ГОСТ Р 59305-2021 (ИСО 13628-1:2005). Национальный стандарт Российской Федерации. Нефтяная и газовая промышленность. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 1. Общие требования и рекомендации
5.12 Донное основание и манифольд
5.12.1 Общие положения
Донное основание представляет собой рамную конструкцию, которая служит опорой для другого оборудования, такого как манифольды, райзеры, оборудование для бурения и заканчивания, оборудование для протягивания (прокладки, подтягивания) и соединения трубопровода, а также основанием для установки защитной конструкции. Защитная конструкция и опорная плита часто составляют единую структуру, однако, при необходимости проведения бурения первоначально устанавливают опорную плиту, а затем на эту плиту монтируют защитную конструкцию и манифольд. Опорная плита является фундаментом, передающим проектные нагрузки на морское дно. В A.6 приведены примеры различных конструкций опорной плиты.
5.12.2 Обеспечение операций бурения и заканчивания
Интегрированная опорная плита или опорная плита для бурения должна обеспечивать направление для бурения, возможность установки и фиксации колонны направления, а также обеспечивать достаточное пространство для спуска и посадки блока превенторов. Колонна направления может быть закреплена на опорной плите постоянно или отсоединяться после цементирования. Буровые слоты опорной плиты способны нести вес направления до завершения цементирования. Если предполагается установка устьевой арматуры, то опорная плита должна иметь механические средства для позиционирования и выравнивания устьевой арматуры, а также необходимое пространство для ее спуска в скважину.
5.12.3 Размещение
Донное основание должно обеспечивать возможность точной установки оборудования СПД для выполнения их соединения, например, устьевого оборудования с ПФА, ПФА с манифольдом, манифольда с выкидными линиями.
5.12.4 Направляющие элементы
Донное основание должно обеспечивать ориентацию элементов при выполнении всех монтажных операций. Если используются направляющие тросы, то на донном основании должно предусматриваться пространство, необходимое для монтажа направляющих, и обеспечиваться возможность их технического обслуживания. Если направляющие тросы не используются, то на донном основании должно быть обеспечено необходимое пространство и элементы для ориентации при установке основного оборудования.
5.12.5 Условие для осуществления ликвидации
Если после завершения проекта планируется извлечь донное основание, то ее конструкция должна включать элементы, необходимые для проведения данной операции.
5.12.6 Требования к установке донного основания
Параметры опорной плиты должны соответствовать всем монтажным требованиям. Следует рассмотреть различные типы судов, используемых для установки (буровые установки и крановые баржи). Необходимо рассмотреть следующие аспекты:
- выгрузка;
- транспортирование на место;
- грузоподъемность крана;
- плавучесть;
- система балластировки;
- система спуска на морское дно;
- возможности позиционирования;
- возможность выравнивания;
- соединение с основанием.
5.12.7 Конструктивные элементы
5.12.7.1 Подводные конструктивные элементы должны быть выполнены в соответствии со стандартами по морской нефтегазодобыче, например, ГОСТ Р 54483.
При разработке конструктивных элементов необходимо соблюдать следующие требования:
- конструкция должна предусматривать возможность выравнивания с целью обеспечения соединения оборудования: устья скважины/добычных направляющих линий, ПФА/манифольд и трубопроводная обвязка, манифольд/выкидная линия и монтажные приспособления, защитная конструкция (если применимо) и другие соединения;
- конструкция может быть жестко связана с оборудованием устьев скважин или устанавливаться независимо и не иметь непосредственного соединения с устьями. В последнем случае для подключения устья скважины и/или манифольда используется гибкий трубопровод;
- конструкция, расположенная в зоне возможного прохождения тралов, должна быть оснащена обтекаемой формы защитой от трала;
- полые секции следует оборудовать устройствами выравнивания давления для предотвращения их разрушения (следует проводить оценку необходимости внутренней защиты);
- размеры и конфигурация несущих конструкций должны соответствовать оборудованию, используемому в зависимости от применяемого метода технического обслуживания (использование ТНПА, ДУИ или привлечение водолазов);
- защита от падающих предметов, осуществляемая с использованием навесных или съемных панелей, может быть установлена над зонами устьев скважин и над зонами расположения ответственного оборудования;
- углы конструкции опорной плиты должны быть заглублены в морское дно для снижения опасности зацепления.
Защитная конструкция оценивается с помощью модельных испытаний и/или анализа устойчивости в сочетании с данными испытаний на модели. Критерии и процедура испытания подтверждаются официальными представителями местной рыболовной отрасли и/или экспертами по рыболовству/тралению, имеющими опыт работы в данном районе.
5.12.7.2 Нагрузки на опорную плиту, возникающие от воздействия на нее устьевого оборудования и обвязки скважин, зависят от следующих факторов:
- характеристик грунта и продольной жесткости конструкции скважин;
- расчетной прочности и жесткости конструкции опорной плиты относительно вертикального смещения;
- конструкции элемента, соединяющего опорную плиту с оборудованием устьев скважин и от величины отклонений формы и размеров;
- теплового расширения обсадной колонны.
Связанная с устьями опорная плита должна обеспечивать возможность направления/посадки/фиксирования колонной головки направления и иметь достаточное пространство для перемещения и установки блока противовыбросовых превенторов на соответствующее устье скважины и присоединения его к сопрягаемой фонтанной арматуре.
Должна быть продумана система удаления бурового шлама. В качестве альтернативного решения по утилизации бурового шлама допускается его размещение в пределах конструкции опорной плиты при условии, что он не мешает нормальной работе.
Конструктивные элементы должны обеспечивать возможность выполнения на берегу операций по монтажу требуемого оборудования и проведения тестирования.
Конструкции должны передавать на фундаментную плиту все проектные нагрузки от установленных систем и оборудования.
В соответствии с принципами проектирования защиты от падающих предметов, рыболовных снастей и от воздействия других случайных нагрузок предохранение подводного оборудования осуществляется за счет использования защитных конструкций или соблюдения специальной последовательности операций. Форма конструктивных элементов должна препятствовать замятию шлангокабеля и направляющих канатов при проведении работ с ТНПА.
Для описания возможных нагрузок в процессе изготовления, монтажа и эксплуатации рассматриваемых конструкций может быть использована форма F.4 (приложение F).
5.12.7.3 Для повышения эффективности обслуживания опорные плиты, конструктивные элементы и размещаемое на них оборудование следует проектировать, руководствуясь следующими положениями:
- все извлекаемые модули и элементы конструкции следует закреплять с помощью фиксаторов, управляемых в соответствии с выбранной методикой обслуживания, если они не закреплены иначе;
- установленные на шарнирах защитные конструкции следует проектировать с возможностью их замены;
- посадочные площадки и окружающие их зоны следует проектировать с учетом нагрузок от систем обслуживания, возникающих при их спуске и работе. Для инструментов, спускаемых на тросе, следует ограничить максимальную скорость спуска оборудования величиной 1,6 м/с. Для инструмента, спускаемого на бурильной трубе, максимальная скорость спуска составляет 0,8 м/с;
- следует предусмотреть возможность осуществления наблюдения за инструментом, модулями и оборудованием во время спуска, подсоединения и выполнения операций;
- посадочные площадки и/или точки фиксации должны быть расположены в местах, где требуется проведение операций с применением подводных аппаратов;
- следует предохранять чувствительные элементы подводной системы от воздействия систем технического обслуживания;
- может использоваться специальная конструкция, позволяющая при необходимости осуществить быструю замену акустического передатчика (передатчиков). Данная конструкция не должна экранировать акустические сигналы и создавать потенциальную опасность зацепления;
- все запирающие механизмы на защитных люках и подъемных рамах должны легко открываться в соответствии с установленной методикой обслуживания;
- на сменных направляющих стойках следует использовать блокирующие механизмы, управляемые выбранной системой технического обслуживания;
- все установленные постоянные направляющие стойки, к которым крепится направляющий трос, должны обеспечивать в случае его обрыва возможность подсоединения нового троса;
- для оборудования подводной системы, требующего выполнения поворота или переключения элементов управления в процессе эксплуатации, может потребоваться создание соответствующего инструмента и интерфейса;
- конструкцию следует разрабатывать таким образом, чтобы расположение элементов анодной защиты и других конструкционных деталей не создавало каких-либо затруднений или препятствий для работы обслуживающих систем;
- следует оценить скорость посадки и необходимость использования систем мягкой посадки;
- эксплуатационные требования к спускаемым с борта судна обслуживающим системам, устанавливающие угол смещения направляющих канатов, не должны ограничивать зону доступа ДУИ, уменьшать рабочую область или иным образом снижать эксплуатационную безопасность и надежность;
- должна быть предусмотрена маркировка оборудования для облегчения его идентификации водолазами и ТНПА;
- инструменты, превенторы, модули и другое извлекаемое оборудование должны иметь соответствующие рабочие промежутки относительно других элементов конструкции и соседних модулей, чтобы исключить случайное воздействие или столкновение во время установки и извлечения. Не следует допускать соприкосновения извлекаемых модулей с окружающей конструкцией, даже при наихудшем соотношении допускаемых отклонений размеров соседних элементов;
- для операций, проводимых без использования направляющих тросов, следует предусмотреть меры механической защиты, включая использование направляющих воронок или отбойных буферов, для исключения возможности столкновения с расположенным рядом оборудованием.
5.12.8 Установка фундаментной плиты и ее выравнивание
Для СПД, конструкция которых включает донное основание, необходимо осуществить горизонтальное выравнивание с заданной точностью для обеспечения надлежащего взаимодействия и сопряжения различного оборудования. Стандартные методы выравнивания включают возможность одно- и двустороннего смещения свай относительно их направляющих, использование системы домкратов на углах донного основания и использование свай с управляемым погружением в грунт. В процессе выравнивания необходимо использовать средства контроля уровня.
Опорные плиты свайной конструкции должны иметь средства механического крепления плиты к сваям (путем цементирования или гидроразжима).
При проектировании донного основания и системы выравнивания необходимо учитывать следующие параметры:
- уклон морского дна, допуски при установке и возможности размыва грунта;
- силу присасывания грунта при смещении и выравнивании плиты;
- необходимость защиты свайных муфт от попадания грунта;
- использование фундаментной плиты с несущей конструкцией, предназначенной для поддержания головки колонны направления. В данном случае проверяется монолитность всей конструкции;
- для фундаментных плит и юбочных оснований предусматриваются устройства для стравливания воздуха в процессе прохождения зоны смачивания и выхода воды при погружении в грунт. Следует учитывать стабильность работы подъемника и вымывание грунта;
- конструкции с юбочным основанием являются самопогружающимися;
- в случае необходимости для систем с юбочной конструкцией должно использоваться откачивающее и нагнетательное насосное оборудование для выравнивания на заключительной стадии погружения в грунт или для размывания перед извлечением. Обе эти системы задействуются в соответствии с выбранной стратегией обслуживания;
- осадку грунта под опорной плитой (при установке и в процессе эксплуатации);
- тепловое воздействие добываемых углеводородов, особенно если в морском дне присутствуют газовые гидраты;
- условия вывода из эксплуатации.
5.12.9 Манифольд и трубопроводная обвязка
5.12.9.1 Функциональные требования
При проектировании системы манифольдов могут быть реализованы следующие функциональные требования:
- наличие трубопроводной обвязки, клапанов и средств управления потоком, обеспечивающих безопасный сбор добываемой продукции или распределение закачиваемых флюидов, таких как газ, вода или химические реагенты;
- наличие оборудования для измерения производительности отдельных скважин;
- если предусмотрено использование СОД, то наличие соответствующего контура (и петли) для его прохождения, камеры для пуска/приема СОД, соответствующих клапанов, а также требуемый внутренний диаметр трубопроводов;
- в случае использования инструментов TFL должны быть предусмотрены соответствующие клапаны и байпасные линии, необходимые для реализации этой функциональной возможности, см. ГОСТ Р 59299;
- наличие монтажного и защитного оборудования, необходимого для текущего контроля и управления операциями добычи/нагнетания. Манифольд может включать систему распределения гидравлической и/или электрической энергии для системы управления;
- обеспечение соединения выкидных линий. Манифольд обеспечивает возможность подключения и отсоединения выкидных линий. В манифольдах большого диаметра для этих целей используются гибкие трубы и компенсаторы. При этом соединение/разъединение одной выкидной линии не должно влиять на другие соединения.
Примечание - В зависимости от системы манифольда могут приниматься во внимание или все, или некоторые из перечисленных выше факторов.
Кроме того, конструкция системы манифольда должна:
- обеспечивать монтаж устьевой арматуры на колонной головке и ее извлечение без воздействий на соединения манифольда и на другую ПФА, что обычно реализуется за счет использования донного основания, которое позволяет извлекать устьевую арматуру без разрыва трубной обвязки манифольда;
- предусматривать установку резервных перемычек/линий в соответствии с выбранной стратегией обслуживания;
- принимать на себя все возможные нагрузки, которые могут возникать в подводной системе в процессе эксплуатации;
- соответствовать требованиям, установленным для выбранной концепции противовыбросовой защиты;
- соответствовать требованиям, установленным в соответствии со стратегией монтажа и испытаний.
5.12.9.2 Проектные характеристики
Конструкция манифольда и трубной обвязки должна учитывать характеристики рабочих флюидов. К таким флюидам относятся добываемые углеводороды (жидкие и газообразные), пластовая вода, закачиваемая вода, газы и химические реагенты.
Для данных флюидов должны быть определены следующие проектные характеристики:
- температура застывания;
- давление;
- температура;
- химический состав;
- вязкость;
- соотношение газ/нефть/вода;
- наличие и возможность образования песка/парафинов/гидратов;
- коррозионная активность.
5.12.9.3 Трубопроводная обвязка манифольда
Размеры (диаметр, толщина стенки и т.д.) труб определяют в соответствии с запланированным дебитом скважин и значениями устьевого давления (включая давление глушения и давление в закрытой скважине) для отдельных линий и/или объединенного потока. Вопросы нагнетания воды или газа, газлифта и использования инструмента TFL рассмотрены в ГОСТ Р 59299.
При определении диаметра труб необходимо учитывать ограничения по скорости течения флюида для снижения потерь давления и предотвращения эрозии, вызываемой воздействием потока. При определении необходимой толщины стенки следует учитывать допуск на внутреннюю коррозию. Общую конструкцию и крепление труб/вентилей следует рассчитывать с учетом нагрузок от ожидаемого режима течения с возможным образованием пробок. Возможная кислотная обработка призабойной зоны и связанное с ней попадание кислоты в систему труб манифольда может серьезно повлиять на выбор материалов и стоимость манифольда. Необходимо учитывать внешнее гидростатическое давление при определении диапазона рабочего давления. Особое внимание следует уделить трубопроводам на выходе штуцеров из-за возможных высоких скоростей флюидов. Сварка трубной обвязки манифольда должна осуществляться встык. Скапливающаяся жидкость должна самостоятельно стекать в сторону подключения выкидных линий. Слив любых жидкостей в выпускных трубах следует осуществлять по возможности в основной приемный коллектор.
Для системы труб подводного манифольда могут быть применены ГОСТ Р 54382, см. также [20] - [22].
Следует подчеркнуть, что настоящий стандарт не отдает предпочтение какому-то одному методу или стандарту перед другим; все приведенные стандарты имеют свое практическое применение. Другими словами, существует несколько методов, применимых для конструирования трубной обвязки манифольда, каждый из которых включает самостоятельные требования к проектированию. Однако ни один из указанных стандартов не создан специально для систем трубной обвязки подводных морских манифольдов. В некоторых случаях для разработки наилучшей конструкции трубной обвязки манифольда при проектировании может быть использовано множество норм и правил, учитывая необходимость решения особых задач, касающихся оптимизации веса, гибкости труб и нагрузок при соединении трубопроводных линий.
5.12.9.4 Техническое обслуживание
Техническое обслуживание является важным условием проектирования системы. Методологию технического обслуживания следует сформулировать на начальной стадии конструирования комплекса опорной плиты и манифольда. Ниже приведены некоторые факторы, которые следует учитывать:
- использование методов, связанных с привлечением водолазов или использованием ТНПА;
- необходимость использования в конструкции заменяемых элементов;
- необходимость обеспечения свободного пространства для доступа водолазов и ТНПА;
- необходимость использования четкой маркировки, позволяющей различать сходные элементы;
- требования к возвышению оборудования над морским дном для обеспечения достаточной видимости;
- возможность безопасной эксплуатации системы при снятии отдельных элементов;
- возможность проведения анализа неисправностей для выявления неисправных элементов (последовательность действий для определения вида отказа).
5.12.9.5 Количество скважин
Число скважин в составе интегрированного комплекса донного основания и манифольда может различаться в зависимости от технологической схемы разработки месторождения. От числа скважин зависит размер донного основания и конструкция манифольда. В подводном комплексе следует предусматривать резервные буровые слоты на случай изменения технологической схемы разработки, бурения сухих скважин, возникновения осложнений при бурении и других непредвиденных обстоятельств.
5.12.9.6 Расстояние между скважинами
Размещение скважин может определяться типом и размерами бурового и эксплуатационного оборудования, требованиями к манифольду, допуском на тепловое расширение, требованиями к последующему техническому обслуживанию и проверке.
Необходимо обеспечить пространство для размещения таких элементов, как выкидные линии и устьевая обвязка, инструментов для их спуска, противовыбросовых превенторов, пространство вокруг устьевой арматуры и пространство для доступа инструментов технического обслуживания.
Подписаться на обновления