Более 200 британских фирм прямо или косвенно участвуют в поставках оборудования и предоставлений услуг для морской добычи нефти и газа во всем мире. Технический редактор журнала «Нефтяник» Питер Грэйндж рассказывает о некоторых образцах современной техники и о видах обслуживания, которые ни фирмы предлагают.(Попутно сообщаем, что британское оборудование и описания технологических процессов будут представлены на международной выставке нефтегазовой промышленности, открывающейся в Москве в конце октября).
Соединенное Королевство Великобритании и Северной Ирландии добилось, возможно, самых больших успехов среди всех стран в добыче нефти из-под морского дна. Из этого источника покрываются 95% всех нужд страны; по добыче нефти Великобритания вышла на пятое место в мире. Британские компании работают над решением проблем подводной нефтедобычи с 60-х годов — особенно проблем бурения и добычи из глубоководных скважин.
В ряде областей техники эти компании показывают отличные результаты и ныне передают свой опыт, осуществляя международные проекты.
Один из многообещающих путей снижения себестоимости глубоководной добычи — что весьма необходимо, например, при выполнении бразильскою проекта «Бассейн Кампос», — подводное заканчивание скважин, то есть монтаж добывающего оборудования на морском дне, а не на обычных надводных платформах. Монтаж оборудования под водой без участия водолазов был впервые применен группой британских нефтяных компаний, в частности «Шелл» и «Эесо». при сооружении подводного коллекторно-распределительного центра на месторождении «Сентрал КорМорант». Эта работа была основана на еще более ранних опытах такого рода, поставленных компанией «Эесо» у побережья Мексики.
Принцип подводною коллекторно-распределительного центра («Ю-Эм-Си») позволяет вести бурение и добычу при помощи дистанционного управления — либо с платформы примыкающего месторождения, либо с берета. Существовало широко распространенное мнение, что на глубинах, доступных водолазам, «Ю-Эм-Си» чрезмерно сложен и технически недоступен. Но с его помощью все задания по добыче выполнялись по графику или даже с опережением графика; кроме ТОГО, «Ю-Эм-Си» дал нефтяникам передовую технику для монтажа и эксплуатации еще более совершенных видов подводного оборудования.
На больших глубинах
Компания «Эесо» рассматривает сейчас вариант «Ю-Эм-Си», известный под названием «Глубоководной обобщенной системы добычи «Эесо»» («Эдипе»), в которой подводный коллектор будет принимать нефть из скважин, пробуренных с донной опорной плиты, а также единичных сателлитных скважин, расположенных по соседству. Цель «Эдипе», разработка которой идет успешно, — улучшить надежность подводных агрегатов и подсистем, чтобы разрабатывать месторождения, глубина залегания которых недоступна водолазам даже с применением самых современных методов так называемого «насыщенного спуска». Обширный опыт «Эесо» основан на программе «Ю-Эм-Си» и обогащен разработкой «Эдипе»; этот опыт готов для экспорта путем участия в совместных зарубежных проектах.
Компания «Шелл Интернэшнл» тоже показала пример работы совместно с другими странами, создав собственный глубоководный проект, названный «Безводолазно монтируемая и обслуживаемая система нефтедобычи» («Димос»). Эта компания, действующая в Соединенном Королевстве, имеет возможность пользоваться результатами исследований и разработок своей головной голландской промышленной группы и других фирм — в данном случае — особенно «Норск Шелл» и «Конгсберг», работающих в Норвегии. Один из районов возможного применения «Димос» — новая группа норвежских месторождений, лежащих под 300-метровой толщей воды и поэтому наиболее подходящих для безводолазных методов.
Расположение оборудования под водой для системы «Эесо» «Эдипе»
«Димос», видимо, хорошо подойдет и для бразильских подводных месторождений. Там обычно применяют полузакрепленные платформы, с плавучим добывающим оборудованием и хранилищами, с которых также производится загрузка танкеров. Нефть они получают от блочного коллектора, обслуживающего ряд отдельных подводных скважин. Одна из внедряемых там технических новинок — возможность поднимать на поверхность узлы управления и клапанные сборки с каждой отдельной скважины в случае серьезных неполадок, но вероятность таких неполадок мала, если учесть опыт «Шелл» в эксплуатации подводного оборудования.
Компьютер ускоряет работу
Компания «Бритиш Петролеум» («Би-Пи») затратила миллионы фунтов стерлингов на разработку своей «Безводолазной добывающей системы» («Диспс»). Подобно другим системам ведущих компаний, «Диспс» пользуется донными опорными плитами для бурения и последующей добычи. Система отличается логичной компоновкой, дающей легкий доступ к устьям скважин самодвижущимся аппаратам с дистанционным управлением и другим устройствам.
При конструировании подобных систем обычное ручное вычерчивание отнимает много времени и ограничивает конструкторские возможности. Фирма «Фэрнесс Андеруотер Энджиниринг Лимитед» («Фюлл») предложила эффективный и недорогой метод разработки системы компании «Эесо» с помощью компьютера.
Программный комплекс «Фюлл», названный «Софтуотер», позволяет конструктору размещать отдельные подсистемы трубопроводов и клапанов на сетчатом бланке. Таким путем можно быстро отыскать наилучший вариант. Получив этот вариант, конструктор нажимает одну клавишу — и чертеж на сетке мгновенно превращается в трехмерное изображение всех компонентов. Законченный чертеж можно рассматривать под любым углом, точно прокладывать маршруты дистанционно управляемых самодвижущихся аппаратов, реалистически проверять легкость доступа этих аппаратов и других приспособлений.
Таким путем может быть обеспечен легкий боковой доступ к внешним клапанам и органам управления и к более крупным, центрально расположенным узлам с помощью вертикально опускаемого инструмента. Опыт разработки «Эдипе» показал, что современное конструирование с помощью компьютера не только устраняет риск внутренних накладок, при которых детали либо блокируют одна другую, либо не могут быть отделены в целях ремонта; такое конструирование делает также ненужным изготовление физических масштабных моделей.
Разработка многофазной перекачки
Несмотря на то, что образцы подводного оборудования проверены в эксплуатации, необходимость в надводных сооружениях все еще остается. Они нужны для первичной переработки поступающей из скважин смеси сырой нефти и обычно сопутствующих ей газов и конденсата. Одно из экономичных надводных сооружений — «Платформа на расчаленной опоре» фирмы «Хаттон» («Ти-Эл-Пи»). Этот принцип, в основном разработанный в Великобритании, ныне применяется на глубинах порядка 200 м. но может быть легко распространен до глубин в 500 м и более.
Всеобщее внимание привлекает сейчас и другая, альтернативная новинка — многофазная перекачка по трубам. Разработки в этой области появляются непрерывно, и новый метод может лет через пять войти в мировую эксплуатацию. Трубопроводы многофазного потока позволяют принимать нефть непосредственно от устьев скважин, расположенных в 50 км или еще дальше от ближайшего пункта первичной переработки — будь то существующая платформа или танкер, или береговая установка.
Великобритания может претендовать на первенство в полномасштабных испытаниях насосов, способных перекачивать неподатливые и трудно определимые нефтяные смеси. Такие смеси склонны создавать пробки из конденсата и других веществ, замедляющие или блокирующие поток.
Многие насосы при прохождении газовых пузырей срываются на холостой ход и не способны к последующей самозаливке. Другие быстро изнашиваются от примеси песка в нефти. Фирма «Стотерт энд Питт» в сотрудничестве с компанией «Би-Пи», предоставившей для работ свой исследовательский центр под Лондоном, создала и испытала новый многофазный насос. Он явился результатом совместных капиталовложений фирмы-изготовителя, компаний «Би-Пи», «Шелл» и «Моубил», а также финансовой поддержки Министерства торговли и промышленности Великобритании. Этот сдвоенный винтовой насос прокачивает самые трудные смеси с высоким содержанием газа без срыва на холостой ход: после шестимесячных испытаний он показал вес признаки долговечности.
Производительность насоса — 40000 баррелей нефти в сутки. Весьма вероятно, что он окажется ценной новинкой на глубоководных месторождениях, где далекие скважины подводного закачивания смогут подключаться непосредственно к нефтепроводам большой протяженности.
Без смазки
Ещё одна британская компания с большим опытом эксплуатации подводных насосов — «Уир Пампе Лимитед». Она также построила и испытала прототип многофазного насоса, хотя и меньшей производительности, 5000 баррелей в сутки. В ближайшие 18 месяцев компания предполагает изготовить два насоса производительностью по 10000 баррелей в сутки каждый, которые должны проработать 4000 часов на испытательном трубном контуре с углеводородами. Эти насосы не требуют смазки и отличаются высокой стойкостью к песчаным примесям.
Британский опыт в этой области расширяют крупные научные работы, ведущиеся сейчас в Британской ассоциации гидромеханических исследований при поддержке нескольких ведущих промышленных компаний, как британских, так и зарубежных. А британский Научно-исследовательский центр по атомной энергии в Харуэлле работает над компьютерными программами, позволяющими предсказывать поведение многофазных потоков. Эта работа основывается па информации, накопленной при изучении движения охлаждающих жидкостей на атомных электростанциях.
Британские фирмы полны оптимизма в связи с возможностями многофазной перекачки. «Уир Памис Лимитед» недавно объявила, что вторую стадию её проектных работ материально поддерживают 10 крупных нефтяных компаний — «Арко». «Би-Пи», «Бритойл», «Шеврон». «Элф», «Фина», «Шелл Экспроу», «Статойл», «Моубил Порт Си» и «Тексако». Многие считают, что многофазный насос, выполненный по этой разработке, даст крупные технические и экономические выгоды. Работа пойдет на предприятии «Уир» в Аллоа (центральная Шотландия) и в исследовательском центре «Би-Пи-. Мерная стадия проектирования уже показала, что насос сможет действовать при любом содержании таза в нефтяной смеси — от нуля до 100% . Вторая стадия начинается на пять месяцев раньше срока, намеченною по трафику.
Компания «Уир Пампе Лимитед» предлагает также другие образцы подводного оборудования — например, глубинные гидротурбонасосы с нефтяными двигателями для насосно-компрессорной эксплуатации скважин, применяемые в Алжире и Китае. По поводу многофазных насосов технический директор «Уир» Манк Райэлл говорит: «Совместная поддержка столь многих международных компаний, оказываемая нам при разработке одного единственного агрегата. — это. похоже, новая веха в машиностроении для морской нефтедобычи».
Оценка залежей нефти
Великобритания служит сегодня и источником новейшей геологической информации. Характерный пример — компания «Гэпс Джиолоджикл Сервисиз», выполняющая много экспортных заказов по всесторонней оценке нефтяных залежей. Она ведет работы но контрактам в Персидском заливе, в Египте. Юго-восточной Азии и северном море. Компания дает клиентам полную информацию но геологическому моделированию месторождения, по его зонной структуре с количественной оценкой на стадиях разведки, определения экономической целесообразности и добычи.
Во время разработки и эксплуатации месторождения модель залежи уточняется и детализируется в свете информации, получаемой из скважин по мере их бурения. Компания имеет все основания претендовать на ведущее положение в составлении компьютерных программ по истолкованию разведочных анализов месторождения, по оценке теологических данных нефтеносною пласта, результатов рабочих анализов и по выработке полной документации месторождения согласно специфическим требованиям заказчика. Средства для работы «Гэпс Джиолоджикл Сервисиз» получает от различных нефтяных компаний и от Министерства энергетики Великобритании.
«Гэпс» особо специализируется на применении компьютеров для выполнения таких задач, как точное определение емкости и структуры пластов путем обобщения всех данных по месторождению и информации от дистанционных регистраторов. Датчики этих регистраторов опускают в скважины, и они посылают информацию прямой связью по проводам на надводную станцию.
Схема дна не в масштабе
Разработка компании «Уир Пампе» по проекту дальней многофазной перекачки по трубопроводу
Как находят подводные трещины
Новая система «Вулкан» обнаруживает и непрерывно наблюдает трещины в подводных нефтедобывающих сооружениях. Она разработана с целью находить усталостные трещины в перегородках, крановых опорах, факельных газоводах и во всех прочих видах подводного оборудования, либо подверженною коррозии, либо страдающего конструктивными недочетами или выполненною из недоброкачественных материалов.
Система, разработанная фирмой «Эй-Ви-Ти Энджиниринг Сервисиз». основана на принципе акустической эмиссии. Датчики, установленные в должным образом выбранных точках, реагируют на акустические возмущения, создаваемые дефектами. По проводам, несущим сигналы напряжения, информация от датчиков поступает в компьютер сбора и обработки данных. Этот компьютер способен фильтровать сигналы и распознавать специфические «звуки», генерируемые трещинами в конструкциях.
Полипропиленовые сетки, изготовляемые компанией «Сибед Контрол Системз»
Первичная информация записывается на кассетах памяти «ЦМД» (на цилиндрических магнитных доменах) и переносится в настольный оповещающий компьютер, дающий графическую интерпретацию результатов. Компьютер строит также графики наиболее вероятного дальнейшего поведения дефекта, в том числе скорости роста данной трещины.
В системе «Вулкан» три основных элемента: комплект подводных датчиков, компьютерный блок на добывающей платформе и оповещающий компьютерный блок на берегу. Компьютер платформы с блоком питания монтируется на стандартном шасси, предназначенном для надежной работы даже в условиях весьма недостаточной подачи энергии, характерных для морских платформ. Он автоматически восстанавливает нормальный рабочий режим в течение 10 секунд с момента подачи энергии после полного перерыва любой длительности. Система осуществляет автоматическое восстановление путем повторного считывания данных с памяти «ЦМД».
Управлять системой «Вулкан» можно и непосредственно с берега — при посредстве модема (модулятора-демодулятора). При этом данные считываются прямо с кассеты «ЦМД» на береговой оповещающий компьютер, давая еще более быструю информацию о реальном состоянии конструкций.
Цветные графические дисплеи показывают сварные швы подводных разветвлений и расположение датчиков (числом до восьми). Места и размеры трещин изображаются в плане, а глубина трещин дается либо цветом либо в виде третьего измерения на трехмерном изображении.
Защита подводных конструкций
Любая подводная конструкция, установленная или закрепленная на морском дне, подвержена нагрузкам от волн и течений. Если речь идет о нефтепроводах или газопроводах, то течения быстро вымывают грунт или песок из-под труб, вызывая их провисание и, как следствие, трещины. Засыпка труб крупным камнем представляет собой лишь временное решение проблемы, потому что течения сносят и камни, которые приходится периодически подсыпать.
Система «Вулкан», разработанная фирмой «Эй-Ви-Ти Энджиниринг Сервисиз»
Британская компания «Сибед Скаур Контрол Системз Лимитед» предложила новый вид защиты трубопроводов — по-видимому, более долговечный и экономичный, чем укрытие камнем. Это гигантские «сетки» или «ковры» из тысяч полосок полипропиленовой пленки. Каждая полоска еще фибриллирована на отдельные волокна, так что сетка размером 30 х 5 м содержит около 4,5 миллиона нитевидных волокон.
Сетки закрепляют анкерными скобами ко дну рядом с трубопроводом. Когда течение несет песок или грунт, волоконца сетки захватывают и удерживают твердые частицы. В результате вокруг трубопровода и даже над ним образуется постоянный защитный покров.
Система уже испытана в самых суровых условиях Северного моря. Она одинаково хороша и для защиты опор добывающих платформ, предотвращая их опасное оголение на дне, и для стабилизации береговой линии у выхода труб на поверхность. Сетки не влияют на морскую фауну или на рост подводных растений.
Источник: Журнал «Англия» 4/1987 (104)