Введение к работе
к^туальность работы. Разработка морских месторождений
нефти и газа на шельфе острова Сахалин имеет важное экономическое значение для развития Дальневосточного региона. Однако переход к освоению морских месторождений связан с решением ряда сложных технических и экологических проблем.
Особое внимание при разработке шельфа вызывает проблема зашиты нефтепромысловых объектов от ударов дрейфующих торосов. Для обеспечения безопасности приходится существенно усиливать добывающие стационарные морские платформы - в результате кратно возрастает стоимость обустройства.
В этих условиях более целє сообразным может стать подводное обустройство морского месторождения, при котором устьевое оборудование скважин расположено ниже поверхности воды.
Подводное расположение нефтепромысловых объектов существенно снижает вероятность или частоту воздействия торосов, но не исключает полностью. Большинству шельфовым месторождениям Сахалина соответствует глубина моря 20-40 метров, и наиболее вероятной причиной механического повреждения обьектов остается воздействие дрейфующих ледовых образований.
Опасность воздействия торосов на подводные трубопроводы уменьшается при заглублении трубопроводов в донный грунт на некоторую глубину. Подводно-устьевую арматуру защищают специальными железобетонными или стальными колпаками, помещают в заглубленные бункеры разной конструкции.
Отсутствие опыта эксплуатации подводного нефтепромысла в акватории с жестким ледовым режимом, высокая стоимость .защитных конструкций и заглубления трубопроводов, возможность механического разрушения устьевой арматуры или трубопрода торосом, что может привести к утечке нефтепродуктов катастрофической для всего Охотского моря - все это сильно затрудняет принята обоснованных проектных решений.
Возникает необходимость в разработке методики выбора оптимальной Ссочетание стоимость-надежность) конструкции защитных колпаков (или бункеров) для отдельных скважин, а так же методики определения профиля заложения подводных трубопроводов с учетом экологической опасности, в условиях интенсивного воздействиея дрейфующих ледовых образований на донный грунт.
Цель работы.
Разработать метод определения рациональной конструкции защитного колпака (или бункера) для одиночных скважин при подводном обустройстве нефтегазовых месторождений, а также метод расчета оптимального профиля заложения подводного трубопровода, с учетом потенциальной экологической опасности в условиях интенсивного воздействия торосов на морское дно.
Основные задачи исследования.
1. Разработать автоматизированную методику определения функции распределения высоты подторосов и расчета гарантированных параметров выбранного распределения на основе натурных замеров на конкретной акватории.
2.Разработать автоматизированную методику расчета частоты и силы воздействия торосов на подводно-устьевую арматуру нефтянных или газовых скважин.
3. Разработать автоматизированную методику расчета оптимального профиля заложения морского нефтепровода в северных морях с учетом потенциальной экологической опасности. Научная новизна.
В диссертационной работе ипользован качественно новый вероятносный подход к моделированию процесса взаимодействия тороса с подводными объектами на основе которого впервые разработаны:
- метод расчета частоты воздействия торосов на локальный
подводный объект;
- метод расчета распределения силы при воздействии торосов
на локальный подводный объект;
а также:
- сформулирована задача оптимизации о расчете профи.ія зало
жения морского трубопровода в условиях интенсивного воздей
ствия торосов с учетом потенциальной экологической опаснос
ти, показана корректность задачи.
- предложен алгоритм решения задачи оптимизации профиля
заложения, показана корректность и практическая эффектив
ность алгоритма.
Практическая ценность работы.
Результаты исследований предназначены для использования при проектировании подводного обустройства нефтяного или нефтегазового месторождения расположенного в акватории с жестким ледовым режимом, в часности, на континентальном шельфе острова Сахалин.
Проведенные исследования поьаолили разработать следующие программные продукты:
-
Автоматизированную методику определения функции распределения высоты подторосов и расчета гарантированных параметров выбранного распределения на основе эмпирических замеров на конкретной акватории.
-
Автоматизированную методику расчета частоты воздействия торосов на подводно-устьевой комплекс нефтянных или газовых скважин.
-
Автоматизированную методику расчета средней силы и силы заданной обеспеченности при воздействии торосов на подводно-устьевой комплекс нефтянных или газовых скважин.
-
Автоматизированную методику выбора типа и расчета элементов конструкций защитных колпаков (или бункеров) для подводно-устьевых комплексов.
-
Автоматизированную методику расчета оптимального профиля заложения морского нефтепровода в северных морях с учетом экологической опасности.
Применение этих методик позволяет существенно повысить качество проектных решений при подводном обустройстве северных морских месторождений. В часности, позволяет учесть потенциальную экологическую опасность нефтепромысловых объектов на ранних стадия, предварительного проектирования.
Защищаемые положения.
На защиту выносятся следующие положения:
- методика расчета средней силы и силы заданной обеспечен
ности при воздействии торосов на подводно-устьевой ком
плекс нефтяных или газовых скважин;
- методика выбора типа и расчета элементов конструкций
защитных колпаков Сили бункеров) для подводно-устьевьк
комплексов;
- методика расчета профиля заложения морского нефтепровода в
северных морях с учетом потенциальной экологической опас
ности .
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на :
УІІІ-й Охинской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов,г. Оха-на-Сахалине, 1987г.;
Х-й научно-технической конференции молодых ученых и специалистов института Печорнипинефть, г.Ухта, 1937г.;
Мурманской областной научно-практической конференции молодых ученых, специалистов и изобретателей по проблемам освоения шельфа, г.Мурманск, 1988г.;
совместной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНПО"Союзгазавтоматика" и МИНГ им. И. М. Губкина, г.Калининград, 1988г.
Публикации.
Основные результаты диссертации опубликованы в 3 работах, список которых приведен в конце автореферата. Обьем структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и заключения, содержащего основные результаты и выводы. Общий обьем работы составляет 163 страницы, включая 108 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 35 рисунхов. Список литературы состоит из 95 наименований.
