Курс «Применение трубопроводной арматуры». Модуль «Арматура и оборудование морских платформ»

Глубоководные трубопроводы в настоящее время работают при наиболее высоких давлениях и температурах. В настоящее время давление в подводных системах достигло 103,4МПа и 177°C. В 2005 году на платформе Статойл Кристин в Норвегии был достигнут рекорд в давлении (911 Бар) и температуре (167°С) на глубине свыше 320 м.

Наибольшее развитие в настоящее время получают суда добычи, обработки и хранения нефти и газа (FPSO), см. рис. 1.3.

Рис. 1.3. Судно FPSO и распределение систем морской добычи по типам конструкций и годам ввода в эксплуатацию

1.2. Особенности морской добычи

Скважины

За исключением нескольких инновационных установок, устьевое оборудование, манифольды и фонтанная арматура на морских платформах в основном такие же, как для сухопутных скважин (см. рис.1.4.).

Рис. 1.4. Установки манифольда на платформе

Регулирующие клапаны, предохранительные клапаны, трубопроводы и выходы настроены так же, и используются те же или аналогичные компоненты. Некоторые клапаны, вероятно, будут иметь пневматический или гидравлический привод для облегчения удаленного и быстрого закрытия в аварийной ситуации. Кроме того, некоторые елки могут иметь составной блок клапанов вместо отдельных клапанов, сфланцованных вместе.

Основное различие, однако, между наземным и морским скважинным оборудованием на платформе является потребность в большей экономичности, чтобы уменьшить вес оборудования, где это возможно, и свести к минимуму требования к занимаемому пространству. Проще говоря, более легкие, меньшие по весу и компактные установки делают платформы менее дорогими.

Хорошим примером является использование составного блока клапанов, чтобы уменьшить размер и вес елки. Другой пример – расположение устьев скважин как можно ближе друг к другу, как это могут позволить буровые работы, с достаточным местом для безопасной и эффективной эксплуатации арматуры елок, регулирующей арматуры, а также ремонта оборудования. Как правило, это означает расстояния от 6 до 10 футов (1,82-3 м) между скважинами.

Если установлена только одна буровая установка на платформе, все устья скважин, как правило, находятся в одной платформе. Большие платформы, которые предназначены для размещения двух буровых установок могут иметь два модуля (по одному для каждой буровой установки) с двумя или более рядами скважин в каждом кусте.

Технологическое оборудование

Основная функция технологического оборудования, будь то на платформе или на суше, является стабилизация производимых жидкостей и подготовка их для транспортировки или утилизации. Также продукция разделяется на компоненты нефти, газа, и воды (а иногда и конденсата). Отделенные жидкости измеряются и затем отправляются потребителям, закачиваются обратно в пласт или сжигаются на факелах.

Отличия технологического оборудования (сепараторы, скрубберы, насосы, компрессоры и т. д.), установленных на платформе и установленных на суше, являются незначительными (см. рис.1.4.). Где это возможно, применяются емкости и машины, которые являются компактными и легкими (например, электрические двигатели обычно используются вместо газовых двигателей для привода насосов и компрессоров).

Вертикальный зазор между палубами может ввести высотные ограничения, что диктует, например, использование горизонтальных, а не вертикальных сепараторов.

Рис. 1.5. Платформа – макет палубы для технологических объектов

Существует большая разница, однако, в том, как оборудование устанавливается. Технологическое оборудование на оффшорной платформе готовится в виде модулей и устанавливается блоками. После сборки модуля, он устанавливается на платформу по варианту "поставил и подключил". Это значительно сокращает дорогостоящие установки на шельфе и время подключения. В любом случае, оборудование и трубопроводы, электропроводка и элементы управления устанавливаются максимально компактно. Дополнительные инженерные затраты и затраты на изготовление блок-модулей, необходимые, чтобы уменьшить площадь палубы до абсолютного минимума, более чем компенсируются экономией средств в создании инфраструктуры платформы.

Ремонт скважин и капитальный ремонт скважин

На относительно небольшие платформы, не более 5 до 10 скважин, обычной практикой в некоторых районах является бурение всех скважин перед тем, как любая из них будет поставлена на эксплуатацию. Буровая установка снимается после того, как пробурена последняя скважина, и в будущем капитальный ремонт скважин выполняется с помощью портативного снаряжения на основе гидравлических агрегатов. Обслуживание скважин, которое не требует вытягивания труб (например, замена предохранительных клапанов, подъем клапанов и др.), как правило, осуществляется с помощью кабельных линий управления.

На более крупных платформах с большим количеством скважин бурение и добыча, как правило, проводятся одновременно. В этом случае буровая установка выполняет ремонт скважин.

Утилизация сырой нефти

В подавляющем большинстве случаев обработанная сырая нефть транспортируется из платформ посредством подводных трубопроводов. Поскольку большинство добывающих оффшорных зон включает в себя несколько платформ и более чем одну операционную компанию, трубопроводы являются основным средством доставки продукции.

Оффшорный трубопровод может быть самым дорогим элементом прибрежной установки, и иногда он значительно превышает стоимость одной или нескольких платформ, в зависимости от следующего:

– Диаметр трубы

– Длина

– Требования к покрытиям и катодной защите

– Глубина воды

– Различные аспекты строительства

В подавляющем большинстве случаев, однако, трубопроводы по-прежнему являются самым безопасным и самым экономичным способом транспортировки нефти на берег.

Иногда, оффшорные месторождения нефти находятся слишком далеко, производственные показатели являются слишком низкими, или нефтяное\газовое поле является небольшим и добыча является слишком непродолжительной, чтобы экономически оправдать строительство трубопровода.

Альтернативой является перевозка нефти с помощью танкеров. Это обычно требует некоторого типа систем отгрузки, устанавливаемых в 1 до 2 км от платформы, таких как отгрузочные платформы. Трубопровод на морском дне связывает между собой элементы системы погрузки при передаче нефти.

Два самых важных недостатка в погрузке танкеров – это чувствительность к погодным условиям и требование раздельного хранения нефти. Причальная загрузка танкеров лучше всего подходит для зон с теплым климатом, где время простоя из-за штормов будет минимальным. Требования к хранению нефти будут зависеть от общей добычи на месторождении и характеристик резервуарного парка (т.е. могут ли скважины быть закрыты в течение коротких периодов времени без потери производительности), а также стоимости простоя танкера. Это привело к развитию постоянно швартующихся танкеров для хранения добываемой продукции.