MORSKE TEHNOLOGIJE

1. MORSKE TEHNOLOGIJE Iskorištavanje nafte i plina iz podmorja 2 Predavanje 4 Doc.dr.sc. Gorana Jelić Mrčelić

2. Nalazišta nafte i prirodnog plina Nafta se ne nalazi u nekakvim podzemnim bazenima kao što misli većina ljudi, već su kapljice nafte zarobljene pod velikim pritiskom u porama između stijena. Gotovo uvijek se u nalazištima zajedno pojavljuju nafta i plin – i to u sedimentnim naslagama mladih geološkihrazina.

4. Bušenje U svijetu je najrasprostranjenija metoda rotacijskog bušenja (i na kopnu i u podmorju). Ta se metoda bušenja obavlja okretanjem dlijeta na dnu bušotine (rotari). Izbušena rupa se učvršćuje umetanjem čelične cementirane cijevi (casing) - onemogućuju urušavanje izbušene rupe, prodor vode ili plina ili bježanje nafte/plina. Unutar zadnje zaštitne cijevi umeće se «tubing» - cijev za odvod nafte/plina na površinu. Na završni sklop koji se zove bušotinska glava, ugrađuje se erupcijski uređaj (kontrolni ventili i oprema) – eng. Christmas tree. Materijal koji dlijeto izbuši iznosi se na površinu neprekidnom cirkulacijom tekućine (isplaka). Isplaka također podmazuje bušeću glavu te sprečava eksploziju. Kako sadrži kemikalije, te je skupa, ora kruži u sustavu i nastoji se ne proliti niti jedna kap.

8. Napredne tehnike bušenjaBušenje je najveća prepreka istraživanju (od 300 do 2 m/dan). Cijena se određuje ugovorno (60 €/m) - 50% bušenje i 50% priprema za crpljenje.

9. Proizvodnja nafte i plina iz podmorja Od utvrđenih svjetskih zaliha nafte i plina oko četvrtina se nalazi u podmorju, a također je na moru bušenje 10 puta jeftinije. • Značajne količine nafte i zemnog plina u podmorju otkrivene: • u vodama Aljaske, • uz obalu Kalifornije, • uz sjeverne i istočne obale Južne Amerike, • uz obalu zapadne Afrike, • u Perzijskom zaljevu, • uz obalu Australije i indonezijskog otočja. • u Sjevernom moru.

10. Nafta se iz podmorja prvi put proizvela krajem 18. st u Rusiji u području Bakua. Prva bušotina u SAD izvedena je 1886 u Kaliforniji, gdje je do 1906. bilo već 200 plitkih bušotina izvedenih s gatova. Zbog neodgovarajuće izvedbe gatovi su se rušili već za srednjeg nevremena. Visoka cijena izvedbe i niska proizvodnost spriječila je daljnji razvoj. Odobalna bušenja sa struktura nepovezanih s obalom novijeg su vijeka. Prva proizvodna odobalna naftna bušotina osposobljena je 1938 u Meksičkom zaljevu.

11. 1970 oko 17 % svjetske proizvodnje nafte dobiveno je iz podmorskih ležišta, 1982 više od 25 % svjetske proizvodnje nafte dobiveno je iz podmorskih ležišta, a 1984 28 %. Prva naftna kriza izazvana izraelsko-arapskim ratom 1973 usporila je porast proizvodnje, a zbog poskupljenja cijena nafte i embarga arapskih zemalja na izvoz pojačale se aktivnost istraživanja i proizvodnje nafte i plina iz podmorja. Danas je većina ležišta nafte između 900 i 5000 m ali bušotina može ići i do 8000 m.

12. Proizvodnja nafte i plina u Mediteranu Istraživanja u Mediteranu započeo je Agip 1959 u vodama južno od Sicilije i to je prva odobalna bušotina u Evropi. Danas u Mediteranu nema velikih proizvodnih polja nafte i plina, ali su otkrivena značajna nalazišta u Libiji i uz obalu Italije (60 % istraživačkih i proizvodnih bušotina u talijanskim vodama nalazi se u Jadranu).

13. Proizvodnja nafte i plina u Jadranu 60-tih godina 20. stoljeća INA počinje s istraživačkim radovima u blizini Zadra, na otocima Olibu, Dugom otoku, Visu i nedaleko od Rovinja. INA nabavlja dva broda-istraživača nafte i unajmljuje plutajuću platformu koja je otvorila prvu bušotinu «Jadran 1» duboku 2 439 m na srednjojadranskom pragu. 1971 nastavljena su istraživačka bušenja norveškim brodom «Hawdrill». Krajem 1976 naša prva platforma «Panon». 1981 INA je nabavila poluuronjivu platformu «Zagreb 1» za bušenja na većim dubinama. U hrvatskom dijelu sjevernog Jadrana otkrivena su plinska polja «Ivana» (45m dubine mora) i «Ika» (60m dubine). Do danas je izbušeno najmanje 95 bušotina.

14. Razrada podmorskog polja nafte i plina Prva faza - početno istraživanje s posebnim plovnim jedinicama. Državne institucije ili naftne kompanije unajmljuju tvrtke specijalizirane za takvamjerenja, koje izrađuju karte o potencijalnim ležištima nafte i plina. Druga faza – istražno bušenje s fiksnih ili plovnih platforma ili brodova za bušenje i izrada preliminarnog projekta. Posebne tvrtke za istražno bušenje procjenjuju količinu nafte ili plina što se može izvući iz ležišta, kao funkciju vremena, troškova i tehnoloških varijanti. Treća faza – izgradnja polja: razrada finalnog projekta, izrada konstrukcija, nabavka i postavljanje uređaja, razradno bušenje i probna proizvodnju. Postoje posebne kompanije specijalizirane za poslove transporta i postavljanje objekata za razradu polja (platforme, uređaji za bušenje i proizvodnju, spremnici, terminali, cjevovodi,...), koje se naručuje u brodogradilištima ili iznajmljuju.

15. Na ove radove nastavlja se četvrta faza - faza proizvodnje, koja traje koliko i vijek proizvodnih nalazišta. Vrijeme od donošenja odluke za osposobljavanje polja do početka proizvodnje obično iznosi oko 3.5 do 5 godina. Proizvodnja nafte i plina iz podmorja odvija se pomoću odabranog proizvodnog sistema, koji je sklop konstrukcija i uređaja za: proizvodnju i obradu nafte i plina, njihovu otpremu.

16. Istraživačko bušenje U traženju nafte i plina bušenjem podmorja primjenjuju se iskustva kopnene tehnologije, ali se specifičnom tehničkom opremom opremaju platforme, specijalni brodovi i barže za bušenje.

17. Vrste bušotina ovisno o položaju bušotinske glave: • Površinske - bušotinska glava smještena je iznad površine mora na platformama učvršćenim za morsko dno. Nafta/plin iz bušotina ide do platformi i dalje na obalu ili brod spremnik. • Podvodne - za velike dubine mora bušotinske se glave spuštaju s plovnih jedinica - gibaju se i imaju uređaj za sidrenje/dinamičko pozicioniranje. Nafta se podmorskim cjevovodima odvodi na kopno ili brod spremnik. Ova je vrsta bušotina skuplja, ali pouzdanija i ima veću protočnu moć. • Kombinirane Površinske Podvodne

18. Proizvodno bušenje i proizvodne platforme Odobalna proizvodnja nafte i plina odvija se uglavnom površinskim sustavom proizvodnje pomoću proizvodnih platformi. Platforme mogu u pogonu biti: • fiksne - učvršćene ili oslonjeneza morsko dno • pomične (pričvršćene su za dno sidrenim lancima, cijevima ili se dinamički pozicioniraju), a koriste se za veće dubine i mogu se premještati. Tipovi platformi: floating platform – pomična ostale - fiksne

19. Na izbor tipa i veličinu platformi utječe: • dubina mora, • uvjeti dna, • meteorološki faktori (opterećenje valova), • indicirana proizvodnost, • veličina ležišta i broj bušotina. Najvažnije sile okoliša o kojima treba voditi računa pri projektiranju su izazvane udarom valova. Pri tome valja uzeti u obzir dva kritična slučaja: • maksimalnu visinu vala koja se može desiti za života platforme i • kumulativni efekt nekoliko milijuna valova godišnje.

20. 1. Fiksne platforme ili stacionarne platforme koje se ne mogu premještati - čvrsto su vezane za morsko dno: • čeličnim šipovima (Steel Template Jacket), • gravitacijskim betonskim postoljima • fleksibilnim tornjem (Compliant type; BT Tower) • poduprtim čeličnim nogama (Jack up)

21. Fiksne se platforme primjenjuju na dubinama do oko 300 m. Za manje dubine mora fiksne proizvodne platforme mogu biti sa ili bez uređaja za bušenje. Jacket je dominantan tip platformi za gotovo sva mora izuzev leda. Sastoje od dva osnovna dijela: nadgrađa i postolja. Donji dio nadgrađa mora se nalaziti iznad vrha najvećegmogućeg vala za period kroz 100 godina. Na nadgrađu se nalazi: • uređaj za bušenje, • uređaj za crpljenje i obradu nafte/plina i • ostali uređaji za život na platformi (do 300 osoba). Postrojenje za bušenje i većina ostalih uređaja smještena je na palubi platforme. S obzirom da cijena platforme raste s povećanjem njene površine, česte su platforme s više paluba.

22. c. Fleksibilne platforme (Compliant type; BT Tower) pričvršćene su za dno zglobno ili preko temeljne ploče i pripona pri vrhu tornja. Za loših vremenskih prilika ova platforma može mijenjati nagib. Primjenjuju se također za veće dubine.

23. d. Poduprta ili samopodižuća platforma (Jack up) pluta na moru poduprta nogama koje dopiru do morskog dna, a mogu se mehanički ili hidraulički dizati i spuštati. Kad se platforma prevozi preko mora noge se polegnu iznad morske površine. Prednost im je u tome da povećanje dubine mora ne utječe bitno na cijenu. U tom slučaju produžuju se samo zatezni kraci.

24. 2. Pomične platforme Poluuronjive platforme koriste se u područjima s težim meteorološkim uvjetima. Sastoji se od: • palube i • donjeg dijela trupa koji ima oblik katamarana. Učvršćuje se za dno sidrenjem. Kad se platforma dopremi na mjesto bušenja tankovi se napune morskom vodom tako da platforma dobije stabilnost.

25. Autonomne platforme Za polja na većim dubinama mora zbog ekonomskih razloga nastoji se što više sadržaja koncentrirati na jednoj platformi. To su tzv. autonomne platforme, s kojih se izvodi razradno bušenje i proizvodnja, a na sebi imaju sve potrebne sadržaje za kontinuirani rad. Takve platforme izvođenjem bušotina pod kutem mogu se obuhvatiti ležišta površine i do 10 km2, a s jedne platforme može se izvesti do 60 i više bušotina bez premještanja. S iste se platforme mogu izvesti i dodatne bušotine za reinjekciju plina ili vode radi održavanja pritiska u ležištu.

26. Brodovi za bušenje Bušenje se obavlja kroz otvor na dnu broda. Za velikog nevremena bušenje se mora obustaviti. U početku su se koristili prerađeni tankeri, a poslije specijalni brodovi.

27. Moon poolje dio na bušečim platformama i brodovima za bušenje, na nekim istraživačkim brodovima i podvodnim habitatima, poznat i pod nazivomwet porch. To je otvor na trupu kroz koji tehničari i istraživači spuštaju instrumente u more.

28. Floating, Production, Storage and Offloadingvessel (FPSO) je brod koji služi kao sustav plutajućeg spremišta koji preuzima naftu ili plin s proizvodnih platformi i prekrcava je na tankere ili kroz cjevovod šalje dalje na kopno. FSO je sličan sustav ali bez mogućnosti prerade.

29. Prekrcaj nafte u tankere Uobičajeno se vrši na: • izbačenim dokovima ili na • offshore platformama. Lijeva slika prikazuje takav izbačeni dok. Desna slika prikazuje ukrcaj tankera na offshore platformi. Tanker se povezuje na platformu za ukrcaj (tzv. loading rig) podmorskim cjevovodom.

30. Klasifikacija platformi za bušenje U razdoblju od 1955 do 1965 dogodila su se 23 velika udesa pokretnih platformi - više od polovice za vrijeme premještanja platforme. Unatoč sve solidnijoj gradnji i sve većim mjerama opreza, ipak su se često događale havarije platformi, pogotovo u početnoj fazi razvoja. Najveća katastrofa dogodila se u norveškom dijelu Sjevernog mora 1980. Jako nevrijeme prevrnulo veliku platformu Alexander Keeland. Poginulo je 127 ljudi. Britansko društvo za klasifikaciju brodova «Lloyd´s Register of Shipping» u Londonu prvo je počelo preuzimati klasifikaciju platformi (od 1958), uz izdavanje svjedodžbi da je ta platforma solidno građena i da ima sve potrebne uvjete za siguran rad. Lloyd je izdao «Pravila za izgradnju i klasifikaciju pokretnih offshore jedinica». Od 1970 platforme građene pod nadzorom Lloyd-a na temelju spomenutih pravila dobivaju određenu klasu.

31. Sigurnost na naftnim platformama Safety boat je uvijek u pripravnosti blizu platforme. Ukoliko bilo tko padne u more oni brzo reagiraju i spašavaju. Posada broda ima česte vježbe (eng.training exercises). Također se na platformama koriste i helikopteri da bi sigurno preveli radnike sa i na platformu. Radnici moraju pohađati vježbe sigurnosti (eng. safety training course) i nositi posebno letačko odijelo (odjelo za preživaljavanje u moru).

32. Većina platformi ima časnika zaduženog za sigurnost (eng. safety officer) koji organizira vježbe sigurnosti (eng. safety drills) i provjerava sigurnosne procedure. To uključuje: • Nošenje osobne zaštitne opreme (PPE - Personal Protective Equipment) kada se radi na platformi • Vođenje dnevnika poslova (Log of the jobs) • Nadgledanje broja ljudi koji rade na određenim područjima platforme • Provjeravanje brzine reakcije safety vessel-a koji uvijek stražari uz platformu

33. MARPOL se odnosi na sve offshore objekte, tako i na platforme !!!

34. INTERNATIONAL CONVENTIONS FOR THE PREVENTION OF MARINE POLLUTION FROM OFFSHORE INDUSTRY Such is the case of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, as modified by the Protocol of 1978 (MARPOL Convention 73/78), which extends the scope of application of its provisions to fixed or floating platforms and requiring the later to have tanks for oil residues and to keep a record of all operations of allowed discharges, in other words, those with a dilution of oil that do not exceed 15 parts per million. The International Convention on Oil Pollution Preparedness, Response and Co-Operation (OPRC) sets out the actions to be taken after the occurrence of a discharge or leakage of oil, which requires offshore unit operators to have emergency plans in case of oil pollution and to promptly notify authorities of all discharge incidents produced in these facilities.

36. Pitanja za ponavljanje • Navedite tri energenta koji će možda zamijeniti naftu? • Što je primarno, sekundarno i tercijarno crpljenje nafte iz bušotine? • Opišite ukratko način bušenja. • Navedite 4 faze razrade naftne bušotine? Koliko otprilike vremena prođe od prve faze do početka eksploatacije? • Što je isplaka i čemu služi? • Navedite tipove platformi za bušenje nafte. Znati ih prepoznati na slikama. Koje dominiraju danas? Koje konstrukcijske zahtjeve moraju zadovoljiti platforme? • Tko je 1970 izdao prva Pravila za izgradnju i klasifikaciju pokretnih offshore jedinica? • Što je Floating Production, Storage and Offloading Vessel (FPSO)? • Kako se osigurava sigurnost na naftnim platformama? • Navedite konvencije koje se tiču sprečavanja zagađenja mora s offshore jedinica?

37. Hvala na pažnji!