Троловете, които осигуряват нефт и газ за Европа

14 Aug 2024

Норвегия е пример за тотална електрификация, но тя е обвързана с индустриалната история на страната през последните десетилетия и откриването на нефт и газ в шелфа и. Страната създава доста специфична организация на своята нефтена индустрия с активното участие на държавата на първия етап от развитието и допускането на повече чуждестранни компании при внимателен подбор и силен контрол във втория и актуален етап. Всъщност принос на нейното развитие има и цялостната политическа ситуация в света с междуособиците в Близкия Изток през 70-те години. Първата петролна криза води до значително увеличаване на цената на петрола и инвестиции в търсене на нефт в по-спокойни райони на света. Таково спокойно място е Норвегия, но нейните находища са в Северно море и изискват друг подход за търсене и разработване. Едновременно с това обаче, никое морско находище не може и да се мери по разходи със сухоземните, дори когато находищата на сушата се изразходват и се налага използването на помощни средства. Сравнението става още по-драстично по отношение на капиталовложенията, когато се съпоставят мощни нефтени залежи с огромно пластово налягане като тези в Персийския залив (от типа на тези в Кувейт и Саудитска Арабия), където нефтът все още има такова налягане, че не само блика на повърхността от само себе си без каквато и да било помощ, но разполага и с остатъчна енергия, за да се „самопренесе“ по тръбопровода на стотици километри.

За разлика от тези благоприятни дадености, добивът на петрол във водите на Северно море, заливите на Аляска, канадското крайбрежие и дори в Мексикански залив (където условията са по-благоприятни), изисква доста различен подход към петрола. На сондите в северните морета  хората работят на смени по 15 дни, след което почиват още толкова от непосилния стрес, кошмарен климат и напрежение. Самият процес на добив от своя страна изисква неописуема смесица от технологии в строителството на сгради и кораби, огромни познания в областта на хидродинамиката, машините и електрониката.   

Поради тези обстоятелства търсенето и добив на нефт в Северно море се превръща в предизвикателство, което води до създаването на едни от най-уникалните технологични съоръжения в света. Норвегия е осеяна със станции за зареждане на електрически автомобили, но навътре в морето може да се открие цяла технологична вселена на добив на нефт и газ, използваща огромна палитра от възможности за морски сондажи – от подвижни (мобилни) конструкции, служещи за изследване и временен добив и на постоянни платформи, включващи такива със стоманена конструкция на основата, кули с обтяжки, с метални сглобяеми крака  и най-материалоемките – тези  с т.н. „гравитационна основа“ или другояче казано – е бетонни структури. Всяка една конструкция е подходяща за определени климатични условия, температура и дълбочина. За някои от тях ще ви разкажем тук.

Полето на троловете

И до ден днешен това е не само една от най-големите нефтени платформи в света, но и инженерно чудо, което комбинира знанията на конструктори от много различни индустриални сектори.  Troll A е истински колос на Северно море, където стои над вълните от 1996 г.

През 1979 година сондьорите на вече набиращата обороти нефтена индустрия на Норвегия откриват газовото находище Troll и след многобройни изследвания през 1983 година решават че то е капацитет за комерсиален добив. По-късно ще се установи че находището в Блок 31/2 в северната част на Северно море, на около 65 км западно от Колснес съдържа около 40% от общите газови запаси на Норвежки континентален шелф (NCS), разположен на 1400 метра под морското равнище. Оказва се обаче че под големия газов резервоар има и малък пласт с нефт. Този факт дава началото на една истинска технологична революция. Както операторът по разработването на находището Shell, така и производствения оператор Statoil смятат че нефтът не може да бъде достигнат и искат да се концентрират върху газа. Норвежкият петролен директорат NPD, който е звено от министерство на петрола, газа и енергетиката на Норвегия обаче държи на цялостното усвояване на ресурсите, включително и на нефта. То получава подкрепа от норвежката компания Norsk Hydro, която твърди че решение е в технологията за така нареченото „хоризонтално сондиране“. Въпреки че тази технология вече има достатъчно дълга история и е зряла, се оказва че тя не може да се приложи в класическа форма при Troll. Същото важи и за наклонените и така наречени девиационни сондажи. Всъщност първите хоризонтални сондажи стават факт още през 30-те години на XX век в Щатите и имат за цел достигане от сушата до находища намиращи се под морското дъно в близост.

Авангардни решения за находището Troll

Първите системи за хоризонтално сондиране осигуряват недостатъчен контрол на процеса, нещо което операторите на Troll не могат да си позволят. За целта е създадена ротационна система, която постоянно може да сменя посоката. Тя се използва до ден днешен и използва прецизни сензори за непрекъснато насочване през пласта и достигане до различни малки и големи залежи, всеки със своите предизвикателства. Пример за въпросните предизвикателствата с които се срещат инженерите е фактът че най-дългият сондаж достига 10 042 метра, като хоризонталната секция е дълга 8022 метра – тоест находището от което нефтената кула добива нефт или газ се намира на осем километра от нея.

Далновидността на Норвегия и влиянието на САЩ

Сондажната система от своя страна изисква и изключително сложно строително решение. Мнозина днес сравняват целия процес по проектирането и инсталирането на Troll A с полет до Луната. Интересно е да се отбележи че за създаването и принос има и късметът. Историците на нефтената индустрия на Норвегия (обещавам че ще разкажа повече за нея, защото наистина е много интересна) твърдят че важен фактор в натрупването на опит и увереност (и финанси разбира се) е откриването на ранен етап на големите находища – Ekofisk, Statfjord, Snorre, Oseberg и Gullfaks. Това се превръща в икономически гръбнак на Норвегия, а опитът от откриването и добивът от тях са основа за развитие на технологиите. Норвегия е пример за невероятно и продуктивно взаимодействие между нефтените компании, доставчици, технологични фирми, правителство, профсъюзи и…дори съветници от иракската петролна компания. По това време Норвегия се управлява от поколение далновидни политици, които виждат възможностите пред тях, но искат да не допуснат проблемите които появата на нефта в една държава може да доведе. Проблем, какъвто за известно време има Нидерландия, а преди това много арабски държави и Венецуела (така нареченият Dutch Disease). Цялата административна система осигурява точни условия и предсказуемост. Още по това време Норвегия започва да разработва и своята газова промишленост, въпреки че акцентът тогава е добивът на нефт, а голяма част от газа се изгаря.

Огромен принос за развитието на норвежката газова индустрия има администрацията на Роналд Рейгън. Още тогава тя е силно загрижена за енергийните доставки и безопасност на САЩ и Западна Европа, а специално находището Troll може да бъде изключително важна алтернатива на газа от Съветския Съюз. Рейгън е обезпокоен че светът и в частност Европа става прекалено зависимо от СССР. Troll е шанс за намаляване на зависимостта. Самият Съвет за национална сигурност на САЩ обявява находището за стратегическо и настоява за бързото му разработване. Щатите предлагат на Норвегия финансиране и експертен опит. Норвегия обаче запазва „независимост“ в това отношение и разработването на находището, както ще се окаже, ще изисква много повече време от очакваното. И когато това става в средата на 90-те години, Студената война вече е приключила. Или както се оказва днес…не съвсем.                  

Създаването на гигантската платформа Troll A

Лицензът за блока е притежание на Norske Shell, който решава за започне изграждането на достатъчно голяма платформа, която да оперира в района през 1991 г. През 1996 година функционален оператор на находището става норвежката нефтена компания Equinor (тогава все още носеща името Statoil).

Всъщност ще се случи така че първата платформа, инсталирана на полето Трол, ще бъде и най-голямата. Troll A се превръща в един от най-големите  сложни инженерни проекти, предприемани някога, и остава най-високата и най-тежка конструкция, премествана някога от едно място на друго.

Строителство е поверено на норвежки изпълнители за Norske Shell, започна през юли 1991 г. и е оценено на 4,15 милиарда норвежки крони (650 милиона щатски долара).

Платформата е базирана на четири стоманобетонни крака и е от типа наречен „гравитационни структури“. Стените на всеки крак са с дебелина над 1 метър и са формирани чрез процес на непрекъснато изливане на бетон. Резултатът е безшевна стена за всеки крак, чиято основа ляга на морското дъно на дълбочина от 300 метра под повърхността. Причината за този скъп и сложен процес е да позволи на опорните крака да издържат на интензивен натиск на силните морските вълни, включително от приливи и отливи, като същевременно поддържат цялата тежест на платформата. Всяко несъответствие в процеса на хомогенизиране на бетона може да доведе до пукнатини или счупвания в структурата, което би я отслабило с течение на времето.

Краката се разширяват плавно отгоре и отдолу, с укрепена конструкция, свързваща четирите стълба за стабилност. Освен че е невероятно здрава, платформата трябва да има определена степен на гъвкавост – тоест да може да се люлее леко с приливите и отливите, за да облекчи част от натиска от тях. Укрепената междинна конструкция гарантира, че и четирите стълба се движат заедно и намалява всякакви резонанси на вълната, като пренастройва естествените им честоти. Шест вакуумни котви от по 40 метра държат краката на място на морското дъно.

Носещите крака и функционалната конструкция с палуба са построени отделно и са свързани през 1995 г., когато основата е потопена и преди цялата конструкция да бъде монтирана на място. Общата височина на платформа достига 472 метра и тежи 683 600 тона, а с баласта теглото и става 1,2 милиона тона.

Инсталирането на Troll A

Строителството е завършено в норвежкото село Вац, на около 200 км от полето Трол. Поставянето на гигантската платформа само по себе си би било голямо инженерно предизвикателство. За разлика от повечето петролни и газови платформи, които се транспортират на части, като всеки крак се тегли от влекачи странично и се спуска на място, Troll A е сглобен във Вац и транспортиран изцяло.

Пътуването отнема цели седем дни и е толкова невероятно мероприятие ме се превърна в световна телевизионна сензация. Както споменахме, до ден днешен платформата остава най-високият и тежък обект, който някога е бил преместван от човек по повърхността на Земята. Процесът на потапяне и подобен на този на Statfjord B, със запълване на краката със желязна руда.

Оперативен и сега

Troll A е вписан в Книгата на световните рекорди на Гинес през 1996 г. като най-голямата шелфова газова платформа. По големи до момента са само Petronius и Berkut.

Платформата притежава и друг, доста необичаен световен рекорд – за „най-дълбок подводен концерт“, поставен през 2006 г., когато Statoil отпразнува 10-ата си годишнина от производството на газ от находището Troll с концерт на Кейти Мелуа в един от краката на Troll A, 303 метра под морското равнище .

Възможността и смисълът за работа от фиксирана позиция на Troll A се дължина на технологиите за гореспоменатите сондажи под наклон и хоризонтално, позволяващи усвояването на далечни нефтоносни и газоносни хоризонти. Troll A оперира 40 кладенеца, а към нея в обща конфигурация са свързани Troll B, плаваща платформа с бетонна конструкция и Troll C, плаваща платформа със стоманен корпус. Платформата е функционална и в момента и при сегашните темпове на добив може да остане оперативна още много години, поне що се касае до наличието на газ в находището. Интересен също е и фактът че Shell разработва именно за нея технологии за втечняване на природен газ и плаващи газовози за втечнен природен природен газ (FLNG), които са революционни за времето си.    

През април 2020 г. бе положен нов тръбопровод с дължина от 26 километра от най-големия кораб за полагане на тръби в света, Solitaire, между платформата Troll A и новите подводни съоръжение на проекта Troll Phase 3. Главният изпълнителен директор на Equinor Елдар Сетре нарече проекта „най-печелившият някога”, с изключително ниска себестойност на добива (едва 10 щатски долара за барел нефтен еквивалент).

Побратимите от фиордите

Подобни високотехнологични решения са използвани и при сондажната кула Statfjord B. Първоначално операторът на находището Statjord Mobil иска Statfjord B на има архитектура като на Statfjord A, но NPD изисква ново подход към безопасността и изпраща своите изисквания с „най-скъпото писмо в норвежката история“ – условията са жилищната секция да бъде отделена в отделна платформа. Така се ражда друго уникално решение.

Височината от морското дъно до върха на сондажната кула е 275 м. Масивното дънно нефтохранилище се състои от 20 гигантски цилиндрични резервоара с обща вместимост от 250 000 куб.м. Само поставената  върху бетонните кули платформа е с размер на седеметажен жилищен блок. Нефтената кула може да направи 40 сондажни отвора.

За строителството се използва стоманобетон, като през февруари 1978 г. в специален изкоп започва отливането на монолитната стоманобетонна дънна плоча. Тогава на дъното са направени и всичките 20 бетонни резервоара. През юни 1979 г., след запълване на изкопа с вода,  конструкцията е изтеглена от влекач в по-дълбоки води, където градежът продължава с построяването на четирите 110-метрови бетонни колони. Паралелно с това върху специални подпори е изградена и горната експлоатационна стоманена конструкция. За да могат да я пренесат, строителите подвеждат под нея три потопяеми шлепа, които след изпомпването на баласта издигат конструкцията на 6 м височина над водата и я освобождават от временните  опори. В същия момент основната конструкция е така потопена в по-дълбоките води, че носещите колони не се подават на повече от два метра над водата. Следва придвижване на горната конструкция над челата на колоните и изпомпване на баластра от базата. Така стоманената конструкция ляга върху челата на колоните, които постепенно задържат повдигат, след което тя е снета от шлеповете.

Този етап приключва през март 1981 г. През август съоръжението е пренесено до мястото, където трябва да оперира за период от шест денонощия и запълнено с баласт за да легне на морското дъно. Интересно е да се отбележи, че при тегленето на платформата са използвани осем влекача със сумарна мощност от 115 000 к.с., а в плавателно състояние сондата е имала дълбочина на газене от 130 м.

Hibernia отвъд Океана

С подобни на колегите си от Норвегия предизвикателства се сблъскват и тези от Канада. Находището Hibernia се намира на 315 км източно от канадския полуостров Нюфаундленд под сравнително плитки води с дълбочина от 80 м. Съвсем близо до това място, но в падина на морското дъно лежат останките на Титаник. Самият нефтен резервоар обаче е на дълбочина от 3700 м под морското равнище, а в близост до него е и находището Avalon, разположено на дълбочина от 2400 м.

В началото на 80-те години компанията HMDC (Hibernia Management and Development Company) в която са включени Mobil Oil Canada, Chevron Canada, Murphy Atlantic, Petro Canada и Canada Hibernia Holding, решава да стартира разработката на откритото няколко години по-рано находище. Поради съчетанието от малка дълбочина и ужасни климатични условия е решено да се използва неподвижна гравитационна структура, отличаваща се с невиждана стабилност – Хиберния може да издържи директен удар от айсберг с тегло от 6 милиона тона (според статистиката подобна грамада би могла да се появи веднъж на 10 000 години). Строежът на платформата започва в средата на 90-те, но поради климатичните условия способите на строителството й са доста по-сложни от използваните дотогава методи. Специалистите решават да поставят платформата не върху бетонни крака, а да изградят огромна колона, през която да бъдат прекарани сондите. С цел да издържи на ударите от айсберги колоната има звездообразна форма, която разбива по-лесно леда, а възникващите при сблъсък сили се разпределят оптимално с оглед облекчаването на конструкцията.

Опорната колона е с диаметър от 105 м и е изработена от специален бетон с вътрешни стоманени колони. Колоната има две стени, външната от които е със споменатата звездообразна форма. Връзката между нея и вътрешната стена се осъществява посредством X и V-образни профили. В сърцевината на колоната са поместени резервоари за 1,3 милиона барела суров нефт, а отворите за сондите, всяка от които има диаметър по 17 м, са четири на брой. Върху колоната е монтирана горната част на кулата, в която се намират всички жилищни и работни помещения, енергийната установка, системите за сондаж, захранване със сондажен разтвор, хеликоптерната площадка и други.

Частите на това огромно съоръжение са изработени в най-различни краища на света, а заключителният монтажът е извършен по начин, подобен на този, за който вече ви разказахме – гравитационната структура се строи в сух док, който след това се наводнява. След частичното потапяне на носещата част построената наблизо платформа се пренася с понтони и се монтира върху нея. Следва изпомпване на част от баласта в гравитационната част, за да повдигне платформата и след това готовото съоръжение се изтегля бавно на буксир до мястото на пробива. Веднага с пристигането започва запълването с баласт и окончателното потапяне. За целта са използвани специално пригодени рудовози, пренасящи баластния материал – е желязна руда магнетит, отличаваща се с голямо специфично тегло. За да бъдат пренесени 450 000-те тона от корабите да колоната е разработена специална технология, при която рудата се смесва с вода и бива изпомпвана в кухината на колоната.

Транспортът на добития от платформата нефт до резервоарите на танкерите става посредством положени на дъното тръби, част от които плават към повърхността благодарение на прикрепени към горния им край гигантски буйове. Танкерите от своя страна зареждат като на огромна бензиностанция, свързвайки изпомпващите си системи към краищата на плаващите тръби.

 

 

• Tweet
• Pin it
• Share