Разработки шельфа северного моря

Богатства со дна морского

Нефтегазовые шельфовые проекты открывают новые возможности для российской экономики

Недра арктических морей содержат огромные запасы нефти и газа. Освоение шельфовых участков – дело крайне непростое, однако это создаст мощный задел для российской нефтегазовой отрасли на много лет вперед.

Тонкая грань

Континентальный шельф включает в себя морские подводные недра, находящиеся за пределами территориальных морей – такое определение содержит и российское, и международное законодательство. По Конвенции о континентальном шельфе исключительные права на разведку и разработку недр, на проведение научных исследований, на добычу минеральных и биоресурсов на таких участках имеет прибрежное государство в границах, установленных международным законодательством.

Но как быть, если на один и тот же континентальный шельф претендуют несколько государств? Например, если их берега расположены друг напротив друга, а расстояние между ними укладывается в обозначенные законом нормативы? В этих случаях границы шельфа определяются соглашениями между государствами. Так, в начале 1990 годов Россия и США договорились о разделе шельфа Чукотского моря. Еще один вариант – «разделить» шельф по принципу равного расстояния от береговых линий. Если же согласия достичь не удается, спор разрешает Международный суд ООН.

На шельф Северного Ледовитого океана кроме нашей страны сейчас рассчитывают также Норвегия, США, Дания и Канада. Неудивительно: по прогнозам, недра арктических морей содержат 83 млрд тонн углеводородов. Кроме того, чрезвычайно высоки шансы на открытие новых месторождений на еще не изученных шельфах. А их большинство: по последним данным, разведанность шельфов не превышает 4%. То есть потенциально запасы углеводородов на этих участках могут оказаться в 25 раз больше уже выявленных и теоретически превысить 2 трлн тонн.

Более 80% уже выявленного объема природных богатств приходится на Баренцево и Карское моря. В целом самым крупным и одновременно самым неизученным является шельф Сибири в Северном Ледовитом океане. А всего под юрисдикцией России сейчас находится около 5 млн кв. км континентального шельфа в рамках 14 окраинных и внутренних морей, или 1/5 площади всех шельфов Мирового океана.

Весной 2019 года специальная подкомиссия ООН одобрила заявление России на расширение площади арктического шельфа, принадлежащего нашей стране, на 1,2 млн кв. км. Осенью 2019-го в ООН поступила новая российская заявка: на присоединение хребта Ломоносова, южной оконечности хребта Гаккеля, зоны Северного полюса и других участков морского дна в Арктике. Это заявление ООН рассмотрит в феврале 2020 года. Если оно будет удовлетворено, в распоряжении России окажется еще 5 млрд тонн углеводородов.

Запасы на перспективу

Разведанные запасы шельфа Северного Ледовитого океана составляют 25% от общемировых запасов углеводородов: 90 млрд баррелей нефти, 48,3 трлн кубометров природного газа, 44 млрд баррелей газового конденсата. Около 60% этих запасов находятся на территории российского шельфа. Если же оценивать исключительно российские ресурсы, то на шельфовые недра приходится половина запасов нашего газа и четверть запасов нефти. «Чемпионом» в этом смысле оказалось Баренцево море – на него приходится 49% запасов углеводородов с российских шельфов. На Карское море – чуть более 35% и на Охотское – немногим больше 15%.

По прогнозам, к 2030 году Россия будет добывать 55% всех углеводородов Арктики. Шельфовая нефтедобыча, которую будут вести российские компании, возрастет к этому времени в 3,6 раза – до 2,2 млн баррелей в сутки.

Шельфовые проекты: достижения и планы

Первым реализованным в России проектом по добыче нефти на арктическом шельфе стало освоение Приразломного месторождения в Печорском море. Там с декабря 2013 года добычу ведет компания «Газпром нефть шельф», дочерняя структура «Газпром нефти». Уже в апреле 2014 года первая партия арктической нефти отправилась к европейским потребителям. Общие запасы месторождения оцениваются в 70 млн тонн. Пиковая добыча составит 5 млн тонн в год (сейчас – около 3,5 млн тонн). Ресурсов Приразломного с учетом постепенно нарастающей добычи хватит примерно на 35 лет.

Приразломное – единственное месторождение, разработка которого идет в условиях замерзающего моря: лед здесь держится 7 месяцев в году, а высота ледовых торосов доходит до 2 метров. Чтобы работать в таких условиях, понадобились особые технологии бурения, добычи, подготовки, хранения и отгрузки нефти, энергетического обеспечения проекта.

Разработка ведется с морской платформы «Приразломное». Это сооружение имеет площадь в два футбольных поля и весит 500 тыс. тонн. Стоит платформа прямо на морском дне, укреплена защитной щебне-каменной бермой. За счет этого эксплуатационные скважины ни на одном отрезке напрямую не контактируют с водной средой – и это притом, что общая их длина достигает 8,1 км. На платформе находится и жилой модуль, рассчитанный на 200 человек.

К 2023 году на месторождении будет в общей сложности пробурено 32 скважины: 19 добывающих, 12 нагнетательных и одна поглощающая. Благодаря двойной системе защиты риск фонтанного выброса нефти при бурении и эксплуатации практически сведен к нулю: защитное оборудование разрабатывалось с учетом особенностей работы в Арктическом регионе. Отметим кстати, что постоянный экологический мониторинг в районе месторождения ведется на участке площадью 744 кв. км.

Нефтеналивные танкеры «Михаил Ульянов» и «Кирилл Лавров», суда ледового класса и с дедвейтом в 70 тыс. тонн, также строились специально для Приразломного. За 5 лет эксплуатации месторождения они перевезли уже более 12 млн тонн нефти марки ARCO – именно столько было в общей сложности добыто на Приразломном к концу 2019 году.

«Газпромнефть» ведет разработку и северо-восточного шельфа Сахалина. Поисковое бурение на Аяшском лицензионном участке началось в 2017 году. Результатом стало открытие двух месторождений: «Нептун» с запасами в 415 млн тонн нефти и «Тритон» с ресурсами в 137 млн тонн нефтяного эквивалента. Открытие этих двух месторождений, вошедших в десятку крупнейших в мире, дает возможность формирования нефтедобывающего кластера на шельфе Сахалина. Добыча на Нептуне и Тритоне пока не началась – это произойдет в 2025-2030 годах.

Освоение континентального шельфа – стратегическое направление работы и для компании «Роснефть». Сейчас она владеет 55 лицензиями на разработку шельфовых участков, общие запасы которых составляют 41 млрд тонн нефтяного эквивалента. На 45 из них компания ведет геологоразведку.

Пока основными шельфовыми проектами для «Роснефти» остаются дальневосточные: «Сахалин-1», месторождения Чайво, Лебединское и Одопту. Общий объем нефти, отгруженный с них в 2018 году, превысил 100 млн тонн. Что касается арктических проектов, с 2012 года компания проводит полевые работы в Карском, Печорском и Охотском морях. В 2017 году началось бурение скважины «Центрально-Ольгинской-1» в море Лаптевых. Так было открыто месторождение Центрально-Ольгинское с запасами в 80 млн тонн нефти.

В ходе экспедиций, организованных «Роснефтью», было открыто и пять новых месторождений в морях Западной Арктики: Победа в Карском море, Северо-Гуляевское, Медынское-море, Варандей-море и Поморское в Печорском море. Их суммарные запасы составляют 247 млн тонн нефти и конденсата и 501 млрд кубометров газа. Идут разведочные работы и на участках континентального шельфа на севере Охотского моря (участки Магадан-1,-2, -3, Кашеваровский и Лисянский).

Источник

Инновационные технологии подводной добычи углеводородов на шельфе Арктики

Арктика — единый физико-географический район Земли, примыкающий к Северному полюсу и включающий окраины материков Евразии и Северной Америки, почти весь Северный Ледовитый океан с островами (кроме прибрежных островов Норвегии), а также прилегающие части Атлантического и Тихого океанов. Площадь Арктики около 27 млн. кв. км и максимальную протяженность границ там имеет Россия. Основное богатство Арктики — колоссальное количество неразработанных энергоресурсов, под ее льдами залегает около 90 млрд баррелей нефти и 47 трлн. кубометров природного газа. Но промышленное освоение этих территорий требует самых новых технологий. Что сегодня могут предложить отечественные ученые?

По мнению ученых из Геологического общества, в Арктике сосредоточено 13% от мировых неразведанных запасов нефти и 30% неразведанных газовых запасов в мире. В пределах материковой части Арктики располагаются уникальные запасы и прогнозные ресурсы медно-никелевых руд, олова, платиноидов, агрохимических руд, редких металлов и редкоземельных элементов, крупные запасы золота, алмазов, вольфрама, ртути, черных металлов, оптического сырья и поделочных камней.

В суровых климатических условиях Арктики апробированные технологии добычи углеводородов невозможно будет применить: месторождения располагаются далеко от береговой линии, транспортные коммуникации практически отсутствуют, продолжительная и очень холодная зима, полярная ночь, а толщина ледового покрова достигает двух и более метров, ему свойственна подвижность и образование торосов.

Основной недостаток надводного способа освоения для применения в Арктике в технико-экономической нецелесообразности использования конструкции объектов обустройства в сложных ледовых условиях. Опыт эксплуатации искусственных островов в мелководной части Канадской Арктики показал, что их основным недостатком является сложность обеспечения защиты откосов от волновой и ледовой эрозии и до настоящего времени указанная проблема практически не решена.

Применение подводных промыслов является наиболее перспективным, оно основано на использовании систем подводного заканчивания скважин, устья которых располагаются на морском дне. Подводные промыслы могут быть полностью автономными, а также применяться в сочетании со стационарными или плавучими технологическими платформами, т.е. как комбинированный промысел. По сравнению с традиционными методами освоения данный способ целесообразно рассматривать в качестве ведущих для освоения Арктических ресурсов углеводородов.

При разработке морских нефтегазовых месторождений редко применяют только один из методов, обычно используют комбинированные способы сооружения морских промыслов. Например, сочетают надводный промысел с подводным, причем надводную часть устанавливают на ледостойких платформах, на которых размещают буровые и эксплуатационные скважины, а также систему дистанционного управления оборудованием устьев подводных скважин.

Более двадцати лет подводные технологии добычи и подготовки углеводородов развивались и рассматривались как наиболее многообещающие направления в освоение ресурсов Арктики. Поэтому способ применения подводных промыслов является наиболее перспективным направлением при освоении месторождений, как в условиях замерзающих, так и незамерзающих морей, с использованием оборудования подготовки и нагнетания флюидов в подводном исполнении, в том числе многофазных насосов, сепараторов, компрессорных агрегатов (рис.1).

Рисунок 1 — Общая схема подводного промысла для условий Арктики

Сегодня на мировом рынке среди компаний проектантов и изготовителей подводного оборудования мировое лидерство в основном у следующих компаний: FMC Kongsberg Subsea AS, Aker Solutions (Subsea), Cameron и GE Vetco. Подводное устьевое оборудование — комплекс специальную механизмов, устройств и систем, обеспечивающих при бурении разведочных скважин механическую связь буровой установки, находящейся на плавучем основании, с устьем скважины, расположенном на дне моря.

Технологии подводной подготовки углеводородов существенно расширяют гибкость в добыче продукции скважин. В состав подводного комплекса подготовки продукции может входить следующее оборудование: центробежный газовый компрессор; электропривод с системой охлаждения; оборудование регулирования частоты вращения привода компрессора; оборудование подачи и распределения электропитания для потребителей блока; дистанционно-управляемая запорная арматура; контрольно-измерительные приборы; системы управления, аварийного выключения, мониторинга за текущим состоянием.

Рисунок 2 — Общие виды оборудования подводного компримирования продукции

Степень освоенности:

• В России – прединвестиционные исследования
• На Западе – опытные образцы

Подводные сепараторы — первоначально предназначались для использования при разработке небольших прибрежных месторождений в Северном море, затем нашли применение на месторождениях с уже установленными платформами, с которых осуществляется управление работой подводных систем и обеспечение их энергией.

В состав подводной установки разделения пластовой продукции помимо многофазного насоса и сепаратора входит устьевое оборудование для нагнетания пластовой воды в пласт и манифольд для распределения скважинных потоков. Наличие в продукции скважин значительного количества песка потребует совершенствования (модернизации) конструкции подводных сепараторов, особенно при совместном использовании с подводными агрегатами компримирования газа, в результате чего возрастают требования к качеству подготовки газа.

Рисунок 3 — Общий вид подводной установки для сепарации продукции

• В России – прединвестиционные исследования

• На Западе – опытно-промышленное внедрение

Для целей электроснабжения подводных объектов арктических шельфовых месторождений УВ наиболее существенным условием выбора вида электростанции является географическое положение потребителей электроэнергии. При использовании подводных объектов обустройства месторождения, источник электроснабжения может находиться на ближайшем побережье, платформе (стационарной или плавучей) или под водой. В настоящее время для электропередачи к морским объектам используется высоковольтная передача переменного тока ввиду простоты электрического оборудования.

Шлангокабели нашли универсальное применение для обеспечения объектов подводного промысла: электроэнергией, ингибиторами гидратообразования, гидравлическими жидкостями, линией оптоволоконной для системы управления ПДК.

Рисунок 4 — Общий вид энергетической установки

• В России – прединвестиционные исследования

• На Западе – ОК проработки

Для освоения ресурсов Арктики, потребуются новые виды оборудования для разведочного и эксплуатационного бурения — рассчитанных на круглогодичную эксплуатацию и долговременную автономную работу в условиях Арктического шельфа, в этом плане перспективной выглядит полностью подводная технология бурения, обустройства месторождений и транспортировки углеводородов.

Несмотря на более высокую стоимость самих систем подводного обустройства месторождений по сравнению с традиционными, в последние годы количество месторождений, осваиваемых с использованием подводных добычных комплексов, быстро растет. Это связано со значительно меньшими эксплуатационными затратами и возможностью управления добычей с берега, без строительства и установки специальных морских добычных платформ.

Несомненным лидером в области применения подводных технологий при освоении шельфовых месторождений нефти и газа является Норвегия. Норвегия сумела одновременно создать свою национальную инновационную систему и сделать ее частью глобальной, смогла добиться того, чтобы иностранные корпорации, работающие на местном рынке, проводили локализацию своих технологий в стране или передавали их норвежским научно-исследовательским институтам.

Годовой бюджет Исследовательского совета Норвегии превышает 4 млрд. норвежских крон и финансирует одну шестую всех исследований, проводимых в Норвегии. В Норвегии реализуется несколько технических программ, которые поддерживаются и финансируются правительством страны.

Среди них: — PETROMAKS (правительственное финансирование проектов НИОКР для нефтяного сектора), GASSMAKS (правительственное финансирование проектов НИОКР для газового сектора), DEMO2000 (программа содействия развитию новых технологий и внедрению научно-технических разработок в практику), RENERGI (финансирует проекты экологически чистого использования энергетических ресурсов страны, обеспечения конкурентоспособности энергетического сектора), CLIMIT (программа для разработки проекта экологически чистого природного газа).

Одна из разработок в рамках программы DEMO2000 – проект WS Seabed Rig – испытания прототипа полностью автоматизированной подводной буровой установки. В 2001 году в Норвегии была принята национальная стратегия «Нефть и газ в 21 веке» (OG21), которая определила восемь целевых направлений для проведения исследований, а в 2008 году Научно-исследовательскому совету была выделена сумма в 5691 миллион крон (28 млрд 455 млн рублей) для поддержки инновационных разработок.

Они включают в себя экологические технологии будущего, комплексное изучение залежей и разведку месторождений, совершенствование нефтеизвлечения, экономически эффективное бурение, интегрированное производство и разработку пласта в реальном времени, подводную обработку и транспортировку, глубоководную и подводную технологии добычи, газовые технологии.

Сегодня в России большинство компаний нефтегазовой отрасли финансируют лишь стадию опытно-конструкторских работ. Для проведения дорогостоящих исследований целесообразно совместное их финансирование. Для эффективного использования средств компаний было бы целесообразно проработать механизм консолидации инвестиционных возможностей отдельных компаний.

Специализированные научные подразделения, могут внести и свой вклад в создании отдельных элементов подводных технологий. Однако конечная разработка соответствующих проектов потребует создания специализированного института по развитию подводных технологий добычи углеводородов на арктическом шельфе и немалой общегосударственной поддержкой.

Основными проблемами, сдерживающими полномасштабное освоение нефтегазовых ресурсов арктического шельфа РФ, является отсутствие:

технических средств для проведения ГРР;

специальных промышленно-производственных мощностей для изготовления технических средств и оборудования;

производственных баз обеспечения;

специализированных научных и проектно-конструкторских организаций;

всесторонней обоснованной концепции аварийно-спасательного обеспечения работ при освоении морских УВ ресурсов.

Создавая новую для России индустрию, необходимо организовать проектирование, используя научный потенциал РФ с привлечением ведущих зарубежных проектантов, приобретать передовые технологии и лицензии на производство и привлекать к участию ведущие зарубежные фирмы, в качестве субподрядчиков либо на условиях совместной деятельности.

Аккумулировать организационный, технологический и финансовый потенциал государства и ведущих российских нефтегазовых компаний для координации и отработки новых технологий и конструкций, а также выполнения программы разведки и освоения минеральных ресурсов на континентальном шельфе Арктики

Источник