Технология разведки арктического шельфа России путем строительства скважин со льда

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РГУ Нефти и Газа имени И.М. Губкина

Технология разведки арктического шельфа России путём строительства скважин со льда

Э.Е. Абальян

Российский арктический шельф обладает значительным углеводородным потенциалом и по праву может сравниваться с крупнейшими нефтегазовыми провинциями мира. Согласно оценкам специалистов, суммарные ресурсы российских акваторий оцениваются примерно в 100 млрд тонн нефтяного эквивалента (далее т.н.э), из которых на газ приходится около 80%. Говоря о запасах углеводородов - их более 10 млрд. т.н.э.. Очевидна значительная разница в количественном соотношении ресурсов и запасов. А, как известно, именно бурение разведочных скважин является ключевым этапом при уточнении ресурсов и перевода их в категорию «запасов». Таким образом, на сегодняшний день актуальной проблемой арктического шельфа России является крайне малый объём разведочного бурения.

Разведка и освоение нефтяных и газовых месторождений в полярных районах связаны с суровыми природными условиями и решением сложных экономических проблем. На мой взгляд, одним из перспективных и наиболее экономичных методов разведочного бурения на арктическом шельфе является строительство разведочных скважин с помощью обычных облегчённых буровых установок непосредственно со льда (припая). Для безопасной работы буровой установки требуется толстый прочный ледовый покров с минимумом трещин. Устойчивость льдов может увеличиваться намораживанием дополнительных слоёв льда под основание буровой установки.

Цель данного исследования заключается в рассмотрении наиболее экономически выгодного и более быстрого варианта строительства геолого-разведочных скважин на шельфе северных морей России.

Основная идея работы состоит в обосновании конструктивно-технологических решений при создании основания буровой установки, увеличении устойчивости и несущей способности ледяного покрова и повышении безопасности бурения за счёт армирования льда геосинтетическими материалами.

Были рассмотрены: возможность применения многослойных геосинтетических сеток для повышения устойчивости ледового основания буровой установки, механические свойства льда и особенности его поведения под действием нагрузки.

Вообще, разведочное бурение в условиях арктического шельфа может проводиться с помощью полупогружной буровой установки (ППБУ), стоимость суточной аренды которой составляет примерно 300ч500 тысяч долларов США, самоподъёмной буровой установки (СПБУ, 100ч200 тыс. $/день), бурового судна (200ч400 тыс. $/день) и стационарной буровой установки (15ч30 тыс. $/день).

Мною предлагается располагать буровую установку только на определённом типе арктического льда - припае, и в местах достаточной его толщины. Припай - это полоса неподвижного морского льда, смёрзшаяся с берегом и подводным береговым склоном. Преимущество припая в том, что его протяжённость от нескольких десятков метров до сотен километров. В арктических мелководных морях припаи часто не взламывается в течение нескольких лет. Также учитывая, что 7-8 месяцев (с ноября по май) припай покрывает значительную часть морей Арктического шельфа России, использование этого метода представляется весьма заманчивым по экономическим соображениям. Сама идея намораживания дополнительных слоёв льда под буровую установку не нова, такой метод применялся в море Бофорта в Канаде при строительстве ледяных островов. А идея применения геосинтетических сеток, армирующих лёд, у меня появилась из аналогии с гражданским строительством, где помимо обычного назначения георешеток, они также применяются для укрепления ледяных трасс через реки и озера в зимний период в северных районах России. Всего, выделяют три режима нагружения льда: статический, динамический и режим длительного нагружения.

Процесс бурения относится как раз к режиму длительно нагружения ледяного покрова. Этот режим характеризуется появлением усталостных деформаций и ползучести льда, что в итоге приводит к пластичному прогибу льда под основанием буровой. При расчётах ледовый покров представляется как бесконечная плита, лежащая на упругом основании (на воде).

По упрощённой формуле несущая способность льда прямо пропорциональна квадрату толщины льда, а коэффициент пропорциональности ( зависит от многих факторов, таких как солёность льда, естественная трещинноватость, температурный градиент льда, распределение нагрузки, модуля Юнга, коэффициента Пуассона и пр.

, - коэффициент запаса.

При введении армирующих геосинтетических материалов в ледовую плиту происходит уменьшение максимального прогиба конструкции. Наличие армирующих сеток (одна решётка на каждый метр намораживаемого льда) предлагаю учитывать введением в известную формулу коэффициента армирования (, значения которого определяются в зависимости от свойств геосинтетического материала.

Таким образом, применение армирующего материала позволяет увеличить несущую способность льда, предотвратить значительное прогибание льда под буровой установкой и, как следствие, уменьшить распространение трещин.

Мною был проведён примерный расчёт необходимой толщины льда (уже с учётом наличия геосинтетических материалов) для облегчённой стационарной буровой установки модульного типа (ZJ40 4000м китайского производства) с общей массой всех модулей порядка 150 тонн. Минимально необходимая толщина льда при этом оказалась равной около 3,45 м.

геологический разведочный скважина шельф

Список литературы

1. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лёд.

2. G. L. Hood. Offshore Drilling From Ice Platforms.

Размещено на Allbest.ru