Морские операции при освоении нефтегазовых месторождений континентального шельфа =: Marine operations in the developments of oil and gas fields on the continental shelf : учебное пособие для студентов образовательных организаций высшего образования, обуча

160 Pages·2020·13.732 MB·Russian

by  Ю. А. Харченко, Е. В. Богатырева, М. Н Мансуров , [РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина]

(cid:570)(cid:604)(cid:620)(cid:616)(cid:618)(cid:629)(cid:3)(cid:604)(cid:629)(cid:618)(cid:602)(cid:608)(cid:602)(cid:632)(cid:620)(cid:3)(cid:617)(cid:618)(cid:610)(cid:609)(cid:615)(cid:602)(cid:620)(cid:607)(cid:613)(cid:630)(cid:615)(cid:616)(cid:619)(cid:620)(cid:630)(cid:3)
(cid:610)(cid:3)(cid:603)(cid:613)(cid:602)(cid:605)(cid:616)(cid:606)(cid:602)(cid:618)(cid:615)(cid:616)(cid:619)(cid:620)(cid:630)(cid:3)(cid:585)(cid:570)(cid:584)(cid:3)(cid:169)(cid:573)(cid:602)(cid:609)(cid:617)(cid:618)(cid:616)(cid:614)(cid:170)(cid:3)
(cid:609)(cid:602)(cid:3)(cid:617)(cid:616)(cid:606)(cid:606)(cid:607)(cid:618)(cid:608)(cid:612)(cid:621)(cid:3)(cid:610)(cid:3)(cid:621)(cid:625)(cid:602)(cid:619)(cid:620)(cid:610)(cid:607)(cid:3)(cid:604)(cid:3)(cid:610)(cid:609)(cid:606)(cid:602)(cid:615)(cid:610)(cid:610)(cid:3)
(cid:615)(cid:602)(cid:619)(cid:620)(cid:616)(cid:633)(cid:627)(cid:607)(cid:605)(cid:616)(cid:3)(cid:621)(cid:625)(cid:607)(cid:603)(cid:615)(cid:616)(cid:605)(cid:616)(cid:3)(cid:617)(cid:616)(cid:619)(cid:616)(cid:603)(cid:610)(cid:633)(cid:3)
(cid:606)(cid:613)(cid:633)(cid:3)(cid:619)(cid:620)(cid:621)(cid:606)(cid:607)(cid:615)(cid:620)(cid:616)(cid:604)(cid:3)(cid:572)(cid:589)(cid:577)(cid:616)(cid:604)(cid:3)(cid:615)(cid:607)(cid:622)(cid:620)(cid:607)(cid:605)(cid:602)(cid:609)(cid:616)(cid:604)(cid:616)(cid:605)(cid:616)(cid:3)(cid:617)(cid:618)(cid:616)(cid:622)(cid:610)(cid:613)(cid:633)
Kharchenko, V. Bogatyreva,
У.А. Е.
M.N. Mansurov
MARINE OPERATIONS
IN DEVELOPMENT OF
ТНЕ
OIL AND GAS FIELDS
ON CONTINENTAL
ТНЕ
SHELF
А Textbook
ИЗДАТЕЛЬСКИЙ
ЦЕНТР
РГУ нефти н l'аза (НИУ) имени И.М. Губкина
2020
Ю.А. Харченко, Е.В. Богатырева,
М.Н. Мансуров
МОРСКИЕ ОПЕРАЦИИ
ПРИ ОСВОЕНИИ
НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
КОНТИНЕНТАЛЬНОГО
ШЕЛЬФА
Учебное пособие
Рекшлендавано Ученылt советом
РГУ нефти и газа (НИУ) имени ИМГубкина
в качестве учебного пособия для студентов
образовательных организаций высшего образоваиия,
обучающихся по направлению подготовки
21.04.01 «Нефтегазовое дело))
(уровень лtагистра)
ИЗДАТЕЛЬСКИЙ
ЦЕНТР
РГУ нефти и газа (НИУ) IIMeИII И.М. Губюtна
2020
у дк 622.276.04 (075)
ББК 26.221
М79
Рецензенты:
д.т.н., профессор кафедры конструкции су лов и технической экснлуатапии флота
Санкт-Петербургского морского технического университета О.Я. Ти.мофееи;
главный инженер 000 <<Га:шром добыча шельф Южно-Сахалинск» А.В. Суетинов
Морские операции при освоении нсфтегазовых месторождений кон­
М79 тинентального шельфа: Учебное пособие/Ю.А. Харченко, Е.В. Богаты­
рева, М.Н. Мансуров. - М.: Российский J·осударстпенный университет
нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2020.- 160 с.: ил.
ISBN 978-5-91961-ТП-4
В учсбно~I пособии 4 Морские операции нри освоении нефтегаJuвых месторождений
континенталыюга шельфа•> рассматрннаются совре~1снныс пoдXOilhl к формулировкам
н кж1Ссифнющш1 морских опсраний, которые связаны с обустройством и эксплуатацией
морских нсфтега:ювых местuрождi"НИЙ. Приведевы основные требования, которые прелъян­
ляюп·я н морским опер<ЩIIЯМ ра:мичной юпегории t·ложности. И:1ложсны основы расчет­
вых метu,1,нк онре/{еления ociiOIIHЬIX пара~1етрон конкретных морских операций. В UT/\C.'Ib·
ной гл;:шс пре,1ставлсвы сuврс~tенные ПО/\ходы к аналв:~у рисков нри щюведении морских
опера1щй. Рассмотрсны принннпы организации н реализации меронриятий, направленных
на сниже1шс рискuн, ш·раничсние ущерба и повышения безовасиости морских анераций
ре~зличного на:1начсния.
В треты;й •1асти 1<11111·и rнщробно рассматриu::tется многоэтаr111ая морская операция нu
транспортировке самшюл.ъсмtюй буровой установки из од1юго района ~tиpuнuro океана в
другой. Данное у•1ебtюс нособие реко~tендуется студента~1, обучающимся по напр;JВлсниям
21.01!.01 н 21.03.01 «Нефтепt:ювuс дело", !'IIL'IlИальностп «Обустройство морских нгфтеп!·
эовых месторож:tениЙ•>, а также другим смежным спсцнадьностям и нанранле1шям нефтега­
зовuii отрасли.
Marine opcratioпs duriнg thc developmcпt of oil and gas fields оп thc coпti­
пental sl1elf: Textlюok/Y.A. Kharтl1eвko, E.V. Bogatyrcva, M.N. Maпsнrov. -М.:
GuЬkiп Russiaп StatC' Uпiveгsity of Oil ancl Gas (National Researcl1 Uпiversity),
2020.- 160 р.: ill.
lп the t.extlюuk "Mariпe uperatioпs cluring the dcvclopшeвt of oil and gas ficlds on
the coвtineпtal shclf" cxamiвes modcrn approacl1es to the \v<mling ancl classification of Mari
time opcratioвs tl1at arc assuciatcd \\'ith the constгнctioв and орсгаtiов of offshor·e oil авd
gas ficlds. Tl1r basic rcquircшcnts that apply to mariвe operatiuпs of various complcxi
ty. l'нndameвtals of calculatiuп metlюds ot' determiвatioв of шаiн parametcrs of specific ПI<J­
riвe opc1·atiuпs. !в а separatc Chaptcr prбcвts contcшporary appruachcs to the aпalysis of
risks whcп condнcl iп~ offshure operations. The priпciples ot· шgaпization апd rcalization of
mcasures aimecl at ,·isk retlнrlioв, damage limitatioп <Jn(l iП1p1·uve thc safcty of offshure upcra
tiuпs for various рн rposes.
Iп thc thiпl part of the bouk examincs iп (\etail the шнlti-stage Maritiшe opcr::~tioп tu
11·aпsport '-' jack-нp rig frum UllC arca of the wurld nccan to aпothcr.
Ilis tt1torial is rccommcвde(\ tu stшll'nts studyiпg in thc areas of 21.01\.01 ащ! 21.03.01
"Oil ш1d Gas busiпess", specialty ."Developmcпt of uffshшc oil and gas fielcls", as well as
ot/1cr rclated specialties апd ап•аs ot tlн• oil ;ш() gas incll!stry.
УДК 622.276.04 (075)
ББК 26.221
Ланное н:щанне янлястся собствсннос·тпю РГУ нrфтн и газа (НИУ)
имени И. М. Губкина 11 его рснродунирование ( nоснроизве/\СНие)
лю()ымii пrособамн (\(•:J соглас11я университета аапрещается.
ISBN 978-5-91961-337-4 (О Коллектив антороn, 2020
© Российский государсшснный университет нефти
и га:1а (НИУ) имени И.М. Губкина, 2020
(О Голуf\ев В. С.:., оформление серии, 2007
5
Оглавление
Введение.................................................................................................................... 7
Раздел 1. РАЗРАБОТКА И ПРОВЕДЕIПIЕ МОРСКИХ ОПЕРАЦИЙ............... 9
Глава 1. Разработка морских операций (МО) ........................................................ 9
1.1. Категории МО и их нормативное обеспечение........................................ 9
1.2. Состав МО .................................................................................................... 19
1.3. Планирование и проектирование морских операций .............................. 20
Глава 2. Предельные состояния при проведении морских операций .................. 22
Глава 3. Гцдрометеорологические условия и инженерные изыскания ............... 24
Глава 4. Организация и руководство морскими операциями ............................... 27
Глава 5. Охрана окружающей среды ...................................................................... 28
5.1. Общие положения ....................................................................................... 28
5.2. Основные направления снижения уровня воздействия на окружаю-
щую среду.................................................................................................... 29
Глава б. Обеспечение навигационной безопасности морской операции ............ 31
6.1. Обеспечение навигационной безопасности при буксировке/транс-
портировке ................................................................................................... 31
6.2. Обеспечение навигационной безопасности при работах на точке ус-
тановки ......................................................................................................... 34
Глава 7. Требования к конструкциям, системам и устройствам, обеспечи-
вающим морские операции...................................................................... 3 5
7.1. Устройства, оборудование системы .......................................................... 35
7.2. Конструкции ................................................................................................ 37
Глава 8. Плавучесть и остойчивость платформ, сооружений и их элементов в
процессе морских операций ..................................................................... 39
8.1. Общие требования к плавучести и остойчивости .................................... 39
8.2. Дополнительные требования к плавучести и остойчивости ................... 40
8.3. Требования к устройствам, оборудованию, системам и конструкциям,
влияющим на rтавучесть и остойчивость ................................................ 42
Глава 9. Условия проведения основных морских операций ................................ 44
9.1. Операции перемещения объекта ................................................................ 44
9.1.1. Общие требования .............................................................................. 44
9.1.2. Анализ конструкции .......................................................................... 44
9.1.3. Анализ нагрузки при подъеме объекта ............................................ 45
9.1.4. Статическая нагрузка на гак. ............................................................. 48
9.1.5. Краны и крановые суда ...................................................................... 51
9.1.6. Погрузочно-разгрузочные операции................................................ 52
9.1. 7. Подъем объекта в море...................................................................... 53
6
9.1.8. Анализ наrрузки при надвижке/накатке .......................................... 53
9.1.9. Операции надвижки/накатки ............................................................ 54
9.2. Транспортировка/буксировка объекта...................................................... 56
9.2.1. Местная и общая прочность rтавсредств, наrружаемых в про­
цессе морской операции.................................................................... 56
9.2.2. Расчет и средства креrтения объекта на плавсредствах ................ 56
9.2.3. Расчет буксировочноm сопротивления, выбор тактики букси­
ровки и расчет буксирных линий . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . .. . . 64
9.3. Спуск объекта на воду ................................................................................ 69
9.3.1. Общие требования .............................................................................. 69
9.3.2. Требования к спускаемому объекту ................................................. 71
9.3.3. Требования к барже ........................................................................... 72
9.3.4. Операция спуска ................................................................................. 74
9.3.5. Перевод объекта в вертикальное положение ................................... 75
9.4. Установка объекта на точке эксrтуатации ............................................... 77
9.4.1. Общие требования .............................................................................. 77
9.4.2. Обустройство рабочей rтощадки ..................................................... 79
9.4.3. Позиционирование............................................................................. 80
9.4.4. Поrружение объекта и установка на rрунт ...................................... 81
9.4.5. Закреrтение объекта на точке установки ........................................ 83
9.4.6. Стыковка объектов или их частей на rmaвy .................................... 87
9.4. 7. Соединение с другими объектами.................................................... 91
9.5. Операции после завершения эксrтуатации .............................................. 91
Глава 10. Оценка рисков морских операций .......................................................... 93
Раздел 2. ПРОВЕДЕIПIЕ МОРСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПО ТРАНСПОРТИРОВ-
КЕ ПЛАВУЧИХ БУРОВЫХ УСТАНОВОК ........................................ 117
Глава 11. Планирование перегона ПБУ .................................................................. 117
11.1. Общее планирование перегона ................................................................ 117
11.2. Планирование вывода СПБУ с места стоянки (п. Керчь-п. Кавказ) .. 123
11.3. Планирование буксировки СПБУ морем ................................................ 124
11.4. Планирование прохода через каналы и проливы, морские пути .......... 126
11.5. Поrрузка и транспортировка на SSНL V ................................................. 130
11.6. Выrрузка СПБУ и буксировка к месту зимней стоянки ........................ 135
11.7. Страхование ............................................................................................... 135
11.8. Планирование зимнего базирования ....................................................... 137
Глава 12. Осуществление перегона на ПБУ ........................................................... 139
12.1. Вывод СПБУ с места стоянки .................................................................. 139
12.2. Буксировка СПБУ морем .......................................................................... 142
12.3. Поrрузка/выrрузка и транспортировка СБУ на SSНL V ........................ 147
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................................ 156
Введение 7
ВВЕДЕНИЕ
На этапе обусчюйства морскоm нефтегазового месторождения необходимо
выполнение ряда сложных работ, связанных с перемещением и транспортиров­
кой отдельных частей или целых гидротехнических сооружений (ГТС), специ­
альных технических средств (буровых установок), состыковкой отдельных час­
тей ГТС, установкой и фиксацией ГТС на точке и т.д. Перечисленные работы
могут проводиться как в закрытых, так и на открытых акваториях в различных
районах Мирового океана. Возможность и эффективность их проведения зави­
сит от ряда факторов, связанных с природно-климатическими условиями района,
удаленностью от береmвых баз снабжения, характеристик судов и плавучих
технических средств, привпекаемых к выполненmо этих работ и др.
Все перечисленные выше работы относятся к так называемым морским опе­
рациям, порядок организации и проведения которых строm регламентирован.
В первую очередь, это связано с необходимостью обеспечения безопасности их
проведения с учетом всех определяющих внешних условий:
-исключение угрозы для жизни и здоровья персонала;
-исключение опасности для судоходства в прилегающем районе;
- искточение загрязнения и других экологических нарушений в отношении
окружающей среды;
- искточение потерь и возникновение опасности для конструкций объектов,
судов и технических средств, участвующих в операции.
В настоящее время на шельфе Российской Федерации выполняется значи­
тельный объем работ по транспортировке, монтажу и установке на дно крупно­
тоннажных конструкций, сооружений различного назначения. Все эти работы
связаны с привлечением судов, специальных технических средств и друmй тех­
ники. В зависимости от веса перемещаемых сооружений, расстояний и удален­
ности района проведения работ изменяется величина рисков, которые характе­
ризуют уровень безопасности морской операции.
В настоящем учебном пособии изложены основные требования, которые
предъявляются к морским операциям различной категории сложности. Изложе­
ны основы расчетных методик определения основных параметров конкретных
морских операций. В отдельной главе представлены современные подходы к
анализу рисков при проведении морских операций. Рассмотрены принцилы ор­
ганизации и реализации мероприятий, направленных на снюкение рисков, огра­
ничение ущерба и повышение безопасности морских операций различноm на­
значения.
В третьей части книги подробно рассматривается многоэтапная морская
операция по транспортировке самоподъемной буровой установки из одноm рай­
она Мирового океана в друmй.
8 Введение
Как показывает практика, ДJIЯ выполнения условий буровоm контракта неф­
тегазовым компаниям зачастую приходится осуществлять мобилизацию необхо­
димых ПБУ из самых отдалённых точек J\!Iирового океана.
ДriЯ собmодения требований международных правоных документов - а так­
же для сохранения конструктивной целостности мобилизуемых буровых уста­
новок-на дальних океанских переmнах и, особенно, на узких участках морских
проливов перевод судов осуществляется в несколько этапов (переход, буксиров­
ка, транспортировка и т.д.) в зависимости от удаленности места назначения, а
также вида мобилизуемых ПБУ.
С целью координации работы портовых властей, линейных и портовых бук­
сиров, многочисленных транспортных операций на мар:шруте переmна, кор­
ректного таможенного оформления, а также с целью искmочения/снюкения
влияния санкционных ограничений судовладельцем должен быть организован
комrтексный под;ход к анализу возможных рисков и управленто безопасностью
на всех этапах выполнения мультимодальной перевозки ПБУ.
Данное учебное пособие рекомендуется студентам, обучающимся по на­
правлениям 21.04.01 и 21.03.01 <<Нефтегазовое дела>>, а также по другим смеж­
ным специальностям и направлениям нефтегазовой отрасли.
Авторы надеются, что книга будет полезна широкому кругу специалистов,
аспирантов и студентов, которые вовлечены в работы по освоенmо углеводо­
родных богатств российскоm шельфа, этой крайне интересной и перспективной
территории Российской Федерации.
Раздел 1
РАЗРАБОТКА И ПРОВЕДЕНИЕ МОРСКИХ ОПЕРАЦИЙ
Глава 1. Разработка морских операций (МО)
1.1. Категории МО и их нормативное обеспечение
Морские операции (далее - операции) - операции по сборке, транспортиров­
ке, стыковке и установке на место объекта и его частей (блоков, ярусов, колонн,
модулей, систем удержания и др.), совершаемые при нахождении на плаву объ­
екта или каких-либо его частей, или с использованием плавсредств, включаю­
щие в свой состав не менее 2-х из перечисленных этапов (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Примеры морских операций на шельфе
(буксировочные операции; установка объектов на точке эксплуатации)
10 Раздел 1. Разработка и проведение морских операций
Различаются два типа операций:
заводские операции на rmaвy- ограниченные в пространстве морские опера­
ции, совершаемые у достроечной набережной (пирса) или на заводской полно­
стью защищенной акватории;
-
неограниченные морские операции не ограниченные в пространстве опера­
ции на rmaвy, совершаемые в полузащищенной акватории или в открытом море.
При описании морских операций будем использовать следующие определе-
ния и формулировки.
Бш ишетиров ка -заполнение баmшстных цистерн или отсеков.
Блок - самостоятельный, отдельно изготовленный элемент объекта.
Буксировка- транспортировка сооружения (или его части) находящегося на
плаву.
Короткая буксировка - буксировка, ограниченная по поmдным условиям
интервалом времени предсказания «ОКНа>> хорошей погоды (не более 3-х суток).
Длительная буксировка- буксировка, не ограниченная по поmдным услови­
ям и по времени.
Модуль - элемент конструкции объекта, состоящий из блоков и представ­
ляющий транспортную единицу или функционально законченную конструкцию,
предназначенную для транспортировки или монтажа.
Надви:жжа/накатка- горизонтальное перемещение объекта по направляю­
щим/рельсам способом скольжения/качения.
Объект - любое крупногабаритное и/или тяжеловесное изделие, конструк­
ция, сооружение, являющееся предметом морской операции.
Позиционирование - морская операция, выполняемая для наведения и удер­
жания платформы с требуемой ориентацией и точностью над заданной точкой
дна акватории.
Прuзнанные нормы, стандарты, руководящие документы, методы расчета
и проектирования - действующие общегосударственные, отраслевые, ведомст­
венные нормы, стаiЩарты, руководящие документы, а также методы расчетов,
разработанные отдельными организациями и авторами, в том числе зарубежны­
ми, одобренные для применения уполномоченными органами или Регистром.
Разработка морской операции - обоснование всех технологических проце­
дур и необходимых для их проведения средств обеспечения (устройств, приспо­
соблений, приборов, механизмов, буксирных судов и т.п.), позволяющих натре­
буемом безопасном уровне достичь поставленной цели эффективно и с
минимальными затратами.
Сооружение -любая комбинация элементов недостроенной платформы.
Спуск на воду -динамическая операция всплытия сооружения, блока, моду­
ля после всплытия в сухом доке, погружения rтавдока или судна для перевозки
тяжеловесных грузов типа flo-flo, или соскальзывания со слипа или направляю­
щих баржи.
-
Стыковка наплавом вертикальная стыковка ярусов или элементов колон­
ны, или опорноm основания с верхним строением, при которой нюкний элемент