Классификация МНГС по функциональному назначению верхнего строения

Обустройство нефтяных и газовых месторождений на шельфе всегда сопряжено со строительством различных морских объектов обустройства – морских нефтегазопромысловых сооружений (МНГС).

Технико-стоимостная оценка проектов обустройства на ранних стадиях (доступ, поиск, оценка) производится, как правило, на основе имеющихся проектов-аналогов. Анализ мирового и отечественного опыта позволяет определить основные технические решения и избежать ошибок проектирования на основании выученных уроков проектов-аналогов.

Таким образом, для проектировщика на ранней стадии крайне важным является сбор и систематизация информации по проектам-аналогам. В целях систематизации информации по проектам-аналогам видится потребность в корректной классификации проектируемых объектов: для каждого типа морского сооружения нефтегазодобычи собирается своя база данных. Данный подход позволит упростить работу с информацией и сократить трудозатраты на анализ проектов-аналогов в процессе проектирования.

В данной работе внимание обращено на анализ существующих классификаций МНГС, а также предлагается новая классификация морских нефтегазопромысловых сооружений исходя из функционального назначения верхних строений.

Анализ существующих классификаций МНГС

Прежде чем говорить о классификации МНГС, требуется определиться с основными терминами, для чего рекомендуется обратиться к ГОСТ Р 55311-2012 «Нефтяная и газовая промышленность. Сооружения нефтегазопромысловые морские. Термины и определения». Данный стандарт устанавливает основные термины и определения понятий в области морских нефтегазопромысловых сооружений, предназначенных для выполнения работ, связанных с освоением морских месторождений углеводородов [1].

Согласно данному стандарту:

· морское нефтегазопромысловое сооружение – объект обустройства морского месторождения углеводородов, предназначенный для выполнения работ, связанных с освоением этого месторождения [1];

· морская платформа – плавучее или стационарное морское нефтегазопромысловое сооружение, состоящее из верхнего строения и опорной части и предназначенное для размещения бурового и/или эксплуатационного оборудования, вспомогательного оборудования, систем и устройств, необходимых для выполнения заданных сооружению функций [1];

· плавучая буровая установка – плавучая морская платформа, предназначенная для бурения поисково-разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин [1];

· технологическая морская платформа – морская платформа, предназначенная для подготовки пластовой продукции, последующей транспортировки углеводородов и нагнетания флюидов в скважину [1];

· верхнее строение морской платформы: часть морской платформы, расположенная на ее опорной части, включающая несущие строительные конструкции, надстройки, оборудование для бурения и/или эксплуатации скважин, вспомогательное оборудование, системы и устройства, обеспечивающие функционирование морской платформы по ее назначению [1];

· опорная часть морской платформы: часть стационарной морской платформы, предназначенная для восприятия и передачи на грунт морского дна воздействующих на нее нагрузок [1];

· опорный блок морской платформы – несущая пространственная конструкция опорной части морской платформы [1].

Стоит отметить, что представленное определение опорной части морской платформы не является универсальным, т.к. не охватывает опорные конструкции плавучих МНГС (платформы типа SPAR, судовые корпуса платформ FPSO/FLNG и др.), которые, таким образом, остаются без определения.

В данном стандарте представлен широкий перечень определений для морских платформ, отличающихся по способу крепления на точке установки (гравитационная стационарная морская платформа, свайная стационарная морская платформа, погружная плавучая морская платформа и т.д. [1]). В то же время в стандарте не приводится исчерпывающее количество терминов для описания МНГС, отличающихся по функциональному назначению. В частности, неохваченными остаются устьевые морские платформы (для добычи углеводородов, без подготовки, опционально – с буровым комплексом), вспомогательные морские платформы (платформы жилого модуля, райзерные платформы и т.п.) и др.

Таким образом, представленная в стандарте [1] терминология не позволяет составить представительную классификацию МНГС.

Классификация гидротехнических сооружений (ГС) приведена в работе М.М. Гришина, С.М. Слисского и др., где дается как определение ГС, так и их классификация. Авторами отмечено, что ГС предназначаются для использования водных ресурсов и классифицируются по своему назначению: энергетические, воднотранспортные, гидромелиоративные, рыбного хозяйства и др. сооружения. Каждый из этих классов является самостоятельным направлением в области гидротехнического строительства. Относительно новым направлением в данной области являются морские нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения. При составлении классификации сооружений этого направления отмеченный выше основополагающий подход должен сохраниться, т.е. при определении основных групп должно быть учтено назначение сооружений [6].

Впервые классификация МНГС для морского бурения была дана Г.В. Симаковым, К.Н. Шхинеком и др., с учетом конструктивных признаков эти сооружения разделены на две основные группы: стационарные и подвижные [10].

В работе И.Ш. Халфина приведен только перечень нескольких типов МНГС без анализа их назначения [6].

В работах В.М. Буслова, Н.У. Крэла приведена классификация для одного из классов МНГС (сооружений для освоения арктических месторождений) [4]. Авторы классифицируют сооружения по способу сопротивления силовому воздействию льда.

В работе В.М. Буслова и Д.П. Карзана приведена классификация глубоководных платформ по характеру реакции сооружения на воздействие волновой и динамической нагрузок [4].

Классификация морских буровых установок (МБУ) для разведки и разработки месторождений была дана Р.В. Борисовым, В.Г. Макаровым и др. в учебнике «Морские инженерные сооружения. Ч. l. Морские буровые установки» [2]. Согласно предлагаемому авторами подходу, морские буровые установки можно разделить на стационарные и плавучие, для которых далее на основании классификационных признаков выделяются подтипы. Для стационарных МБУ в качестве классификационных признаков рассматривается:

· расположение верхнего строения;

· обеспечение устойчивости от сдвига и опрокидывания;

· конструктивный признак [2].

Для плавучих МБУ выделяются следующие классификационные признаки:

· способ транспортировки;

· способ удержания на месте;

· конструктивный признак [2].

Стоит отметить, что данная классификация не учитывает морские нефтегазопромысловые сооружения, не имеющие в своем составе бурового модуля.

В своей работе [6] Д.А. Мирзоев отмечает, что вопросы классификации всегда содержат определенные условности и выбранный им подход к разработке классификации исходит из общепринятых положений в данной области. При составлении классификации МНГС автор предлагает разделить их на две основные группы: МНГС для разведочного бурения; МНГС для бурения эксплуатационных скважин и их эксплуатации. Данные группы разделяются на две подгруппы: для условий замерзающих и незамерзающих морей. Такой подход, по мнению автора, позволит классифицировать морские нефтегазопромысловые инженерные сооружения, учитывая все требования, предъявляемые при их проектировании.

Стоит отметить, что представленная автором классификация не охватывает МНГС, не связанные с процессами бурения и эксплуатации скважин, а также не охватывает сооружения вспомогательного назначения, функционал которых не связан непосредственно с процессами бурения, добычи, подготовки, хранения и транспорта продукции. Примером таких сооружений являются платформы жилого-модуля.

Наиболее обширная классификация морских платформ представлена в работе специалистов Крыловского государственного научного центра «Морские нефтегазодобывающие платформы: история, современность, перспективы. Аналитический обзор» [8].

Авторами были определены 9 ключевых классификационных признаков:

1. Вид углеводородов месторождения;

2. Функциональное назначение;

3. Положение относительно донного грунта при эксплуатации;

4. Архитектурно-конструктивный тип ОО/корпуса;

5. Наличие/Отсутствие нефтехранилища, система отгрузки нефти;

6. Способ отгрузки нефти;

7. Обитаемость;

8. Расположение относительно уровня моря;

9. Материал ОО/корпуса [8].

В рамках данного исследования наибольший интерес представляет классификация платформ по функциональному назначению, т.к. анализ существующих классификаций показал, что данный признак зачастую принимается специалистами как второстепенный.

Специалисты Крыловского государственного научного центра в своей классификации морских платформ по функциональному назначению выделили семь типов сооружений, которые укрупненно можно поделить на три группы:

· платформы, бурение скважин на которых производится собственным буровым комплексом;

· платформы без бурового комплекса, продукт поступает из скважин, пробуренных на платформе другими техническими средствами;

· платформы без скважин – технологическая платформа [8].

Стоит отметить, что данная классификация весьма подробно рассматривает возможный функционал морских нефтегазопромысловых сооружений, однако среди представленных типов отсутствуют вспомогательные сооружения.

Таким образом, анализ терминологии и существующих классификаций морских нефтегазопромысловых сооружений показал:

· отсутствие стандартизированной терминологии для ряда сооружений морских нефтегазовых промыслов и их структурных элементов;

· ориентированность классификаций на конструктив платформы и условия эксплуатации;

· изученные классификации охватывают не все существующие классы морских нефтегазопромысловых сооружений.

Классификация МНГС по функциональному назначению верхнего строения

При изучении классификаций было установлено, что существующие подходы ориентированы прежде всего на разработку классификационных признаков на основании внешних условий эксплуатации и, как следствие, конструктива морских нефтегазопромысловых сооружений. Однако при проектировании обустройства морских месторождений крайне важным фактором выбора того или иного объекта обустройства является требуемый функционал сооружения: какие задачи должно выполнять инженерное сооружение, находясь в данных условиях. Существующие классификации по функциональному назначению охватывают не весь спектр морских инженерных сооружений для обустройства месторождений нефти и газа. В связи с этим видится потребность в разработке дополнительной классификации морских нефтегазопромысловых сооружений по функциональному назначению верхнего строения.

При составлении классификации были выделены три наиболее важные функции, определяющие назначение МНГС:

· функция добычи углеводородов: МНГС, на которых осуществляется контроль и управление процессами добычи углеводородов;

· функция бурения скважин: МНГС, имеющие в своем составе буровую установку для строительства и ремонта скважин;

· функция подготовки углеводородов: МНГС, имеющие в своем составе технологическое оборудование для подготовки нефти и газа, в т.ч. до товарного вида;

· функция хранения углеводородов: МНГС, осуществляющие хранение углеводородов до их отгрузки. Хранилища углеводородов, как правило, организуются в опорном основании морских платформ, однако наличие системы хранения значительно влияет на вспомогательные системы, расположенные на верхних строениях платформ, в связи с чем данная функция была выделена как одна из классифицирующих.

Данная классификация различает платформы по наиболее критичным функциональным признакам, однако стоит отметить, что она не является исчерпывающей, каждый из представленных типов может быть разбит на подтипы по другим критериям (например, постоянное присутствие персонала).

Для составления классификации требуется уточнить ряд определений для различных типов платформ:

· Устьевая платформа (УП) – это морская платформа, основной функцией которой является добыча и сбор углеводородов для дальнейшей транспортировки. В составе устьевой платформы отсутствует технологическое оборудование для подготовки углеводородов.

· Технологическая платформа (ТП) – морская платформа, предназначенная для подготовки пластовой продукции, последующей транспортировки углеводородов и нагнетания флюидов в скважину [1].

· Морская буровая платформа – плавучая морская платформа, предназначенная для бурения поисково-разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин [1].

· Вспомогательные МНГС – это группа сооружений, функционал которых не связан с процессами бурения, добычи и хранения углеводородов, а направлен на обеспечение сбора и транспортировки продукции, ее отгрузки, размещение персонала и т.п. К таким сооружениям можно отнести райзерные блоки, выносные причальные устройства, платформы жилого модуля и т.п.

Стоит также отметить, что в рамках данной классификации технологические суда [1] рассматриваются в качестве платформ судового типа (FPSO, FLNG, FPU).

Для удобства применения классификация МНГС предполагается в виде логической схемы, по которой, опираясь на наличие/отсутствие определенной функции верхнего строения платформы, можно определить ее тип.

Исходя из описанного выше подхода, все МНГС можно укрупненно поделить на 10 типов:

1. Технологическая платформа добычная с буровым комплексом и функцией хранения;

2. Технологическая платформа добычная с буровым комплексом без функции хранения;

3. Технологическая платформа добычная без бурового комплекса с функцией хранения;

4. Технологическая платформа добычная без бурового комплекса без функции хранения;

5. Технологическая платформа без бурового комплекса без функции хранения;

6. Технологическая платформа без бурового комплекса с функцией хранения;

7. Устьевая платформа с буровым комплексом;

8. Устьевая платформа без бурового комплекса;

9. Вспомогательные МНГС;

10. Морские буровые платформы.

В таблице 2 приведены примеры каждого из типов МНГС, представленных в классификации.

Заключение

По результатам исследования:

· Авторами проведен анализ и определены основные направления для совершенствования существующей терминологии и классификаций в области морских нефтегазопромысловых сооружений;

· предложена классификация МНГС по функциональному назначению верхних строений;

· представлен перечень отечественных и зарубежных МНГС для каждого из типов согласно предлагаемой классификации.

Данная классификация может быть использована в качестве каркаса для сбора и систематизации информации по проектам-аналогам в мире, что может позволить повысить эффективность проектирования обустройства морских месторождений на ранних стадиях