Анализ технологических решений по разработке морских месторождений Северного Каспия, на примере месторождения им. Ю.Корчагина

ЗАДАНИЕ на бакалаврскую работу ……..…………….………………………… 2
КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК…………………………………………………..…… 4
СОДЕРЖАНИЕ………………………………………………………………………5
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...….. 7
Перечень применяемых сокращений…………………………………………… 9
1 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ..…………………………………………………. 11
1.1 Общие сведения о месторождении………………………………………... . 12
1.2 Геолого-геофизическая изученность месторождения…………...……...... 14
1.3 Литолого-стратиграфические характеристика разреза ………………..….. 15
1.4 Тектоническое строение…………………………………………………….. 20
1.5 Нефтегазоносность разреза ……………………….………………………... 22
1.6 Гидрогеологическая и термобарическая характеристика ………………... 25
1.7 Перспективы развития месторождения …..……………………………..…. 26
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.……………………………………………. 28
2.1 Технологические особенности разработки шельфовых месторождений... 29
2.2 Типы технологического оборудования, применяемые при освоении морских месторождений ………………………………………………...………
33
2.3 Требования, предъявляемые к гидротехническим сооружениям при освоении месторождений Северного Каспия…………………………………..
34
2.3.1 Климатические особенности бассейна Северного Каспия …………...… 34
2.3.2 Основные критерии выбора гидротехнических сооружений…………... 38
2.3.3 Требования к конструкции и сооружению МЛСП………………………. 40
2.4 Этапы проектирования ЛСП для условий Северного Каспия……………. 45
2.4.1 Анализ конструкций и опыт эксплуатации ледостойких нефтегазопромысловых сооружений……………………………………………
45
2.4.2 Унификация конструкций ледостойких нефтегазопромысловых стационарных платформ…………………………………………………………
50
2.5 Определение возможности применения компрессорного газлифта при добыче пластовой продукции

55
2.6 Технология подготовки попутного газа для использования в качестве газлифта
59
2.7 Организация системы газлифта 61
2.8 Эксплуатация устьевого блок-кондуктора как способ экстенсивного увеличения производительности месторождения
62
3 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………….……………............ 68
3.1 Оборудовани, применяемое на МЛСП в Северном Каспии……………… 69
3.1.1 Устьевое оборудование морских месторождений………………………. 70
3.1.2 Компоновка подземного оборудования………………………………….. 74
3.2 Внутрискважинное оборудование морских месторождений…………….. 75
3.2.1 Насосно-компрессорные трубы (НКТ)…………………………………… 76
3.2.2 Скважинные уплотнители (пакеры)……………………………………… 77
3.2.3 Клапан-отсекатель…………………………………………………………. 81
3.2.4 Скважинные камеры (мандрели) и газлифтные клапаны……………….. 82
3.2.5 Забойные штуцеры………………………………………………………… 85
3.2.6 Скважинные фильтры…………………………………………………… 87
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ……………………….……...….... 90
4.1 Анализ вредных и опасных факторов……………………………………… 91
4.2 Безопасность рабочего персонала на МНГС………………………………. 93
4.3 Пожарная безопасность……………………………………………………... 95
4.4 Мероприятия по взрывозащите……………………………………………... 96
4.5 Экологичность……………………………………………………………….. 97
4.6 Обеспечение экологической безопасности Каспийского моря…………... 99
4.8 Природоохранное сотрудничество прикаспийских государств………….. 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………….…………………………………………………. 105
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…….…………………………………...…………….. 107
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………….………. 110

Весь текст будет доступен после покупки

В прибрежной и шельфовой зоне Каспийского моря, которая сравнительно недавно была в основной ареной судоходства и рыболовства, практически сложился относительно новый, динамичный и масштабный вид хозяйственной деятельности - морская добыча нефти и газа как важнейшая отрасль экономики.
Особого внимания заслуживает мелководный шельф Каспия, в первую очередь его северная часть, где прослежено подводное продолжение Прикаспийской нефтегазоносной провинции и где извлекаемые прогнозные ресурсы могут составлять до 2 - 3 млрд. т, около 70% которых приходится на нефть.
Северный Каспий имеет уникальную рыбохозяйственную ценность как район нерестовых миграций и нагула самых крупных в мире популяций осетровых рыб.
Известно, что морское нефтегазовое производство относится к той отрасли промышленности, которая экономически выгодна, но экологически не безопасна. Это характерно для всех стадий производства, начиная с геологоразведочных буровых работ, эксплуатации морских нефтегазовых сооружений и кончая транспортировкой сырой нефти.
Основные принципы сочетания промышленной деятельности на шельфе и охраны среды и водных биоресурсов закреплены в Федеральном законе РФ «О континентальном шельфе Российской Федерации» от 25 октября 1995 г. Этот закон определяет порядок проведения экологической экспертизы на шельфе, что является обязательной мерой по защите водных биоресурсов.
И, тем не менее, достаточно часто имеют место проявления различных опасных инженерно-геологических процессов. Например, опасны техногенная сейсмичность, вызванная добычей углеводородов и достаточно хорошо изученная на суше, а также наличие слабых сильно сжимаемых грунтов и газовых аномалий, отрицательно влияющих на устойчивость свайных оснований буровых платформ и других инженерных сооружений.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Общие сведения о месторождении

Каспийское море является уникальным регионом по количеству расположенных здесь месторождений нефти и газа. К наиболее разведанным и эксплуатируемым районам относится Северный Каспий. В последние годы в результате поисково-разведочных работ на акватории Северного Каспия в Российском секторе были выявлены месторождения нефти и газа (им. Ю. Корчагина, им. В. Филановского, Хвалынское, Сарматское), а также перспективные в нефтегазоносном отношении структуры (170 км, Сарматская). В настоящее время, месторождение им. Ю. Корчагина находится в разработке.
Северный Каспий разделен по условной границе между Российской Федерацией и Республикой Казахстан на Российский и Казахский секторы. Воды Российского сектора Каспийского моря омывают берега Астраханской области в северо-западной части; в западной части - республики Калмыкия; в юго-западной –Дагестан. Расположение границы раздела, а также выявленных нефтегазовых месторождений и структур показаны на рисунке 1.1.
Северный Каспий является самой мелководной частью Каспийского моря. Максимальная глубина 26 м. Северная часть Каспийского моря находится в полосе континентального умеренного климата. Характерные черты климата – преобладание антициклональных условий погоды, сухие ветры, резкие изменения температуры воздуха. Среднегодовая температура – плюс 10.1 оС. Летний максимум – плюс 36 оС, зимний минимум – минус 32 оС. Среднемесячная летняя температура (июль-август) – плюс 24-26 оС. Температура поверхностного слоя воды в этот период – плюс 24 оС. Среднегодовое количество осадков составляет 145 мм [1].
Ледообразование в акватории начинается в ноябре-декабре, в суровые зимы замерзает вся акватория Северного Каспия, отмечается интенсивное торосообразование. С конца января по март происходит дрейф плавучего льда. Лед сходит в марте-апреле. Глубина промерзания воды от 0.4-0.6 до 1.3 м. С ноября по февраль может наблюдаться морское брызговое обледенение.


Рисунок 1.1 - Схема расположения выявленных нефтегазовых месторождений и структур в Российском секторе Северного Каспия (по материалам «Анализ и обобщение геолого – геофизических материалов, результатов исследования керна, шлама, пластовых флюидов по скважине 2 Ракушечная и оперативный подсчет запасов по структуре» /Отчет по договору 05V1269-159-05. - Рук. И.В. Воронцова. - ООО «ЛУКОЙЛ-Волгоград НИПИморнефть» [2])
Ледовитость меняется не только от года к году, но и в течение одного сезона. Важную роль в этом играют ветры, которые иногда за несколько дней меняют ледовую обстановку. С ветром связан и дрейф льдов вдоль западного берега моря на юг. В холодные зимы дрейфующие льдины достигают широт Апшеронского полуострова.
С октября по апрель преобладают восточные ветры, а с мая по сентябрь – ветры северо-западного направления. Скорость ветра над морем в среднем составляет 10 м/сек., наибольшая скорость ветра 37.2 м/сек. (порывы до 43.8 м/сек.).
Колебания уровня моря, вызываемые сгонно-нагонными явлениями, в различных районах моря проявляются неодинаково. Наибольшие наблюдаются в мелководной северной части, где под влиянием восточных и юго-восточных штормовых ветров, сгонно-нагонные колебания уровня моря могут меняться довольно резко: повышаться на 2.0-4.5 м при нагонах и понижаться на 1.0-2.5 м при сгонах.
Колебания уровня моря связаны с изменением стока рек Волга, Урал, Терек, дающих до 90 % годового стока. Максимальный уровень характерен в июне-июле, минимальный – в феврале; размах внутригодовых колебаний составляет 30-35 см. Течения в Каспийском море формируются под воздействием ветрового режима, разницы в плотности воды в различных районах, а также стока почти 130 рек [1].

1.2 Геолого-геофизическая изученность месторождения

В 1996-1999 гг. ООО СК “ПетроАльянс” по заказу ОАО “ЛУКОЙЛ” в российском секторе акватории Каспийского моря выполнен комплекс морских сейсмических исследований 2Д. По результатам этих работ было уточнено геологическое и тектоническое строение района и выявлена структура Широтная (также Хвалынская, 170 км, Сарматская, Ракушечная и др.) [1].
В 2000 году поисковой скважиной 1-Широтной, пробуренной в сводовой части структуры было открыто месторождение им. Ю. Корчагина. В том же году в 5 км к западу от скважины-первооткрывательницы с целью доразведки месторождения была пробурена разведочная скважина 2-Широтная.
В период с июня по ноябрь 2001 г. силами подрядной организации ООО СК “ПетроАльянс” были проведены сейсморазведочные работы 3Д МОВ-ОГТ общим объемом 231.21 км2. Основная цель работ - детальное изучение геологического строения, стратиграфическая привязка сейсмических отражений к разрезу месторождения, а также изучение структурно-тектонического строения объектов по отложениям мезо-кайнозойского комплекса и складчатого основания для эффективного проведения разведочных работ на месторождении и оптимизации размещения поисково-оценочного и разведочного бурения. В результате выполнена сейсмостратиграфическая привязка отражающих горизонтов Nap, P1-2, К2m, К2c, К1a, К1nc, J3v, J2k, J-T, структурный анализ и построены структурные карты по основным продуктивным отложениям.
В 2006 году и в июне 2007 года на Южно-Ракушечной площади в мелководной акватории северной части Каспийского моря компаниями "ПетроАльянс" и "Сервис Компани Лимитед" проведены морские сейсмические исследования 3D. В результате построены глубинные карты по отражающим горизонтам Nap, K2m, K2s и J3, которые были использованы для построения карт по кровле коллекторов продуктивных пластов и стали структурной основой трехмерного геологического моделирования всех продуктивных пластов месторождения им. В. Филановского [2, 3].

1.3 Литолого-стратиграфические характеристика разреза

Литолого-стратиграфическая характеристика участка «Северный» в Российском секторе представлена с привлечением данных по скважинам Широтная-1, 2, 3 [1].
На стратиграфической схеме, изображенной на рисунке 1.2, показаны мезо-кайнозойская осадочная толща платформенного чехла, и дислоцированные, глубоко преобразованные осадочные породы переходного комплекса триасового возраста.
Триасовая система(T) в составе оленекского яруса нижнего отдела сложена переслаиванием глинистых и алевролитово-песчаниковых пород с преобладанием последних. Породы очень крепкие, плотные, дислоцированные и глубоко преобразованные, с трещинами, заполненными кальцитом.
Юрская система (J). Породы юрской системы перекрывают образования нижнего триаса с глубоким угловым и стратиграфическим несогласием. Угол падения пластов юрских пород не превышает 5-10°. Среднеюрский отдел выделен в нижней терригенной части разреза скважины в интервале 1550-2110 м. Его мощность в этом разрезе составляет 560 м. В составе среднего отдела установлены отложения байосского, батского и келловейского ярусов.

Рисунок 1.2 - Стратиграфическая характеристика разреза горных пород Российского сектора (по материалам Инженерно-гидрометеорологические изыскания на континентальном шельфе / Под ред. проф. Б.Х. Глуховского)
Нижнебайосский ярус (J2b1). В его разрезе преобладают мелкозернистые полимиктовые песчаники и алевролиты.
Верхнебайосский ярус (J2b2) отличается от нижнебайосских образований наличием нескольких мощных (до 24 м) пачек сравнительно однородных глинистых пород и разделяющих их маломощных (до 6-11 м) пачек алеврито-песчаныхили алевритовых пород.
Батский ярус(J2bt). В его подошве и кровле отмечаются пачки песчаников мощностью31 м и 28 м соответственно. Разделяются они 62 м пачкой алеврито-глинистых пород, характерной почти для всех разрезов бата как на море, так и в континентальном приморье.
Келловейский ярус(J2k)имеет характерное для него трехчленное строение. В нижней и верхней частях яруса отмечаются маломощные (10-11 м) пачки алеврито-глинистых пород, а в средней части - 20 м пачка алевролитов и песчаников. В пробах шлама обнаружены глины и алевролиты, реже песчаники, иногда мергели.
Верхнеюрский отдел выделен по литолого-фациальным особенностям пород (преобладанию карбонатных и глинисто-карбонатных морских образований. Мощность его составляет 82 м, что в два с половиной раза меньше, чем в скважинах площади Широтная.
Оксфордский ярус (J3o)залегает со слабовыраженным стратиграфическим несогласием на келловейских образованиях. В пробах шлама выявлены глины и известняки. Глины аргиллитоподобные. неравномерно алевритистые, известковистые. Известняки скрытозернистые и детритово-биоморфные, неравномерно глинистые, плотные, крепкие.
Кимериджский ярус (J3km)представлен пачкой известняков с прослоем до 4 м мергелей и глинистых известняков. Его мощность составляет 33 м.
Меловая система: готеривский ярус (К1h) представлен пачкой песчаников, слабо расслоенной глинистыми породами. Единственный пласт алеврито-глинистых пород (до 8 м) отмечается в верхней части песчаниковой пачки. Мощность отложений готеривского яруса составляет 45 м и почти не отличается от площади Широтная.
Барремский ярус (К1br)сложен песчаниками и глинами. Толщина барремских отложений составляет всего 17 м, что в два раза меньше чем в разрезах скважин Широтной площади.
Аптский ярус (К1a)представлен в нижней части 38-метровой пачкой глин, сильно расслоенной алевролитами, а вверху, наоборот, - 56-метровой пачкой алевролитов, сально расслоенной глинами. Разделены эти пачки 8-метровым пластом песчаников. Мощность аптских отложений (102 м) сопоставима с разрезами апта на площади Широтная.
Альбский ярус (К1al). По каротажу ярус имеет трехчленное строение. В нижней части отмечается 74-метровая пачка песчано-алевритовых пород, сильно расслоенная глинами, в средней части - 44-метровая пачка глин, сильно расслоенная алевролитами и в кровле - 27-метровая пачка грубого переслаивания алеврито-песчаных (пласты до 8 м) и глинистых пород (пласты до 5 м) с небольшим преобладанием первых. Толщина альбских отложений в скв. Ракушечная-1 (вместе с возможным пластом сеноманских пород) составляет 145 м и близка к мощности альба в разрезах площади Широтная.
Верхнемеловой отдел (К2). Мощность верхнемеловых отложений составляет 431 м, что заметно меньше, чем в разрезах Широтной площади. В составе отдела выявлено присутствие сеноманского, туронского, коньякского, сантонского, кампанского и маастрихтского ярусов.
Туронский ярус (К2t) представлен двумя пачками мелоподобных известняков толщиной 15 м (нижняя) и 33 м (верхняя) и разделяющей их пачкой тонкопереслаивающихся мело-мергельных пород толщиной 24 м. Мощность туронского яруса чуть ли не в два раза превышает разрезы яруса на площади Широтной.
Конъякский ярус (К2cn) по каротажу и шламу представлен маломощной пачкой (17 м) скрытозернистых мелоподобных известняков относительно глубоководного происхождения.
Сантонский ярус (К2s) представлен пачкой мелоподобных скрытозернистых известняков с прослоями в нижней части скрытозернистых мергелей. Мощность сантонских отложений (20 м) на треть меньше, чем в разрезах Широтной площади.
Кампанский ярус (К2cp)по каротажу, шламу и палеонтологическим данным сложен толщей неравномерно глинистых мелоподобных-известняков, слабо расслоенной в верхней части скрытозернистыми мергелями. Его мощность (230 м) почти на 50 м меньше, чем в разрезах площади Широтная.
Маастрихтский ярус (К2m)представлен толщей мелоподобных скрытозернистых-известняков, сильно расслоенной белым писчим мелом. Мощность маастрихтских отложений (92 м) примерно на 40 м меньше, чем в разрезах плщ. Широтная.
Палеогеновая система: датский ярус (Р11d)представлен пачкой биоморфно-детритовых и скрытозернистых известняков, представляющих собой открыто-морские относительно-глубоководные образования. Мощность яруса 18 м и близка к разрезам Широтной площади.
Эоценовый отдел (Р2) в объеме среднего и верхнего подотдела установлен по каротажу, шламу и палеонтологическим данным в интервале 678-710 м. Его мощность меньше, чем на Широтной площади почти на 10 м. Среднеэоценовый подотдел в объеме керестинской и кумской свит бартонского яруса выделен в интервале 690-710 м и его мощность составляет 20 м. Керестинская свита представлена пластом скрытозернистых и биоморфно-шламовых (фораминиферовых) пористых известняков, представляющих глубоководные образования, со стратиграфическим несогласием залегающие на датских известняках. Мощность керестинской свиты всего 5 м.
Кумская свита представлена гамма-активной пачкой известняково-мергельных неравномерно глинистых фораминиферовьгх пористых пород. Мощность кумской свиты всего 15 м и близка разрезам плщ. Широтная.
Верхнеэоценовый подотдел в объеме белоглинской свиты приабонского яруса установлен в интервале 678-690 м. Олигопенозый отдел в объеме нижней части майкопской серии выделен в интервале 541-678 м. Майкопская серия представлена толщей слабоуплошенных глин, содержащей редкие прослои разнозернистых алевролитов. Мощность 137 м, что почти в 2,5 раза меньше, чем в разрезах плщ. Широтная.
Неогеновая система: сарматский ярус (N13s) представлен глинами, слабо расслоенными известняками, иногда алевролитами общей мощностью 28 м.
Акчагылъский ярус (N23ak) представлен глинами. Глины алевритистые и алевритовые, известковистые и почти неизвестковистые, с детритом и шламом раковин гастропод, двустворок и остракод.
Апшеронский ярус (N23ap) содержит близкие по мощности (до 65 м) пачки алеврито-песчаных пород, расслоенные глинами, изредка известняками (в кровле) и разделенные в средней части пачкой глин до 120 м, расслоенной алевролитами, редко песчаниками. Мощность апшеронского яруса 250 м [1,2,4].

1.4 Тектоническое строение

В тектоническом отношении, как видно из рисунка 1.3, исследуемый район расположен на южном склоне крупного тектонического элемента Скифской платформы - кряжа Карпинского, а в региональном плане - в области сочленения Скифской и Туранской плит - Центрально-Мангыпшакской антеклизы. Кряж Карпинского (структура 1-го порядка) выделен по поверхности герцинского фундамента и повторен в строении мезозойских отложений. В структуре осадочного чехла установлено несколько валообразных поднятых систем, сформированных в результате пликативных движений (структуры 2-го порядка) [3,4].
В истории развития этого региона выявлено четыре основных этапа. Два из них - палеозойский и промежуточный - относятся к доюрскому структурному этапу. На первом формировался герцинский (палеозойский) фундамент. На втором происходило нивелирующее заполнение эрозионно-тектонических впадин отложениями пермо-триаса. На третьем этапе был сформирован платформенный чехол. Он представлен отложениями юрско-миоценового возраста, повторяющими в общих чертах строение герцинского фундамента. Завершающий четвертый этап это - формирование покрова. Этап охватывает плиоцен и продолжается до настоящего времени.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Агапчев М.И., Саттаров Ч.Г., Мирзоев Д.А. Опыт проведения буровых работ на морских нефтегазовых месторождениях Аляски и аркти¬ческих районов Канады // Обз. информ. Сер. Разработка газовых и газо-конденсатных месторождений / ВНИИЭГазпром. - М., 1977. - Вып. 17. Ажермачев Г.А. Особенности проектирования железобетонных морских платформ для условий Арктики. / Технология судостроения № 9, 1990 г
2. Афанасьев В.П. Исследование нагрузок на отдельно стоящую опору с вертикальными стенками от воздействия движущегося поля // Гидротех¬ническое строительство. – 1970 г
3. Афанасьев В.П., Долгополов Ю.В. Воздействие торосистого льда на опоры гидротехнических сооружений // Труды координационных сове¬щаний по гидротехнике. - Л.: Энергоатомиздат. - 1976. - Вып. 3.
4. Берникер Я.С., Рыжаков Н.Н. Состояние основных конструктивных решений морских стационарных платформ, работающих в условиях ледовых воздействий. М.: ВНИИЭгазпром, 1985 г.
5. Богородский В.В., Гаврилло В.П. Лед, физические свойства, со¬временные методы гляциологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980.
6. Бородавкин П.П. Морские нефтегазовые сооружения. - Москва.: Недра, 2006
7. Брюс Д. Проектирование морских сооружений для Арктики // Мате¬риалы советско-финского симпозиума. Освоение нефтяных и газовых ре¬сурсов континентального шельфа северных морей. - М., 1984.
8. Бубырь А.А. Ледяные гидротехнические сооружения и задачи улуч¬шения их строительства // Труды координационных совещаний по гидро¬технике. - М.-Л.: Энергия, 1995. - Вып. 23.
9. Буслов В.М., Карзан Д.И. Глубоководные стационарные платформы, конструкции и классификация (Фирма «Браун и Рут», США).– Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1985, №10

Весь текст будет доступен после покупки