Необходимость создания плавучих буровых установок нового поколения для России

Автор: А. М. Григорьев, Г. К. Крупнов, В. В. Минин, В. Н. Шорин 
"НефтьГазПромышленность" 7 (35)

Необходимость создания плавучих буровых установок  нового поколения для России

Наиболее ответственным  и важным этапом на пути к освоению морских нефтегазовых месторождений является проведение поисково-разведочного бурения морских скважин. Только по его результатам можно оценить капитальные вложения, достигающие нескольких миллиардов долларов на одно месторождение, которые будут направлены на бурение эксплуатационных скважин, обустройство месторождения, а также транспортировку добытой углеводородной продукции на переработку и рынки сбыта.

Для бурения  скважин в морских условиях, в  отличие от сухопутных, используется комплекс сложнейшей техники: 
— Плавучие буровые установки (самоподъемные — СПБУ, полупогружные — ППБУ и буровые суда и морские стационарные платформы, с которых осуществляется бурение поисково-разведочных и эксплуатационных скважин;  
— Специализированные суда обеспечения работ:  
морские буксиры, в том числе для постановки и снятия якорей массой 15–20 т, в случае проведения работ ПБУ на больших глубинах (буксиры-завозчики якорей); 
транспортные суда снабжения, предназначенные для перевозки технологических грузов, воды и оборудования;  
пассажирские суда для смены экипажей морских платформ;  
специализированные суда для проведения подводно-технических и водолазных работ (обследование и ремонт подводного устьевого оборудования, подводных магистральных и внутрипромысловых трубопроводов), в том числе как с использованием труда водолазов-глубоководников, находящихся длительное время под повышенным давлением в атмосфере искусственных дыхательных гелиево-кислородных смесей, так и роботизированной техники (ROV) и т. п.

Особенности бурения  морских скважин

Принципиально технология бурения морских скважин и состав бурового оборудования не отличаются от применяемых на суше. Однако имеются три основные особенности.

Во-первых, необходимо учитывать наличие морской толщи, которая может достигать нескольких тысяч метров. Для создания замкнутой циркуляции бурового раствора в процессе бурения, безопасного проведения работ и охраны окружающей среды на ПБУ предусматривается спуск водоотделяющей колонны (райзера).

Во-вторых, для  некоторых типов ПБУ (полупогружных  и буровых судов) ветер, течения и волны вызывают их перемещения, при этом наиболее критичными являются вертикальные перемещения ПБУ, которые вызывают ударные нагрузки на долото и могут привести к быстрому износу и аварийным ситуациям с породоразрушающим инструментом. Для уменьшения отрицательного влияния вертикальных перемещений на процесс бурения на таких ПБУ предусматривается установка компенсаторов бурильной колонны и обсадных труб.

В-третьих, в  зависимости от глубин моря в месте  проведения работ и технических  характеристик ПБУ предусматривается подводное формирование устья с использованием подводного противовыбросового оборудования с возможностью аварийного отсоединения от скважины.

Современное состояние  отечественных ПБУ и необходимость создания ПБУ нового поколения

В настоящее время на заводе «Звездочка» (г. Северодвинск) ведется строительство СПБУ «Арктическая», предназначенной для эксплуатации на Баренцевом море при глубинах до 100 м с глубиной бурения скважин 6500 м.

На производственных мощностях Тюменского судостроительного завода для эксплуатации в летний период в Обско-Тазовской губе (Карское море) в 2006 г. построен плавучий буровой комплекс «Обский-1», состоящий из двух объектов: плавучей погружной буровой установки и плавучей базы комплексного обеспечения бурения. При эксплуатации комплекса буровая установка удерживается на грунте морского дна свайным креплением, а плавучая база раскрепляется около установки на якорно-швартовных связях и с помощью коммуникационного моста подает на нее электроэнергию, технологические запасы и т. п.

В Баренцевом море, одном из наиболее перспективных  морских регионов России (значительные запасы углеводородного сырья, относительная  близость к промышленным регионам —  Мурманск, Архангельск), отсутствуют  какие-либо типы ПБУ. Все ранее эксплуатирующиеся здесь ПБУ из-за проблем финансирования и высоких затрат на их содержание в межсезонный период проданы или отданы в долгосрочную аренду.

Привлечение к  буровым работам в Баренцевом море зарубежных ПБУ на условиях аренды проблематично, так как пригодных для эксплуатации в Баренцевом море установок относительно немного и, как правило, на них имеется устойчивый спрос. Поэтому арендные ставки на эти ПБУ всегда выше средних, которые в последнее время имеют ярко выраженную тенденцию роста (табл. 1).

Табл. 1. Средняя стоимость аренды СПБУ, ППБУ, буровых судов

Год	Тыс. $ / сутки	% изменения  по сравнению с предыдущим  годом
1996	68,77	0
1997	99,66	44,9
1998	83,84	–15,9
1999	45,73	–38,1
2000	47,01	2,8
2001	67,04	42,6
2002	71,88	6,7
2003	69,22	–3,7
2004	67,28	–2,8
2005	75,07	11,6
2006	95,63	27,4
2007*	172	79,9

* 61% ПБУ/судов  уже имеют контракты с указанной  средней стоимостью аренды.

С учетом изложенного  и принимая во внимание намечаемый рост спроса российских и зарубежных операторов буровых работ на шельфе, строительство отечественных ПБУ нового поколения является насущной задачей. Для России наиболее перспективными типами ПБУ следует признать СПБУ и ППБУ, поскольку они перекрывают весь диапазон глубин моря, на которых имеется/предполагается залегание перспективных нефтегазоносных структур.

С целью определения  требований к основным характеристикам  СПБУ и ППБУ был выполнен анализ их современного состояния и перспектив развития, результаты которого приводятся ниже.

Современное состояние  и основные тенденции развития ПБУ в мире

Изменение распределения  ПБУ по типам за 30 лет приведено  в табл. 2.

Табл. 2

Тип ПБУ	1974		1983		2004
	ед.	%	ед.	%	ед.	%
Самоподъемные	161	43,8	439	59,7	381	61,0
Полупогружные	109	29,6	166	22,6	171	27,5
Буровые суда и  баржи	79	21,4	92	12,5	63	10,0
Погружные	20	5,2	38	5,2	9	1,5
Итого:	369	100	735	100	625	100

Из нее видно, что наиболее распространенным типом  всегда были СПБУ. К настоящему времени  численность ПБУ сократилась  на 15%, в первую очередь, за счет сокращения строительства СПБУ (13%), практического исчезновения класса погружных ПБУ и уменьшения (в 1,5 раза) количества буровых судов и барж. 
Ниже приводятся сведения по находящимися в эксплуатации СПБУ и ППБУ, как наиболее распространенным и представляющим наибольший интерес для России типам ПБУ. Большинство из них являются относительно старыми, имеющими возраст 20 лет и более.

Основным районом  эксплуатации СПБУ, как и на протяжении всей истории их создания, продолжает оставаться Мексиканский залив, где  работает около 40% СПБУ. Этот регион явился своеобразным полигоном, на котором отрабатывались новые решения для установок практически всех типов, прежде чем они были распространены по всему миру. ППБУ, за исключением Юго-Восточной Азии, Среднего и Ближнего Востока, эксплуатируются в других регионах в примерно одинаковом количестве.

Глубины моря и бурение скважин

Глубина моря является наиболее важной характеристикой для  СПБУ, поскольку оказывает существенное влияние на размеры корпуса, длину  опорных колонн и их спуско-подъемных механизмов, а, следовательно, и стоимость постройки. Наметившаяся тенденция к увеличению средней глубины моря для СПБУ сохраняется. Так, например, если в середине 80-х гг. она составляла около 75 м, то СПБУ постройки 2000 г. и позже предназначены для эксплуатации при глубине моря около 120 м.

Основное количество ППБУ предназначено для эксплуатации при глубинах моря, не превышающих 915 м. Средняя глубина моря в месте  эксплуатации ППБУ также постоянно  возрастает — с 510 м в середине 80-х гг. до свыше 2300 м для ППБУ постройки 2000 г. и позднее.

Проектная глубина  бурения скважин (возможности установленного бурового оборудования) также имеет  тенденцию к увеличению. Наибольшие проектные глубины бурения скважин  на СПБУ достигают 10 670 м, на ППБУ — 11 430 м (табл. 3).

Табл. 3

Средняя глубина бурения скважин, м	Периоды строительства
	80-е  гг.	настоящее время	2000 г.  и позже
СПБУ	6550	7060	9280
ППБУ	6820	7710	9530

Стоимость постройки

Стоимость постройки ПБУ постоянно растет. Это обстоятельство объясняется, помимо инфляции, увеличением глубин моря и глубин бурения скважин и, соответственно, усложнением установок и ужесточением требований классификационных и надзорных органов к надежности и безопасности ПБУ (табл. 4).

Табл. 4

Тип ПБУ	Средняя стоимость* постройки ПБУ, млн. $
	80-е  гг.	то  же, с учетом инфляции	настоящее время
Самоподъемная	35	90	135
Полупогружная	83	210	440

*Под средней  стоимостью понимается стоимость  установки независимо от глубины моря, глубины бурения скважин и других технических параметров, т. е. стоимость всех установок, поделенная на их число.

Как видно из приведенных цифр, стоимость постройки  СПБУ в сопоставимых ценах увеличилась  в 1,5 раза, а ППБУ — более чем  в 2 раза (в основном за счет использования дорогих систем динамического позиционирования).

Требования  к основным характеристикам отечественных  СПБУ и ППБУ нового поколения для эксплуатации на шельфе России

Самоподъемные ПБУ. С учетом анализа, с одной  стороны, геологических условий в местах залегания структур на шельфе России, а с другой — тенденций развития этого типа ПБУ можно считать, что для России целесообразно создание СПБУ для глубин моря до 100 м (большие глубины могут быть перекрыты ППБУ), с глубиной бурения поисково-разведочных скважин до 6500 м.

С учетом того, что в сезон  штормов и в ледовый период СПБУ будут простаивать, целесообразно  на это время предусмотреть их сдачу в аренду за рубеж в районы с более благоприятными погодными  условиями, например на шельфы Африки или Австралии. С тем чтобы отечественные СПБУ были конкурентоспособными, целесообразно глубину бурения скважин увеличить до 9 000–11 000 м. Такая глубина позволит бурить не столько поисково-разведочные, сколько горизонтальные эксплуатационные скважины, что существенно расширяет возможности этих установок.

Архитектурно-конструктивный тип СПБУ целесообразно принять  аналогично признанному рациональным за рубежом — с корпусом, в плане близким к треугольному, тремя ферменными опорами и электромеханическим спуско-подъемным устройством непрерывного действия, с консолью, имеющей возможность выдвигаться за пределы корпуса и на которую выезжает буровая вышка для осуществления бурения эксплуатационных скважин с использованием блок-кондуктора, как это изображено на рис. 3, или устройства подводного заканчивания скважин. 
Наиболее адаптированными к постройке СПБУ предприятиями в России являются Выборгский судостроительный завод, Северное машиностроительное предприятие, завод «Звездочка» и Астраханские заводы.

Полупогружные ПБУ. Для России ППБУ целесообразно создавать для глубин моря до 1500 м с комбинированной системой позиционирования и глубиной бурения скважин, аналогичной СПБУ. Для достижения конкурентоспособности глубину моря ППБУ целесообразно увеличить до 2000–3000 м. Система позиционирования должна быть комбинированной, якорно-динамической. Такое решение позволит существенно сократить эксплуатационные расходы при бурении на относительно малых глубинах (до 400–600 м) с использованием только якорной системы позиционирования, вследствие значительной экономии топлива за счет отказа от работы подруливающих устройств и движителей, входящих в систему динамического позиционирования и имеющих значительную мощность — до 30–40 тыс. кВт и более.