Содержание к диссертации
Введение
1 Основные этапы проведения работ по разведке и освоению морских месторождений арктических районов России (СССР) 7
1.1 Начало освоения арктических месторождений (1970-1990 гг) ...8
1.2 Открытие и начало разработки арктических морских месторождений России (1990-2000 гг) 11
1.3 Разработка проектов промышленных морских арктических месторождений России (2000-2008 гг) 20
2 Основные этапы проведения работ по разведке и освоению морских месторождений арктических районов США 37
2.1 Начало освоения морских арктических месторождений США (1920-1980 гг) 38
2.2 Разработка основных арктических морских месторождений США (1980-2000 гг) 45
2.3 Разработка морских арктических месторождений США в XXI веке 67
3 Основные этапы проведения работ по разведке и освоению морских месторождений арктических районов Канады 75
3.1 Начало освоения морских арктических месторождений Канады (1940-1979 гг.) 78
3.2 Открытие и начало разработки основных арктических морских месторождений в Канаде (1980 - 1990 гг.) 88
3.3 Промышленная разработка морских арктических месторождений в Канаде, открытие и разработка новых (1990-2005 гг.) 104
4 Разработка проектов и технических средств, применяемых для освоения и эксплуатации морских арктических месторождений 115
4.1 Технические средства, применяемые на начальных этапах разработки морских арктических месторождений (1960-1982 гг)... 115
4.2 Разработка и применение технических средств для бурения и разработки морских арктических месторождений (1982-2000 гг)... 126
4.3 Технические средства, используемые на морских арктических месторождениях в XXI веке 139
4.4 Сооружение и эксплуатация морских нефтегазопроводов в арктических условиях 144
5 Опыт переработки продукции скважин морских месторождений арктических районов 160
5.1. Физико-химические свойства нефтей и газов, добываемых на морских месторождениях северных и арктических морей 160
5.1.1 Физико-химические свойства и характеристики нефтей и газов морских нефтегазовых месторождений арктических районов США 161
5.1.2. Физико-химические свойства и характеристики нефтей и газов морских нефтегазовых месторождений арктических районов Канады 163
5.2 Опыт производства сжиженного природного газа на заводах, расположенных в Арктике 170
5.2.1 Начало производства СПГ. Основные схемы производства... 171
5.2.2 Эксплуатация Кенайского завода СПГ 176
5.2.3 Создание первого в Европе завода по сжижению природного газа в арктических условиях 181
Выводы и рекомендации 187
Список использованных источников 188
- Начало освоения арктических месторождений (1970-1990 гг)
- Начало освоения морских арктических месторождений США (1920-1980 гг)
- Начало освоения морских арктических месторождений Канады (1940-1979 гг.)
Введение к работе
Актуальность темы. Общий рост потребности в углеводородном сырье и все возрастающая степень освоения запасов на континентах обусловили резкую активизацию поисково-разведочных работ в акваториях Мирового океана.
Начальные суммарные ресурсы морской территории России по оценкам на 2004 г составляли 133,5 млрд. т условного топлива или около 100 млрд. т извлекаемых ресурсов, распределенных в 16 крупных морских нефтегазоносных провинциях и бассейнах. Наибольшая доля ресурсов, примерно, 63% приходится на моря Западной Арктики: Баренцево, Печорское, Карское. За ними в порядке убывания - Охотское, Восточно-Сибирское и Каспийское моря.
Освоение топливно-энергетического потенциала континентального шельфа России способно сыграть определенную стабилизирующую роль в динамике добычи нефти и газа, смягчая или нивелируя возможный спад, прогнозируемый рядом экспертов за счет истощения континентальных месторождений в период 2010-2020 гг. В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2020 г. подготовка запасов и освоение нефтяных и газовых месторождений, прежде всего на шельфе арктических морей, одно из наиболее перспективных направлений развития сырьевой базы нефтегазовой промышленности России.
Значительный опыт зарубежных стран по освоению морских месторождений в высоких широтах может быть весьма полезен для России при освоении морских месторождений морей Северного Ледо*витого океана. Рассмотрение и анализ разработки морских арктических месторождений США, Канады, Норвегии и последующие использование этого опыта в России является своевременным и актуальным.
Целью работы является изучение и анализ опыта разработки морских арктических месторождений нефти и газа США, Канады, Норвегии и адаптации его при внедрении в освоение морских арктических
месторождений России. Проведение анализа эволюционного развития-технологии и технических средств с учетом общего развития научно-технической мысли. Исследование вопросов становления разработки морских нефтегазовых месторождений России в условиях Арктики.
Научная новизна. Впервые проведен анализ научных и технических материалов по развитию и совершенствованию технологий и технических средств для добычи нефти на морских арктических месторождениях мира. Впервые в историко-техническом плане комплексно рассмотрено освоение морских арктических месторождений (добыча — транспорт — переработка). Показано влияние экономических, технических и политических факторов на развитие нефтегазодобычи морских арктических месторождений. Выявлены основные причины отставание России от других стран в области освоения морских нефтегазовых месторождений в Арктике.
Практическая значимость. Основные положения работы использованы в Уфимском государственном нефтяном университете при подготовке студентов по направлению «Нефтегазовое дело». Материалы работы использованы ГУП «ИПТЭР» при разработке технических. решений обустройства платформы «Приразломная». Материалы работы могут быть использованы для создания обобщающих историко-технических трудов, посвященных развитию нефтяного дела в России и СССР.
Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы
докладывались на V Международной научной конференции «Современные
проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии
и нефтяного дела» (2004г., г. Уфа), Международной' учебно-научно-
практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2005» (2005 г., г.
Уфа), II Межотраслевой научно-практической конференции «Проблемы
совершенствования- дополнительного профессионального и
социогуманитарного образования специалистов топливно-энергетического комплекса» (2005 г., г. Уфа), VIII Международной научной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии,
химической технологии и нефтяного дела» (2007г., г. Уфа), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (2008 г., г. Уфа).
Публикации и личный вклад автора. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей, и 4 доклада.
В рассматриваемых исследованиях автору принадлежит постановка задач, участие в их решении, анализ полученных результатов и рекомендации по их внедрению.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, содержит 198 страниц машинописного текста, в том числе 9 таблиц, 70 рисунков, библиографический список используемой литературы из 175 наименований.
Начало освоения арктических месторождений (1970-1990 гг)
В Баренцевом море (Норвежский сектор) разведочное бурение началось в 1980 г. (на площади «Тромсефлакет») после 10 лет сейсмических работ. На второй год бурения открыли газ. Были открыты целующие основные месторождения: «Аскеланден» - в 1981 г., «Альбатрос» — 1982 г., «Снехвит» - 1984 г. В течение последующих трех лет выявленные запасы газа быстро увеличивались. Однако за четыре года (1984 - 1988 гг.) запасы приращены не были. На разведочные работы израсходовали около 1 млрд. долл. и пробурили 36 скважин [20].
Поскольку в течение четырех лет, отмеченных выше, не было сделано существенных открытий, которые привели бы к приросту запасов, трудно было получить какую-либо оценку ввиду неопределенности потенциальных запасов и типа углеводородов. Однако известно, что для идентификации новых продуктивных горизонтов, нефтематеринских пород и изолирующих пластов, для сравнения с существующими пластовыми моделями необходимы были новые концепции разведки.
В 1987 - 1988 г. в Баренцевом море были сделаны оценки стратегически важных блоков. Скважины, пробуренные на очень крупные структуры, оказались непродуктивными или малопродуктивными. В противоположность этому бурение на новых стратегически важных блоках выявило позитивные признаки, указывающие на наличие нефти. Главный полученный урок состоял в том, что неглубоко залегающие сверхкрупные структуры скорее всего непродуктивны. Возникшее в 70-х годах мнение о том, что в Баренцевом море запасы углеводородов в несколько раз больше, чем в Северном, в 1988 г. не подтвердилось [20].
В конце 70-х годов по решению правительства в Мингазпроме СССР1 был создан Главморнефтегаз. В Баренцевом и Карском морях сейсморазведочными работами было изучено геологическое строение осадочного чехла, проведено тектоническое и нефтегазогеологическое районирование, выполнена количественная оценка УВ, подготовлен фонд перспективных структур. Поисково-разведочное бурение в акватории российского сектора Арктики было начато в 1982 г. В начальный этап развития поисково-разведочных работ (ПРР) основными объектами изучения стали три триасовые отложения Баренцева моря. Это направление было обусловлено предполагавшейся аналогией с нефтегазоносностью прилегающих районов севера Тимано-Печорской провинции. В акватории Баренцева моря в триасовых отложениях выявлены два месторождения газа - Мурманское (1983 г.) и Северо-Кильдинское (1985 г.). Однако в силу ряда причин геологического характера (сложное линзовидное строение продуктивных пластов, низкие фильтрационно-емкостные свойства пород коллекторов, наличие аномально высокого пластового давления) объемы бурения на триасовые отложения были сокращены [78].
Объем и состав потенциальных запасов углеводородного сырья в Баренцевом море в 1988 г. были очень неопределенны. Более реалистичной представлялась следующая оценка потенциальных запасов: от 0 3 до 2,0 млрд. т в нефтяном эквиваленте, из которых не менее 75% приходилось на долю газа [20].
Для более полного представления о возможности добычи углеводородного сырья в рассматриваемом регионе важно было произвести оценку проводимых в Баренцевом море нефтяных операций в СССР.
СССР приступил здесь к разведочным работам в 1971 г., начав с реализации программы геологической съемки, необходимой для определения потенциально перспективных на нефтегазоносность площадей. Через 11 лет были получены обещающие предварительные результаты, что побудило использовать современные западную и советскую технику и технологии для бурения на четырех площадях [20].
Во время рабочего сезона здесь действовали две полу погружные буровые установки, два буровых судна и одна самоподъемная буровая установка. Однако трудные окружающие условия и недостаток опыта работы, с импортным оборудованием привели к сокращению программы; с 1982 по 987 г. пробурили только 18 скважин.
Схема размещения скважин была выбрана удачно, поэтому они должны были дать представление о потенциальных перспективах региона. Скважины пробурены вблизи медианы в направлении к Норвегии на Мурманском поднятии (банка Гусь) и в районе устья реки Печоры. Детали оставались неизвестными, но имелось официальное заявление в печати СССР о том, что на Мурманском поднятии обнаружено много газа. Деловая активность в морском бурении, как и в Норвегии, упала, поскольку не было публикаций о сколько-нибудь значительном открытии нефти.
На острове Колгуев нефть открыли в середине 80-х годов. Однако это, вероятно, было продолжение богатой нефтегазоносной провинции в Печорском бассейне. Разведочные работы в советской части Баренцева моря продолжались и в 1988 - 1989 гг. Мурманское газовое и Колгуевское нефтяное месторождения готовились к разработке.
СССР осторожно-подходил к нефтяным операциям в Баренцевом море. Несколько западных компаний выражали интерес принять участие в совместных предприятиях для разведки в этом регионе. Советские руководители указывали, что они хотели бы создать современную морскую индустрию, причем для этого передача новейших технологий играла бы важнейшую1 роль. Однако не было информации о том, что работы в Баренцевом море имели высокий приоритет.
Начало освоения морских арктических месторождений США (1920-1980 гг)
Признаки нефти в Аляске были известны в окрестностях «Нефтяной Бухты» (Oil Bay) еще задолго до того, как потоки золотоискателей рассыпались по обширной территории полуострова, после первых успехов в Клондайке. В свое время была предпринята попытка разведочного бурения, однако, за недостатком денежных средств работы были вскоре заброшены. В указанном районе наблюдались прямые выделения нефти и газа. Мартин наблюдал выходы нефти близ бухты Инискин, в зоне прилива и отлива. Здесь, по сообщению названного автора, можно было видеть перемежающиеся выделения нефти из трещины в сланцеватой породе. Последующие исследования Моффита не подтвердили первоначальных наблюдений [76].
Один из выходов нефти у Нефтяной Бухты находился у подножья холма, примерно в 100 фут. от колесной дороги, ведущей от морского берега. Здесь нефть выделялась на поверхности источника. Однако,-, размеры выделений не велики. В 2 милях от Сухой Бухты (Dry Bay)- мощные выделения- газа наблюдались на поверхности вод источника. Многочисленные проявления нефти известны в районе бухты Chinitna, особенно по ее южному побережью.
Наиболее интенсивные, массовые поиски нефти в Аляске имели место в 1921 г. С тех пор поисковая деятельность несколько ослабела, но было сделано несколько заявок на бурение. Качественные исследования нефти до 1927 г. были немногочисленны. Нефть в районе Нефтяной Бухты - темно-зеленая. Пробы, взятые с поверхности стоячих вод, давали неточное представление о составе нефти, могущей быть полученной из. скважин. Эта последняя, естественно, должна быть более богата летучими компонентами, более легка. Нефть с парафиновым основанием годна для переработки.
Нефтеносные горизонты приурочены к песчаникам Tuxedni. Две скважины в районе Нефтяной Бухты обнаружили продуктивные горизонты на глубине 500 в 770 фут. Выходы нефти известны в районе Золотой Бухты как в непосредственной близости, так и по реке Пирл и в ряде других местностей.
В- 1927 г. географическая отдаленность Аляски и отчасти климатические условия делали эту часть США пока мало привлекательной для предпринимательской инициативы. Более серьезный интерес, способный повлечь за собой более детальное изучение ее геологии и промышленного значения ее нефтяных ресурсов, конечно мог возникнуть лишь при коренном изменении конъюнктуры в основной части территории США.
В 1923 году президент Уоррен Гардинг создал на Арктическом побережье Аляски топливный резерв военно-морского флота и в последующие годы некоторые компании на свой страх и риск вели в этом регионе разведочное бурение. После Суэцкого кризиса в 1956 году к разведке нефти на Аляске приступили «Шелл» и «Стандард Ойл оф Нью-Джерси», но в 1959 г., когда бурение самой дорогостоящей по тому времени скважины оказалось безрезультатным,- работы были приостановлены. Тем не менее, разведочные работы на Аляске продолжались. Их вела базировавшаяся в Калифорнии независимая компания «Ричфилд» [40]. Особый интерес у нее вызывали мощные осадочные отложения в Норт-Слоупе. В 1964 г. «Стандард Ойл оф Нью-Джерси» снова решила заняться Аляской, и, уплатив за участие в разработке свыше 5 млн. долларов, ее дочерняя компания «Хамбл» стала партнером «Ричфилда». В 1965 г. это совместное предприятие выиграло тендер на ведение разведки в прибрежной структуре Норт-Слоупа- в заливе Прадхо-Бей. Другим главным победителем- было- объединение «Бритиш Петролеум» - «Синклер». В. тот же год «Ричфилд» слилась с «Атлантик Рифайнинг», образовав компанию- «Атлантик- Ричфилд», которая позднее стала.называться,«АРКО». Возглавил корпорацию Р. О. Андерсон.
Зимой 1966 г. «АРКО» при участии «Хамбл», затратив огромные средства, пробурила скважину в 60 милях к югу от северного побережья Аляски. Скважина оказалась пустой. Весной 1967 года «АРКО» - «Хамбл» начала рискованное предприятие, которое не дав результатов, стало бы концом разведки в этом регионе. Скважину назвали «Прадхо-Бей Стейт, № 1». 26 декабря 1967 г. фонтан природного газа известил об открытии месторождения. В середине 1968 г. в 7 милях от скважины № 1 пробурили «контрольную скважину», которая указала на то, что открыто огромное нефтяное месторождение мирового уровня.
По подсчетам технологической фирмы «Де Гольер и Макнотон» промышленные запасы «Прадхо-Бей» доходили до 10 млрд. баррелей.
Первые разведочные работы в водах арктических районов начались в заливе Кука на Аляске в 1959 г. В заливе Кука трудные условия заключаются еще и в периодическом перемещении мощных ледовых полей под воздействием ветра и приливов с амплитудой до 10 м [87].
В 1962 г. было открыто месторождение «Норд-Кук-Инлет», в 1965 г. — месторождение «Гранит-Пойнт», «Традинг-Бей», «Макартур-Ривер». На этих месторождениях было установлено 14 платформ для добычи нефти и газа. С 1966 г. по 1986 г. по данным управления минеральных ресурсов, накопленный объем добычи нефти на этих месторождениях составил 124 млн. м , газа 37 млрд. м . До середины 70-х годов отборы в заливе Кука составили основную часть добычи на Аляске. Наиболее богатым являлось месторождение «Макартур-Ривер». За 20 лет эксплуатации с четырех основных платформ «Кинг Саломон», «Грейлинг», «Долли. Варден» и «Монопод» на нем было добыто 83 млн. м нефти и 8,5 млрд. м газа. Это месторождение являлось одним из самых продуктивных в США.
Начало освоения морских арктических месторождений Канады (1940-1979 гг.)
Разведка на шельфе Восточной Канады началась с предварительных работ, выполненных правительственными организациями в 1940-1950 гг., которые выявили наличие мощных, потенциально нефтегазоносных осадочных пород на шельфе Новая Шотландия и в районе Большой Ньюфаундлендской банки. Позднее потенциально продуктивные породы были отнесены к мезозойско-кайнозойским бассейнам, протянувшимся от Баффинова залива на севере до острова Сейбл и банки Джорджес на юге [166]. В конце 50-х годов были выполнены промышленные аэромагнитные сейсмические и геологические работы, которые завершились предоставлением в июле 1960 г. компании «Мобил ойл Канада» первых лицензионных участков на шельфе Восточной Канады. Участки были расположены вокруг острова Сейбл. Вскоре после- этого в аренду стали сдавать участки большей площади. В 1964 г. компания «Амоко» приобрела первые участки в районе банки Джорджес, а в 1966 г. компания «Тенеко» получила лицензионные площади на севере у побережья полуострова Лабрадор. В 1967 г. фирма «Мобил» пробурила первую поисковую скважину на острове Сейбл [166]. В 1969 г. к реализации крупной программы разведочного бурения приступила фирма «Шелл», а затем в работу включились фирмы «Шеврон», «Мэрфи Ойл», «Юнион» и «Петро-Канада».
Интерес нефтяных компаний к участкам на шельфе Восточной Канады достиг пика в 1971 г., когда в целом арендованная площадь составила 129 млн. га. Однако затем, по мере оценки участков, интерес к ним падал, и в конце 1978 г. в аренде находилось примерно 3 млн. га [69].
Бурение на нефть и газ на побережье Ньюфаундленда началось с середины 60-х годов XX столети лайн» база данных по разведке западного побережья- Ньюфаундленда, которая обновляется раз в 2 недели. Она содержит информацию с 1867 г., а также данные по разведочной геологии, аннотированную библиографию, содержащую седиментационные данные в Зоне Хумбера, а также ряд цифровых фотографий и видео с широким разрешением [107]. Эта информация позволила более обосновано проводить разведку новых месторождений в районе Ньюфаундленда.
Первая морская скважина компании «Пан Америкэн» была пробурена в 1966 г. на юге Большой Ньюфаундленской банки. К 1980 г. было пробурено около 150 скважин на шельфе Новой Шотландии и банки Гранд. Во многих из них получены нефть и газ, но обнаруженные запасы оказались недостаточны для ведения промышленной добычи [108].
Море Бофорта находится за Северным полярным кругом и омывает северные границы Канады и Аляски. Впервые решение о проведении разведочного бурения в- этом- районе было принято канадским правительством в- 1973 г., однако- только в 1976 г. компания «Доум петролеум» и ее дочерняя компания «Кэнмар» (Канадиэн марин-дриллинг) начали работы. Несмотря на то, что многие в нефтяной? промышленности считали море Бофорта перспективным районом, который должен позволить добиться самообеспеченности страны нефтью в течение первых двух лет работы не сообщалось убедительных данных об испытании скважин, которые доказывали бы наличие промышленных-запасов нефти [11].
Таким образом, к 1977 г. разведочные работы в Канаде были сосредоточены в двух регионах - в .Арктике и у восточного побережья, где предполагалось наличие основных перспективных нефтегазоносных районов Канады-. Однако, после открытия в феврале 1977 г. нефтяного месторождения «Уэст-Пембина» (юго-запад провинции Альберта) и газа на площади Элморт (запад Альберты и северо-восток Британской Колумбии), основное внимание стало уделяться работам на суше.
