Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор научно-исследовательских работ в области создания методических основ выбора оптимального варианта морских нефтегазопромысловых ледостойких платформ .11
1.1 Классификация морских нефтегазопромысловых инженерных сооружений 11
1.2 Состояние степени изученности факторов, влияющих на выбор типа нефтегазопромысловых сооружений 14
1.3. Гидрометеорологический режим как фактор, определяющий типы ледостойких сооружений для освоения шельфа 19
1.4. Методы выбора основных вариантов ледостойких платформ 21
1.5. Автономность морских ледостойких платформ, как одним из элементов их оптимизации 28
1.6. Оптимизация массогабаритных характеристик ВСП 29
2. Основные факторы, влияющие на особенности конструкции морского нефтегазопромыслового сооружения (МНГС) ...32
2.1 Влияние технологических факторов на определение направления развития работ по созданию МНГС 37
2.2 Гидрометеорологические и географические факторы 38
2.3 Зависимость объемов морских строительно-монтажных работ от инженерно-геологических факторов 41
2.4 Производственные факторы 42
2.5 Факторы, определяющие направления морских буровых и эксплуатационных сооружений 44
3. Методы оптимизации автономности морских ледостойких нефтегазопромысловых сооружений 56
3.1 Гидрометеорологические условия шельфа Российской Федерации 57
3.2 Методы проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ 64
3.2.1 Баренцево море 64
3.2.2 Карское море 67
3.2.3 Охотское море 69
3.3 Пути снижения стоимости морских нефтегазопромысловых сооружений 71
3.4 Методические основы оптимизации автономностиледостойких платформ 76
4. Методические основы выбора рационального варианта морских нефтегазопромысловых сооружений 89
4.1 Некоторые понятия технико-экономического анализа вариантов технических решений 90
4.2 Методы оценки осуществимости вариантов ледостойких платформ 91
4.3 Методика выбора оптимального варианта конструкции морских ледостойких платформ 95
Выводы к главе 4 106
Основные результаты и выводы 107
Список литературы... 109
- Состояние степени изученности факторов, влияющих на выбор типа нефтегазопромысловых сооружений
- Гидрометеорологические и географические факторы
- Методы проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ
- Методы оценки осуществимости вариантов ледостойких платформ
Введение к работе
За последние 20-30 лет доля нефти и газа в мировом топливно-энергетическом балансе потребление составляет более 70% от всех видов источника энергии. Учитывая высокие экологические требования общественности, предъявляемые к строительству атомных и гидравлических электростанций, эта доля в будущем возрастет. Поэтому мировая нефтяная и газовая промышленность стала перед неизбежностью поиска, разведки, обустройства и эксплуатации месторождений континентального шельфа, превращая его в крупную базу углеводородного сырья, где ежегодно добывается 700 млн.т нефти и 300 млрд.м3 газа. Поисково-разведочные работы на нефть и газ производится на шельфах более 70 стран, включая арктические районы США и Канады. При этом доля нефти, добываемой в 45 странах в мировом объеме добычи уже превысила 30% и в перспективе должна возрасти до 45-65% (примерно к 2020г.). Суммарные ежегодные расходы на освоение ресурсов нефти и газа на шельфе развитых и развивающихся стран превышают 50 млрд.дол., из которых около 25% идут на поисково-разведочные работы. Например, на разведку и освоение нефтегазовых ресурсов только британского сектора Северного моря за 1965-1985г.г. было израсходовано более 60 млрд.долл. Эти огромные затраты позволили за 20 лет после начала работ довести уровень добычи нефти в британском секторе до 127,4 млн.т в год. Такой успех связан с разработкой правильной стратегии проведения поиска, разведки, обустройства, эксплуатации месторождений в данном морском регионе и создании необходимых для этого технологий, технических средств и сооружений.
Российская федерация обладает самым обширным в мире шельфом, площадь которого составляет почти 22% общей площади континентального шельфа Мирового Океана. Перспективными на нефть и газ являются 70% этой площади, основная часть которой приходится на замерзающие моря с тяжелым ледовым режимом, суровыми природно-климатическими
условиями и слабо развитой береговой инфраструктурой (арктические и дальневосточные моря) (см. рис. 1.)
Отечественная и зарубежная морская нефтегазовая промышленность
накопила большой опыт по освоению шельфа морей с умеренным климатом,
но и она пока еще не располагает отработанной технологией и
необходимыми техническими средствами для организации в широких
масштабах буровых и эксплутационных работ в арктических условиях.
Имеющийся канадско-американский опыт строительства
нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений в море Бофорта ив заливе Кука на Аляске, а также опыт эксплуатации первой в России ледостойкой платформы на месторождении Пильтун-Аастохское в условиях Охотского моря не являются оптимальными. Это обстоятельство требует проведения в настоящее время инженерного поиска новых решений с учетом позитивного и негативного опытов, полученных в результате эксплуатации искусственных островных и стационарных ледостойких сооружений, как в России, так и за рубежом.
Накоплен большой опыт проектирования и строительства опор мостов и других гидротехнических сооружений на реках, которые зимой покрываются мощным слоем льда. Вместе с тем, существующая гидрометеорологическая информация по перспективным на нефть и газ арктическим морям не может полностью удовлетворять проектировщиков при создании морских нефтегазопромысловых сооружений и выборе методов проведения буровых и эксплутационных работ на акваториях замерзающих морей, отличающихся сложностью ледово-гидрометеорологического режима.
При создании необходимых технических средств и технологий для освоения ресурсов нефти и газа арктического шельфа с тяжелыми ледовыми условиями необходимо учитывать, что эти акватории отличаются:
суровыми природно-климатическими условиями с
продолжительной холодной зимой и полярной ночью;
МЕСТОРОЖДЕНИЯ
^р Нефтяные ^Ь Газонефтяные ^0 Газовые ^& Газоконденсатные ^р Нефтегазоконденсатные ПЛОЩАДИ Введенные в бурение /\ выведенные из бурения
СТРУКТУРЫ 4^ Открытые
Выявленные Анамалии типа: В "Риф" 3 "Залежь"
Л Предполагаемые ловушки неактиклинального типа
в.Рыбачий
""—-~-_ о.Кильдин
"' М Мурманск терибе|
- if ,
Северо-восточный шельф Баренцева моря
Шельф Печорского моря Приямальский шельф
Структуры Тазовской губы
OS
Рис. 1. Карта районов разведки и освоения ресурсов нефти и газа арктического шельфа
тяжелым ледовым режимом, при котором толщина льда часто достигает 2,5 м и более. При этом ледяной покров достигает большой подвижности, вследствие чего происходит постоянное торошение. Зона припая обычно незначительна и чаще всего не превышает 10 км;
сложными геологическими строениями морского дна и берегов, характеризующиеся наличием слабых илистых грунтов большой мощности;
значительной удаленностью от промышленно развитых территорий и инфраструктур и почти не имеющимися транспортными коммуникациями. Использование морского транспорта в значительной мере осложняется наличием сложной навигационной обстановки и ограничивается мелководьем прибрежной зоны и отсутствием соответствующих портов;
отсутствием местных строительных материалов, за исключением мелкозернистого песка.
Комплексный анализ этих характерных особенностей арктических морей показывает, что для освоения углеводородных ресурсов необходимо создать принципиально новые виды гидротехнических сооружений и технических средств, разработать специальные методики выбора рациональных типов объектов обустройства, обеспечивающих условия для нормальной работы персонала в экстремальных ситуациях.
Известно, что оптимальность технико-технологических решений в
проектах обустройства прямо связана со стоимостью объектов обустройства,
предназначенных для выполнения технологических процессов (бурения,
добыча, сбор, подготовка к транспорту, хранение и др.), необходимых при
освоении нефтегазовых месторождений. В связи с тем, что в морских
условиях все эти процессы выполняются на платформах или других
сооружениях (острова, эстакады и др.), к выбору оптимального варианта
конструкции платформ требуется более строгий подход. Следовательно,
создание методических основ выбора оптимального варианта конструкции платформ определяет актуальность данной работы.
Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованных методов оптимизации выбора типов конструкций морских ледостойких платформ для конкретных условий нефтегазоносных районов арктического и дальневосточного шельфа России.
Поставленная цель достигаема путем решения следующих задач:
Обоснование частотных характеристик морского волнения с целью выбора конструкции платформ для освоения глубоководных нефтегазовых месторождений;
разработать метод определения рациональной автономности платформ с учетом выполнения технологических процессов (бурение и эксплуатации скважин) на ВСП и гидрометеорологических условий морского района, а также расстояния от береговой базы снабжения до места расположения платформ;
обоснование критериев выбора конструкции вариантов платформ, позволяющих учитывать технические, технологические, производственные, экологические, экономические и др. аспекты проектирования, строительства и эксплуатации объектов обустройства;
разработка метода выбора рационального варианта конструкций МНГС.
Научная новизна результатов исследований определяется следующими защищаемыми положениями:
Впервые с учетом частотных характеристик морского волнеия выполнено обоснование вьщеления зоны применимости глубоководных платформ.
Разработан новый метод обоснования автономности ледостойких
платформ, включающих оценку горно-технологических характеристик
месторождений, гидрометеорологических условий и расстояния от платформ до береговой базы снабжения, позволяющий оптимизировать параметры верхней строения платформы (ВСП). Автором обоснованы критерии и разработан метод выбора рационального варианта конструкции платформы с учетом правовых и законодательных требований Российской Федерации.
Состояние степени изученности факторов, влияющих на выбор типа нефтегазопромысловых сооружений
Рентабельность освоения ресурсов нефти и газа, главным образом,зависит от степени оптимизированности конструкции выбранного типанефтегазопромысловых сооружений, являющихся основным объектомобустройства морских месторождений. Разработка вариантов конструкций МНГС зависит, в свою очередь, от полноты и достоверности, технологических, инженерно-геологических, гидрометеорологических и производственных факторов. В зависимости от результатов анализа этих факторов выбираются не только типы нефтегазопромысловых сооружений, но так же определяется общая концепция схемы обустройства, как отдельных месторождений, так и освоения целого региона. Поэтому, целесообразно рассмотреть эти факторы с учетом опыта проектирования и определить их влияние на выбор типа нефтегазопромыслового сооружения. При этом необходимо наметить приоритетность факторов, что и является основой для определения концепции развития тех или иных типов МНГС. Поэтому состояние изученности этих факторов более детально рассматривается ниже.
Основным технологическим фактором, влияющим на выбор типа МНГС, является назначение предполагаемых для бурения скважин -разведочные или эксплуатационные.
К исследованию технологических факторов посвящены работы Вяхирева Р.И., Никитина Б.А., Мирзоева Д.А., Глонти В.М., Максутова Р.А.
Немаловажную роль при выборе типа МНГС играет глубина бурения скважин, независимо от их назначения, т.к. глубина бурения определяет вид бурового оборудования, а последний, в свою очередь, определяет массу и габаритные характеристики верхнего строения сооружений. Кроме того, от этого фактора зависит возможность проведения разведочного бурения в условиях замерзающих морей за один межледовый период. Следовательно, необходимо рассматривать их совместно с гидрометеорологическими. Следующим технологическим фактором является вид и состав добываемой продукции. Методы эксплуатации месторождений (фонтанный, насосно-компрессорный и др.) определяют состав эксплутационного оборудования. Объем материалов, требуемых для бесперебойного обеспечения буровых и эксплутационных работ связан с автономностью платформ.
Требования пожарной безопасности и охраны труда также формулируются в зависимости от технологических требований.
Технологические факторы являются определяющими при расчете автономности сооружений, т.к. от этих факторов зависят объемы запасов оборудования, материалов, инструментов, труб и др. для выполнения на платформе соответствующих технологических операций
Как отмечено выше, что технологические факторы осваиваемого морского района влияют, в основном, на проектирование верхнего строения МНГС, а инженерно-геологические условия влияют на конструкции фундаментной части сооружения. В зависимости от инженерно-геологических характеристик грунта на точке строительства определяется гравитационная или свайная конструкция фундамента платформы. К анализу этих факторов посвящены работы Мирзоева Д.А., Сакса С.Е., Гриценко А.А., Лариной Т.А., Стрельченко В.В. и др. Кроме того, наличие соответствующих песчано-гравийных карьеров с необходимыми запасами в районе строительства может влиять и на выбор типов сооружений, т.е. искусственные островные или стационарные сооружения в виде платформ.
При выборе типа сооружений, для бурения разведочных или эксплутационных скважин одними из основных являются инженерно-геологические условия. Они могут влиять и на выбор материалов конструкции сооружений. Поэтому, анализу этих факторов должно быть уделено особое внимание.
Гидрометеорологические условия являются основными при выборе типов МНГС, которые подвержены их влиянию, как в процессе строительства, так и эксплуатации. Первоначально необходимо иметь данные о ледовых условиях и глубине моря. По ледовым условиям определяется класс сооружения (ледостойкий или не ледостойкий вариант), а глубина моря будет определять конкретный тип сооружения (островное, эстакадное, тоннельно-шахтное, платформы, подводное и др.) Продолжительность межледового периода определяет автономность сооружения и возможностьпроведения бурения разведочных скважин за один сезон или же выполнения строительно-монтажных работ. Отдаленность месторождения от берега определяет вид транспортных систем (водный, авиационный, сухопутный, т.е. по эстокаде, ледовому покрову или дамбе). Основные характеристики этих факторов являются исходными данными при определении внешних нагрузок. Ледовый режим с комплексными характеристиками льда (толщина, пористость, соленость, скорость и площадь дрейфующих ледяных образований др.) определяет ледостойкость сооружений.
Все эти факторы исследуются разрозненно и не. систематизированы, что является одной из основных задач исследования данной диссертационной работы.
Производственные факторы могут влиять непосредственно на выбор типа конструкции МНГС. В зависимости от наличия заводов и других береговых инфраструктур выбираются материалы для конструкции (металл, железобетон, комбинированные, грунт, лед и т.п.) МНГС. Удаленность от береговых строительных баз требует разработки определенной технологии транспортировки элементов конструкции МНГС в сборе. В зависимости от производственных требований определяется необходимость создания временных или постоянных береговых баз для обеспечения строительства МНГС, а это, в свою очередь, определяет величину нагрузок, возникающих при изготовлении, транспортировке и монтаже конструкций.
В заключение целесообразно отметить, что для определения концепции основных направлений развития МНГС достаточно учесть технологические и гидрометеорологические факторы, на основании которых можно определить область применения МНГС. Исследование технологических факторов и их влияния на создание МНГС не является задачей данной работы. Поэтому в дальнейшем будет уделяться внимание исследованиям гидрометеорологических условий, связанных с созданием ледостоиких сооружений для освоения углеводородных ресурсов шельфа замерзающих морей.
Гидрометеорологические и географические факторы
Гидрометеорологические факторы являются основными при выборе конструкции опорной части МНГС. По ним так же определяют организацию строительства и обеспечение нормативной надежности эксплуатации сооружения. Первоначально учитываются условия, связанные с наличием льда и глубиной воды. По первому фактору определяется класс сооружения (ледостойкий или неледостойкий вариант), по второму - вообще тип промысла, т.е. надводный, подводный, подземный или комбинированный. В зависимости от этого выбираются типы (островные, эстакадные, подводные, платформы, и др.) сооружений
Ледовый режим (продолжительность межледового периода, толщина льда, наличие торосов и айсбергов, физико-механические характеристики льда и др.) определяет возможность проведения разведочного бурения с помощью неледостойких буровых установок (при достаточно продолжительном межледовом периоде) или ледяных платформ и островов (при суровых условиях окружающей среды: большая продолжительность ледового периода с значительно низкой температурой воздуха). От этих условий зависит автономность платформы и возможность проведения строительно-монтажных работ в условиях открытого моря.
Географический фактор - отдаленность месторождения от береговых инфраструктур (баз снабжения, жилого комплекса, вахтенного поселока, социально-бытовых объектов и т.д.) определяет вид транспортных систем (водный, авиационный, сухопутный, т.е. по эстокаде, по дамбе, по ледовому покрову и др.)
Гидрометеорологические факторы обуславливают так же внешние нагрузки на конструкции МНГС. Например, скорость ветра определяет ветровые нагрузки на ВСП и опорную часть, параметры ветрового волнения-волновую, скорость течения- нагрузку от него. При проектировании МНГС вопросы сочетания внешних факторов являются одними из наиболее сложных задач, неимеющих сегодня однозначного ответа.
При выборе типа ледостойких сооружений ледовый режим является определяющим. Толщина ледового поля определяет величину ледовых нагрузок, пористость и соленость характеризуют прочностные характеристики льда, а скорость и площадь дрейфующих ледовыхобразований связаны с величиной ледовых нагрузок при динамическом характере воздействия на МНГС.
При проектировании конструкции верхнего строения и надводной части опор необходимы данные о возможности их обледенения, чтобы в проекте предусмотреть мероприятия по борьбе с этим явлением. Такое явление имеет место в основном в осенний период перед началом ледообразования или при увеличении влажности с одновременным снижением температуры окружающего воздуха.
Выбор материалов конструкции по части их коррозионной стойкости осуществляется с учетом химической характеристики морской воды, что определяет степень коррозионной агрессивности морской среды.
Информация о температурном режиме воздуха необходима для конструирования жилого помещения на платформе или острове и выбора соответствующего бурового и эксплуатационного оборудования. На температурные воздействия рассчитывают и надводные части МНГС. В условиях арктического шельфа продолжительность отрицательного температурного режима воздуха в значительной степени влияет на выбор типа сооружения для разведочного бурения на мелководных участках шельфа, т.к. показателями этих режимов определяется продолжительность ледового режима.
Данные об изменении уровня воды (сгонно-нагонные и приливно-отливные явления) в точке строительства и эксплуатации сооружений необходимы для определения отметки низа верхнего строения платформы или верха острова. Кроме того, с учетом этих данных рассчитывается отметка точек приложения равнодействующей ледовых, волновых и других нагрузок при различных расчетных вариантах. Наличие изменения уровня поверхности воды, его периодичность, температурный режим воздуха в комплексе определяют возможность смерзания ледяного покрова с опорами платформ, учет которого может увеличить величину ледовых нагрузок более чем в два раза.
Как уже было отмечено выше, технологические факторы осваиваемого морского района влияют в основном на вопросы проектирования конструкции и блок-модулей верхнего строения МНГС, а инженерно-геологические факторы определяют типы фундаментной части платформы.
Например, в зависимости от физико-механических характеристик донного грунта на точке строительства МНГС определяется, какой будет фундамент (свайный, гравитационный или комбинированный). Кроме того, от наличия соответствующих песчано-гравийных карьеров с достаточными для строительства запасами в районе работ может зависеть и выбор типов сооружений (искусственно-грунтовые острова, дамбы или платформы). Для начала проектирования нужны так же результаты морской геодезической съемки места предполагаемого строительства (план, профиль).
Основными инженерно-геологическими данными для проектирования МНГС являются: инженерно-геологическое строение места строительства МНГС (информация о структуре залегания и литологических характеристиках грунтов); сведения о современных тектонических процессах в районе строительства (месторождения); физико-механические характеристики грунтов, полученные в результате инженерных изысканий и лабораторных исследований; степень агрессивности морской воды по отношению к конструктивному материалу фундамента; сведения о наличии вечномерзлых слоев грунта на точке строительства. В зависимости от характеристик верхнего слоя грунта определяют степень защиты основания у фундамента МНГС от размыва при совместном
Методы проведения поисково-разведочных и эксплуатационных работ
Поисково-разведочные работы В незамерзающей сравнительно небольшой западной части (см. рис. 3.J) Баренцева моря с глубинами воды 100-200м ПРР могут вестись круглый год обычными имеющимися в наличии плавучими буровыми установками, различных типов - СПБУ, ППБУ и буровые суда.
Значительная часть Баренцева моря с глубинами воды 100-300 м бывает покрыта дрейфующими льдами в течение 1-5 месяцев. В это зоне возможно появление айсбергов. Здесь выявлены исключительно газовые игазоконденсатные месторождения - Мурманское, Штокмановское, Северо-Кильдинское и др. Глубина бурения скважин менее 4000 м. ПРР могут вестись обычными плавучими буровыми установками типа ППБУ,СПБУ и буровых судов в период открытой воды.
Остальная часть Баренцева моря с глубинами от 0 до 300м покрыта дрейфующими льдами в течение 6-7 месяцев, с возможностью появления айсбергов. В этой части Баренцева моря следует выделить три участка: акватории с глубинами 0-10-15 м, 15-60 м и 60-300м. В зоне предельного мелководья с глубинами до 10-15 м применение обычных плавучих буровых средств исключено или затруднено из-за большой осадки и достаточно сурового ледового режима. Других технических средств ведения ПРР в этой зоне нет. По зарубежному аналогу (море Бофорта) ПРР на мелководье можно вести с различного рода искусственных островных оснований, возводимых из местных строительных материалов (песок, гравий, лед). Кроме того, необходимо разработать и построить мобильную ледостойкую плавучую буровую установку, рассчитанную на круглогодичное бурение поисково-разведочных скважин, при глубинах моря 5-10-15м. Необходимые технические решения и производственные мощности для этого имеются.
На участках моря с глубинами 15-60 м покрытых дрейфующими и частично припаянным льдом ведение ПРР обычными неледостойкими ПБУ возможно в межледовый период только на глубинах 40-60м на меньших глубинах 15-3 0м это затруднительно из-за значительной осадки ПБУ .В этих условиях для бурения глубоких разведочных скважин необходимы буровые сооружения рассчитанные на круглогодичный цикл ведения работ. Таких конструкций в России в настоящее время нет. Вместе с тем технические решения и производственные возможности для их создания имеется. Мобильная ледостойкая плавучая буровая платформа для бурения глубоких разведочных скважин на глубинах моря до 60м может быть введена в действие в течение 4-5 лет. За рубежом имеются 2-3 ледостойкие мобильные платформы для бурения разведочных скважин на глубинах моря 15-3 0м,некоторые из которых сегодня установлены и устанавливаются на шельфе Охотского моря.
На участках моря с глубинами 60-3 00м, покрытых дрейфующими льдами в течение 6-7 месяцев, бурение неглубоких поисково-разведочных скважин, можно вести с обычный плавучих буровых установок, вписываясь в межледовый период. Такое положение можно считать удовлетворительным, учитывая, что в данной зоне выявлены преимущественно газовые и газоконденсатные месторождения, отличающиеся неглубоким залеганием продуктивных пластов.
Для бурения в этом районе глубоких разведочных скважин, глубиной более 4000м, необходимы мобильные буровые сооружения, рассчитанные на круглогодичную работу в условиях ледового воздействия и возможного появления айсбергов. Такие сооружения отсутствуют не только в России, но и за рубежом. Создание их представляет собой сложную техническую задачу, решение которой в ближайшем будущем представляется проблематичным. В особенности это касается конструкций, рассчитанных на работу при глубинах 100-3 00м.
Альтернативным вариантом является применение подводных подледных буровых установок. Такие установки могут быть созданы на научно-техническом потенциале и производственной базе предприятий военно-промышленного комплекса (ВПК). Данные вариант представляется реальным и более предпочитаемым, чем строительство надводных плавучих буровых установок для работы в водах глубиной 100-3 00м и более.Эксплуатационное бурение
В незамерзающей части Баренцева моря с глубинами 100-200м для бурения эксплуатационных скважин могут быть использованы обычные технические средства стационарные платформы различных видов. Такие сооружения могут быть построены на заводах судпрома и ВПК, хотяспециализированной базы строительства морских нефтегазопромысловых платформ в России нет.
Для эксплуатационного бурения в зоне предельного мелководья с глубинами 10-15м могут быть использованы технические средства аналогичные разведочным буровым — искусственные островные основания, возводимые из местных строительных материалов, а так же ледостойкие платформы из стали и железобетона. И те и другие обеспечены техническими решениями и базами строительства и могут бить созданы в необходимые сроки.
Для производства эксплуатационных работ на глубинах моря 15-60м и 60-3 00м технические средства отсутствуют. И если для глубин моря до 60м создание ледостойкой платформы не представляет особой сложностей. Примером для данного случая может служить платформа Приразломной. Для развития данного направления имеются и технические решения, и необходимые технические базы, то создание такой же конструкции для глубин моря 60-3 00м является более сложной задачей, в особенности для глубин 100-3 00м. Тем не менее, эта задача в настоящее время успешно решается. Для Штокмановского ГКМ разработаны конструкции СПАР и платформа на натяжных опорах (ПНО).
Альтернативным вариантом, также как в случае разведочного бурения, является строительство подводных - подледных стационарных комплексов, способных обеспечить не только бурение эксплуатационных скважин, а также сбор, подготовку, хранение и выдачу продукции скважин для транспорта на береговые терминалы. Однако такие комплексы подводно-подледные комплексы могут быть созданы лишь в отдаленном будущем.Карское море
Ледовый режим в Карском море значительно более суров, чем в Баренцевом (см. рис.3.2). В Карском море отсутствуют участки полностью свободные или длительно свободные от льда. Вся акватория покрыта дрейфующими и припайными (на мелководье) льдами в течение 8-9месяцев.
Методы оценки осуществимости вариантов ледостойких платформ
В существующих методах оценки осуществимости вариантов конструкций ледостойких платформ работа по оценке начинается с формирования перечня предварительных критериев, позволяющих определить осуществимость рассматриваемых вопросов. Эту стадию можно называть как оценку функциональной эффективности, т.е. степень соответствия технико-экономическим требованиям, предъявляемым конструкциям ледостойких платформ. На практике порядок выбора основного варианта ледостойких платформ состоит из следующих этапов: подготовка проектной документации (техническое предложение, эскизный проект, проект и др.) для ознакомления экспертов; детальный анализ конструкций вариантов платформ; сравнение вариантов и выбор основного варианта. При этом в результате работ по второму этапу количество вариантов может быть сокращено, т.к. на втором этапе используются, в зависимости от сложности объекта, несколько десятков критериев, позволяющих более детально оценить техническую осуществимость вариантов платформ. Перечень этих критерий приведен в работе [5] Для сравнения методических подходов проанализируем две работы: В первой работе определены критерии, характеризующие показатели вариантов конструкций платформ, начиная от вопросов расчета внешних нагрузок, выбора конструкционного материала, расчета устойчивости платформ, пригодности к технологическим возможностям российских заводов, детального рассмотрения технологических схем добычи и подготовки добываемой продукции, а также планов расположения бурового, технологического и энергетического оборудования с учетом комплекса требований технической и пожарной безопасности. Далее в этой методике оцениваются вопросы, связанные с изготовлением, транспортировкой и установкой на точку эксплуатации платформ. Такой перечень критериев с одной стороны требует соответствующей детальной проработки конструкции, а с другой стороны результаты анализа будут достоверными, т.е. все варианты проходившие данный этап оптимизации будут технически реализуемыми. Кроме того, авторы в данном случае перечень детальных критериев составили таким образом, чтобы можно было оценить любой из вариантов морских ледостойких платформ как стационарного, так и нестационарного типов. На третьем этапе авторы формулируют перечень основных критериев, позволяющих выбрать основной вариант платформы. При этом в перечне имеются определенные недостатки, которые будут прокомментированы ниже в следующем параграфе данной главы. В работе компании «Квернер нефть и газ» (КНГ) работа по выбору основного варианта платформы выполняется также в три этапа: ознакомление с проектом; разработка предварительных критериев выбора конструкции; разработка окончательных критериев выбора варианта. Ознакомление с проектом вариантов платформ происходит также как в работе Вяхирева Р.И. и др. Оценка осуществимости вариантов платформ в работе компании КНГ выполняются с учетом следующих показателей: ледовая нагрузка; общее функционирование; добывающие и общие стояки; якорные системы; конфигурация и проект конструкции; метод изготовления; метод установки; безопасность; запас прочности; расчет стоимости. Все эти показатели проверялись на основании выполненных расчетов. При проверке иногда проводились поверочные расчеты. Анализ приведенного выше перечня показателей показывает, что данный подход носит частный характер, т.е. по такому перечню нельзя оцениватьплатформу без якорных систем. С другой стороны показатели безопасности и стоимости должны быть учтены и оценены на завершающей стадии выбора вариантов ледостойких платформ.
На третьем этапе выбора вариантов компаний КНГ предлагается использовать следующие основные критерии: пригодность (20); совершенность (5); проверенная технология (15); техническая безопасность (ТБ) и охрана окружающей среды (ООС)(10); гибкость (20); российское участие (10); выполнение проекта (10); возможности для улучшения (10). В скобках показаны баллы, определенные на основании относительной важности критериев. На первый взгляд распределение баллов между критериями несложно. На практике получается то, что получено компанией КНГ, где критерий «гибкость» оценен в два раза выше, чем критерий «ТБ и ООС». По нашему мнению такое распределение баллов между критериями говорит о несовершенности данного подхода, что может привести к неправильному результату. Кроме того, имеет место неточность и неоднозначность смысла критериев, которые затрудняют экспертам провести линии раздела между последними. Так, например, пригодность, совершенность и проверенная технология могут характеризовать, в отдельных случаях, одни и те же качества варианта конструкции, а оценка их по баллам меняется от 5 до 20 баллов. Кроме того, в методике КНГ имеет место оценка показателей вариантов конструкции платформ, обеспечивающих устойчивость за счет использования дополнительных конструкционных материалов, т.е. для учета ледовых нагрузок требуются более усиленные конструкционные элементы, приводящие к увеличению собственного веса платформы. Следовательно, варианты конструкции платформы необходимо сравнивать по весу, а не по величине ледовых нагрузок. В заключение необходимо отметить, что в методике как Вяхирева Р.И. и др., так и компании КНГ имеются определенные недостатки. Анализируя и обобщая методические подходы, принятые в отмеченных работах, можно предложить более совершенную методику, позволяющую снизить количество отмеченных выше недостатков.
Основная часть шельфа Российской Федерации находится в замерзающих морях с тяжелым ледовым режимом, суровыми природно-климатическими условиями и слаборазвитой береговой инфраструктурой. Поэтому, для освоения углеводородных ресурсов таких акваторий требуется создание нового поколения технических средств и сооружений в морском ледостойком исполнении.
Оптимальность принятых технико-технологических решений в проектах обустройства напрямую связана со стоимостью объектов обустройства, предназначенных для выполнения технологических процессов (бурение, добыча, сбор, подготовка к транспорту и др.), необходимых при освоении нефтегазовых месторождений. В связи с тем, что в морских условиях все эти процессы выполняются на платформах или на других сооружениях (острова, эстакада и др.) к выбору конструкции таких сооружений требуется более строгий подход.
После поиска оптимальных решений по выбору технологическойсхемы обустройства, определяющей состав, виды и количество объектовобустройства начинается оптимизация этих объектов. Известно, чтоосновным капиталоемким объектов обустройства являются морские(ледостойкие и неледостойкие) платформы. Поэтому, от правильностивыбора вариантов конструкции платформ и будет зависеть рентабельность освоения нефтегазовых месторождений.
На прединвестиционных стадиях проектирования обычно имеет место большой дефицит в информации о природно-климатических, инженерно-геологических и горно-геологических условиях района освоения, и, поэтому, приходится проводить оценку экспертным путем и уже по ее результатам выбирают основной вариант рассматриваемых технических решений. Следовательно, возникает необходимость в разработке соответствующей методики, которая позволит экспертно оценить предлагаемые варианты. Первая попытка создания такой методики и является основной целью данной работы.
Оценка параметров и экономических показателей рассматриваемых технических решений требует определенных подходов в зависимости от уровня разработки (технические предложения, ТЭО, проект, рабочий проект и др.) и достаточной информации. Если последнее условие обеспечено, то выбрать основной вариант технических решений несложно. Однако, как отмечено выше, на стадиях технических предложений (эскизного проекта) или ТЭО, как правило, ощущается большой дефицит в информации, и поэтому, приходится проводить оценку экспертным путем, а уже по ее результатам выбирать основной вариант предложенных технических решений.
Методика выбора основных вариантов технических решений, технических средств и сооружений является одним из основных предметов привлечения внимания ученых, конструкторов и проектировщиков. Разработка таких методик в начале 90-х годов занимались в институте ВНИПИморнефтегаз [29] . Кроме того, имеется ряд подходов, используемых зарубежными компаниями. Основные положения этих подходов приведены в работе Вяхирева Р.И. и др. [5].
В данной работе проводятся обобщающие результаты сравнения существующих методик и предлагается методика, основные положения
