книги / Освоение малых морских месторождений

50 м. В верхней части райзера установлен сепаратор. Выходя­ щие из него нефть и газ поступают соответственно в цирку­ ляционные насосы н компрессор. После восстановления давления они по отдельным трубопроводам подаются на вход испытатель­ ного трубопровода для двухфазного потока.

Посередине горизонтального участка трубопровода находит­ ся испытательный отрезок, который может применяться для ими­ тации эффекта дна. Этот отрезок может быть горизонтальным и может поворачиваться, имитируя подъем и наклон дна. Макси­ мальный угол наклона равен 5° на участке длиной 50 м. На подходе к вертикальному райзеру горизонтальный трубопровод может иметь уклон, позволяющий изучить влияние рельефа дна на образование пробок.

Сепарационная система включает верхний сепаратор, дре­ нажную колонну и нижний сепаратор.

Лабораторный комплекс оснащен приборами для регистрации

давления и	расхода	двухфазной смеси. Регулирование потока
и измерение	расхода	осуществляются отдельно для жидкости

и газа на выходе насосов и компрессора соответственно. Для измерения расхода жидкости применяются расходомеры турбин­ ного типа, а для измерения расхода газа — вихревого типа. Каждый основной расходомер продублирован дополнительным, установленным на параллельной обводной линии. С его помощью можно точно измерять расходы в тех случаях, когда одиночный расходомер дает неточные показания.

Для определения поверхности раздела жидкой и газовой фаз применяются гамма-денситометры. Принцип действия этих приборов заключается в следующем: расположенный по одну сторону трубопровода источник излучения посылает гамма-лучи, которые проходят сквозь трубу и улавливаются детектором на дру­ гой стороне трубопровода.

Сепаратор, дренажная колонна и райэер опираются на бетон­ ную башню. На верху башни находится подъемное устройство для установки сепаратора и дренажная колонна. Для переме­ щения гамма-денситометров на райзерном участке служат спе­ циальные рабочие площадки.

Помимо лаборатории, описанной выше, изучение двухфазного потока проводится в ряде других исследовательских комплексов. В По, на юге Франции, компании «Elf» и «Total» проводят исследования с помощью горквоктального трубопровода длиной 100 м, диаметром 152 мм. Фирма' «Shell» (Нидерланды) изучает последствия падения давления в трубопроводе и его влияние на транспортировку газа. В Калгари доктор Грегори с сотрудниками Университета Калгари провели серию исследований по двухфазному потоку с использованием заполненной воздухом и водой трубы длиной 30—40 м, диаметром 25—51 мм. Ни одна из этих исследовательских программ не позволяет в полном масштабе воспроизвести условия трубопроводной транспортиров­ ки двухфазного потока. Тем более ценной представляется

242

информация, которую дает лаборатория фирмы «Esso» в г. Трондхейме.

РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ

Эксплуатационные и экономические аспекты

При эксплуатации сателлитных скважин подводного промысла существует проблема их обслуживания. Можно поставить над скважиной буровую установку, но это не всегда эконо­ мически оправдано. Рост инфляции и эксплуатационных расходов делает невыгодным использование буровой установки для про­ ведения обычных операций по обслуживанию скважины и ка­ ротажным исследованиям. Некоторые операции, выполняемые с помощью инструментов, гидравлически закачиваемых в сква­ жину через выкидную линию (технология TFL)’, в конце концов станут обычным делом, но эти инструменты никогда не смогут заменить вращающуюся трубу в бурении, при подъеме колонны труб и в других операциях, осуществляемых с помощью спирале­ видной трубы. Технология гидравлической закачки инструмента в скважину через выкидную линию не отработана в должной степени, и поэтому часто ремонтные операции с применением этой технологии заканчиваются ловильными работами в сква­ жине. Трудности в позиционировании и извлечении инстру­ мента, а также вполне оправданная осторожность нефтяных компаний, видимо, задержат процесс повсеместного признания технологии TFL. На данный момент представляется целесооб­ разным применять технологию TFL в тех случаях, когда ремонт с использованием буровой установки экономически неприемлем. Как известно, расходы, связанные с арендой буровой установки для проведения каротажных исследований, борьбы с пескопрояв­ леннем, для кислотной обработки призабойной зоны, закачки в пласт химических реагентов и т. п., могут свести на нет экономический эффект от этих операций.

При анализе ситуации применительно к конкретной скважине можно исходить из допущения, что проведение на забое опера­ ций в течение 30 дней в году может увеличить добычу на 6% . Эксплуатационные расходы на полупогружную буровую установку могут колебаться, так же как цены на нефть.

Если не планировать операции по обслуживанию скважины, то в силу вступает правило, согласно которому чем дольше работает скважина, тем скорей ей потребуется незапланирован­ ный ремонт, который в условиях инфляции обходится дороже обслуживания.

На рис. 6.28 представлена кривая, известная под назва­ нием «ванна». Первоначально проведение операций по бурению,

1 T F L — Thorough Flowline.

16*

243

Рис. 6.28. График эффективности проведения ремонтных работ:

/ — доход; 2 — расход: J — прибыль; 4 — реи окт; 5 — ликвидация скважины

заканчивайте и оборудованию скважины создает ситуацию, ког­ да расходы превышают доходы. Затем наступает период высокой продуктивности скважины и минимальных затрат на ее обслу­ живание. И наконец, наступает момент, когда объемом добывае­ мой нефти не удается компенсировать расходы на ремонт в ус­ ловиях истощения пласта. Изображенная на рисунке кривая пока­ зывает, что для увеличения чистой прибыли точку пересечения следует передвинуть либо вверх, либо вправо.

Поскольку добыча, как и расходы, меняется от скважины к скважине, ремонтные работы несомненно сказываются на обоих показателях.

Виды канатных работ при подводной добыче

•

В рамках проекта «Закум» на подводной скважине были опробованы канатные работы следующих видов:

1.Канатные работы с использованием лубрикатора обычного типа, установленного на устье. Чтобы анулировать влияние движения судна, требуется установить компенсатор качки. Этот простой метод канатных работ непосредственно связан с привле­ чением водолазов.

2.Канатные работы с использованием гибкого райзера, ко­ торый удерживается в прямом положении с помощью натяжения. Этот способ проведения канатных операций был разработан компанией IFP и предполагает применение компенсатора качки.

3.Канатные работы с использованием заключенной'в кожух

подводной лебедочной системы. Установка системы на устье и ее эксплуатация осуществляются посредством дистанционного управления (рис. 6.29).'

Основная цель испытания заключалась в том, чтобы уста­ новить, можно ли на практике использовать канатные работы этих видов. Помимо этого, ставилась задача сравнения различ­ ных видов работ и определения основных направлений совер­ шенствования оборудования.

244

Ркс, 6.29.		Типичная схема	ведения канатных	работ:
/ — бетонный		якорь; 2 — пакеты линяй; 3 — умы крепления к лепра м явш им			линиям; 4 — сальник;
$ —пакет	линий управления; б — перемещающаяся по			накатам рама; 7—натяжитель; 8—блок
управления; 9 — пульт управлении скважиной; ГО — емкость низкого давления;					/ / — емкость высокого
давления;	12 — балка натяжения		направляющих линий;	13 — компенсатор	качки; 14 — фиксатор

компенсатора начни; 15 — оборудование, установленное на борту вспомогательное судна; 16 — направ­ ляющая линия: 17 — канатная лебедка; 18 — уровень воды; 19 — регулируемые плечи направляющих; 20 — захваты направляющих; 21 — сальник лубрикатора; 22 — лубрикатор; 2 3 — превентор (два порш­ невых привода}; 24 — гидравлический раэъедиинтель; 25 — устьевые направляющие стойжк; 26 —

устье скважины

Обычный лубрикатор

Как и предполагалось, эта система хорошо работала на не­ большой глубине в блоке ZK39. Эффективность системы не­ посредственно зависит от работы водолазов, поэтому глубина, на которой она может применяться, ограничивается 50 м. Если соответствующим образом подобрать оборудование (стандарт­ ное), можно существенно облегчить и ускорить выполнение ра­ бот*

После разработки технологии дистанционного управления некоторыми простыми операциями водолазные работы будут нужны только для установки и извлечения лубрикатора. В этом случае систему можно будет применять на глубине до 150 м.

Гибкий райзер

Эта система работала удовлетворительно. Основное преиму­ щество системы — ее простота. Технология выполнения канатных работ сходна с применяемой на суше. Расположенный над водой лубрикатор легкодоступен. Беспокойство вызывают два момента:

L Между устьем и вспомогательным судном имеется большое механическое соединение {содержащее газированную нефть под устьевым давлением).

2. На вспомогательном судне нефть находится под устьевым давлением, а лубрикатор содержит большое количество газиро­ ванной нефти.

В этой системе применяется гораздо более громоздкое и тяжелое оборудование, чем в первом случае, но зато здесь не нужны водолазы и, кроме того, область применения системы не ограничивается только канатными работами.

Теоретически глубина, на которой может работать система, не ограничена. На практике есть две проблемы:

1. На глубине 59—200 м подведение нижнего конца гибкого райзера к устьевой арматуре с помощью направляющих линий может оказаться неэффективным, поскольку для предотвращения их спутывания требуется большое растягивающее усилие. В этом случае может понадобиться сложная система движителей.

Прочность материалов, из которых изготовлены шланги и компенсаторная система, а также проблема хранения шлангов могут ограничить рабочую глубину до 900 м. ■

Подводная лебедочная система

Подводная лебедочная система представляет собой сложный узел подводного комплекса. Управление ее работой осуществля­ ется дистанционно. Система снабжена вмонтированными предох­ ранительными устройствами, которые посылают значительную часть данных оператору, находящемуся над водой.

24 6

Рис. 6,30. Подводная лебедка:

/ — а л е к т р о г н д р а а л и ч е с х н й б л о к п и т а н и я ; 2 — г н е з д а н а п р а в л я ю щ и * с т о * к ; J — о с в е т и т е л ь н ы й ф о н а р ь ; 4 — т е л е к а м е р а ; 5 — ж е с т к а я камера п л а в у ч е с т и : 6 — д в и ж и т е л ь в е р т и к а л ь н о г о п е р е м е щ е н и я ; 7 —

д в и ж и т е л ь г о р и з о н т а л ь н о г о п е р е м е щ е н и я . 8 — л у б р и к а т о р ; 9 — с а л ь н и к ; 1 0 — с п у с к н о й т р о с ; 11 —

п а к е т	линий у п р а в л е н и я ; J2 — г л а д к и й	т р о с ;	13 — м о д у л ь	у п р а в л е н и	я ; 14 ~ д в и г а т е л ь для я а т я -
ж е н и я	г л а д к о г о т р о с а ; 15 — п р е в е н т о р ы ;	16 —	г и д р а в л и ч е с к а я	к а н а т н а я	л е б е д к а ; 17 — к о н н е к т о р для
п о в т о р н о г о с о е д и н е н и я с у с т ь е м

В ходе эксплуатации ненадежность системы не позволила реалистически оценить ее возможности (рис. 6.30).

Тем не менее сам факт ее работы подтвердил, что в основу метода положена правильная идея. Метод имеет два преиму­ щества:

1. Его применение абсолютно не связано с'глубиной. Таким образом, этот метод предлагает единственную реальную систе­ му, которую можно использовать в глубоких водах. Если появят­ ся альтернативные системы, то они, несомненно, будут более громоздкими н потребуют привлечения большого вспомога­ тельного судна.

2. Между устьем и вспомогательным судном нет механического соединения (кроме гибкой линии для управления и энерго­ снабжения). Это повышает безопасность и облегчает позициони­ рование судна.

ПОДВОДНЫЕ СИСТЕМЫ МОКРОГО И СУХОГО типов. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Сравнение подводных систем мокрого и сухого типов

В основу сравнения положены следующие критерии: тип и сложность заканчивания;

глубина воды (заканчивание е помощью и без помощи водола­ зов);

первоначальная стоимость подводной системы; первоначальная стоимость установки, основанная на факто­

рах, указанных в первых двух пунктах; стоимость обслуживания; другие экономические факторы.

Обе системы сравниваются на основе идентичных ситуаций в добыче и обслуживании. Однако, поскольку они принципиа­ льно отличаются друг от друга, дальнейшее экономическое срав­ нение должно основываться на данных о том, что в действи­ тельности требуется для установки и обслуживания каждой сис­ темы.

Сравнение стоимости подводных систем мокрого

исухого типов

Втабл. 6.3 представлено сравнение стоимости систем закан­ чивания мокрого и сухого типов, а также дано сравнение расходов на их монтаж. Сравнение проводится для одинако­ вых уровней сложности и равных глубин.

Втабл. 6.3 показаны не просто цены, а диапазон цен, что обусловлено следующими причинами:

большим разнообразием рабочих давлений и размеров обору­ дования для заканчивания скважин;

248

стоимостью аренды буровых установок и систем обслуживания, которая колеблется в широких пределах.

Определение цен на оборудование

Указанный в табл. 6.3 уровень сложности относится только к тому оборудованию, которое расположено над устьем. Само устье с подвесками для обсадных и насосно-компрессорных труб н направляющей конструкцией при определении цен не учитывает­ ся. Рассматривается следующее оборудование: елка, все кла­ паны и трубы, коннекторы для подсоединения выкидных линий, системы управления, цанговые захваты, электрические разъемы, направляющие рамы, а также все хомуты и замки. На основе данных, представленных в табл. 6.3, можно сделать следующие выводы:

1. На глубине 30—60 м или 60—90 м при первом уровне слож­ ности сравнение будет не в пользу системы сухого типа. Од­ нако при втором уровне сложности в том же диапазоне глубин разница в стоимости систем заканчивания будет незначитель­ ной.

2. При повышении уровня сложности систем заканчивания на глубине 90—120 м отмечается незначительное преимущество системы мокрого типа.

3. На глубине 120—180 м и более стоимость оборудования, применяемого при различных системах заканчивания, почти оди­ накова, однако существенно возрастает разница в стоимости установки и обслуживания.

Обслуживание системы заканчивания подводных скважин

В последние годы достигнуты большие успехи в развитии технологии эаканчивання подводных скважин. Тем не менее, проблема долговременного обслуживания систем заканчивания остается в экономическом плане одной из важнейших. Поскольку на глубине 120 м и более подводное заканчивание будет в большинстве случаев осуществляться посредством дистанционно­ го управления, без помощи водолазов, можно предположить, что сложность систем заканчивания значительно возрастет. А это, в свою очердь, повысит стоимость обслуживания.

Пути усовершенствования систем закаичивакия

Канатные работы с использованием компенсатора качки и установленного на устье стандартного лубрикатора оказались рентабельными и технически осуществимыми только на неболь­ шой «глубине. Для больших глубин необходимо разработать аль­ тернативные методы проведения канатных работ. Наиболее прос­ тым и приемлемым методом, опробованным в рамках проекта

249

Таблица 6.3

Экономический анализ подводник снеге#* мокрого н сухого типов

(цены на 1982 г. в тыс. долл. С Ш А )

Но-

Уровень сложности

Наикемоаанне

Глубина воды а месте уста ноаКН СИСТЕМЫ, м

игр

сис­

системы

3 0 -6 0

6 0 -9 0

90^-120

120— 160

160-240

темы

240—370

370— 550

1

без

Закачивания

Устьевая

6 5 0 - 700

700—800

75 0 -850

850— 1000

инструмента

через

арматура

выкидную линию;

мокрого

ти­

простое

оборудо*

па

ванне скважин;

М онтаж

280— 350

300—700

450— 700

700-1000

система прямого

Система су­ 850— 1000

850— 1000

$50— 1000

950— И 00

гидравлического

хого типа

управления;

мои-

Монтаж

128— 178

128— 178

168-198

21 8 -238

таж

с

использо­

ванием

водолазов

2

Без

закачивания

Устьевая

900— 1050

95 0 -1100

1000— 1200

1100— 1300

1150-1350

инструмента

через

арматура

выкидную линию;

мокрого

ти­

дистанционное

па

700—850

750—900

800—955

865— 1100

подсоединение вы­

Монтаж

890— 800

кидных линий;

Система су­

1100— 1250

1100— 1250

1250— 1280

1150— 1290

1200-1300

монтаж

без

ис­

хого типа

195-270

210— 300

250—340

310—380

пользования водо­

Монтаж

175—250

лазов; система

прямого гндравли*

ческого

управле­

ния

Закачивание		ин­	Устьевая	950—1100	1000— 1150	1100— 1250	1150—1300	1200-1350
струмента через			арматура
выкидную линию;			мокрого ти­
дистанционное			па	700-850	736-880	775—910	850—975	890-1150
подсоединение вы*			Монтаж
кндных линий;			Система су­	1150— 1270	1150-1270	1160— 1290	1170-1290	1250-1380
монтаж	без	ис­	хого типа	175-250	195—270	210—300	250-340	310-380
пользования		водо­ Монтаж
лазов; система
прямого гидравли­
ческого	управле­
ния
Закачивание инст­			Устьевая	1150— 1250	1150-1300	1250— 1350	1250-1390	1320— 1420
румента	через вы­		арматура
кидную линию;			мокрого ти­
дистанционное			па	730—880	816—950	860-970
подсоединение вы­ Монтаж							915—1050	1050-1170
кидных линий;			Система су­	1250— 1300	1250-1300	1290— 1350	1300-1370	1310-1380
монтаж	без	ис­	хого типа	195—270	210-300	240-320		320—400
пользования		водо­ Монтаж					260—350
лазов; система
электрогидравли­
ческого	управле­

ния с использова­ нием ЭВМ