Морская и океаническая транспортировка углеводородного сырья

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра «Нефтегазовое дело»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «Основы нефтегазового дела»

На тему: «Морская и океаническая транспортировка углеводородного сырья»

 

 

 

 

 

 

                                                      Выполнил: студент гр.

                                             Шарипбаев Ж. Б.

Проверил: ст. препод. каф. НГД

                                                                          Кучеренко М. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Одна из наиболее острых и актуальных проблем в настоящее время — обеспечение всевозрастающих потребностей многих стран мира топливно-энергетическими ресурсами. К середине XX в. их традиционные виды — уголь и древесное топливо — уступили место нефти, а затем и газу, ставшими не только главными источниками энергии, но и важнейшим сырьем для химической промышленности. За 20 лет, с 1950 по 1970 г., мировое потребление нефти повысилось в 4 раза, а природного газа в 5 раз. В мировом энергетическом балансе доля нефти и газа достигла 64%, в том числе во всех развитых странах она превысила 75%, из которых на государства Западной Европы в 2000 г. приходилось 67%, а США — около 80%. Однако далеко не все районы земного шара в одинаковой степени обеспечены этими полезными ископаемыми.

Большинство промышленно развитых стран удовлетворяют свои нужды за счет импорта нефти. Даже США, одно из крупнейших государств — производителей нефти (примерно треть ее мировой добычи), более чем на 40% покрывает свой дефицит ввозимой нефтью.

Япония, вторая из стран по объемам использования нефти, добывает ее в ничтожно малых количествах, а закупает почти 17% нефти, поступающей на мировой рынок. Западноевропейские государства импортируют до 96% расходуемой нефти, и их потребности в ней продолжают расти.

К началу XXI в. ведущее место в энергетике принадлежит нефти, газу и отчасти углю, несмотря на интенсивное развитие и успехи атомной энергетики.  Это повлечет за собой заметное уменьшение запасов горючих ископаемых, так как их возобновление требует многих тысяч лет. В настоящее время существуют довольно разноречивые оценки мировых нефтегазовых ресурсов и темпов их потребления, и все они носят ориентировочный характер. Обычно с увеличением добычи этих ископаемых пропорционально возрастают их разведанные запасы в мире в целом, но в развитых странах добыча нефти, например, опережает рост её разведанных запасов. Кроме того, потребление нефти и газа во многом определяется рыночной конъюнктурой, поэтому оно заметно изменяется от года к году, иногда в течении нескольких лет. Наконец, нехватка собственной нефти и газа и стремление уменьшить зависимость от их импорта стимулирует многие страны к расширению поисков новых нефтегазоносных месторождений. Развитие, обобщение результатов геологоразведочных работ за последние 20-30 лет убедительно показали, что главным источником добычи нескольких десятков миллиардов тонн нефти и триллионов кубометров газа может служить дно Мирового океана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ДОБЫЧА МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

По современным представлениям, нефть и газ в недрах Земли создаются в результате преобразования рассеянного органического вещества, свойственного субаквальным осадком. При этом необходимое геологическое условие такой трансформации – существование в районах образования и накопления нефти и газа больших по размерам осадочных толщ. Они формируют крупные нефтегазоносные осадочные бассейны, которые представляют собой целостные автономные системы, где протекают процессы нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Морские месторождения нефти и газа располагаются в пределах этих бассейнов, большая часть площади которых находится в подводных недрах океанов и морей. Планетарные сочетания осадочных бассейнов представляют собой главные пояса нефтегазообразования и нефтегазонакопления Земли (ГПН), подразделяемые на три основных типа: эпигеосинклинальные, перикратонные (краевые) и периокеанические. Геологи установили, что в ГПН существует комплекс природных предпосылок, благоприятных для развития крупномасштабных процессов нефтегазообразования и нефте-газонакопления.

Не случайно поэтому из 284 известных на Земле крупных скоплений углеводородов 212 с запасами свыше 70 млн. тонн обнаружено в пределах ГПН, простирающихся на континентах, островах, океанах и морях. Однако значительные месторождения нефти и газа распределены неравномерно между отдельными поясами, что объясняется различиями геологических условий в конкретных ГПН.

Всего в мире известно около 400 нефтегазоносных бассейнов. Из них примерно половина продолжается с континентов на шельф, далее на материковый склон и реже на абиссальные глубины. Приуроченность осадочных бассейнов к участкам сочленения континентальных и океанических структур позволяет констатировать зависимость количества подводных бассейнов в том или ином районе Мирового океана от протяженности береговой линии.

Для морских нефтепромыслов характерны высокие темпы роста объемов добычи за последние полтора десятилетия.  Морскими нефтеразработками ныне охвачено около 350 месторождений, расположенных в разных районах Мирового океана.

Существенная особенность современных морских нефтепромыслов — их размещение в пределах шельфа. Добыча нефти ведется главным образом до глубин 200 метров(см. рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема добычи нефти с платформы

В настоящее время сложилось несколько крупнейших центров подводных нефтеразработок, которые определяют ныне уровень добычи нефти в Мировом океане. Главный из них — Персидский залив. В его недрах сосредоточено 12-13 млрд. тонн извлекаемых запасов нефти и 3,6— 3,9 трлн. м3 природного газа. Здесь извлечено несколько более 200 млн. тонн нефти и 42,0 млрд. м3 газа, что равно соответственно 40 и 25% от их мировой добычи на море в год.

Второй по объему добычи район — Венесуэльский залив и лагуна Маракайбо. Его запасы нефти на 2005 год оценивались в 1,5 млрд. тонн, а годовая добыча составляла более 100 млн. тонн.

Крупными запасами нефти (410 млн. тонн) и газа (1030 млрд. м3) обладает Мексиканский залив, где извлекается более 50 млн. тонн нефти и 115 млрд. м3 газа в год.

Богат нефтью Гвинейский залив, запасы которого оцениваются в 1,4 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет 50 млн. тонн.

Северное море сравнительно недавно стало важным районом добычи нефти и газа, запасы которого пока ориентировочно оценены в 3-7 млрд. тонн. В 2006 году. здесь было добыто 30 млн. тонн нефти.

Другие, довольно многочисленные нефтегазоносные участки Мирового океана с меньшими запасами и объемами добычи представляют существенный интерес для тех стран, которые ведут добычу.

Крупнейшие районы нефтегазодобычи из подводных недр —Персидский, Венесуэльско-Маракаибский и Гвинейский — расположены у берегов развивающихся стран, поставляющих на мировой рынок нефть и газ. Только Мексиканский и Североморский районы находятся у побережий развитых стран — крупных потребителей жидкого и газообразного топлива. Для некоторых европейских стран (Великобритания, Норвегия и др.) добыча нефти и газа со дна Северного моря стала существенным стимулом промышленного роста.

В настоящее время многие страны, в том числе и те, где добыча нефти и газа из подводных недр высокоразвита, ведут разведку новых нефтегазоносных акваторий.

Перспективная на нефть и газ площадь дна океанов и морей равна примерно 60-80 млн. км2, в том числе около 13 млн. км2 приходится на районы с глубинами до 200 метров, что составляет почти половину всей площади шельфа Мирового океана. Прогнозные геологические запасы углеводородов в осадочной толще океанов и морей, по оценке советских и зарубежных специалистов, достигают 60-70% от общемировых. В недрах дна Мирового океана (без районов территориальных вод социалистических стран) может быть обнаружено 550 млрд. тонн нефти и 260 трлн. м3 газа, из которых на современном уровне техники добычи (без учета стоимости) можно извлечь около 230 млрд. тонн нефти, 200 трлн. м3 газа. При этом более 60% возможно извлекаемого количества нефти и газа приходится на долю шельфа. Пока еще не учтены возможности нефтегазо-накопления в осадочных породах подножия материков, где геологические условия благоприятны для генерации углеводородов.

Главный элемент разведки и добычи нефти — бурение. В море оно ведется либо со своеобразных гидротехнических сооружений — стационарных оснований для буровых, либо с передвижных буровых установок. Широко распространены основания в виде стальных конструкций. На первых этапах их устанавливали в море на забитые в дно металлические сваи на глубинах до 20-30 метров. Их полностью собирали и монтировали в море, а это возможно лишь при спокойной погоде.

Более совершенной конструкцией таких островов стали крупноблочные основания. По своим техническим данным они используются на глубинах 60-90 м. Это существенный шаг в освоении морских нефтегазоносных акваторий. Кроме того, основания такого типа позволили индустриализировать строительно-монтажные работы. Крупные блоки оснований целиком изготовляются на заводах и доставляются на место строительства в море.

Здесь специальное крановое судно в короткое время монтирует искусственный остров и устанавливает на нем буровую вышку. Свайные и крупноблочные производственные площадки располагаются в море либо в виде отдельных оснований, либо связанных между собой, а во многих случаях и с берегом эстакадными переходами. С тех и с других ведется бурение одиночными и групповыми (кустом) скважинами. Подобные морские нефтепромыслы наиболее широко распространены в нашей стране, а также в США и Венесуэле. Стационарные основания, главным образом крупноблочной конструкции, могут применяться и на глубинах 100 метров и несколько больше, однако их сооружение требует очень больших затрат.

В настоящее время для морского бурения начали применять передвижные основания. Они представляют собой крупные платформы с буровой установкой, которые буксируются в нужную точку, где устанавливаются на дно с помощью выдвижных ног-опор.

Для работы на глубинах более 200 метров конструируются и внедряются в практику безопорные платформы. Одну из них в течение 10 лет довольно успешно эксплуатирует на глубинах около 200 метров французская нефтяная компания, по заказу которой строится еще одна такая же платформа.

Более мобильное и, следовательно, более эффективное средство морского глубоководного бурения — суда с буровыми установками на борту. Они ведут бурение через киль, а современная электронная и гидроакустическая аппаратура обеспечивает фиксацию судна в нужной точке и повторное попадание буровых труб в устье подводной скважины.

Даже столь краткое рассмотрение основных средств разработки нефтегазовых месторождений в Мировом океане показывает, что добыча нефти и газа с морского дна представляет собой сложную и специфическую инженерно-техническую задачу, на решение которой направляются крупные капиталовложения. Применение той или иной техники добычи зависит от природных условий в районе промысла. Наиболее существенно на эксплуатационные расходы влияют: глубина места, толщина и твердость породы, в которой ведется бурение, гидрометеорологические условия (ветроволновой режим, ледовитость и т. п.), естественная защищенность промысла и его удаленность от берега. Теперь, когда обращается серьезное внимание на недопустимость утечки нефти в море, на промыслах обычно предусматриваются природоохранные меры, что тоже связано с определенными расходами. Рельеф дна между берегом и морским нефтепромыслом определяет возможность прокладки трубопровода под водой.

Кроме того, добыча нефти и газа из морских недр требует применения дорогостоящей техники. Для нее характерны высокие общие производственные издержки. Например, стоимость буровой платформы для работы на глубинах порядка 45 м равна 2 млн. долл., на глубинах 160-320 метров от 6 до 30 млн. долл. (см. рисунок 1.2). Эксплуатационное основание для глубоководной добычи в Мексиканском заливе будет стоить 113 млн. долл.

Как уже отмечалось, с увеличением глубины в районах нефтяных и газовых промыслов заметно повышаются и эксплуатационные расходы. На глубинах порядка 15 метров при использовании передвижной буровой дневные затраты равны 16 тыс., на глубинах 40 метров 21 тыс. долл. Применение самоходной платформы на глубине 30 метров повышает расходы до 1,5 млн., а на глубине 180 метров до 7 млн. долл.

Рисунок 1.2- Буровая платформа

Таким образом, высокая стоимость нефти на глубинах 300 метров и более делает ее рентабельной только на крупныx месторождениях.

Неодинаковы затраты на добычу "подводной" нефти в разных географических условиях. Открытие одного месторождения в мелководном Персидском заливе обходится примерно в 4 млн. долл., во внутренних морях Индонезии — почти в 5 млн., а в Северном море — порядка 11 млн. долл.

Сопоставление общих затрат на добычу нефти на суше и на море показывает, что частично они более значительны для первых, частично — для вторых разработок. К примеру, на суше более высоки издержки на разведку, так как здесь промышленный дебит нефти дают лишь 12% скважин, а на море — 42%. На континентальных месторождениях нефть залегает обычно глубже, чем на морских, поэтому на суше бурением проходится большая толща породы, чем на море, а бурение — один из наиболее капиталоемких процессов добычи. Довольно дорого на суше стоит подготовка участка для бурения.

Стоимость лицензии на разработку морского месторождения вдвое выше, чем континентального. Большие расходы связаны с применением специальной дорогостоящей техники. Значительных затрат требует сооружение хранилищ и транспортировка нефти и газа к берегу. Вместе с тем, как правило, высокий промышленный дебит морских скважин существенно снижает эксплуатационные расходы по сравнению с эксплуатационными расходами при добыче на суше.

В среднем пока извлечение нефти со дна моря обходится несколько дороже, чем ее добыча в соответствующих районах на суше. На некоторых акваториях поиск и добыча ее ещё не стали рентабельными. Однако для мирового производства жидкого топлива в целом нефть, добытая со дна моря, стала конкурентоспособной по сравнению с нефтью, добытой на суше. Кроме того, в современных условиях спрос на нефть опережает предложение. Это влечет за собой повышение цен на нее и стимулирует рост капиталовложений в освоение подводных нефтяных месторождений. Общие затраты на разведку и добычу нефти со дна моря в капиталистических странах достигают примерно 1/3 всех расходов по нефтегазовой промышленности. В начале 70-х годов на разработку морских нефтегазовых месторождений было израсходовано 25 млрд. долл., к началу 80-х годов эти расходы увеличились почти вдвое. Самые большие вклады в освоение подводных нефтегазовых месторождений в начале 70-х годов приходились на долю США (около 19 млрд. долл.), но в последующие годы по темпам роста капиталовложений их опередили Канада, Австралия и североморские государства.