И наконец, для того чтобы вести бурение с поверхности моря, необходимо иметь соответствующее буровое оборудование: вышку, двигатели, насосы, трубы, а также запас промывочной жидкости и многое другое. Размещение и монтаж всего этого оборудования — задача крайне нелегкая. Кроме того, необходимо обеспечить стабильное положение буровой установки относительно дна в горизонтальной и вертикальной плоскостях, иначе произойдет авария. На море это сделать неизмеримо сложнее, чем на суше.
Освоение морских месторождений нефти со стальных островов в море, связанных с берегом эстакадами, получило наибольшее распространение в СССР, США и Венесуэле.
Следующим шагом стало создание буровых платформ, которые буксируются в нужную точку и устанавливаются на месте с помощью выдвижных «ног», опирающихся на дно (рис. 35, а). Такие «ноги» делают платформу весьма устойчивой. Этот класс установок назван СПБУ — самоподъемные плавучие буровые установки. Первенца подобных установок в нашей стране назвали «Апшерон».
«Строго говоря, это судно. Но что бы вы сказали, встретив в открытом море судно, стоящее… на четырех ногах? Да еще при этом его днище, облепленное ракушками, находилось бы метрах в десяти над вашей головой?..
На плоскодонном корабельном корпусе смонтированы вышка и необходимые агрегаты. В трюмах все припасы: топливо, компоненты бурового раствора и снаряжение. На палубе бурильные и обсадные трубы, весь набор инструмента. В рубке — удобные четырехместные каюты и прочие жилые и служебные помещения… По бортам с четырех сторон гигантские стальные колонны, которые можно опускать. И вот по морю вслед за буксирами плывет „Апшерон“. Стоп! Здесь точка, указанная геологами для бурения. Брошены якоря, включены двигатели, опускаются колонны, врезаются, заглубляются в грунт, и встает, поднимается над морем „Апшерон“! Еще час-другой, и можно начинать бурение» (М. Баринов. «Шаги в океан»).
Только за первый год работы с «Апшерона» было пробурено семь скважин, каждая из которых дала государству экономию в 30 тыс. рублей. Скорость сооружения скважин с помощью таких установок в два с половиной раза выше, чем со стационарного морского основания, а стоимость бурения на одну треть меньше.
И все-таки это техника шестидесятых! Хотя еще и не вышедшая в тираж. Подвижные платформы не позволяют проводить бурение на глубинах моря более 100 м. Правда, существуют проекты платформ, которые можно будет устанавливать на глубинах до 150–200 м. По мнению специалистов, это предельные глубины для буровых установок подобного типа.
Рис. 35. Основные типы морских буровых установок для бурения на нефть и газ.
а — самоподъемная плавучая буровая установка, упирающаяся на дно выдвижными опорами (типа «Апшерон»); б — плавучая полупогружная буровая установка, удерживаемая на якорях (типа «Шельф»);
6— буровое судно с динамическим позиционированием (типа «Валентин Шашин»).
Для работы на больших глубинах созданы безопорные полупогруженные плавучие буровые установки — ППБУ, которые удерживаются на заданном месте с помощью глубоководных якорей. Платформа такой установки жестко соединена с находящимися под ней горизонтальными балластными цистернами. При заполнении их водой осадка платформы достигает 20–30 м и центр тяжести установки значительно понижается. Благодаря этому полупогружная платформа очень устойчива и на нее мало влияет волнение моря. Как правило, такие платформы (масса их достигает 20 тыс. тонн!) идут к месту, бурения с помощью буксира. Однако в последние годы в Японии начали строить самоходные платформы, гребные электродвигатели которых устанавливаются в размещенных под водой балластных цистернах (их общее водоизмещение около 1500 тонн — целая подводная лодка!).
Итак, мы подошли к рассмотрению техники восьмидесятых годов — современному периоду бурового освоения морей.
Серию советских полупогружных буровых установок открыл в 1981 г. «Шельф-1». За ним последовали «Шельф-2», «Шельф-3», «Шельф-4»… Восемнадцать отраслей промышленности участвуют в создании новой техники для этих установок, шесть крупнейших заводов страны занимаются их строительством.
Внушительны размеры установки (рис. 35, б): масса — 20 тыс. тонн, «рост» от днища понтонов до макушки буровой вышки—100 м. Экипаж — более 100 человек: специалисты морского и геологоразведочного профиля, инженеры по электронике, автоматике, кибернетике…
«Первое впечатление здесь, на „Шельфе“, — ощущение полной отъединенности от моря. Здесь я на прочной тверди, здесь вижу вышку и какие-то производственные помещения, прямо передо мной жилые блоки, а море, оно где-то далеко внизу. Ощущение высокого крутого берега, утеса над волнами. И такая же надежность. Слышу беспрерывный шумовой фон — работает ротор, идет бурение» (М. Баринов. «Шаги в океан»).
«Шельф» стоит на притопленных более чем на 10 м понтонах, закрепленных в свою очередь восемью якорями — по 18 тонн каждый. Установке не страшны ни штормы, ни ураганы. При скорости ветра даже 25 м в секунду отклонение от вертикали составляет лишь полградуса. Эта стабилизация обеспечивается якорными корабельными устройствами, электроникой и автоматической системой регулирования.
Главный цех «Шельфа» — вышка с комплексом буровых механизмов, измерительных приборов, управляющих и регулирующих систем. Стабильная работа бурового инструмента при качке обеспечивается специальными шарнирными и телескопическими устройствами, находящимися у ротора и на устье скважины. Кабина бурильщика, оснащенная пультами, переговорными устройствами, мониторами напоминает место работы инженера на автоматизированном производстве.
«Вспыхивает экран монитора, и я вижу на нем идущую вверх толстую белую трубу. Это погружается на специальной установке с направляющими элементами и мощными светильниками телевизионная камера, а белая труба — райзер — продолжение скважины в жидкой среде моря. Ведь одним из главных условий работы буровиков является полная герметизация. Буровой раствор — кровь скважины — с помощью райзера циркулирует без потерь и под заданным давлением.
Камера продолжает погружение, и через несколько минут я вижу на экране сложное коническое устройство, метров на пять возвышающееся над сероватой волнистой поверхностью морского дна. Это и есть устье скважины Оно снабжено мощными задвижками, которые надежно перекрывают скважину в случае внезапного выброса нефти или газа. Тут же имеются захваты. При необходимости они будут держать всю колонну бурильных труб на весу, когда потребуется отойти от точки бурения. На устье еще и целая система акустических датчиков. С их помощью буровики найдут скважину и, вернувшись, произведут стыковку для продолжения работы» (М. Бариноз. «Шаги в океан»).
Сложное техническое обустройство устья скважины на дне моря в ряде случаев не может обойтись без присутствия и непосредственного вмешательства человека. Поэтому на «Шельфах» имеется также глубоководный водолазный комплекс (ГВК): барокамера и водолазный колокол — этот подводный лифт. Работа водолазов ускоряет бурение и приносит большой экономический эффект.
Безъякорная система глубоководного морского и океанического бурения, т. е. проходка скважин с помощью оборудования, установленного на борту специального бурового судна, применялась до последнего времени только для исследовательских целей. Хотя такая буровая и не столь устойчива, как полупогружная платформа, и в значительной степени зависит от погоды и волнения, зато она гораздо мобильнее. Правда, как показывает опыт, затраты на бурение с такого специального судна оказываются выше, в частности, из-за большей численности обслуживающего персонала. Буровому судну еще в большей степени, чем полупогружной платформе, необходима система динамической фиксации положения. Без этого не обойтись при бурении на глубинах моря, превышающих 300-метровую отметку.
В конце весны 1983 г. в арктических морях нашей страны начали нефтяную разведку «плавучие геологи» — буровые суда (рис. 35, в) «Валентин Шашин» и «Виктор Муравленко». Эти суда, эта техника на целую ступень выше, чем «Шельфы». Суда глубоководного бурения буквально начинены электроникой, компьютерами, дисплеями, телемониторами. «Мозг» корабля — это кабинет динамического позиционирования, или коротко, как принято у морских геологов, — ДиПи. Динамическое позиционирование — это маневрирование с очень высокой точностью, а кабинет ДиПи — это по сути дела вычислительный центр с системой из трех ЭВМ: первая работает, вторая контролирует работающую, третья резервная. Стоимость этого «мозга» составляет около 50 % общей J стоимости бурового судна (!).
