способ вскрытия морского арктического месторождения углеводородов

Формула изобретения

Способ вскрытия морского арктического месторождения углеводородов, включающий прокладку магистрального трубопровода, бурение в горной породе наклонно направленной скважины, вскрывающей месторождение углеводородов, установку в ней колонны труб, подключенных к магистральному трубопроводу, отличающийся тем, что с дневной поверхности берега суши или океанических островов на расстоянии, равном расстоянию не менее максимального перемещения дрейфующих льдов по суше от кромки берега, проходят вертикальный шахтный ствол на глубину, равную расстоянию от поверхности суши до многолетнемерзлых пород, при этом устье наклонно направленной скважины располагают на дне шахтного ствола или проходят со дна шахтного ствола вертикальную скважину с последующим бурением из нее куста наклонно направленных скважин до вскрытия месторождения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при добыче углеводородов (нефти, газов и конденсатов) из морских месторождений, расположенных под дном арктических морей.

Известен способ вскрытия морских месторождений углеводородов, находящихся ниже дна моря, вертикальными скважинами, включающий проведение трубопроводов через гидросферу с судов различной плавучести с последующим бурением скважин в породах дна моря [1].

Недостатком такого способа вскрытия месторождений углеводородов в арктических условиях является воздействие дрейфующих ледовых массивов на трубопроводы, что приводит к разрушению скважин.

Известен способ вскрытия морского арктического месторождения, включающий проводку магистрального трубопровода, бурение в горных породах наклонно направленной скважины, вскрывающей месторождение углеводородов, установку в ней колонны труб, подключенных к магистральному трубопроводу [2]. Этот способ взят нами в качестве прототипа.

Однако этот способ из-за огромной силы воздействия ледового дрейфа на трубопровод также вызывает разрушение скважин, что приводит к аварийным ситуациям в акватории моря.

Задачей данного изобретения является обеспечение устойчивого положения трубопровода за счет исключения воздействия на него дрейфующих ледовых массивов и газогидратов, содержащихся в породах береговой зоны, что обеспечивает безаварийную добычу углеводородов, находящихся ниже дна моря, а также повысить срок службы трубопровода.

Это достигается тем, что в способе вскрытия морского арктического месторождения углеводородов, включающем прокладку магистрального трубопровода, бурение в горной породе наклонно направленной скважины, вскрывающей месторождение углеводородов, установку в ней колонны труб, подключенных к магистральному трубопроводу, с дневной поверхности берега суши или океанических островов на расстоянии, равном расстоянию не менее максимального перемещения дрейфующих льдов по суше от кромки берега, проходят вертикальный шахтный ствол на глубину, равную расстоянию от поверхности суши до многолетнемерзлых пород, при этом устье наклонно направленной скважины располагают на дне шахтного ствола или проходят со дна шахтного ствола вертикальную скважину с последующим бурением из нее куста наклонно направленных скважин до вскрытия месторождения.

На фиг.1 показана принципиальная схема, реализующая предложенный способ при бурении одной скважины, на фиг.2 - при бурении куста скважин и на фиг.3 - разрез по А.

Способ вскрытия морского арктического месторождения углеводородов заключается в следующем.

В начале освоения месторождения определяют максимальное расстояние I₁, на которое перемещаются дрейфующие льды моря 1 по суше от кромки берега 2 для данной береговой зоны по данным гидрометеослужбы, и расстояние I₂, равное расстоянию от поверхности суши до положения границ многолетнемерзлых пород 3 по данным геологических служб. Месторождение углеводородов 4 залегает на глубине L. Затем с дневной поверхности берега суши или океанических островов на расстоянии, равном не менее максимального перемещения дрейфующих льдов по суше от кромки берега, проходят вертикальный шахтный ствол 5 до многолетнемерзлых пород. Для арктических условий в весенне-летний период верхние слои породы оттаивают и становятся неустойчивыми. В связи с этим для проходки вертикального шахтного ствола необходимо предварительно осуществить замораживание пород, создавая ледопородное ограждение в зоне расположения проектного ствола. После этого проводят буровзрывные работы, механизированную отгрузку отбитой породы и транспортировку ее на поверхность, крепление шахтного ствола, например, чугунными тюбингами с последующим тампонажем закрепленного пространства (на фиг. не показано). Далее со дна шахтного ствола осуществляют бурение одной наклонно направленной скважины 6 до вскрытия месторождения углеводородов с одновременной установкой в ней колонны труб, подключенных к магистральному трубопроводу 7. Бурение наклонно направленных скважин осуществляют по известным технологиям с использованием известного оборудования. Углеводороды поступают по колонне труб и через магистральный трубопровод 7 к транспортным системам, обеспечивающим доставку их к месту назначения, или проходят со дна шахтного ствола вертикальную скважину 8 с последующим бурением куста наклонно направленных скважин 9, 10, 11 до вскрытия месторождения.

Пример реализации вышеописанного способа.

Данное техническое решение актуально для вскрытия Штокманского газового месторождения в Баренцевом море и Предразломного нефтяного месторождения в Печорской губе. Для первого указанного месторождения шахтный ствол целесообразно осуществлять на острове архипелага Новая земля, а для второго - на полуострове Ямал. Шахтные стволы 5 на указанных территориях необходимо провести на удалении от береговой кромки 2 не ближе 2-3 км, с глубиной l₂ не менее 50 м. Весной и летом с помощью замораживающей системы, включающей, например, замораживающую станцию рассолопроводом, подключенным к замораживающим колонкам, установленным в замораживающих скважинах (на фиг. не показано), создают ледопородное ограждение в зоне расположения ствола. После создания ледопородного ограждения приступают к проходке ствола буровзрывным способом.

Зимой создание ледопородного ограждения не требуется. Бурение шпуров осуществляют, например, посредством бурильной установки типа БУКС-1М (на фиг. не показана) с последующим их зарежанием и взрыванием шпуровых зарядов ВВ. При этом максимально допустимую массу одновременно взрываемых зарядов выбирают из условия, при котором создаваемые упругими волнами при взрыве зарядов напряжения в замораживающих колоннах должны быть равными или меньше допустимого значения. Величину этой массы определяют путем расчета. Контроль напряжений в замораживающих колонках осуществляют с помощью, например, тензодатчиков. После проведения взрывных работ отбитую породу транспортируют на поверхность посредством, например, грейферного погрузчика и бадьи. После очистки забоя осуществляют возведение чугунной тюбинговой крепи, используя механизм известной конструкции, тампонаж закрепного пространства посредством тампонажного комплекса, также известной конструкции. Площадь шахтного ствола 5 позволяет разместить в нем электростанцию 12 и компрессорную установку 13 для подачи углеводородов в магистральный трубопровод. После проходки шахтного ствола 5 до многолетнемерзлых пород 3 и очистки забоя от разрушенной породы осуществляют бурение в горных породах со дна ствола 3 одной наклонно направленной скважины 6 или проходят в горных породах со дна ствола вертикальную скважину 8, переходящую в куст наклонно направленных скважин 9, 10, 11, посредством серийно выпускаемого бурового оборудования, например, с помощью забойных двигателей с отклонителями и долот, тип которых выбирают в зависимости от свойств горных пород. Число скважин в кусте определяют технико-экономическими условиями наклонно направленного бурения. Этими скважинами вскрывают арктическое месторождение углеводородов.

Таким образом, предложенный способ вскрытия морского арктического месторождения углеводородов в отличие от способа-прототипа позволяет решить задачу без аварийной добычи углеводородов, находящихся ниже дна моря, при одновременном повышении срока службы колонны труб и трубопровода.

Источники информации

1. Калинин А.Г., Никитин Б.А, Солодкий К.М., Султанов Б.З. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. М., Недра, 1997, с.7.

2. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа. Ленинград, Судостроение, 1983, с.264 (прототип).