4846
47
На протяжении XX века и в XXI веке нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых. Предлагаю вам отправиться в музей нефтяной промышленности в городе Галвестон, штат Техас и узнать о процессе нефтедобычи и жизни скважины в процессе бурения
В первую очередь скажу несколько слов о самом музее. Музей находится на списанной мобильной морской платформе с выдвижными опорами "Ocean Star". Собственно, это макет платформы.
×
Сегодня очень много людей, по непонятной причине, ассоциирует слово нефть со словом бензин, но далеко не все знают, что нефтепродукты сегодня можно найти почти во всех вещах, которые нас окружают, и не только в вещах, а так же в лекарствах, в еде, и в бытовой химии. Лишь около 70% добываемой нефти уходит на производство энергии, остальные 30% превращаются в различные вещи вокруг нас. В данной экспозиции представлены вещи, содержащие в себе нефтепродукты.
Процесс добычи нефти начинается с сейсмической разведки. В море сейсмическая разведка проводится с помощью специальных кораблей, обычно водоизмещением до 3 000 тонн. Такие суда разматывают за собой сейсмические косы, на которых расположены гидрофоны (приемные устройства) и создают акустические волны с помощью источника колебаний (пневмопушки). Кому интересна жизнь на корабле и работа - смотрим крутое видео, тыц-тыц.
Ударные акустические волны отражаются от пластов земли, и возвращаясь к поверхности улавливаются гидрофонами. Кстати, сама коса буксируется со скоростью от 5 до 20 узлов, a обычная длина косы составляет 3-4 км, в транспортном состоянии косы хранятся на катушках внутри корабля.
Благодаря таким данным можно создать двухмерные и трехмерными сейсмические карты, на которых можно увидеть потенциальные резервуары с углеводородами.
На земле устанавливаются сейсмические косы с приемниками, а акустические колебания создаются с помощью взрывчатки или вот такие вибрационных машин.
После того, как потенциальный резервуар найден, приступают к бурению разведочных скважин. Процесс бурения - это комплексная работа, которая вовлекает в себя от 20 до 60-ти сервисных компаний.
Но до того, как установить буровую вышку в море, нужно подготовить площадку для нее, забить анкера (якоря) в морское дно и растянуть тросы крепления вышки (если вышка полупогружная). Этими работами занимаются специальные суда поддержки и водолазы.
Конечно, в реальности такие суда выглядят несколько отлично от макетов по размерам и представляют собой огромные баржи-деревни, с "населением" до 100 человек.
Без водолазов такое дело не обходится. Вот в таких костюмах дайверы способны производить работы на глубине до 100 метров. Для работы на больших глубинах, костюмы водолазов немного видоизменяются.
И становятся вот такими. В таком скафандре водолаз способен производить работы на глубине до 1000 метров. Это модельный ряд костюм модели 1978 года. Кстати, плюс таких костюмов заключается в том, что водолаз не чувствует давления, т.к. внутри такого скафандра поддерживается нормальное атмосферное давление, таким образом экономится масса времени на подъеме и спуске дайверов к месту работы. На своей спине водолаз может переносить с собой различные инструменты.
Что же делать, если нужно работать над трубопроводом на глубине двух километров? Не беда, на такой случай в арсенале нефтяников есть целый отряд различных роботов. Такой робот может работать на глубине до трех километров и имеет на себе все необходимое оборудование. И может находится на глубине в течении нескольких дней.
Затем морскую вышку транспортируют к месту её установки при помощи морского буксира, если место бурения расположено недалеко от береговой черты, или вышку перевозят на судне-транспортере.
Морские платформы бывают различных видов: стационарные, свободно закрепленные ко дну, полупогружные, мобильные с выдвижными опорами. Далеко не все представляют масштаб буровых платформ, вот несколько интересных сравнений. Это модель основания платформы Bullwinkle, находящейся в Мексиканском Заливе. Высота основания платформы - 533 метра, из них 412 находятся под водой. Диаметр основных труб - 3 метра, площадь основания - 1.8 га, а площадь буровой палубы вышки - 3 350 метров. 28 свай были забиты через трубы основания на глубину 122 метров в морское дно для удержания конструкции от морских течений. Общий вес основания - 69 854 метрических тонн.
Полупогружные платформы имеют не меньшие размеры. Это нефтеперерабатывающая платформа Devils Tower, работающая в Мексиканском Заливе. Платформа работает на глубине 1 706 метров, производя около 90 000 баррелей нефти в сутки. Общая длина погружной части платформы составляет 267 метров. Для лучшей стабилизации вышки, в резервуарах платформы находится масло, обеспечивая сверхнизкий центр тяжести, делая вышку очень устойчивой к штормовым волнам и ураганным ветрам в море.
После установки буровой платформы, начинается проходка ствола скважины посредством разрушения горных пород долотом. Скважина проходится не на "одном дыхании", как многие думают, а в несколько этапов.
Бурение так же может осуществляться буровым судном. Судно в процессе бурения имеет несколько преимуществ, но главное - мобильность, после бурения судно может быть легко заменено платформой переработки. Буровые суда способны производить брение на глубине до 3 700 метров, а 6-8 винтов подруливания сохраняют судно точно на позиции по координатам спутника, с точностью до полуметра. Состав команды обычно насчитывает 150-200 человек.
С каждым этапом бурения диаметр долота меняется на меньший, в каком-то смысле скважина - это матрёшка.
Сначала самым большим долотом проходится верхний участок скважины, который называется направление, обычно его диаметр от 16 до 34 дюймов, а глубина проходки около 50-100 метров.
Данный забой предотвращает размыв скважины, а так же позволяет установить превентор. После проходки бурильная колонна поднимается, а в скважину опускается обсадная труба, затем затрубное пространство цементируется. О цементаже расскажу чуть ниже.
После этого уже меньшим долотом проходится и осаживается кондуктор, затем промежуточная или техническая труба, и наконец эксплуатационная колонна. К моменту бурения эксплуатационной колонны долото обычно имеет диаметр 12.25, 8.75 или 7.875 дюйма. Как я упомянул выше, на каждом этапе осадки труб происходит цементаж затрубного пространства. Делается это по нескольким причинам: во-первых, чтобы естественные жидкости не "гуляли" вверх-вниз по затрубному пространству. Мало кто знает, что обычно на глубине более 1 500 метров вода становится соленной и с примесями сероводорода, поэтому смешивание такой воды с чистыми подземными источниками нежелательно. Во-вторых, цемент предохранит колонну от коррозии и давления пластов, таким образом значительно продлевается жизнь колонны.
Существует много способов и видов цементирования скважин, но все они по сути сводятся к одному. С помощью специальных цементных компрессоров цементный раствор подается в обсадную колонну, а затем давлением "продавливается" вниз, и попадая в затрубное пространство через забой скважины, цемент начинает подниматься теперь уже наверх, цементируя и изолируя обсадную колонну. Собственно вот так выглядит миксер и помпа подачи цементного раствора к устью скважины.
А это цементный "поросенок" или заглушка. Его сбрасывают в скважину перед цементажем, затем сверху начинает подаваться цементный раствор, после чего, когда поросёнок достигнет дна забоя, он откроет путь цементному раствору, который пройдет через поросенка в затрубное пространство. В конце цементажа в скважину кидают еще одного поросенка для очистки стенок и замены цементного раствора внутри обсадной трубы буровым раствором (белая масса внизу - это цемент). Благодаря им цементный раствор сохраняется в чистом виде и не смешивается с буровым раствором.
После того, как закончено бурение нефтяного пласта, бурильную колонну с долотом поднимают из скважины и проводят геофизический каротаж открытой скважины. Открытой, потому что в скважине пока ничего нет. Каротаж производят с помощью специальных подъемников, как мобильных, так и стационарных.
Во время каротажа в скважину на кабеле спускают геофизическую струну, которая состоит из различных инструментов (магнитных, радиоактивных, акустических и т.д.), и геофизики определяют различные характеристики пород (проницаемость, сопротивление, нефтенасыщенность и т.д.). Помимо прямых исследований пород проводятся вторичные, например определяется необходимый объем цемента для последующего цементажа скважины, или точно определяется глубина скважины и глубина предыдущей обсадной колонны.
Каротаж так же происходит после цементажа скважины для определения целостности цемента в затрубном пространстве. Вообще, современные инструменты способны сразу сказать, есть ли нефть в породах или нет, определить давление, взять пробы жидкостей и пород, составить трехмерную модель для последующего гидравлического разрыва пласта и сделать еще очень много немыслимых ранее вещей.
После осадки и цементажа эксплуатационной колонны, скважина полностью изолирована от внешней среды, как же тогда нефть попадает в скважину? На кабельном подъемнике в скважину спускают заряд со взрывчаткой, после чего на нужной глубине, определенной благодаря каротажу открытой скважины он детанируется. Взрывчатка создает отверстия в стальных трубах обсадной колонны, затем пробивает цемент и породы. Современная взрывчатка может пробить породы на глубину до 2 метров. Собственно, вышеописанный цикл представлен на этой картинке с подписями.
После того, как скважина пробурена, процесс не заканчивается, теперь нужно проложить трубопроводы к заводам. Этим занимаются специальные суда-трубоукладчики. На их палубе идет непрерывная сварка трубопровода, после чего готовый трубопровод опускается на дно моря. Кстати, не думайте, что сталь такая прочная, под своим весом она гнется как солома, и трубы с толщиной стенок в несколько сантиметров прогибаются очень легко.
За трубоукладчиком обычно ползет "копатель". Такой робот прячет уложенную трубу в траншею, как говорится, от греха подальше.
Ну а после того, как трубопровод уложен, его чистят перед запуском. Для этого используют другого поросенка, не путать с цементным поросенком. Такой поросенок выдавливается через трубопровод давлением воды, по пути он чистит трубу и проводит инспекцию швов и целостности труб.
Такие поросята "ползают" по трубам и в процессе эксплуатации трубопроводов, делается это для очистки труб от парафиновых отложений, их осмотра, смены типов жидкостей пропускаемых через трубы и многих других целей.
Помимо трубопроводов для работы скважин необходимо проложить большое количество кабелей связи и управления. Кабеля так же укладываются в трубах, как правило. Помимо кабелей проводится большое количество различных гидравлических линий коммуникации и отапливающих линий с паром. На морском дне довольно холодно, и без отопления гидравлика может замерзнуть, поэтому рабочую температуру механизмов поддерживают при помощи пара.
Кабель связи в разрезе. Один метр такого кабеля, в зависимости от материалов и комплектации, может стоит до $2 000. Весьма дорогое удовольствие.
После того, как скважины пробурены, буровая платформа заменяется плавучим судном или вышкой хранения и переработки нефти.
Такое судно или платформа подсоединяется к скважинам пробуренным на дне моря, после чего проводят очистку сырой нефти от примесей и осуществляет отгрузку готовой продукции в танкера или подает нефть на заводы через трубопроводы.
Так выглядит перерабатывающая платформа. Это модель платформы Harvest. Кстати, на вышках все трубы окрашиваются не произвольно, цвет труб ассоциируется с типом жидкости. Белые трубы - воздушные, черные - канализация, желтые - газ, золотые - нефть, зеленые - буровой раствор, и т.д..
Бурение - очень дорогое удовольствие. Я уже как-то писал цены, но повторюсь еще раз (примерные цены за сутки работы):
- $7 000 - судно доставки персонала на вышку или с вышки;
- $40 000 - судно снабжения;
- $50 000- буксир;
- $77 000 - баржа поддержки, с краном;
- $160 000 - морская платформа с выдвижными опорами;
- $314 000 - морская платформа, свободно закрепленная ко дну;
- $480 000 - буровое судно.
- $7 000 - судно доставки персонала на вышку или с вышки;
- $40 000 - судно снабжения;
- $50 000- буксир;
- $77 000 - баржа поддержки, с краном;
- $160 000 - морская платформа с выдвижными опорами;
- $314 000 - морская платформа, свободно закрепленная ко дну;
- $480 000 - буровое судно.
Ну и еще несколько интересных моментов. Очень многие говорят об опасности разлива нефти при бурении. Я с такой точкой зрения не совсем согласен. Начиная с 1975 года, бурение в Мексиканском Заливе имеет рейтинг безопасности 99.999%, т.е. лишь только 0.001% добытой нефти был разлит в море. Всего за период с 1993 года по 2007 был зафиксирован 651 разлив, общим объемом 47 800 баррелей, при добычи 7.5 миллиардов баррелей. Иными словами, разливы нефти в заливе ничтожны малы в сравнении с добытым объемом.
Еще один момент. Телепортация с палубы корабля на палубу морской платформы происходит вот в такой корзинке, которая поднимается краном. Если вы думаете, что вам придется сидеть внутри - вы ошибаетесь. Сидеть, точнее висеть, вам придется снаружи корзинки, а внутри будут лежать ваши вещи. Делается это для безопасности, чтобы в случае обрыва корзинки, вы не запутались в сетке и не утонули.
Время от времени меня спрашиваю о прочности крепления буровых труб, это разрез крепления буровой трубы диаметром 5.5 дюймов. Как правило, резьбовое крепление намного прочнее самой трубы, и в случае чего, труба "разорвется" не в месте крепления.
Источник:
Ссылки по теме:
- Иллюстрации Nicola Verlato (40 фото)
- Кто такой дядя Сэм?
- Интересный железнодорожный музей
- Добыча нефти в США (20 фото)
- Застывший навсегда (6 фото)
Автор ещё бы сравнил объёмы разлитой нефти с космической вселенной. Получилось бы ещё меньше. Только этих разлитых объёмов вполне хватило, чтобы погубить огромное количество морских обитателей и изменить течение Гольфстрима.