Технологии компании «Статойл» по освоению нефтегазовых месторождений арктического шельфа

Компания «Статойл» осуществила ряд проектов по разработке технологий для освоения морских месторождений Арктики

О. Т. ГУДМЕСТАД, Д.Е. ВИНДСТАД, X. ГРЕЙФФ ДЖОНСЕН, А. Б. ЗОЛОТУХИН
Компания «Статойл», Ставангер, Норвегия
Компания «Статойл», Центр по Разработке технологий, Трондхейм, Норвегия
Университет г. Ставангер. Норвегия
РГУ нефти и газа им. Губкина, Москва, Россия

Резюме

В течение последнего десятилетия компания «Статойл» осуществила конкретный научно-исследовательский проект, нацеленный на разработку технологий для освоения морских регионов с холодным климатом и сложными ледовыми условиями. Основные аспекты этого проекта представлены в настоящей работе. Кроме того, имеется несколько технологий, которые были разработаны самой компанией и которые необходимы для эффективного освоения месторождений в арктических морях.

Необходимо также подчеркнуть то особое внимание, которое уделяет компания «Статойл» вопросам безопасности и охраны окружающей среды в силу удаленности возможных арктических морских проектов по освоению ресурсов и в силу высокой уязвимости арктических регионов относительно промышленного загрязнения. Чтобы гарантировать высокое качество морских конструкций в Арктике, мы настоятельно поддерживаем продолжающуюся программу Международной Организации Стандартизации по подготовке Международных арктических морских стандартов в области строительства.

В рамках бюджета на 2005 год мы предложили следующие направления работ:

Арктические экологические проблемы

Бурение в Арктике

Возникновение льда и ледовые нагрузки

Освоение арктических месторождений

Обеспечение транспортировки продукции по трубопроводам

Холодный поток нефтяных продуктов по трубопроводам

Транспортировка в районах со сложной ледовой обстановкой

Реализация проектов и логистика

Поддерживающие технологии

Для рентабельного освоения морских углеводородных месторождений самое важное - добиться сокращения до минимума числа платформ для того, чтобы уменьшить капитальные затраты проектов. Этого можно достичь за счет использования скважин с длинными стволами и за счет подводного подсоединения скважин к существующим платформам. В освоенных районах Северного моря продолжаются усилия по более полному извлечению запасов с существующих платформ.

Главная цель состоит в том, чтобы извлечь как можно больше запасов в радиусе 10 км от любой платформы за счет скважин с повышенной протяженностью стволов и за счет горизонтальных скважин, при чем любая залежь с углеводородами в радиусе до 80 км может быть освоена с существующей платформы посредством использования подводных скважин и трубопроводов, покрытых специальной изоляцией для предотвращения образования гидратных пробок.

Более чем за 20 лет компания «Статойл» вложила значительную долю своего бюджета, направленного на разработку технологий, в изучение вопросов, связанных с двухфазными и многофазными потоками в трубопроводах. Как видно по проекту «Сновит», использование двухфазной технологии потока, когда поток состоит из воды и газа, может осуществляться на значительно большие расстояния; в рамках этого проекта весь добытый относительно сухой газ транспортируется на 140 км к береговым сооружениям без какой-либо его обработки в море. Нужно, однако, признать, что для предотвращения образования гидратов у устья скважины необходимо добавлять значительное количество моноэтилен гликоля (МЭГ). Касательно многофазной транспортировки газа, нефти и воды ограничения относительно длины трубопроводов для неподготовленного потока продукции зависят больше от свойств нефти; причем образование парафина/выпадение смол в трубопроводе может стать серьезной проблемой. Продолжаются исследования в области увеличения протяженности транспортировки потока продукции скважин по трубопроводам. Компания «Статойл» считает эту технологию чрезвычайно важной для арктических проектов и осуществляет проект по изучению потоков в трубопроводах в тесной увязке с более конкретными арктическими инжиниринговыми проектами.

Компания «Статойл» работает в направлении разработки технологий транспортировки продукции для арктических проектов

Компания «Статойл» также играет ведущую роль в развитии технологий чистого и эффективного геологоразведочного бурения.

Продолжающиеся работы по геологоразведочному бурению в норвежской части Баренцева моря станут полномасштабным испытанием для нового оборудования для хранения, обработки и транспортировки бурового шлама с буровой установки на судно (например, дежурное судно). Компания «Статойл» также финансирует диссертационные исследования, целью которых является разработка метода многокритериальной оценки процесса полного управления флюидами в ходе буровых работ.

Для успешной реализации арктических проектов очень важна технология оптимальной выработки запасов месторождений. На нефтяном месторождении «Статфьорд» благодаря технологиям в области контроля за разработкой запасов, успешному применению технологий закачки газа и воды и бурению горизонтальных скважин для обеспечения добычи нефти и газа из небольших залежей компания «Статойл» может достичь нефтеотдачи в 65 %. В настоящее время программа исследований компании включает проект, нацеленный на обеспечение добычи 70 % всех углеводородов скважинами, законченными с платформ, и 55 % всех запасов скважинами с подводным заканчиванием. В 2003 году в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина была проведена Конференция по повышению нефтеотдачи .

Следующая конференции должна состояться в Ставангере в 2005 году. Министерства России и Норвегии, компания «Статойл» и участвующие в этой программе университеты всячески поддерживают эту конференцию.

Технологии по обеспечению безопасности и охраны окружающей среды при освоении углеводородных месторождений в Арктике
Корпоративная стратегия компании «Статойл» в области безопасности, охраны здоровья и окружающей среды (БОЗОС) основана на принципе нулевого ущерба, и за счет своей корпоративной стратегии в области БОЗОС компания определяет оценку рисков как ключ к решению задач в этой области. В последние годы оценка рисков как инструмент управления деятельностью в области БОЗОС постепенно нашла признание у представителей соответствующих национальных и международных органов. По традиции промышленность поддерживала эти исследования, так как этот подход обеспечивает большую гибкость и лучшие возможности для снижения стоимости работ в области БОЗОС.

При освоении любого арктического месторождения углеводородов важнейшим фактором является сохранении чистоты окружающей среды. В настоящее время на платформах Северного моря применяются технологии, которые в будущем будут использоваться по всей Арктике. Эти технологии включают очистку и обратную закачку добытой воды и уменьшение эмиссий в результате работы платформ. При освоении месторождения «Сновит» СПГ производится на о. Мелкойя недалеко от Хаммерфеста, а произведенный при этом CO₂ закачивается обратно под землю с тем, чтобы уменьшить выбросы газа в атмосферу.

С точки зрения разработки конструкций работы, связанные с проектированием безопасных сооружений и средств для очистки и обратной закачки балластной воды, вносят важный вклад в обеспечение безопасности и охраны окружающей среды (О. Т. Гудместад, 2003 г).

В плане исследований по созданию безопасных и экологичных технологий и обеспечения безопасности персонала крайне важно уметь обращаться с любыми выбросами углеводородов в окружающую среду. Поэтому компания «Статойл» уделяет большое внимание вопросу развития методологии оценки экологических рисков, планам реагирования в чрезвычайных ситуациях и методам борьбы с нефтяными разливами. Участие в международных совместных проектах по разработке технологий является лучшей гарантией того, что все работы в Арктике будут проводиться с приемлемым уровнем риска для персонала, окружающей среды и сооружений.

Некоторые определенные результаты научно-исследовательского проекта компании «Статойл» в области инжиниринга в морских условиях Арктики

В течение прошедшего десятилетия компания «Статойл» вела научно-исследовательскую работу в области развития проектных технологий для освоения месторождений в Арктике. Проект занимался ключевыми технологиями, необходимыми для успешного проектирования сооружений для Арктики (Гудместад и Лёсет, 2004 г). Эти технологии актуальны для разработки свободной ото льда норвежской части Баренцева моря, а также для освоения областей со сложными ледовыми условиями. Исследования способствуют осуществлению программы бурения компании «Статойл» в Баренцевом море и попыткам развития бизнеса компании в других областях Арктики. Проект сосредоточен на транспортной технологии, поскольку различные природные параметры меняются в различных районах и регионах Арктики, а проблемы, связанные с транспортировкой, остаются общими для всех рассматриваемых областей.

Ключевым аспектом научно-исследовательского проекта в области инжиниринга в морских регионах Арктики является сотрудничество между норвежскими и российскими университетами для того, чтобы подготовить новое поколение инженеров и исследователей, которые будут вовлечены в освоение ресурсов Арктики. Сотрудничающие учреждения - это Норвежский Университет Науки и Техники в Трондхейме, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина в Москве, санкт-петербургский Государственный Политехнический Университет и Ставангерский Университет.

Профессора из этих университетов подготовили учебник (авторы: А. Золотухин и др., 2000 г), который определяет особенности арктических условий, суммирует основные сложности, связанные с арктическими проектами, и указывает на технические решения, которые способствуют реализации проектов по освоению углеводородных месторождений Арктики.

Учебник используется в процессе преподавания курса по Морскому инжинирингу в Арктике, который ежегодно ведется на УКС (Университетских курсах на Свальбарде), а также используется в программах обучения другими университетами, участвующими в этом сотрудничестве. Компания «Статойл» поддерживает обменную программу между Норвежским Университетом Науки и Техники в Трондхейме и Государственным Политехническим Университетом в Санкт-Петербурге, в ходе которой студенты могут проходить обучение на УКС продолжительностью до одного года. Эта программа дала возможность значительному числу российских и норвежских студентов создать задел будущего сотрудничества между инженерами этих двух стран. Некоторые студенты из РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина были приглашены в Ставангер для продолжения учебы. Недавно была опубликована работа по «Неопределенностям и рискам при планировании освоения морских месторождений» (Е. Кочнев и др.. 2004 г).

Значительная поддержка студентов осуществляется через финансовую и техническую поддержку написания дипломных и кандидатских работ. Важная часть исследований проводится в Ван Мийенфьорде на Свальбарде. Ледовые скопления в этом фьорде типичны для Арктики - однако, фьорд почти закрыт островом, создавая устойчивую ледовую обстановку, в которой можно проводить полномасштабные и управляемые эксперименты. Кроме того, там имеется полностью развитая инфраструктура в поселке горняков Свеа, у основания фьорда.

В этом заливе проводились эксперименты по перемещению искусственно созданных торосов по морскому дну для того, чтобы исследовать их взаимодействие, а также взаимодействие торосов с подводными трубопроводами, расположенными на небольших морских глубинах (П. Лиферов и др.. 2004 год, П. Лиферов и К. Хойланд. 2004. К. Хойланд и П. Лиферов, 2004 г.). Цель исследования состоит в том, чтобы получить дополнительные сведения о необходимых глубинах заглубления подводных трубопроводов в грунт при их прокладке на мелководье.

В ходе другого эксперимента, проведенного в этом фьорде, исследовалось взаимодействие между морским льдом и вертикальной конструкцией/сваей (П. Мослет и др., 2004 г, и П. Мослет и К. Хойланд. 2004 г). Эта проблема - одна из классических проблем инжиниринга в ледовых условиях, и местоположение Ван Мийенфьорда позволило успешно провести и проконтролировать полномасштабные испытания.

Эта работа продолжается; особое внимание уделяется изучению свойств ледовых торосов (С. Шафрова, 2004 г), причем готовятся планы по расширению исследований взаимодействия построенных конструкций и торосов.

Кроме того, мы считаем вопросы транспортировки жидкостей из морских хранилищ на танкеры в Арктике ключевым аспектом для проведения безопасных и экологичных работ в арктических морях. Арнор Иенсен (2002 год) продемонстрировал эффективность использования Технологии погрузки с погруженной башни (ППБ) для арктических условий. Технология ППБ - это технология, первоначально разработанная компанией «Статойл». Для того, чтобы доказать, что райзер, соединяющий танкер с хранилищем, надежен при эксплуатации в условиях неблагоприятных нагрузок, С. Лёсет и Б. Боннемар (Б. Боннемар. 2004 г) разработали армированную модель райзера, специально предназначенную для сопротивления нагрузкам, вызванным плавучими льдинами и плавающими торосами.

Разработка стандарта Международной Организации Стандартизации (ISO) для проектирования морских арктических конструкций

Продолжается международная программа по Разработке стандарта Международной Организации Стандартизации (ISO) для проектирования морских арктических конструкций. Компания «Статойл АСА» поддерживает эту работу, участвуя в Рабочей группе, готовящей эти стандарты, в Секциях, готовящих текст определенных параграфов, и оказывая финансовую поддержку людям, вовлеченным в работу в рамках нескольких секций. Мы осознаем, что высокий уровень безопасности, присущий норвежским стандартам, также закладывается и в документы Международной Организации по Стандартизации. Хотя разработка международных стандартов занимает немало времени, ожидается, что рабочий проект стандартов будет доступен для применения при освоении арктических морских месторождений уже в 2006 году.

Литература
B. Bonnemaire: "Response of an armoured riser for Arctic Offshore Loading", paper presented at the 17n hit. //Symposium on ice, IAHR, St. Petersburg- June 2004
О. Т. Gudmestad: "Contributions from the structural engineering discipline of the oil industry to a clean environment" //paper presented at POAC conference. Trondheim 2003.
О. Т. Gudmestad and S. Leser. "Key considerations in the design of offshore production facilities for Arctic Offshore Conditions", paper presented at the 17n Int. //Symposium on ice, IAHR, St. Petersburg, June 2004.
K. V. Hetyland and P. Liferov: 'Ice ridge scouring experiments. Part II: Consolidation and Physico-mechanical properties", paper submitted to //Cold Regions Science and Technology, 2004
A. Jensen: "Evaluation of Concepts for Loading of Hydrocarbons in Ice-infested Waters" //Dr Ing. Thesis, NTTMU, Trondheim, 2002
E.A. Кочиев, А.Б. Золотухин, И.Т. Мищенко, Д. Макеляеичус, В.Л. Пелраков, О.Т. Гудместад: «Учет неопределенности исходныз данных и оценка риска при проектировании разработки морского месторождения природных углеводородов» //журнал «Нефть, газ и бизнес», №. 1, 2004, с 13-19,
"P. Liferov and К. V. Hetyland: "In-situ ice ridge scour tests. Part I: Experimental set up and basic results", paper submitted to //Cold Regions Science and Technology, 2004
P. Liferov, P.O. Moslet, R. Nils en, K. Hoyland and S. Leset: "In-situ ice ridge scour test", paper presented at the 17n Int. //Symposium on ice, IAHR, St. Petersburg, June 2004.
P.O. Moslet, P. Liferov, R. Nilsen, K.V. Hoyland, M. Bjerkas, B. Bonnemaire, J. Dybdahl and S. Loset: "Sea - Ice Vertical Pile Interaction Experiment, Part I: Test Set-up and Ice Properties, paper presented at the 17th Int. //Symposium on ice, IAHR. St. Petersburg, June 2004.
P.O. Moslet and K. V. Hoyland: "Sea - Ice Vertical Pile Interaction Experiment, Part II: Test Results 2003", paper presented at the 17th Int. //Symposium on ice, IAHR, St. Petersburg, June 2004.
S. Shafrova, P. Liferov and K. Shkhinelc Modelling Ice Rubble with Pseudo-discrete continuum model", paper presented at the 17th Int. //Symposium on ice, IAHR, St. Petersburg, June 2004.
А.Б. Золотухин, ОТ. Гудместад, A.M. Ермаков, Р.А. Якобсен, И.Т. Мищенко, М.С. Воек, С. Лёсет и К.Н. Шхинек. «Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морских сооружений в Арктике». 700 с. //Изд-во «Нефть и Газ», Москва, 2000 (Русское издание, английское издание опубликовано е 1999 г).

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2004"