RU2014243C1

RU2014243C1 - Method of industrial complex underwater exploitation of sea fields

Info

Publication number: RU2014243C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Лещев; О.К. Эделев; Ю.К. Шустиков
Original assignee: Центральное конструкторское бюро "Лазурит"
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: gas production. SUBSTANCE: method of industrial complex underwater exploitation of sea fields, mainly of gas condensate in glacial conditions, including stage-by-stage mining of product, primary processing in the underwater position by means of functional equipment, temporary storage and delivery to the surface; the level of production, resource according to the field capacity and the limits of the depth of lay-out of industrial processing units with functional equipment disposed on them are assigned; the industrial processing units are moved within these limits to an optimum depth due to variation of their own buoyancy; in this case the number of industrial processing units is determined according to their total output corresponding to the level of production and resource according to the field capacity, the lower limit of lay-out of industrial processing units is the technologically minimum allowable distance from the given platform with the well mouth equipment. EFFECT: facilitated procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к разработке газоконденсатных месторождений на морских глубинах в условиях сложной метеорологической обстановки, включая ледовые районы Арктики. The invention relates to the development of gas condensate fields at sea depths under difficult weather conditions, including the ice regions of the Arctic.

Известны различные способы подводной разработки морских месторождений газоконденсата, в том числе и на глубоководных участках в арктических районах. Various methods are known for underwater development of offshore gas condensate deposits, including in deepwater areas in the Arctic regions.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ комплексной разработки нефти и газа на шельфе арктических морей, основанный на использовании системы средств под единым названием "Текока" ("Нефть, газ и нефтехимия за рубежом", переводное издание журналов США), который включает средства для наведения работ по добыче нефти и газа, операции по их промысловой обработке, хранению, сливу, транспортировке [1]. The closest in technical essence to the proposed one is a method for the integrated development of oil and gas on the shelf of the Arctic seas, based on the use of a system of tools under the single name "Tecoca" ("Oil, Gas and Petrochemicals Abroad", translated edition of US magazines), which includes funds for guidance on oil and gas production, operations for their field processing, storage, discharge, transportation [1].

Добычу нефти и газа осуществляют на морских акваториях с тяжелыми окружающими условиями при глубинах 300 м и более. Заключается в том, что все операции (указанные выше) производят с помощью единой системы-установки, включающей плавучую полупогружную платформу с натяжными опорами и бетонным кессоном, погруженным в воду, которая имеет большое водоизмещение, что обеспечивает снижение различных внешних нагрузок (воздействий). В бетонном кессоне осуществляют сепарацию нефти и газа от воды, из газа извлекают жидкие углеводороды (конденсат). Нефть и конденсат закачивают в хранилище на этом же кессоне, из которого сливают их в надводные танкеры, совершающие челночные рейсы между платформой и берегом. Газ и воду закачивают обратно в скважину. Oil and gas are produced in offshore areas with harsh environmental conditions at depths of 300 m and more. It consists in the fact that all operations (indicated above) are performed using a single installation system, including a floating semi-submersible platform with tension supports and a concrete caisson immersed in water, which has a large displacement, which ensures a reduction in various external loads (influences). In a concrete caisson, oil and gas are separated from water, liquid hydrocarbons (condensate) are extracted from the gas. Oil and condensate are pumped into storage at the same caisson, from which they are poured into surface tankers shuttling between the platform and the shore. Gas and water are pumped back into the well.

Данный способ комплексной разработки морских месторождений, хотя и является экономическинедорогим по капитальным вложениям и может быть применен в условиях Арктики, но он имеет преимущества при использовании для месторождений с невысоким уровнем добычи продукта (нефти, газа, конденсата), месторождений с невысокой мощностью и не может быть использован в условиях круглогодичного режима эксплуатации при наличии обширных ледовых полей, айсбергов и на месторождениях с большим дебитом продукта добычи. Для решения этого потребуется значительно увеличить массо-габаритные характеристики бетонных погружных кессонов, что технически неосуществимо в условиях современных заводов без их значительной реконструкции при высоких материальных затратах усложнится также технология сборки, установки и доставки на место добычи с повышением соответствующих затрат на эти операции. This method of integrated development of offshore fields, although it is economically inexpensive for capital investments and can be applied in the Arctic, but it has advantages when used for fields with a low level of production of the product (oil, gas, condensate), fields with low power and cannot be used in a year-round operation mode in the presence of extensive ice fields, icebergs and in fields with a large production rate of the product. To solve this, it will be necessary to significantly increase the mass and size characteristics of concrete submersible caissons, which is technically not feasible in modern plants without significant reconstruction at high material costs, the assembly, installation and delivery to the production site will also be complicated with an increase in the corresponding costs for these operations.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности способа при наименьших затратах на его осуществление. The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the method at the lowest cost for its implementation.

Достигается это тем, что способ разработки подводных морских месторождений осуществляют с помощью отдельных систем (блоков), снабженных комплексным оснащением для получения готового продукта, каждый из которых устанавливают, закрепляя якорными связями к поверхности морского дна, с возможностью изменения собственной плавучести, переходя из надводного положения в подводное, маневрируя по заданной глубине погружения, в зависимости от состояния моря, климатических и ледовых условий, при этом общая суммарная производительность блоков соответствует заданному уровню добычи и ресурсу по мощности месторождения. Их размещают на технологически допустимом минимальном расстоянии от устьевого оборудования, заранее смонтированного на донной плите с возможностью подэтапного ввода каждой подводной скважины с последующей подачей продукта добычи в подводную эксплуатационную магистраль на блоки получения готового продукта с дальнейшим отводом готового продукта в подводную транспортную магистраль с возможностью его подэтапного отбора хранения, транспортировки и т.п. При этом обслуживание всего подводного промысла осуществляют с помощью подводных аппаратов и подводного судна обслуживания, в том числе и для исключения аварийных ситуаций. Существенность отличия предлагаемого способа состоит в то, что обеспечена возможность подводной комплексной разработки практически любых крупных морских месторождений, в частности газоконденсатных, на больших глубинах с исключением зависимости от внешних факторов (метеорологических, климатических, ледовых, волновых), включая сложную ледовую обстановку. При этом для создания средств производства (осуществления) способа обеспечена возможность использования технических и производственных мощностей заводов страны с дальнейшим комплексным обслуживанием всего подводного промысла, включая добычу, обработку и доставку продукта. This is achieved by the fact that the method of developing subsea marine deposits is carried out using separate systems (blocks) equipped with integrated equipment for obtaining the finished product, each of which is installed by anchoring to the surface of the seabed, with the possibility of changing its own buoyancy, moving from the surface underwater, maneuvering at a given depth of immersion, depending on the state of the sea, climatic and ice conditions, while the total total capacity of the units corresponds to a given production level and resource by field capacity. They are placed at a technologically permissible minimum distance from the wellhead equipment mounted in advance on the bottom plate with the possibility of a phased introduction of each subsea well with the subsequent supply of the production product to the subsea production line to the finished product receiving units with further discharge of the finished product to the subsea transportation line with the possibility of its sub-stage selection of storage, transportation, etc. In this case, the service of the entire underwater fishing is carried out using underwater vehicles and an underwater service vessel, including for the elimination of emergency situations. The significant difference between the proposed method is that it is possible to underwater comprehensive development of almost any large offshore fields, in particular gas condensate, at great depths with the exception of dependence on external factors (meteorological, climatic, ice, wave), including difficult ice conditions. At the same time, to create the means of production (implementation) of the method, it is possible to use the technical and production capacities of the country's plants with further comprehensive servicing of all underwater fishing, including the extraction, processing and delivery of the product.

На фиг. 1 приведена схема (пример) устройства подводного газоконденсатного месторождения; на фиг. 2 - то же, объемное изображение в качестве примера для Штокмановского газо-конденсатного месторождения; на фиг. 3 - подводное судно обеспечения при выполнении одной из операций. In FIG. 1 shows a diagram (example) of a device for an underwater gas condensate field; in FIG. 2 - the same, volumetric image as an example for the Shtokman gas condensate field; in FIG. 3 - submarine support vessel when performing one of the operations.

Схема осуществления способа содержит средства подводного помысла, каждое из которых выполняет следующие задачи. Донная плита с устьевым оборудованием 1 служит для отбора добываемого продукта из подводных скважин. Блок управления и энергоснабжения 2 предназначен для выработки электроэнергии и подачи ее на все энергопотребители подводного промысла и управления им. Блок промысловой обработки 3 предназначен для первичной переработки добываемого продукта. Подводное судно обеспечения 4 используется для подводных профилактических, ремонтных, спасательных работ на промысле. Подводная емкость 5 конденсата служит для его хранения. Погружной причал 6 предназначен для передачи конденсата из подводной емкости 5 на танкер 7, используемый для челночных рейсов промысел-берег. Промежуточная компрессорная станция 8 для поддержания постоянного давления в транспортной магистрали при значительном расстоянии до потребителя (свыше 300 км). Эксплуатационная магистраль 9 служит для подачи продукта добычи от донной плиты с устьевым оборудованием 1 на блок промысловой обработки 3. Транспортная магистраль 10 - для подачи продукта промысла к потребителю. The implementation scheme of the method comprises underwater means, each of which performs the following tasks. The bottom plate with wellhead equipment 1 serves to select the produced product from subsea wells. The control unit and power supply 2 is designed to generate electricity and supply it to all energy consumers of underwater fishing and its management. Field processing unit 3 is intended for primary processing of the extracted product. Support submarine 4 is used for underwater preventive, repair, and rescue operations in the field. The underwater condensate tank 5 serves to store it. Submersible berth 6 is designed to transfer condensate from underwater tank 5 to tanker 7, used for shuttle fishing-shore trips. Intermediate compressor station 8 to maintain constant pressure in the transport line with a significant distance to the consumer (over 300 km). Production line 9 serves to supply the production product from the bottom plate with wellhead equipment 1 to the field processing unit 3. Transport line 10 - to supply the production product to the consumer.

Способ осуществляют в следующей последовательности операций. В районе предполагаемой добычи на морском дне устанавливают донную плиту 1, в которой с помощью морской буровой платформы или бурового судна производят разработку скважин (не показано). Обустраивают скважины, устанавливают устьевое оборудование, фонтанную арматуру, трубопроводы и т.п., располагаемые на донной плите 1. На минимально допустимом технологически расстоянии от донной плиты на якорных связях устанавливают блоки промысловой обработки, снабженные функциональным оборудованием и за счет изменения собственной плавучести в зависимости от состояния моря и ледовых условий их переводят на необходимую глубину, маневрируя в пределах заданной глубины. Количество блоков определяют по заданному уровню добычи, а ресурс - по мощности месторождения, при этом общая суммарная производительность их равна уровню добычи промысла. The method is carried out in the following sequence of operations. In the area of the proposed production, a bottom plate 1 is installed on the seabed, in which wells are developed (not shown) using an offshore drilling platform or a drilling vessel. Wells are equiped, wellhead equipment, fountain fittings, pipelines, etc. are installed, located on the bottom plate 1. At the minimum technologically acceptable distance from the bottom plate, the field processing units equipped with functional equipment are installed at anchor links due to changes in their own buoyancy depending from the state of the sea and ice conditions they are transferred to the required depth, maneuvering within the specified depth. The number of blocks is determined by a given level of production, and the resource is determined by the capacity of the field, while their total total productivity is equal to the level of production of the field.

Блоки промысла обработки 3 соединяют с донной плитой 1 эксплуатационной магистралью 9 для подачи в них продукта добычи с возможностью поэтапного ввода последних и с транспортной магистралью 10 для подачи продукта промысла потребителю с возможностью поэтапного сбора, отбора, хранения и т.п. Processing processing units 3 are connected to the bottom plate 1 by the production line 9 for supplying a production product to them with the possibility of phased entry of the latter and with a transport line 10 for supplying the production product to the consumer with the possibility of stage-by-stage collection, selection, storage, etc.

Осуществляют постоянное комплексное обеспечение подводного промысла с помощью обеспечивающего судна, подводных аппаратов и т.п., включая исключение аварийных ситуаций, спасение людей и др. операции для выполнения комплексного обеспечения. They provide constant comprehensive support for underwater fishing with the help of a supporting vessel, underwater vehicles, etc., including the elimination of emergency situations, rescue of people and other operations for the implementation of integrated support.

Пример выполнения способа дается на основе приведенной схемы на фиг. 1 и фиг. 2 и технологических и конструктивных проработок применительно к морскому Штокмановскому газоконденсатному месторождению, имеющему заданный уровень добычи газа соответственно 20, 30 и 40 млр м/год при ресурсной базе-мощности месторождения, оцениваемой в 4 х 10¹² м³ газа с содержанием в нем конденсата 16-20 г/м при глубине моря в этом районе 300-350 м.An example of the method is given based on the diagram in FIG. 1 and FIG. 2 and technological and design studies in relation to the Shtokman offshore gas condensate field having a given gas production level of 20, 30 and 40 mln m / year, respectively, with a resource base-field capacity estimated at 4 x 10 ¹² m ^{3 of} gas with a condensate content of 16 -20 g / m with a sea depth of 300-350 m in this area.

Донная плита 1 (на фиг. 2 - 2 шт) установлена на морском дне и имеет 10-12-ть пробуренных скважин, оборудованных устьевым оборудованием, уровень добычи газо-конденсата 27 млн м³ в сутки (10 млрд м³/год) каждая.The bottom plate 1 (in Fig. 2 - 2 pcs) is installed on the seabed and has 10-12 drilled wells equipped with wellhead equipment, the level of gas condensate production is 27 million m ³ per day (10 billion m ³ / year) each .

Для переработки такого количества продукта добычи установлено два блока промысловой обработки 3, соединенные эксплуатационной магистралью 9 с донной плитой 1, на минимально допустимом технологически расстоянии от последней не более 1 км. Блоки 3 прикреплены к подводному грунту при помощи якорных связей с возможностью изменения собственной плавучести. В каждом блоке промысловой обработки 3 происходит первичная переработка продукта добычи методом низкотемпературой сепарации с разделением газа и конденсата, который поступает затем по трубопроводу в подводную емкость 5. Из емкости 5 конденсат периодически откачивают через погружной причал 6 в танкер 7 для установки на берег. Газ из блоков 3 отводят потребителю. При транспортировке газа на расстояние свыше 300 км в составе транспортной магистрали предусмотрены компрессорные станции 8 для поддержания постоянного рабочего давления в магистрали 10. Блок управления и энергоснабжения 2 осуществляет все функциональные мероприятия по подводным кабелям всех подводных стационарных средств промысла. В качестве подводного судна обеспечения 4 использовано судно водоизмещением около 5000 т, длиной 119 м, шириной 11 м, глубиной погружения 500 м, автономностью 40 сут, оснащенное колоколом для доставки под водой обслуживающего персонала, средствами жизнеобеспечения, ЗИПа, автономным транспортно-спасательным аппаратом для инспекции подводных сооружений и коммуникаций, подводных работ, транспортировки водолазов, эвакуации персонала, обитаемым рабочим подводным аппаратом для монтажных и ремонтных работ, подъема и транспортировки грузов, глубоководным водолазным комплексом для работ на глубинах до 500 м, грузовым захватным устройством и др. средствами. To process such an amount of production product, two field processing units 3 were installed, connected by production line 9 to the bottom plate 1, at the technologically minimum permissible distance from the latter no more than 1 km. Blocks 3 are attached to the underwater soil using anchor links with the ability to change their own buoyancy. In each block of field processing 3, the primary product is processed by the low-temperature separation method with the separation of gas and condensate, which then flows through the pipeline into the underwater tank 5. From the tank 5, the condensate is periodically pumped through the immersion berth 6 into the tanker 7 for installation onshore. Gas from blocks 3 is diverted to the consumer. When transporting gas over a distance of more than 300 km, compressor stations 8 are provided as part of the transport line to maintain a constant working pressure in the line 10. The control and power supply unit 2 carries out all functional activities for submarine cables of all underwater stationary fishing facilities. As an underwater support vessel 4, a vessel with a displacement of about 5000 tons, 119 m long, 11 m wide, 11 m deep, 500 m immersion depth, 40 day autonomy, equipped with a bell for delivery of service personnel under water, life support equipment, spare parts, and an autonomous transport and rescue vehicle for inspection of underwater structures and communications, underwater operations, transportation of divers, evacuation of personnel, a habitable working underwater vehicle for installation and repair work, lifting and transportation of goods, deep one diving complex for operations at depths of up to 500 m, a cargo gripping device and other means.

Описанный пример выполнения способа наглядно показывает возможность подводной промысловой разработки практически любых по мощности газоконденсатных месторождений, включая тяжелые условия Арктики, с высокой надежностью для людей и техники. The described example of the method performance demonstrates the possibility of underwater field development of virtually any gas condensate fields, including the harsh conditions of the Arctic, with high reliability for people and equipment.

Claims

METHOD FOR INDUSTRIAL COMPREHENSIVE UNDERWATER DEVELOPMENT OF MARINE DEPOSITS mainly for gas condensate in ice conditions, including extraction of the product of the fishery, initial processing in the underwater position using functional equipment, temporary storage and delivery to the surface, characterized in that, in order to increase efficiency and reliability at the lowest cost development of subsea deposits of any capacity using flexible regulation by means of development using set xn underwater support, set the production level, resource by field power and depth limits of the location of the field processing units with the functional equipment located on them, within these limits, due to the change in their own buoyancy, the field processing units are moved to the optimum depth, while the number of field processing units is determined according to their total productivity, corresponding to the level of production and resource by the capacity of the field, the lower limit of the location of the blocks of the field work is the technologically minimum allowable distance from this plate with wellhead equipment, and the production of the product of the field, primary processing, temporary storage and delivery to the surface is carried out in stages in accordance with the input of each subsequent subsea well.