство буровых платформ ведется только после того, как определено наличие нефти и газа в конкретном регионе. Для этого бурится скважина разными методами: вращательным, роторным, турбинным, объемным, винтовым и многими другими.
Наиболее распространен роторный метод: при его использовании внутрь породы проводится вращающееся долото. Популярность данной технологии объясняется возможностью бурения выдерживать значительные нагрузки в течение длительного времени.
Нагрузки на платформы
Буровая платформа может быть самой разной по конструкции, но возводиться она должна грамотно, в первую очередь с учетом показателей безопасности. Если о них не позаботиться, последствия могут быть серьезными. Например, из-за неправильных расчетов установка может просто разрушиться, что приведет не только к потерям финансов, но и к гибели людей. Все нагрузки, которые действуют на установки, бывают:
- Постоянными: под ними подразумевают силы, действующие на всем протяжении эксплуатации платформы. Это и вес самих конструкций над установкой, и сопротивление воды, если речь идет о морских платформах.
- Временными: такие нагрузки воздействуют на конструкцию в определенных условиях. Только во время запуска установки наблюдается сильная вибрация.
В нашей стране разработаны разные виды буровых платформ. На сегодняшний день на российском шлейфе работают 8 стационарных добычных систем.
Надводные платформы
Нефть может залегать не только на суше, но и под толщей воды. Чтобы добывать ее в таких условиях, применяются буровые платформы, которые ставятся на плавучие сооружения. В качестве плавательных средств в этом случае используются понтоны, самоходные баржи – это зависит от специфических особенностей разработки нефти. Морские буровые платформы имеют определенные конструктивные особенности, поэтому могут держаться на воде. В зависимости от того, какова глубина залегания месторождения нефти или газа, используются разные буровые установки.
Около 30% нефти добывается именно с морских месторождений, поэтому все чаще возводятся скважины именно на воде. Чаще всего делается это на мелководье с помощью фиксирования свай и установки на них платформ, вышек, нужного оборудования. Для бурения скважин на глубоководных участках используются плавучие платформы. В некоторых случаях выполняется сухое бурение скважин на воду, что целесообразно для неглубоких проемов до 80 м.
Плавучая платформа
Плавучие платформы устанавливаются на глубину 2-150 м и могут применяться в разных условиях. Такие конструкции могут быть компактных размеров и работать в небольших реках, а могут устанавливаться и в открытом море. Плавучая буровая платформа – это выгодное сооружение, так как даже при небольших размерах она может выкачать большой объем нефти или газа. А это дает возможность экономить на затратах на транспорт. Такая платформа проводит в море несколько дней, затем возвращается на базу, чтобы опустошить резервуары.
Стационарная платформа
Стационарная морская буровая платформа представляет собой сооружение, которое состоит из верхнего строения и опорного основания. Оно фиксируется в грунте. Конструктивные особенности таких систем разные, поэтому выделяются следующие виды стационарных установок:
- гравитационные: устойчивость этих сооружений обеспечивается собственным весом конструкции и весом принимаемого балласта;
- свайные: они обретают устойчивость за счет забитых в грунт свай;
- мачтовые: устойчивость этих конструкций обеспечивается оттяжками или нужным объемом плавучести.
В зависимости от того, на какой глубине ведутся разработки нефти и газа, все стационарные платформы делятся на несколько видов:
- глубоководные на колоннах: основание таких установок соприкасается с дном акватории, а в качестве опор используются колонны;
- мелководные платформы на колоннах: они имеют такое же строение, как и глубоководные системы;
- конструкционный остров: такая платформа стоит на металлическом основании;
- монопод — это мелководная платформа на одной опоре, выполняется в виде башенного типа и имеет вертикальные или наклонные стенки.
Именно на фиксированные платформы приходятся основные добывающие мощности, так как они более выгодны в экономическом плане и более просты в монтаже и эксплуатации. В упрощенном варианте такие установки имеют стальное каркасное основание, которое выступает как несущая конструкция. Но использовать стационарные платформы нужно с учетом статичности и глубины воды в районе бурения.
Установки, в которых основание выполнено из железобетона, укладываются на дно. Они не нуждаются в дополнительных креплениях. Такие системы применяются на мелководных месторождениях.
Буровая баржа
Разведочное бурение на море выполняется посредством мобильных установок следующих видов: самоподъемных, полупогружных, буровых судов и барж. Баржи применяются на мелководных месторождениях, причем существует несколько видов барж, которые могут работать на самой разной глубине: от 4 м до 5000 м.
Буровая платформа в виде баржи используется на начальных этапах разработки месторождений, когда нужно бурить скважины на мелководье или защищенных участках. Такие установки применяются в устьях рек, озер, болот, каналов на глубине 2-5 м. Такие баржи в большинстве своем несамоходные, поэтому с их помощью нельзя проводить работы в открытом море.
Буровая баржа имеет три основных составляющих: подводный погружной понтон, который устанавливается на дно, надводную платформу с рабочей палубой и конструкцию, которая соединяет эти две части.
Самоподъемная платформа
Самоподъемные буровые платформы похожи на буровые баржи, но первые более модернизированные и совершенные. Они поднимаются на мачтах-домкратах, которые опираются на дно.
Конструктивно такие установки состоят из 3-5 опор с башмаками, которые опускаются и вдавливаются в дно на время проведения буровых работ. Такие конструкции могут ставиться на якоря, но опоры – более безопасный режим эксплуатации, так как корпус установки не касается поверхности воды. Самоподъемная плавучая платформа может работать на глубине до 150 м.
Данный вид установки возвышается над поверхностью моря благодаря колоннам, которые опираются на грунт. Верхняя палуба понтона – это место, где монтируется необходимое технологическое оборудование. Все самоподъемные системы отличаются формой понтона, количеством опорных колонн, формой их сечения и конструктивными особенностями. В большинстве случаев понтон имеет треугольную, прямоугольную форму. Количество колонн – 3-4, но в ранних проектах системы создавались на 8 колоннах. Сама буровая вышка или располагается на верхней палубе, или выдвигается за корму.
Буровое судно
Эти буровые установки являются самоходными и не требуют буксировки на участок, где проводятся работы. Проектирование таких систем выполняется специально для установки на небольшой глубине, поэтому они не отличаются устойчивостью. Буровые суда используются при разведке нефти и газа на глубине 200-3000 м и глубже. На такое судно ставится буровая вышка, а бурение выполняется непосредственно через технологическое отверстие в самой палубе.
При этом судно оснащается всем необходимым оборудованием, чтобы можно было управлять им при любых погодных условиях. Якорная система позволяет обеспечить должный уровень устойчивости на воде. Добытая нефть после очищения хранится в специальных резервуарах в корпусе, а затем перегружается в грузовые танкеры.
Полупогружная установка
Полупогружная нефтяная буровая платформа – одна из популярных буровых установок на море, так как она может эксплуатироваться на глубине свыше 1500 м. Плавучие конструкции могут погружаться на значительную глубину. Установка дополнена вертикальными и наклонными раскосами и колоннами, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения.
Верхний корпус таких систем – это жилые помещения, которые оборудованы по последнему слову техники и имеют нужные запасы. Популярность полупогружных установок объясняется разнообразными вариантами архитектурных решений. Они зависят от количества понтонов.
Полупогружные установки имеют 3 вида осадки: бурение, режим штормового отстоя и переход. Плавучесть системы обеспечивается опорами, которые к тому же позволяют установке сохранять вертикальное положение. Отметим, что работа на буровых платформах России оплачивается высоко, однако для этого нужно иметь не только соответствующее образование, но и большой опыт работы.
Выводы
Таким образом, буровая платформа – это модернизированная система разного типа, которая может бурить скважины на различной глубине. Конструкции широко применяются в нефте- и газодобывающей промышленности. Перед каждой установкой ставится конкретная задача, поэтому они отличаются и конструктивными особенностями, и функциональностью, и объемом переработки, и транспортировкой ресурсов.
