Морское бурение — это механический процесс, при котором ствол скважины бурится ниже морского дна. Обычно его проводят с целью разведки и последующей добычи нефти , залегающей в скальных образованиях под морским дном. Чаще всего этот термин используется для описания буровых работ на континентальном шельфе , хотя этот термин также может применяться к бурению в озерах , прибрежных водах и внутренних морях .
Морское бурение представляет собой экологические проблемы как на море, так и на суше из-за добытых углеводородов и материалов, используемых во время буровых работ. Разногласия включают продолжающиеся дебаты по морскому бурению в США . [1]
Существует множество различных типов объектов, с которых проводятся морские буровые работы. К ним относятся донные буровые установки ( самоподъемные баржи и болотные баржи), комбинированные буровые и производственные комплексы, как донные, так и плавучие платформы, а также глубоководные мобильные морские буровые установки (ПБУ), включая полупогружные или буровые суда . Они способны работать на глубине воды до 3000 метров (9800 футов). На мелководье мобильные установки крепятся к морскому дну; однако на глубине более 1500 метров (4900 футов) полупогружные аппараты и буровые корабли удерживаются в необходимом месте бурения с помощью динамического позиционирования .
Примерно в 1891 году первые подводные нефтяные скважины были пробурены с платформ, построенных на сваях, в пресных водах Гранд- озера Сент-Мэрис в Огайо . Скважины разрабатывались небольшими местными компаниями, такими как Bryson, Riley Oil, German-American и Banker's Oil. [2]
Примерно в 1896 году первые погружные нефтяные скважины в соленой воде были пробурены на участке месторождения Саммерленд , простирающемся под проливом Санта-Барбара в Калифорнии . Скважины были пробурены на опорах, выходящих из суши в канал. [3] [4]
Другие заметные ранние работы по подводному бурению произошли на канадской стороне озера Эри в 1900-х годах и на озере Каддо в Луизиане в 1910-х годах. Вскоре после этого в приливных зонах вдоль побережья залива Техаса и Луизианы были пробурены скважины . Нефтяное месторождение Гуз-Крик недалеко от Бэйтауна, штат Техас, является одним из таких примеров. В 1920-х годах буровые работы велись с бетонных платформ на озере Маракайбо в Венесуэле . [5]
Одной из старейших подводных скважин является скважина Биби-Эйбат , введенная в эксплуатацию в 1923 году в Азербайджане . [6] [ сомнительно ] Скважина находилась на искусственном острове в мелководной части Каспийского моря . В начале 1930-х годов Техасская компания разработала первые мобильные стальные баржи для бурения в солоноватых прибрежных районах Мексиканского залива .
В 1937 году компания Pure Oil и ее партнер Superior Oil использовали стационарную платформу для разработки месторождения в 1 миле (1,6 км) от берега округа Кальказье, штат Луизиана, на глубине 14 футов (4,3 м).
В 1938 году компания Humble Oil построила деревянную эстакаду длиной в милю с железнодорожными путями в море на пляже Макфадден в Мексиканском заливе, поместив на ее конце вышку, которая позже была разрушена ураганом. [7]
В 1945 году обеспокоенность по поводу американского контроля над своими морскими нефтяными запасами заставила президента Гарри Трумэна издать указ, в одностороннем порядке расширивший американскую территорию до края ее континентального шельфа, акт, который фактически положил конец трехмильному ограничению режима « свободы морей ». . [8]
В 1946 году «Магнолия» пробурила скважину на участке в 18 милях (29 км) от побережья, установив платформу на глубине 18 футов (5,5 м) у округа Сент-Мэри, штат Луизиана . [9]
В начале 1947 года компания Superior Oil построила платформу для бурения и добычи на глубине 20 футов (6,1 м) примерно в 18 милях (29 км) от Вермилион-Пэриш, штат Луизиана. Но это был Керр-Маги , оператор для партнеров Phillips Petroleum и Stanolind Oil. & Gas , которая завершила свою историческую скважину на блоке 32 Ship Shoal в октябре 1947 года, за несколько месяцев до того, как Superior пробурила открытие на своей платформе Vermilion дальше от берега. В любом случае, это сделало скважину Керр-МакГи первым нефтяным открытием, пробуренным вне поля зрения суши. [10]
Когда морское бурение переместилось на глубину до 30 метров (98 футов), были построены стационарные платформы до тех пор, пока не возникла потребность в буровом оборудовании на глубине от 100 футов (30 м) до 120 метров (390 футов) в заливе. В Мексике первые самоподъемные установки начали появляться у специализированных подрядчиков по морскому бурению. [11]
Первая полупогружная установка появилась в результате неожиданного наблюдения в 1961 году. [12] Компания Blue Water Drilling владела и эксплуатировала четырехколонную погружную буровую установку № 1 Blue Water в Мексиканском заливе для компании Shell Oil . Поскольку понтоны не обладали достаточной плавучестью, чтобы выдержать вес буровой установки и ее расходных материалов, ее буксировали между местами с осадкой посередине между верхней частью понтонов и нижней частью палубы. Было замечено, что подвижки на этом осадке были очень небольшими, и Blue Water Drilling и Shell совместно решили попробовать эксплуатировать буровую установку в плавучем режиме. Концепция закрепленной, устойчивой плавучей глубоководной платформы была разработана и опробована еще в 1920-х годах Эдвардом Робертом Армстронгом с целью эксплуатации самолетов с изобретением, известным как «сидром». Первый специально построенный полупогружной буровой аппарат Ocean Driller был спущен на воду в 1963 году компанией ODECO . С тех пор многие полупогружные аппараты были специально разработаны для мобильного морского флота буровой отрасли.
Первым морским буровым судном было CUSS 1 , разработанное для проекта Мохоле для бурения земной коры. [13]
По состоянию на июнь 2010 года в мировом парке морских буровых установок насчитывалось более 620 мобильных морских буровых установок (самоподъемных, полуподводных лодок, буровых судов, барж и т. д.). [14]
Одним из самых глубоких узлов в мире в настоящее время является Пердидо в Мексиканском заливе, плавающий на глубине 2438 метров (7999 футов). Он управляется компанией Royal Dutch Shell , его строительство обошлось в 3 миллиарда долларов. [15] Самая глубокая действующая платформа — это FPSO Petrobras America Cascade на месторождении Walker Ridge 249 на глубине 2600 метров (8500 футов). [16]
Морское бурение обычно осуществляется с платформ, известных как мобильные морские буровые установки (ПБУ), которые могут быть одного из нескольких форматов, в зависимости от глубины воды:
Известные морские месторождения включают:
Добыча нефти и газа на море является более сложной задачей, чем наземные установки, из-за удаленности и более суровых условий. Большая часть инноваций в шельфовом нефтяном секторе направлена на преодоление этих проблем, включая необходимость создания очень крупных производственных мощностей. Добывающие и буровые объекты могут быть очень большими и требовать больших инвестиций, например, платформа Тролль А , стоящая на глубине 300 метров (980 футов). [20]
Морская платформа другого типа может плавать с помощью швартовной системы, позволяющей удерживать ее на месте. Хотя плавучая система может быть дешевле на более глубоких водах, чем стационарная платформа, динамичный характер платформ создает множество проблем для буровых и добывающих предприятий.
Океан может добавить к столбу жидкости несколько тысяч метров и более. Добавление увеличивает эквивалентную плотность циркуляции и забойное давление в бурящихся скважинах, а также энергию, необходимую для подъема добываемых жидкостей для разделения на платформе.
Сегодняшняя тенденция заключается в том, чтобы проводить больше операций по добыче под водой , отделяя воду от нефти и закачивая ее повторно, вместо того, чтобы закачивать ее на платформу или переливать на берег, при этом над морем не видно никаких сооружений. Подводные установки помогают разрабатывать ресурсы во все более глубоких водах — местах, которые раньше были недоступны — и преодолевать проблемы, создаваемые морским льдом, например, в Баренцевом море . Одной из таких проблем на мелководье является пропахивание морского дна дрейфующими льдами (средства защиты морских установок от воздействия льда включают закапывание в морское дно).
Морские обитаемые объекты также создают проблемы с логистикой и человеческими ресурсами. Морская нефтяная платформа сама по себе представляет собой небольшой поселок с кафетерием, спальными помещениями, административными и другими вспомогательными функциями. В Северном море сотрудников перевозят на вертолете на двухнедельную смену. Они обычно получают более высокую зарплату, чем береговые рабочие. Припасы и отходы перевозятся на кораблях, и их доставку необходимо тщательно планировать, поскольку место для хранения на платформе ограничено. Сегодня много усилий уходит на то, чтобы переместить как можно больше персонала на берег, где руководство и технические эксперты поддерживают связь с платформой посредством видеоконференций. Работа на суше также более привлекательна для стареющей рабочей силы в нефтяной промышленности , по крайней мере, в западном мире. Эти усилия, среди прочего, содержатся в установленном термине «комплексные операции» . Более широкое использование подводных объектов помогает достичь цели по сохранению большего количества рабочих на берегу. Подводные объекты также легче расширять за счет новых сепараторов или различных модулей для разных типов нефти, и они не ограничены фиксированной площадью надводной установки.
Морская добыча нефти связана с экологическими рисками, в первую очередь с разливами нефти из нефтяных танкеров или трубопроводов, по которым нефть транспортируется с платформы на береговые объекты, а также с утечками и авариями на платформе (например, разлив нефти Deepwater Horizon и разлив нефти Ixtoc I ). [21] Также образуется пластовая вода , которая представляет собой воду, вынесенную на поверхность вместе с нефтью и газом; Обычно он очень соленый и может включать растворенные или неразделенные углеводороды.
