Материал: Транспорт углеводородов с морских месторождений

Танкер швартуется к точечному причалу нейлоновыми канатами к поворотной платформе.

В системе точечного причала одноякорного типа со стояком плавучий буй фиксируется жёсткой колоннообразной конструкцией стояка к основанию, закреплённому на грунте морского дна. Жидкость из коллектора подводного трубопровода поступает через гибкие шланги в трубопровод, прикреплённый к вертикальной колонне стояка, и далее через гидравлический вертлюг по плавучим шлангам в танки наливного судна.

Якорная система стояка одноякорного точечного причала крепится к корпусу буя и к гидравлическому вертлюгу с помощью карданных соединений [5].

Важным условием надёжной работы причала является безопасность стоянки и маневрирования судна вблизи точечного причала. Глубина акватории в зоне стоянки определяется максимальн6ой осадкой швартуемого судна с учётом зазора под килем для того, чтобы исключить его касание с грунтом и затонувшими объектами. Зона гарантированной глубины вокруг центра стоянки должны иметь радиус, равный четырёхкратной длине наливного судна. Радиус циркуляции судна вокруг центра причала равен сумме:

·        горизонтального отклонения причала от своего геометрического центра при полной нагрузке на причал;

·        расстояния между центром точечного причала и носом судна;

·        длины растяжения швартового траса;

·        длины наливного судна.

Для обеспечения безопасной стоянки при проектировании причала учитываются точные данные о колебаниях свободного уровня морской акватории, об изменениях течений, ветра и волн. Следует также учитывать туманы и дожди, затрудняющие швартовые операции, и волн. Следует также учитывать туманы и дожди, затрудняющие швартовые операции, влияние колебаний видимости под водой на ведение водолазных и монтажных работ, а также на состояние морского дна. Для борьбы с возможностью обледенения поворотной платформы в арктических районах она оборудуется нагревательным устройством с теплообменным змеевиком. При установке точечного причала для нефтедобычи в заданном районе акватории производят следующие операции:

·        установку подводного коллектора;

·        постановку буя на якоря или на стояк;

·        настройку якорных цепей;

·        прокладку подводных и надводных шлангов;

·        испытание системы нефтеперекачки под избыточным давлением;

·        установку швартового устройства.

Подводный коллектор крепят болтовым соединением к подводному нефтепроводу [5].

Размеры буев, подводных шлангов, якорной колонны стояка определяются параметрами подводного коллектора. С помощью вспомогательного судна укладываются якоря на подводный грунт. Веретено каждого якоря при этом ориентируют в сторону буя. Сначала якоря укладывают с точностью 10-20 м относительно места предполагаемого их расположения. Цепи якорей опускают с аналогичной ориентацией, при этом конечную стычку каждой цепи располагают на поплавке. Все цепи предварительно натягивают.

.4 Плавучие системы хранения и отгрузки (FSO)

Плавучие хранилища используются главным образом на тех морских месторождениях, где строительство хранилищ других типов или трубопровода на берег нерентабельно.

Типичная установка в составе полупогружной платформы с танкером-хранилищем, постоянно пришвартованным к причалам CALM, показана на рис. 3 [5].

Хранилище необходимо для обеспечения достаточного запасного объема нефти между ее отгрузками на транспортные танкеры для того, чтобы месторождение функционировало непрерывно и не требовалось прекращать подачу нефти после загрузки танкера.

Рис. 4. Система с добывающей полупогружной платформы и одноточечного причала с танкером-хранилищем.

В современной практике существует множество типов плавучих систем хранения и отгрузки:

Одноточечный причал с хранилищем (SBS)

Отсоединяемое хранилище (система SBS)

Хранилище с одиночной якорной связью (SALS)

Полупогружное хранилище с точечным причалом (SPAR)- автономное полупогружное хранилище, имеющее поворотный стол со швартовым и погрузочным оборудованием. Первая установка была смонтирована в 1976 году на месторождении Brent при глубине 140 м на расстоянии 2,2 км от стационарной платформы и служила в качестве временного морского хранилища и отгрузочной установки.

Система SPAR поставлена на якоря с помощью шести их линий; осадка составляет 109 м. Корпус SPAR состоит из трех основных цилиндрических секций. Днищевая секция составляет наиболее крупную часть и содержит нефтехранилище. Средняя секция меньшего диаметра соединяет нижнюю часть корпуса с надстройкой. Эта часть имеет уменьшенное сечение для минимизации воздействия волнения. В верхней части размещаются поворотный стол, жилые помещения и все производственное оборудование причала. Специальный кран (управляемый оператором) подает погрузочный шланг на танкер [5].

При подходе танкера два члена экипажа причала SPAR вытравливают 300-метровый плавучий полипропиленовый трос-проводник. Этот трос вылавливается танкером с помощью якоря-кошки и проводится через клюз на носу. К концу троса-проводника прикрепляется цепь длиной 4 м, которая, в свою очередь, соединяется с двойными 16-дюймовыми нейлоновыми швартовами. Танкер медленно направляется к SPAR, одновременно выбирая трос-проводник до тою момента, когда цепь может быть закреплена в цепном стопоре на борту танкера.

В зависимости от ветровых условий танкеру может понадобиться дать задний ход для натяжения швартовов.

Трос-проводник шлангов заводится на специальную лебедку на палубе танкера. Шланги, свешивающиеся с погрузочной стрелы, вытравливаются в вертикальном положении. Как только соединитель шланга принят на борт танкера и втянут в автоматический соединитель, он закрепляется гидравлическим устройством. Носовая часть танкера в районе автоматического соединителя должна быть переоборудована так, чтобы обеспечить невозможность повреждения шлангов при их подаче на танкер.

Танкер медленно направляется к SPAR, одновременно выбирая трос-проводник до того момента, когда цепь может быть закреплена в цепном стопоре на борту танкера [5].

В зависимости от ветровых условий танкеру может понадобиться дать задний ход для натяжения швартовов.

Трос-проводник шлангов заводится на специальную лебедку на палубе танкера. Шланги, свешивающиеся с погрузочной стрелы, вытравливаются в вертикальном положении. Как только соединитель шланга принят на борт танкера и втянут в автоматический соединитель, он закрепляется гидравлическим устройством. Носовая часть танкера в районе автоматического соединителя должна быть переоборудована так, чтобы обеспечить невозможность повреждения шлангов при их подаче на танкер.

Когда танкер загружен и готов отчалить, перечисленные операции повторяются в обратном порядке.

Балластировка системы SPAR необходима, чтобы сохранять постоянную осадку при отгрузке нефти. На рис. 3.7 показаны основные этапы работы системы SPAR. Балластная вода, содержащая следы нефти, откачивается через специальный сепаратор нефти.

Сырая нефть, подаваемая насосами платформ, поступает на систему SPAR через донный манифольд и гибкие стояки. Она проходит по внутренним трубопроводам до цистерны переполнения и отсюда вниз через распределитель в один из шести отсеков хранилища [5].

При отгрузке нефти морская вода вытесняется. Она поступает вверх через водяной стояк, который доходит до днища отсека. Любые следы нефти в удаляемой балластной воде задерживаются сепаратором, расположенным на уровне ватерлинии. Затем вода поступает в центральную шахту. Если в процессе очистки случаются сбои, это можно увидеть до того, как произойдет разлив нефти.

При откачивании нефти из отсеков хранилища граница между нефтью и водой поднимается.

Система трубопроводов причала SPAR рассчитана так, что, в принципе, разность давлений между морской водой внутри хранилища и снаружи отсутствует. Нефть в хранилище SPAR находится под несколько большим давлением. чем окружающая вода.

Поступление нефти с добывающей платформы продолжается и во время погрузки танкера. Если хранилище SPAR опорожняется раньше, чем танкер загружен полностью, последний может оставаться причаленным, получая нефть прямо с добывающей платформы.

Рис. 5. Система SPAR.

Поскольку SPAR оборудован двойной системой трубопроводов и связан с танкером двойными шлангами, загрязненная балластная вода с танкера может приниматься им через одну систему, в то время как нефть передается на танкер через другую. Загрязненный балласт так же, как морская вода, направляется в отсеки хранилища SPAR и впоследствии проходит через установку очистки [5].

Назначение системы замещения состоит в том, чтобы отсеки хранилища были постоянно заполнены жидкостью. Однако поскольку удельные веса нефти и морской воды различны, можно ожидать изменения осадки SPAR. Для предотвращения этого над отсеками хранилища устроены балластные цистерны.

Когда SPAR наполняется нефтью, балластные цистерны заполняются морской водой. Когда хранилище забалластировано морской водой, балластные цистерны должны быть пустыми. Когда в хранилище начинает поступать нефть, балластные цистерны постепенно заполняются водой, а во время передачи нефти на танкер содержимое балластных цистерн откачивается.

Система SPAR проектируется так, чтобы сохранять остойчивость даже при сильном волнении. В жестокий шторм при ветре силой 11 баллов угол наклона SPAR не превышал 6°[5].

.5 Танкеры-хранилища. Основные требования

В некоторых случаях для временного хранилища нефти, до подхода транспортного танкера, рядом с точечным причалом устанавливаются танкеры-хранилища. При выборе танкера, подходящего в качестве нефтехранилища, должны учитываться следующие факторы:

·        предполагаемые запасы нефти в рассматриваемом районе;

·        предполагаемая производительность промысла (платформы);

·        периодичность прихода транспортного танкера к танкеру-нефтехранилищу;

·        предполагаемые простои из-за неблагоприятных гидрометеорологических условиях;

·        требования техники безопасности эксплуатации;

·        допускаемое время простоев из-за неблагоприятной погоды.

При кильватерной швартовке расстояние между транспортным танкером и танкером- нефтехранилищем составляет около 100 , и, зависит от длины морских волн. Недостатком такой швартовки танкеров является удлинение составных плавучих шлангов для передачи танкерами сырой нефти [5].

Выбранный для переоборудования в нефтехранилище обычный танкер должен иметь следующие системы: система инертных газов, балластную систему; систему обезвоживания сырой нефти; система обеспечения безопасности плавания, а также помещения для персонала и погрузочно-разгрузочное устройство, т.е.комплексную систему беспричального налива.

При переоборудовании в носовой части устанавливается погрузочный коллектор с бысторазъёмным клапаном. Палубные трубопроводы коллектора соединяются со спускными трубопроводами существующей грузовой системы танкера с запорными клапанами. В корме танкера устанавливается разгрузочный коллектор с запорным клапаном и трубопроводом для подключения наливного шланга.

Для вентиляции грузовых резервуаров танкера-нефтехранилища предусматривается система, имеющая сложный газосборник, с которым сообщаются вакуумные предохранительные клапаны [5].

.6 Нефтеотгрузочные терминалы для замерзающих морей

Многочисленные технические устройства заправки танкеров разработаны преимущественно для незамерзающих морей. Проблема создания для замерзающих акваторий систем налива нефти, способных к круглогодичной эксплуатации, наиболее остро стоит в России, арктические и дальновосточные моря которых не могут быть освоены без надёжных отгрузочных терминалов. Безусловно, трубопроводный транспорт нефти в замерзающих акваториях мог бы иметь существенные преимущества перед танкерным вывозом, однако их ограничивает, зачастую, чрезвычайная удалённость морских месторождений, необходимость прокладки трубопроводов на огромные расстояния, а также отсутствие соответствующей инфраструктуры. Особенно это очевидно для наших арктических морей, где освоение нефтяных месторождений немыслимо без регулярного вывоза добываемой нефти танкерами ледового класса [3].

Поэтому вряд ли можно считать положительным опыт, когда на Пильтун-Астохском месторождении (Охотское море) введённая в эксплуатацию ледостойкая платформа "Моликпак" (бывшая разведочная платформа) работает лишь в навигационный период, поскольку система налива и танкер-нефтехранилище не рассчитаны на ледовые условия, при наступлении которых танкер приходится отводить в порт, а систему беспричального налива затапливать (укладывать на дно).

Для нефтяного месторождения Приразломное было принято решение по отгрузке нефти в танкеры ледового класса непосредственно с ледостойкой платформы с помощью специального устройства для отгрузки, предназначавшейся не только для бурения скважин (до 40 скважин) но и для хранения нефти в объёме, необходимом для заполнения танкера дедвейтом в 90 тыс. тонн. Проектная часовая производительность отгрузочного устройства 10 тыс. м³.

Рис. 6. Морская стационарная ледостойкая платформа "Приразломная"

Танки для хранения нефти расположены в нижней части платформы - кессоне. "Мокрый" способ хранения подразумевает, что каждый танк постоянно полностью заполнен жидкостью, независимо от количества сырья. Достичь этого удаётся за счёт системы балластной воды. Так, в режиме заполнения нефть поступает в танк сверху через специальные устройства, которые называются диффузорами. Во время заполнения нефтью происходит вытеснение воды из танка в балластную систему. Во избежание загрязнения балластной системы подтоварной водой последняя отводится в систему очистки и в дальнейшем используется для поддержания давления в продуктивном пласте [3].

В режиме отгрузки нефть вытесняется из танка водой, которая самотёком поступает в танк из напорного резервуара. Одновременно грузовой насос откачивает нефть с поверхности танка в систему отгрузки. По мере того как насос откачивает товарную нефть с поверхности танка, балластная вода поступает в танк снизу через два разбрызгивателя, расположенные у днища. Таким образом, она постепенно замещает нефть в танке.

.7 Стационарная башня для налива нефти для замерзающих морей

В качестве примера варианта фиксированной башни для налива нефти в замерзающей акватории можно отнести основные характеристики стационарного морского ледостойкого отгрузочного причала на Варандейском месторождении в Баренцевом море.

В состав подводного перевалочного комплекса пос. Варандей входят береговой резервуарный парк, подводный трубопровод и арктический подводный терминал [3].

В конце морского участка портового трубопровода установлен стационарный морской ледостойкий отгрузочный причал (СМЛОП), обеспечивающий швартовку танкера, к которому подключён грузовой шланг-швартов - швартовочный нефтеналивной рукав, который обеспечивает не только погрузку, но и одновременно воспринимает швартовые нагрузки от танкера.

Уникальность СМЛОП обусловлена, прежде всего, суровыми природными условиями.