Бурение на новые глубины позволяет раскрыть неиспользованные запасы нефти, и это стало проще благодаря новым технологиям. Но эти возможности сопряжены с большей опасностью и меньшей вероятностью ошибки, говорят эксперты The Verge . «Урок Deepwater Horizon заключается в том, что в то же время технология добычи развивалась очень быстро — я имею в виду, что на самом деле это удивительно, на самом деле то, что они смогли сделать — технология для обеспечения безопасности отстала», — говорит Дональд Бош, почетный президент Центра экологических наук Мэрилендского университета.

Бош был назначен Бараком Обамой в национальную комиссию по разливам нефти, созданную для расследования причин катастрофы Deepwater Horizon. Он считает, что США сейчас немного лучше подготовлены, чем к выбросу в Мексиканском заливе в 2010 году, но есть новые сценарии, которые несут еще большие риски, особенно при бурении на экстремальных глубинах.

Мощные силы

В прошлом году Мексиканский залив добывал рекордные 2 миллиона баррелей нефти в день.Для поддержания такой добычи потребуется еще больше разведки, бурения и разработки на более глубоких водах, говорит Тайлер Прист, историк нефти и энергетики из Университета Айовы, The Verge . А средний дебит нефтяной скважины в Мексиканском заливе увеличивается с увеличением глубины.

«Ничто не генерирует больше свободного денежного потока, чем текущая глубоководная скважина», — говорит он. «Вы должны продолжать находить все больше и больше нефти, поскольку старые месторождения истощаются, закупориваются и забрасываются.”

Чем выше возможности для получения прибыли, тем выше ставки. Бурение на большей глубине означает работу под большим давлением. Это сокрушительный вес воды. Кроме того, давление в нефтегазовых карманах выше. Буровые установки не только могут работать на большей глубине, но и копать глубже, чем когда-либо. Чем глубже они копают, тем с большим давлением и сопротивлением они сталкиваются. Температура захваченной нефти и газа тем выше, чем ниже и ближе к мантии Земли, которую они копают.Оборудование должно выдерживать температуры, которые могут достигать 180 градусов Цельсия на глубине около 40000 футов под землей.

«Вы работаете против очень могущественных сил», — рассказывает Беш The Verge . Газ, который находится в ловушке вместе с нефтью на морском дне, «будет стремиться к очень быстрому расширению, как только давление будет несколько сброшено [бурением]», — объясняет он.

Вероятность сообщения о серьезной аварии, смертельном исходе, травме, взрыве или пожаре возрастает в 8 раз.5 процентов на каждые дополнительные 100 футов глубины, на которой работает морская платформа, показал анализ добычи нефти и газа в Мексиканском заливе с 1996 по 2010 год. Это независимо от возраста платформы или количества производимых ископаемых видов топлива.

Проблемы, возникающие при бурении на более глубокой воде, также могут усложнять меры по решению любых возникающих проблем. «Когда что-то идет не так, как это было [с Deepwater Horizon], это значительно усложняет контроль и очистку», — говорит Сьерра Уивер, старший юрист некоммерческой организации Southern Environmental Law Center.«Мы действительно проводили эксперименты в очень глубоких океанах с точки зрения того, как вы бурите, как вы контролируете и как вы очищаете нефть», — говорит она The Verge .

Если говорить о том, насколько «безопасно» побережье Мексиканского залива от подобного события сегодня, «Кто знает? Вы действительно так же безопасны, как и сегодня », — рассказывает Прист изданию The Verge . «Все, что нужно, — это серия неудач».

В глубокой беде

Вечером 20 апреля 2010 года началась череда несчастий после того, как экипаж на борту Deepwater Horizon установил цементное уплотнение на разведочной скважине Macondo в 66 милях от побережья Луизианы.Уплотнение, предназначенное для сдерживания нефти и газа, вышло из строя, как и два клапана, которые должны были препятствовать потоку нефти и газа подниматься по трубе на поверхность.

Затем бригада неправильно интерпретировала результаты испытаний давления, которые должны были сказать им, что скважина не была должным образом герметизирована. Они были застигнуты врасплох, когда буровой раствор и природный газ начали вытекать из трубы на буровую. После того, как их заметили, они попытались закрыть клапаны «противовыбросового превентора», устройства, которое должно было остановить неконтролируемый выброс нефти и газа.Это тоже не удалось. В течение восьми минут после того, как команда увидела утечку, природный газ вызвал мощный взрыв и возгорание, в результате которых вышла из строя буровая установка.

Когда он затонул, буровая установка разорвала трубу, которая проходила между ней и намного ниже, которая была заполнена буровым раствором, чтобы противодействовать давлению, движущему нефть и газ вверх от Земли. Без этого противодавления нефть текла из скважины в залив в течение 87 дней. Несколько попыток остановить утечку потерпели неудачу, в том числе попытка установить защитный купол над колодцем, который в конечном итоге заполнился замерзшим метаном и почти всплыл на поверхность.Наконец, 15 июля новое разработанное устройство, названное «стопорная труба», смогло перекрыть скважину.

Неисправности Deepwater Horizon показали, насколько неподготовлена ​​отрасль к реагированию на такое катастрофическое событие. Сегодня на берегу находятся защитные колонны, готовые к развертыванию для следующего выброса скважины. Они могут весить до 100 тонн и выдерживают высокое давление из взорванной скважины. Блок соединяется с противовыбросовым превентором, добавляя дополнительные клапаны, которые можно закрывать для замедления и остановки потока нефти до тех пор, пока скважина не будет полностью закрыта.

«Теперь мы готовы к последней войне, если сценарий будет таким же, как раньше», — говорит Стивен Муравски, ведущий редактор книги 2019 года «Сценарии и меры реагирования на будущие глубокие разливы нефти ». «Я не думаю, что мы увидим еще один 87-дневный прорыв, такой как Deepwater Horizon», — говорит он The Verge .

Следующая война

Существуют и другие, потенциально худшие сценарии, которые беспокоят Муравски и Бош, например, разрыв трубы ниже морского дна, а не в воде, как это было во время кризиса Deepwater Horizon.Если бы произошла утечка ниже морского дна, нефть растворилась бы в окружающих ее горных породах и ускользнула бы туда, где может найти трещины в породе. «Это был бы сценарий судного дня, потому что вы не можете его отключить», — говорит Муравски. Нельзя просто накинуть стопку на протекающую трубу. Наилучший вариант, доступный в настоящее время, — это выкопать еще одну скважину, чтобы сбросить давление в породе и перенаправить поток. Это было сделано после того, как Deepwater Horizon опрокинулся, но бурение скважины требует драгоценного времени, поскольку ущерб от утечки растет с каждой минутой.ВР начала бурение двух разгрузочных скважин в мае, но нефть продолжала литься из утечки до тех пор, пока в июле не была добавлена ​​перекрывающая труба.

«Очевидно, был пробел в возможности задействовать ресурсы для закрытия скважины во время этого инцидента», — говорит Эрик Милито, президент Национальной ассоциации океанических промышленностей, отраслевой группы по морскому бурению и ветроэнергетике. С тех пор, по словам Милито, новое защитное оборудование для предотвращения разливов, повышение потенциала реагирования на проблемы и усиление государственного контроля привели к более безопасным операциям.

Другие не убеждены. «Нефтяная промышленность говорит об этом с тех пор, как существует. До того, как случился Deepwater Horizon, такого рода аварии не могли произойти. А потом, после того, как это случилось, это было: «Ну, этого больше никогда не повторится». И это просто не тот случай, — говорит Уивер.

Она и Бош указывают на усилия администрации Трампа по одновременному наращиванию добычи ископаемого топлива в США, включая попытку открыть больше берегов для морского бурения, которое в настоящее время рассматривается в судах, при одновременном отмене мер по защите окружающей среды.После того, как комиссия Боша по разливу нефти дала рекомендации по предотвращению еще одного разлива, подобного Deepwater Horizon, администрация Обамы в 2016 году ввела правила контроля скважин, которые создали новые отраслевые стандарты. Затем, в мае прошлого года, администрация Трампа ослабила эти правила; изменение около 20 процентов первоначальных положений было сочтено «ненужным регуляторным бременем».

Пандемия COVID-19 имеет последствия и для морского бурения, поскольку цены на нефть и спрос резко падают на фоне почти глобального прекращения ведения бизнеса в обычном режиме.Бош беспокоится, потому что он видел, какой эффект ужесточение кошельков повлияло на работу BP Deepwater Horizon. «Они начали срезать углы и принимать поспешные решения», — говорит он. «Меня беспокоит то, как [пандемия] играет на руку безопасности». ВР была признана виновной в «грубой халатности», приведшей к катастрофе Deepwater Horizon федеральным судом Луизианы в 2014 году.

«Авария Deepwater Horizon навсегда изменила BP», — говорится в заявлении компании, арендовавшей буровую установку. Катастрофа обошлась BP в 65 миллиардов долларов.

Несмотря на то, что морское бурение все дальше продвигается на неизведанную территорию, через 10 лет после Deepwater Horizon, его последствия все еще достигают берега. «Эта нефть не знала, что должна оставаться в офшоре, она попала прямо к этим сообществам», — говорит Уивер. Нефть из разлива в конечном итоге вымылась вдоль 1300 миль береговой линии от Техаса до Флориды. В результате погибли десятки тысяч животных. И еще больше людей и диких животных подверглись длительному токсическому воздействию разлива.Этого все еще было недостаточно для того, чтобы нефтяные компании, такие как BP, отступили. Десять лет спустя риски глубоководной разведки нефти продолжают маячить на горизонте.

Технологии безопасности и реагирования на морское бурение

Заявление д-ра Виктора Дера, исполняющего обязанности помощника секретаря по ископаемым источникам энергии, перед Комитетом по науке, космосу и технологиям, Подкомитетом по энергетике и окружающей среде.

Председатель Харрис, член рейтинга Миллер и члены подкомитета, благодарят вас за возможность выступить перед вами сегодня, чтобы обсудить точку зрения Министерства энергетики (DOE) на исследования и разработки (НИОКР) для улучшения бурения нефтяных и газовых скважин в все более глубокие воды с большим запасом прочности, меньшим риском разливов и более эффективными подходами к смягчению последствий в случае разлива.

Как вы знаете, Управление ископаемой энергии (FE) возглавляет усилия Министерства энергетики по обеспечению использования наших углеводородных ресурсов — угля, нефти и природного газа — для получения чистой, доступной и надежной энергии. Ключевой частью выполнения этой миссии является приверженность передовым исследованиям и разработкам в области технологий использования ископаемых источников энергии. Выполняя эту обязанность, мы на протяжении многих лет проводили значительные исследования и разработки для развития технологий, связанных с поставками и добычей нефти и природного газа, нетрадиционными ископаемыми источниками энергии и глубоководными ресурсами.

Что касается развития глубоководных районов, мы должны сделать все возможное, чтобы никогда больше не столкнуться с экологической катастрофой такого масштаба, как прошлогодний разлив нефтяной скважины в Мексиканском заливе, который не только трагически унес жизни 11 человек, но и нанесли значительный экономический и экологический ущерб.

Мы в Министерстве энергетики (DOE) осознаем, что совершенствование глубоководных нефтегазовых технологий является сложной задачей; но тот, который также предоставляет большие возможности. В обязанности федерального правительства входит строгое регулирование глубоководной деятельности нефтегазовой отрасли, надлежащая количественная оценка рисков при разработке шельфовых месторождений и максимальное увеличение возможностей и ресурсов для предотвращения и уменьшения ущерба от будущих морских событий в случае их возникновения.Как известно этому комитету, Министерство внутренних дел является органом, регулирующим деятельность нефтегазовой отрасли по бурению на море.

Сегодня я предложу некоторые точки зрения Министерства энергетики на сохраняющуюся важность глубоководных ресурсов, проблемы, которые предстоит решить, роль Министерства энергетики и наших федеральных и отраслевых партнеров в продвижении вперед, а также текущую деятельность в области НИОКР.

Движение к устойчивому будущему

Администрация Обамы взяла на себя твердое обязательство продвигать нашу страну к экологически чистому энергетическому будущему, что включает сокращение зависимости от нефти и других ископаемых видов топлива, а также разработку новых источников и технологий, связанных с возобновляемыми источниками энергии .Однако по мере того, как мы совершаем этот переход, нефть и природный газ будут продолжать играть ключевую роль в нашей экономике в течение многих лет, особенно в транспортном секторе. В настоящее время нефть и природный газ обеспечивают более 60 процентов потребностей нашей страны в энергии и более 95 процентов топлива, которое американцы используют для транспортировки.

По данным Управления энергетической информации США (EIA), Соединенные Штаты ежедневно используют чуть более 19 миллионов баррелей жидкого топлива, что составляет около 22 процентов от общемирового объема; прогнозируется, что к 2035 году этот общий объем увеличится почти до 22 миллионов баррелей (ранний выпуск Annual Energy Outlook 2011).В 2010 году внутренняя добыча сырой нефти в США выросла на 150 000 баррелей в день до 5,51 миллиона баррелей в день (баррелей в сутки) (STEO, 8 марта 2011 г.), что является самым высоким уровнем с 2003 года. В более долгосрочном плане EIA прогнозирует, что внутренняя добыча нефти в США к 2035 году добыча продолжит увеличиваться до 5,7 млн ​​баррелей. Ожидается, что увеличение добычи будет обеспечено за счет проектов по увеличению нефтеотдачи на суше, месторождений сланцевой нефти и глубоководного бурения в Мексиканском заливе. Они также прогнозируют, что зависимость США от импортируемого жидкого топлива продолжит снижаться в течение прогнозируемого периода.Эта тенденция согласуется с комментариями президента Обамы на пресс-конференции 11 марта 2011 года о том, что «во-первых, нам необходимо продолжать наращивать внутреннюю добычу нефти и газа». Однако, как сказал Президент, мы не можем найти выход из этой проблемы, поэтому администрация разработала план, который включает меры по сокращению нашего потребления.

По прогнозам EIA, мировое использование нефти и другого жидкого топлива вырастет с 86,3 миллионов баррелей в день в 2007 году до 110.8 миллионов баррелей в день в 2035 году. Прогнозируется, что мировое потребление природного газа увеличится со 108 триллионов кубических футов в год до 156 триллионов кубических футов в год за тот же период.

В условиях растущего спроса мировые производители постоянно стремятся выявлять и добывать новые источники нефти и природного газа для замещения объемов, потребляемых мировой экономикой. Несмотря на то, что остаются значительные запасы, многие из них находятся в геологических формациях, которые становится все труднее обнаруживать и добывать, в том числе в глубоководных местах.

Возрастающая роль глубоководной добычи

В последние годы нефтегазовая промышленность открывала и добывала все более глубокие воды. Только за последние пять лет в Мексиканском заливе было сделано 13 крупных открытий в глубоководных районах. Морская нефть в настоящее время составляет около одной трети нашей внутренней добычи на месторождениях, и около 80 процентов этой добычи приходится на глубоководные районы Мексиканского залива. (1)

На международном уровне, 60 процентов крупнейших неамериканских стран.Открытия S. происходили на шельфе, и 73 процента открытий на шельфе приходились на глубоководные (400 метров или глубже). С 2007 года более 70 процентов по объему крупных открытий было совершено в глубоководных районах, а выбросы — это открытия на суше в Иране и Ираке. (2)

Ожидается, что в предстоящие годы вклад глубоководных вод в отечественные запасы нефти и природного газа возрастет. Однако ключевым исходным предположением является то, что будут разработаны и внедрены текущие технологические решения проблем производственной безопасности и защиты окружающей среды.

Промышленность, как внутри страны, так и во всем мире, исследует более глубокие воды, что означает, что мы должны признать два ключевых момента:

• Мы больше не можем полагаться на недорогие запасы нефти, которая может быть добыта из мелководных регионов и;
• Технология, используемая для добычи этих глубоководных ресурсов, должна быть намного безопаснее и надежнее, чем это было в прошлом. Это согласуется с определением администрации о том, что до начала буровых работ методы глубоководной эксплуатации должны соответствовать новым повышенным мерам безопасности, включая разработку прогнозов наихудшего случая бедствий и демонстрацию возможностей реагирования на разлив нефти.

Роль и перспективы Министерства энергетики

Министерство энергетики уже давно играет роль в развитии технологий для нефтяного и газового секторов. На протяжении десятилетий Департамент накопил глубокие знания и опыт в таких областях, как поток жидкости, визуализация, пожарная наука и подводные системы. В прошлом усилия Министерства энергетики в области НИОКР были сосредоточены на снижении стоимости технологий, увеличивающих производство, — области исследований, более адекватно финансируемой промышленностью. Однако меньшая часть исследований Министерства энергетики была посвящена усовершенствованию технологий защиты окружающей среды и безопасности.

Хотя Департамент исторически проводил фундаментальные и прикладные исследования для разработки и совершенствования глубоководных технологий защиты окружающей среды и безопасности, он не имеет регулирующей роли в отрасли. Что касается разрешительных и нормативных вопросов в целом, морское бурение нефти и газа полностью находится в компетенции Министерства внутренних дел (DOI), хотя для деятельности, проводимой на внешнем континентальном шельфе, также требуются разрешения от других агентств, таких как National Oceanic and Управление атмосферы и береговая охрана Соединенных Штатов.

Администрация предприняла шаги для улучшения своих возможностей по проведению исследований, связанных с окружающей средой и безопасностью, в поддержку нашей нормативной ответственности. В частности, Консультативный комитет по энергетической безопасности океана (OESAC), возглавляемый Министерством энергетики США, в который входят представители правительства, промышленности и академических кругов, уполномочен определять, приоритизировать и рекомендовать исследовательские и опытно-конструкторские проекты в области бурения и безопасности на рабочем месте, герметизации и нефти ликвидация разливов; рекомендации относительно выделения имеющихся ресурсов на эти проекты; и предоставление площадки для представителей промышленности, правительства, неправительственных организаций, национальных лабораторий и академического сообщества для обмена информацией и идеями, обмена передовым опытом и развития межорганизационного опыта.

Закон об энергетической политике 2005 г. (EPACT) установил обязательную программу, Программу исследований сверхглубоководного и нетрадиционного природного газа и других видов нефти, ежегодно финансируемую за счет 50 миллионов долларов США из перенаправленных доходов от федеральной аренды нефти и газа, которые в противном случае были бы депонированы в Казначейство для компенсации общегосударственных расходов. В прошлом Департамент использовал глубоководную часть, выделенную в соответствии с Разделом 999A EPACT 2005, для определения характеристик коллектора, бурения и заканчивания, сооружений на морском дне и других технологий, связанных с разведкой и добычей.

В соответствии с запросом, начиная с 2007 финансового года, в бюджете президента на 2012 финансовый год предлагается отменить Фонд сверхглубоководных и нетрадиционных исследований природного газа и других видов нефти, который был создан в рамках программы Раздела 999A. Мы также не просим дискреционного финансирования НИОКР по увеличению добычи углеводородов, полагая, что эта деятельность более адекватно финансируется промышленностью. В отсутствие действий Конгресса по отмене этой программы Министерство энергетики переориентирует работу, проводимую в соответствии с разделом 999A EPACT по безопасности и охране окружающей среды, с финансированием, которое мы продолжаем получать.Хотя администрация не поддерживает финансирование по разделу 999A, она считает OESAC важным механизмом для руководства исследованиями, направленными на повышение безопасности и экологической ответственности при проведении морских нефтегазовых операций.

Промышленность добилась успеха в внедрении новых технологий для поиска, разработки и коммерциализации нефти и газа в глубоководных районах. А после аварии на Deepwater Horizon и последующего разлива нефти в Мексиканском заливе промышленность разработала новые технологии для локализации подводных выбросов.Еще предстоит проделать дополнительную работу для обеспечения того, чтобы эта разработка проводилась с достаточной защитой для работников и окружающей среды, а также для обеспечения дальнейшего процветания сообществ, которые полагаются на наши океанические ресурсы. Администрация считает, что для промышленности целесообразно интегрировать возможности повышения безопасности и защиты окружающей среды в достижения в области технологий добычи для глубоководных районов.

Резюме

Трагический разлив нефти в Мексиканском заливе в прошлом году является ярким напоминанием о рисках, связанных с работой в глубоководных районах.Даже по мере того, как мы продолжаем переход к более устойчивому энергетическому будущему, в ближайшем будущем глубоководная нефть и природный газ будут использоваться для удовлетворения значительной части наших потребностей в энергии. По мере развития технологий для улучшения производственных и экономических аспектов этого процесса добычи, также должны быть подходы для выявления, количественной оценки и решения потенциальных рисков, проблем безопасности и воздействия на окружающую среду.

Г-н Председатель, и члены Комитета, еще раз благодарю вас за приглашение дать сегодня свидетельские показания.Я с нетерпением жду ответа на любые вопросы, которые могут у вас возникнуть.

(1) Источник: Управление энергетической информации: http://www.eia.doe.gov/oil_gas/natural_gas/data_publications/crude_oil_natural_gas_reservations/cr.html.

(2) Источник: Чахмахчев и Рашворт, IHS, май 2010 г.

Глубоководные технологии | Оффшор

Композиты приближаются к рынку — как раз тогда, когда возникает потребность отрасли

Rick Von Flatern
Technology Editor

Eleven short-length, full Для испытаний были изготовлены образцы райзеров эксплуатационной обсадной колонны диаметра (фото любезно предоставлено Lincoln Composites).

ЧАСТЬ I:

В глубоководном мире, где производственные платформы должны плавать на концах тросов, прикрепленных к дну океана, сэкономленный вес — это заработанные деньги.А заработанные деньги могут быть немалыми. Например, на каждую тонну, снятую с палубы платформы с натяжными опорами, экономится около 250 000 долларов на каждый метр глубины воды, на котором платформа будет пришвартована. Всего лишь на 600 метрах воды, что составляет 150 миллионов долларов.

Неудивительно, что перспектива замены стальных деталей композитными материалами занимает одно из первых мест в списке желаний операторов, которые рассчитывают свое будущее на запасах, лежащих на много миль под поверхностью океана. Снижение веса с помощью композитных материалов — вряд ли новая концепция.Некоторые секции палубы последнего плавучего производственного гиганта Shell, Ram / Powell, сделаны из композитного материала.

Но композиты не спешили внедряться в оффшорную нефтяную промышленность. По одной причине вес был менее значительным, когда все платформы были прикреплены к дну океана. А сталь — прочная, привычная и излюбленный материал в нефтяной промышленности — обычно дешевле композитов. Кроме того, несмотря на то, что композиты прошли долгий путь за последние годы, они редко рассматривались для использования в таких сложных ситуациях, как бурение или добыча, когда отказ может быть катастрофическим.

Это отношение быстро меняется, поскольку вес становится единственным наиболее важным фактором, определяющим конструкцию платформы натяжных опор (TLP). Тем не менее, даже несмотря на то, что отрасль осознает необходимость уменьшить свою зависимость от тяжелых стальных конструкций, риски и стоимость комплексных исследований непомерно высоки для отрасли, вынужденной работать с краткосрочными акционерами, для которых будущее всего в финансовом квартале.

Исследования требуют миллионов долларов, потраченных в течение многих лет, прежде чем производители смогут надеяться на рыночный продукт.И даже в этом случае нет гарантии, что композиты можно производить и распространять по цене, которую конечные пользователи готовы платить, если финансовые выгоды будут восприниматься как слишком косвенные или отложенные.

Национальный институт стандартов и технологий (NIST) Министерства торговли США в рамках своей программы передовых технологий (ATP) попытался облегчить часть финансового бремени исследований и разработок, предоставив соответствующие фонды консорциумам частных промышленных предприятий, чья работа в области композитных материалов обещать.

На сегодняшний день деньги ATP пошли на разделение затрат на исследования таких потенциальных компонентов композитных материалов, как эксплуатационные и буровые райзеры, бурильные трубы, трубопроводы и гибкие трубы. Все эти продукты почти готовы к выходу на рынок, и все они обещают значительно расширить возможности отрасли по увеличению внутренней базы запасов нефти и газа в США — основной смысл существования программы ATP, связанной с нефтью.

Производственный стояк

Промышленное сотрудничество конечных пользователей, сервисных компаний и компаний-производителей композитных материалов и производителей композитных материалов было награждено деньгами ATP на развитие работы IFP и на разработку композитного эксплуатационного стояка для использования с TLP в водах 3000–5000 футов. «IFP сделала то, что я называю доказательством концепции, — сказал Дуг Джонсон из Lincoln Composites и со-технический менеджер программы. — Они построили несколько стыков и доказали, что они могут соответствовать требованиям дизайна того времени.«

Хотя тестирование является предварительным, команда проекта, похоже, преуспела в решении проблем, оставленных нерешенными их предшественниками по снижению рисков и сокращению затрат. Они также, похоже, решили технические и производственные проблемы, связанные с доступным CPR, путем разработки композитная трубчатая конструкция, конструкция интерфейса композит-металл и конструкция металлического разъема.

Изготовленный из углеродного волокна и E-стекловолокна, он будет продаваться по цене менее чем в два раза дороже стали, что является разумным компромиссом для вида Экономию и продление глубины воды обещает такой инструмент.

Композитная трубка представляет собой гибридную композитную конструкцию с усилением из углеродного и стекловолокна в эпоксидной матрице. Его меньший вес означает, что платформа поддерживает меньшие нагрузки из-за меньшего верхнего натяжения подступенка. А более совместимый CPR может помочь уменьшить или даже исключить необходимость в системе верхнего натяжителя — значительная экономия веса и инвестиций.

В реальном применении ожидается, что будут сделаны уступки в отношении превосходной способности стали выдерживать изгибающие нагрузки, а нижние и самые верхние соединения будут из традиционной стали.Компоновка также сохранит весь композитный материал ниже ватерлинии, защищенный от пожара.

Предварительные конструкции корпуса из композитной трубы были для 10 3/4 дюйма. стояк с одним / двумя обсадными трубами, 9 5/8 дюйма одинарный стояк обсадной колонны и 10 3/4 дюйма. стояк с двойным кожухом. Поскольку он был самым требовательным, 10 3/4 дюйма. Для испытаний прототипа была выбрана конфигурация с одинарной / двойной обсадной колонной. Нагрузка, налагаемая SIWHP на райзер, и требования к продольному изгибу, оба кольцевых напряжения, напрямую определяют количество необходимого периферийного углеродного волокна.Текущий CPR способен выдерживать внешнее давление схлопывания около 3600 фунтов на квадратный дюйм и внутреннее давление разрыва 6000 фунтов на квадратный дюйм — рабочие давления, требуемые программой.

Проблема, которая долгое время преследовала использование композитных труб, — это неизбежная необходимость соединения ортотропных композитов с намотанной нитью на изотропные стальные соединители. Такое сопряжение особенно проблематично, когда необходимо учитывать осевые и скручивающие нагрузки одновременно. Но поскольку на производственные стояки действуют лишь незначительные скручивающие нагрузки, инженеры Lincoln выбрали для конфигурации интерфейса систему, известную как многокомпонентный захват, в котором цельные концевые фитинги встраиваются в каждый из концов композитной трубы во время процесса намотки нити.

Конфигурация с ловушкой по сравнению с другими методами сопряжения является недорогой, поскольку фитинги изготавливаются со стандартными станками и допусками, и требуется только одна деталь с обоих концов. Кроме того, ни одна из размеров или отделки поверхности не требует согласованной обработки или специального инструмента.

В стояке используется металлический стальной резьбовой соединитель Hydril MAC-II диаметром 12 3/4 дюйма, 94,20 фунта / фут. Общий вес соединения длиной 62 фута с муфтами составляет около 1736 фунтов, и его можно обрабатывать с помощью стандартного оборудования для ремонта буровой площадки.Муфта имеет внутреннее и внешнее уплотнения металл-металл и промежуточный заплечик крутящего момента с обратным углом для принудительного упора крутящего момента.

Было изготовлено одиннадцать прототипов полного диаметра длиной 12 футов и испытано несколько образцов. Один образец разрушился при растягивающей нагрузке 824 500 фунтов — на 10% больше, чем требуется. Опытные образцы подвергались ударам в средней точке и на границе раздела композит-металл в ходе испытания на падение, разработанного для имитации реальных условий работы буровой установки.Инженеры пришли к выводу, что, в отличие от стандартных производственных райзеров, поврежденные соединения райзеров следует отложить для проверки перед запуском, поскольку повреждения не всегда очевидны для визуального осмотра.

Буровой райзер

Несмотря на то, что испытания прототипа еще не завершены, цель создания стыка райзера, совместимого с существующими конструкциями стальных райзеров и соединителей класса D по API, который имеет 1.Номинальное осевое натяжение 5 миллионов фунтов, по существу, достигнуто. Труба имеет диаметр 19,5 дюйма. диаметр выреза, две намотанные на месте стальные патрубки на каждом конце, которые могут быть приварены к стандартным соединениям стояка, и имеют внутреннее рабочее давление 3000 фунтов на квадратный дюйм. Линии дросселирования и глушения имеют диаметр 3 1/4 дюйма. ID и рабочее давление 15 000 фунтов на квадратный дюйм, хотя оно удерживало 22 500 фунтов на квадратный дюйм в течение часа.

Как и его стальные аналоги, флот из синтаксической пены прикрепляется по мере необходимости, хотя это вдвое меньше, чем потребуется для стального стояка.Фактически, исследования показывают, что когда он оборудован для работы в воде на глубине 6000 футов, композитный райзер имеет примерно на 40% меньше веса на палубе, чем стальной райзер, и на 50% меньше на глубине 10 000 футов. Ожидается, что фактические затраты будут меньше половины стоимости сопоставимой титановой системы.

Райзер снабжен внутренней футеровкой, которая, как было проверено, более устойчива к износу утяжеленных труб, чем сталь, а также герметизирует композитный материал райзера при высоком внутреннем давлении. Первый прототип полного диаметра представляет собой только корпус основной трубы, испытанный на сжатие.Последний прототип имеет вставки для разъемов и готов к полноценным наземным испытаниям. Когда эти наземные испытания будут выполнены, он будет добавлен к стальному буровому стояку на буровой операции Reading & Bates.

Билл Андерсен из Northrop Grumman, руководитель проекта, не хочет предсказать, когда его райзер будет готов к кислотным испытаниям на море. Хотя все предыдущие успехи были предсказаны тем же программным обеспечением, которое предсказывало успех остальных испытаний, он по натуре осторожный человек. «Скажем так, скоро офшорные испытания», — сказал он.«Никогда не знаешь, что произойдет в этом бизнесе».

Композитная бурильная труба

Помимо получения большего количества масла из одного места, уменьшенный вес может позволить использовать буровые двигатели меньшего размера и уменьшить нагрузку на крюк и размер вышки, двигателя и основания.

Ранее предпринимались попытки разработать композитные бурильные трубы, привлекательные из-за небольших крутильных нагрузок на поверхности. В 1990 году лаборатории Харвелла в Великобритании и Рогаландсфорскнинг в Норвегии завершили этап технико-экономического обоснования, но оставшиеся усилия были недостаточно профинансированы и прекращены. Фактически, Brunswick коммерчески произвела три размера гибких композитных бурильных труб для использования в операциях бокового бурения на малый радиус.Но он дорог и имеет ограниченное применение.

Прототипы, уже испытанные в полевых условиях в буровой скважине, представляют собой гибридный композит с углеродным волокном для жесткости и E-стекловолокном для прочности. Он использует внутреннюю облицовку для защиты композита и обеспечения целостности давления и внешнего износостойкого покрытия. Они состоят из 30-футовых секций, совместимых с существующими методами бурения и оборудованием. Производственный процесс был разработан таким образом, чтобы в конечном итоге рентабельно производить 500 000 футов в год.Запатентованный металлический бурильный замок имеет стандартные рисунки резьбы API, которые передают крутящий момент, растяжение, сжатие и нагрузки давления от металлического компонента к композитному. Вес трубы в буровом растворе 8,7 фунта на галлон составляет 3,6 фунта / фут.

В рамках 4-летнего проекта ATP с бюджетом 2,87 миллиона долларов завершился первый этап полевых испытаний на испытательном стенде бурового оборудования Amoco Catoosa. Бурильная колонна, использованная для испытания, включала 500 футов 6 1/4 дюйма. утяжеленные бурильные трубы, 850 футов 4 1/2 дюйма стандартная бурильная труба над тремя стыками диаметром 4 1/2 дюйма.композитная бурильная труба. Чтобы приспособиться к условиям на Catoosa 4 1/2 дюйма. композитная бурильная труба использовалась, но проект предусматривает проектирование 5 1/2 дюйма.

Ниже композитного материала было 890 футов 4 1/2 дюйма. стандартная бурильная труба, переводник ближнего долота и 8 1/2 дюйма. немного. Композитная труба работала по кривой 10-12 градусов / 100 футов с внутренним давлением около 1000 фунтов на квадратный дюйм и весом от 16 000 до 30 000 фунтов на трубу.

После девяти часов сверления за два дня при 80 об / мин и нагрузке на крюк 20 000–30 000 фунтов три соединения композита были извлечены только с неразрушающими царапинами на внешнем покрытии.Два шарнира были оснащены центраторами и имели значительно меньшие повреждения, чем шар без центраторов.

Маркетинг композитных бурильных труб, по крайней мере, будет ждать окончания проекта СПС, и тогда это будет что-то вроде нишевого рынка. «Комбинированные бурильные трубы не могут сравниться по цене с сталью один к одному», — сказал Лу Филлипс. «Наша цель — в два раза дороже стальных труб, и на начальном этапе она будет больше. Если сталь может выполнять эту работу, это то, что (операторы) будут использовать. Они будут использовать композит, только если сталь не может этого сделать.»

Тем не менее, прогресс в области композитных бурильных труб обнадеживает, и, поскольку скважины бурятся на более глубоких водах и необходимы более длинные участки, чтобы оправдать экономику проекта, они, вероятно, найдут свое коммерческое применение. Между тем, такие серьезные вопросы, как определение значений кручения и усталости остаются, как и поиски более изысканного дизайна и более подходящего внешнего покрытия.

Трубопроводы для производственных помещений

«В течение многих лет критика композитных труб заключалась в ненадежности их соединений», — сказала Ли. «А с фиксированными платформами вес не имел большого значения». Для плавучих платформ вес более чем важен — это главное. А Леа и его компания быстро становятся первоклассными гражданами.

Соединение композитных концов друг с другом, а также со сплавами и сталью при поддержании номинального внутреннего давления 300 фунтов на квадратный дюйм было мандатом компании Specialty Plastics из Батон-Руж, штат Луизиана, когда они приняли 1 доллар.8 миллионов, трехлетний грант от ATP. Штат Луизиана и НАСА также участвуют в проекте, а также 11 нефтяных компаний, заинтересованных в огромной экономии, которую можно получить за счет замены стальных трубопроводов низкого давления на уровне палубы на легкие композиты.

Палубы и поддоны TLP завалены такими трубами для систем охлаждения соленой водой, дренажей, транспортировки воды для пожаротушения и трубопроводов для пожаротушения. Он представляет собой огромный потенциал для снижения веса. Например, шестидюймовая стальная линейная труба сортамента 40, наиболее часто используемая труба такого класса, весит около 20 фунтов / фут.Сопоставимая композитная труба весит около 4 фунтов / фут. Экономия веса очевидна, но без надежного подключения риск недопустим.

Примерно на полпути к завершению своей программы Specialty Plastics произвела термоуплотнитель Fiberbond, материал pre-preg (стекловолокно с полимерным покрытием, готовое к отверждению), который наматывается на концы примыкающих труб и термоотверждается на месте. Поскольку термоактивируемая муфта с одинаковой надежностью работает на концах композитных труб или на соединениях композитных материалов с металлом, они открывают возможности облегчения трубопроводов не только для новостроек, но и как средство для замены как можно большей части труб. существующие стальные трубы по желанию.Соединительная обертка готова для двухдюймовой обмотки. до шести дюймов. pipe, и компания рассчитывает перейти на 24-дюймовую трубу.

Поставки и Конгресс

«Все знают, что запасы углерода будут ограничены до начала 1998 года», — сказал Дуг Джонсон. «Когда эта отрасль наберет обороты, когда продукт поступит на рынок, спрос будет увеличиваться. Поставщикам волокна, возможно, придется вводить дополнительные мощности. Многие поставщики углеродного волокна уже объявили о планах значительного расширения на 1998 и 1999 годы. довольны их обязательствами перед капитолием, но мы хотим, чтобы отрасль тщательно сравнивала общий спрос на углеродное волокно спрогнозы мощностей на 2000–2005 годы ». Джонсон сказал, что его компания испытывала дефицит поставок даже при простой попытке создать демонстрационное оборудование.

Но рыночные препятствия преодолимы, и мотив прибыли для всех участников должен быть достаточно большим, чтобы заставить производителей волокна производить капиталовложения, которые они должны сделать. Как следствие, композитные компоненты почти наверняка будут играть важную роль в глубоководной оффшорной индустрии в самом ближайшем будущем.

Насколько быстро эта роль будет принята на себя и ее происхождение может быть столь же политическим вопросом, как и технический.В настоящее время прорывы происходят в США, во многом благодаря правительственной программе ATP по разделению затрат. Но программа подвергается атакам каждый год, поскольку она направляется в Конгресс США для финансирования.

Председатель комитета Конгресса по надзору, который контролирует его финансирование, конгрессмен Гарольд Роджерс (республиканец из штата Кентукки) был процитирован в номере журнала C&EN от 28 апреля 1997 года, заявив, что он намерен «обнулить эту программу». Недоброжелатели заявляли, что такую ​​работу мог бы проделать и частный сектор.

Но нефтяная промышленность давно отказалась от фундаментальных исследований. Почти наверняка без государственного финансирования такие долгосрочные программы исследований и разработок, сопряженные с высоким риском, пойдут по пути программы IFP CPR 1990 года, потому что немногие частные компании могут позволить себе их самостоятельно.

Copyright 1997 Oil & Gas Journal. Все права защищены.

Наука за глубоководным бурением нефти

Попытки уловить утечку нефти из скважины BP в Мексиканском заливе потерпели неудачу в среду после того, как подводный робот врезался в вентиляционную систему защитной крышки, что вынудило BP временно прекратить свои последние усилия по улавливанию миллионов галлонов нефти, извергнутой в Персидский залив.

Апрельская катастрофа Deepwater Horizon продолжает вызывать вопросы о способности нефтяной промышленности справляться с проблемами и рисками, связанными с бурением миль ниже дна океана для достижения нефтяных залежей с высоким давлением.

Научный репортер Генри Фонтейн освещал экологическую катастрофу для The New York Times. В интервью Fresh Air Дэйв Дэвис, Фонтан объясняет, как глубоководное бурение работает на тысячи футов ниже уровня моря и что могло пойти не так на Deepwater Horizon.

Фонтан говорит, что он также узнал, на что люди готовы пойти, чтобы добыть нефть.

«Одна из вещей, которую я узнал, это то, что эта конкретная скважина, в которой произошел выброс, не была чем-то необычным … Но одна из вещей, это действительно связано с нашей потребностью в масле, и не только в машинах, но и в практически для всего — пластика, удобрений и общества », — говорит он. «И проблема в том, что легкая нефть в основном добывается: нефть с суши, нефть из неглубоких морских скважин.Так что в будущем мы собираемся пробурить больше этих скважин в экстремальных условиях. Так что, в некотором смысле, есть потенциал для новых катастроф в будущем, и мне кажется, что если когда-либо существовал аргумент в пользу использования альтернативных источников энергии, то аргумент выдвигается сейчас — довольно сложным образом, но он делается. . »

Основные моменты интервью

В масштабе глубоководной буровой установки

« Большинство людей не осознают, насколько велики эти буровые установки и насколько огромны масштабы бурения в целом, особенно глубоководного бурения.Глубоководный горизонт имел размеры примерно 300 на 300 футов, с буровой вышкой высотой от 220 до 230 футов и предназначался для бурения на очень глубокой воде, примерно до 7000 футов. Таким образом, он несет тысячи футов бурильных труб и тысячи футов других трубопроводов — это действительно гигантское оборудование ».

О том, как буровая установка остается на месте

« Это называется динамическим положением. Я считаю, что у этой установки было восемь подруливающих устройств. Они могут вращаться на 360 градусов, и в основном они могут удерживать снаряжение в определенном месте в течение нескольких дней.»

О важности синтетического бурового раствора, закачиваемого в ствол

» У вас есть 5000 футов воды [в случае Deepwater Horizon], и у вас есть 13000 футов скалы, и это оказывает большое давление на нефть, которая в основном находится в пласте на глубине. Таким образом, без бурового раствора для создания тяжелого столба нисходящей силы нефть и газ просто поднимутся вверх ».

О противовыбросовом превенторе

« Вы можете думать о противовыбросовом превенторе как о последней линии защиты или как о противовыбросовом превенторе. вторая линия защиты.И это огромно. Тот, что был у Deepwater Horizon, был около 53 футов в высоту, около 25 футов в ширину с обеих сторон, как квадрат, и весил около 350 тонн, так что на самом деле это не легкое оборудование. … На нем есть несколько различных уплотнительных механизмов, и некоторые из них предназначены для использования — не в аварийных ситуациях, но если им придется провести определенные испытания, они закроют часть противовыбросового превентора ».

О том, что произошло на Deepwater Horizon

«Была какая-то проблема с контролем скважины, какой-то большой выброс метана.Они вроде как боролись с вещами по крайней мере полчаса, чтобы взять ситуацию под контроль. Есть признаки того, что они перенаправили поток и попробовали другие методы, чтобы попытаться остановить ситуацию. Вероятно, задействовали части противовыбросового превентора и, возможно, пытались задействовать главную особенность противовыбросового превентора, а именно плашки с глухим сдвигом, которые фактически как бы перерезают бурильную трубу и запечатывают скважину. И это действительно последняя проблема, потому что, если вы сделаете это, ваша бурильная труба упадет в скважину, и вам придется вернуться и выудить ее, и это займет у вас много времени, и это будет стоить вам много Деньги.»

Copyright NPR 2021.

Добыча нефти | Определение и факты

Добыча нефти , добыча сырой нефти и, часто, попутного природного газа с Земли.