Разработка и исследование применимости новой конструкции ледостойких платформ на мелководном арктическом шельфе

Россия, по сути, реально приступает к разработке арктического шельфа, открывает новую главу в истории освоения Арктики, и уже совсем скоро в ней появятся такие страницы, как запуск Штокмановского месторождения в Баренцевом море, освоение запасов Карского моря и зоны полуострова Ямал" [25], — таковы слова В. В. Путина, произнесённые им на втором международном арктическом форуме «Арктика — территория диалога», проходившем в 2011 году в Архангельске.

Основные, то есть наиболее крупные по ожидаемым запасам углеводородов морские месторождения России, содержащие около 85 млрд т условного топлива [2], располагаются на шельфе замерзающих акваторий морей Северного Ледовитого океана, а также в устьях (в дельтах и эстуариях) впадающих в них рек (таких, как Обская и Тазовская губы). Подписанная в феврале 2013 г. Президентом В. В. Путиным «Стратегия развития арктической зоны России до 2020 года» придала новый импульс по реализации нефтегазовых проектов в этом регионе. Предполагается, что арктическая база полностью интегрируется в инфраструктуру российской экономики, обеспечивая долгосрочные потребности России в углеводородном сырье.

Реализация будущих проектов на шельфе требует от науки и промышленности разработки и производства большого количества сложных технических средств: буровые платформы, суда обеспечения, стационарные ледостойкие сооружения и подводные объекты различного назначения. Это, по существу, нефтегазовый комплекс нового поколения, который может стать решающим фактором для переформатирования мировой нефтегазодобычи и ее консолидации на базе новой технологической платформы, полагают эксперты компании «IHS Glodal Insight» .

Однако, суровые климатические условия Арктики (сильные морозы, движение льдов, полярная ночь и др.) существенно осложняют работу добывающих компаний. Риски малоизучены, главной проблемой арктических проектов являются льды.

Наиболее значимые результаты в освоении северных зарубежных морских месторождений были достигнуты в акваториях континентального шельфа Аляски, части Атлантического океана (в районе о. Ньюфаундленд), моря Бофорта и Норвежского моря (где обстоятельно изучены вопросы природы ледовых полей и их воздействия на нефтегазовые сооружения, а также вопросы обледенения верхних строений платформ).

В настоящее время осуществляется полномасштабная разработка морских месторождений нефти и газа на шельфе о. Сахалин (проекты «Сахалин-1», «Сахалин-2» и «Сахалин-3»). Северные моря России пока еще разведаны на нефть и газ слабо. В последние годы, начиная с 2000;го, начаты интенсивные проектные и строительные работы по освоению месторождений Баренцева и Печорского морей [2] (построен уникальный ледостойкий терминал круглогодичной отгрузки нефти в районе Варандея), с берега горизонтально пробуренными скважинами освоено Юрхаровское газоконденсатное месторождение на западном берегу Ямала, построена ледостойкая стационарная платформа для Приразломного месторождения (Печорское море), на которой начато бурение эксплуатационных скважин, ведутся проектные работы по освоению Штокмановского газоконденсатного месторождения.

Наряду с этим ведутся активные работы по разведке нефтегазовых ресурсов шельфа Карского моря. Привлекательными здесь являются два перспективных района — Приямальский шельф и акватория Обской и Тазовской губ.

Большие месторождения Приямальского шельфа Карского моря, Ленинградское и Русановское, по прогнозируемых запасов превосходят Штокмановское газоконденсатное месторождение.

В акватории Обско-Тазовского региона находятся многочисленные газовые и газоконденсатные месторождения. В период с 2000;2004 гг. поисковым бурением ООО «Газфлот» были открыты перспективные месторождения Северо-Каменномысское, Каменномысское-море, Чугорьяхинское и Обское. Привлекательность освоения данных акваторий помимо прочего состоит в том, что продукция месторождений Обской и Тазовской губ может обеспечить дозагрузку уже построенных магистральных систем транспорта газа по мере падения темпов добычи на близкорасположенном действующем Ямбургском месторождении.

Как показывает мировой и российский опыт морской нефтегазодобычи, технологии для освоения арктического региона имеются, работы на уровне и под уровнем дна моря не вызывают сложностей, основная трудность заключается в айсбергах и льдах, а также в низких температурах. Главноене существует универсального решения для разных морей — Охотского, Баренцева, Карского (разные грунты, разные глубины, разные структуры льдов). Поэтому в каждом случае требуются уникальные решения с использованием новейших технологий и накопленного опыта в арктических условиях.

В этой связи, учитывая актуальность и необходимость освоения в первую очередь месторождений Обско-Тазовского региона (Северо-Каменномысское и Каменномысское-море), а также Приямальского шельфа (Харасавейского и Крузенштерновского), целью диссертационной работы является разработка технических решений для освоения мелководных месторождений Арктики.

Освоение ресурсов нефти и газа в данных районах с использованием морских нефтегазовых сооружений (МНГС) представляется весьма сложным, в связи с тяжёлыми гидрометеорологическими условиями с минимальными температурами до -50°С, полярной ночью в 3−4 месяца, периодом навигации около 2-х месяцев, а также очень сложной ледовой обстановкой, характеризующейся наличием ледовых полей толщиной до 2,5 м. Кроме того, в акваториях Обской и Тазовской губ преобладают слабые илистые грунты, что создаёт дополнительные сложности при проектировании надёжных и устойчивых на грунте сооружений. Большую трудность для освоения также создают малые глубины рассматриваемых акваторий.

Автором работы анализировались современные тенденции освоения морских месторождений нефти и газа, достижения в области строительства промысловых сооружений, были получены консультации работников, занимающихся проектированием и строительством МНГС, изучались работы известных инженеров-конструкторов, строителей и учёных в области морского гидротехнического строительства [1, 26, 27, 28, 29, 30−35], среди которых: Г. А. Романчишин, Б. И. Ершов, к.т.н. Г. В. Грудницкий, к.т.н., проф. Р. И. Вяхирев, д.т.н. E.H. Беллендир, д.т.н. П. А. Трусков, д.т.н. С. И. Шибакин, д.т.н. П. П. Кульмач, д.т.н. М. Н. Мансуров, д.х.н., проф. Э.М. Мовсум-заде, д.т.н., проф. Б. Н. Мастобаев, д.ф.-м.н., проф. К. Н. Шхинек, д.т.н., проф. П. П. Бородавкин, д.т.н., проф. Д. А. Мирзоев, д.т.н., проф. Б. А. Никитин, д.т.н., проф. Ч. С. Гусейнов.

Выводы по главе.

В данной главе были изложены все преимущества предлагаемого проекта нового технического и технологического решений. Освещены вопросы отрасли, требующие решения для успешного осуществления проекта, а также внесены некоторые предложения по развитию процесса освоения российского нефтегазового шельфа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Представлены новые технические и технологические решения, предлагаемые к использованию при освоении месторождений мелководного шельфа, расположенных в акваториях, замерзающих на длительный период. В качестве условий применения предлагаемых конструкций приняты месторождения Северо-Каменномысское и Каменномысское-море, расположенные на акватории Обской губы. Также были проанализированы существующие разработки в этой области и выявлены их недостатки при возможном применении в акваториях с подобными условиями эксплуатации.

2. Исходя из принятых условий применения, обоснованы основные массо-габаритные характеристики предлагаемой гидротехнической конструкции, а также плавучесть составных частей конструкции для обеспечения их доставки на плаву в точку установки. Разработаны конструктивные технические решения, ранее не применявшиеся в строительстве нефтегазодобывающих платформ, такие как система зацепления поворотного сменного верхнего строения, автоматическая система удифферентовки палубы, съёмная стальная защитная юбка опорного блока.

3. Проведен анализ всех потенциальных внешних воздействий на конструкцию в течение его расчетного периода эксплуатации. Определено, что наиболее опасной нагрузкой, вызывающей опрокидывание и сдвиг платформы, является ледовое воздействие. С целью обеспечения безопасности сооружения выполненными расчетами установлены пределы сохранения устойчивости конструкции без свайного закрепления при максимальной величине ледовой нагрузки и неблагоприятном сочетании с другими видами нагрузок. Обоснована работоспособность сооружения в суровых условиях эксплуатации акваторий арктических месторождений, замерзающих на длительный период.