Современные тенденции в нефтегазовой отрасли направлены на повышение эффективности, снижение затрат и минимизацию рисков для персонала. Одним из ключевых направлений развития такого типа трендов становится внедрение в эксплуатацию безлюдных плавучих установок для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO – Floating Production Storage and Offloading). Предполагается, что в перспективе эти автономные системы, оснащенные передовыми технологиями дистанционного управления, искусственного интеллекта и роботизации, будут способны работать без постоянного присутствия человека, что открывает новые возможности для освоения удаленных и сложных с точки зрения обустройства морских месторождений.
Анализ планов международных компаний по развитию концепции безлюдных FPSO
Безлюдные плавучие установки для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) перестают быть технологической фантастикой и становятся новой реальностью морской нефтегазовой отрасли. В условиях ужесточения экологических норм, роста затрат на персонал и необходимости освоения труднодоступных месторождений ведущие энергетические компании мира активно инвестируют в автономные решения.
Такие крупные нефтегазовые компаний, как Equinor (Норвегия), Shell (Великобритания), Petrobras (Бразилия), TotalEnergies (Франция) и ExxonMobil (США), активно ведут научные исследования и запускают уникальные пилотные проекты, демонстрируя решение, позволяющее потенциально радикально сократить операционные расходы и повысить безопасность эксплуатации плавучих добычных систем. Краткая характеристика основных стратегических планов вышеперечисленных компаний представлена в таблице 1.
Таблица 1. Стратегические планы и пилотные проекты международных нефтегазовых компаний в области концепции безлюдных FPSO
Концепция безлюдной установки FPSO
Общая философия
Управление и эксплуатация FPSO в круглогодичном режиме предлагается осуществлять с береговой базы управления. Передача данных и управление FPSO предлагается организовывать по оптоволоконному кабелю, а в качестве резервного решения использовать спутниковую связь.
Персонал, согласно данной концепции, находится на борту только во время операций по техническому обслуживанию с частотой посещения 1-2 раз в год. Работы по техническому обслуживанию предлагается обеспечивать с привлечением специализированного судна для обслуживания и ремонта (SOV) с помещениями для размещения персонала. Персонал на FPSO предполагается переводить с помощью специально разработанного моста Walk-to-Work (W2W), соединяющего судно SOV с FPSO, позволяя персоналу переходить напрямую с судна SOV на FPSO. Таким образом, на верхнем строении FPSO возможно исключить необходимость использования жилых помещений и вертолетной площадки, что потенциально значительно сокращает массогабаритные характеристики верхнего строения и высвобождает пространство для размещения дополнительного оборудования.
На FPSO предполагается установить многоуровневую систему обеспечения безопасности, основанную на концепции барьеров безопасности, разработанных с целью предотвращения, контроля и митигирования рисков возникновения аварийных ситуации. Во время плановых компаний по техническому обслуживанию основной технологический процесс будет полностью остановлен.
Концепция эксплуатации данного типа FPSO предполагает полностью электрическое оборудование, т.е. все двигательное, теплообменное оборудование – электрическое, задвижки с электрическим приводом и т.д. Электроэнергия будет поступать по комбинированный оптоволоконный и силовой кабельной линии с береговой электростанции. Предполагается, что источником питания будет высоковольтный переменный ток .
Концепция проектирования системы подготовки продукции и системы жизнеобеспечения FPSO
Технологический процесс подготовки продукции
Типовая схема основного технологического процесса безлюдной FPSO представлена на рисунке 1.
РИСУНОК 1. Схема основного технологического процесса на безлюдном FPSO
Согласно представленной на рисунке 1 схеме, продукция со скважин поступает на первую ступень сепарации, где происходит разделение многофазного потока на газ, нефть и пластовую воду.
Нефть стабилизируется до требований к товарной продукции за счет двух ступеней сепарации c межступенчатым прямым эклектроподогревом. Сепаратор 2-й ступени предполагается оснастить внутренними электростатическими коалесцирующими элементами. В результате подготовки стабилизированная нефть охлаждается и закачивается в танки-хранилища, организованные в корпусе судна.
Газ после первой и второй ступени сепарации отделяется и поступает на вход в компрессорное оборудование и скрубберы, после чего поступает в систему закачки его в пласт.
Пластовая вода, отделившаяся после сепарации, поступает в систему тонкой очистки и подготовки для закачки в пласт с целью обеспечения функционирования системы поддержания пластового давления (ППД).
Концепция компоновки верхнего строения FPSO
Отображение конфигурации безлюдного судна FPSO представлена на рисунках 2 и 3.
Сравнительная характеристика параметров традиционного типа FPSO и безлюдного типа FPSO представлена в таблице 2.
Таблица 2. Сравнительная характеристика параметров традиционного типа FPSO и безлюдного типа FPSO
Сравнительный анализ преимуществ использования безлюдного и традиционного типов FPSO
С целью определения преимуществ безлюдного типа FPSO по сравнению с традиционным типом FPSO с, в данной работе проведено сравнительное исследование. Стоимостные показатели сформированы на основании базы данных ПО «Questor», приведенных к расчетной дате 01.01.2025 г.
Схема обустройства для двух разных концепции FPSO представлена на рисунке 4.
В качестве объекта исследования выбрано морское месторождение в Африканском регионе с представленными в таблице 3 технологическими показателями.РИСУНОК 4. Визуализация схем обустройства морского месторождения, разработанных в ПО «Questor»
Таблица 3. Технологические показатели объекта исследования (морского месторождения в Африканском регионе)
Рисунок 5. Результаты сравнительного анализа сухой массы различных функциональных блоков верхнего строения традиционного FPSO и безлюдного FPSO
Таблица 4. Результаты расчета масс верхнего строения различных по типу исполнения FPSO
Масса верхнего строения был оценена на основе перечня технологического оборудования, сформированного согласно схеме, представленной на рисунке 1. В результате было выявлено, что расчетная сухая масса верхнего строения для безлюдного FPSO примерно на ~36 % ниже, чем для традиционного FPSO (12 тыс. тонн против 19 тыс. тонн). Это обусловлено меньшим количеством технологического оборудования и функциональных блоков, а также снижением массы металлоконструкций, поскольку компоновка безлюдного FPSO осуществляется на одном ярусе палубы, как представлено на рисунке 3.
Оценка капитальных затрат (CAPEX)
Оценка капитальных затрат для безлюдного FPSO в сравнении с традиционным типом FPSO приведена в таблице 5. Затраты приведены на уровне цен 01.01.2025 года и рассчитаны для разработки месторождения в Африканском регионе.
В результате оценки выявлено, что капитальные затраты на строительство безлюдного типа FPSO меньше примерно на 15 %.Таблица 5. Общие технологические показатели объекта исследования
Оценка операционных затрат (OPEX)
Оценка операционных затрат для безлюдного FPSO в сравнении с традиционным типом FPSO приведена на рисунке 6. В рамках данного расчета, с целью исключения идентичных друг другу затрат, были не включены затраты на обслуживание скважин, административные расходы владельца.
В результате оценки выявлено, что годовые операционные затраты в период постоянной добычи за эксплуатацию безлюдного типа FPSO меньше примерно на 30–35 %Рисунок 6. Визуализация схем обустройства морского месторождения, разработанных в ПО «Questor»
Основные риски эксплуатации безлюдных FPSO
Переход к полностью безлюдным плавучим установкам для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO) сопряжен с рядом технологических, операционных и регуляторных вызовов. Несмотря на перспективность концепции, отсутствие экипажа на борту создает уникальные риски, требующие инновационных решений.
Таблица 6. Наименование технологических рисков эксплуатации FPSO
Заключение
Безлюдные FPSO представляют собой перспективное направление в морской нефтедобыче, способное снизить затраты и повысить безопасность. Однако их массовое внедрение потребует решения технологических, экономических и регуляторных задач. В ближайшие годы ожидается рост числа экспериментальных проектов, которые определят будущее данной концепции.
В результате оценки затрат, выполненной автором, выявлено что капитальные затраты на строительство безлюдного типа FPSO по сравнению с традиционным меньше примерно на 15 %, а операционные затраты – на 30–35 %.
В перспективе компании, способные сбалансировать инновации и управление рисками, получат преимущество в новой эре морской добычи.
Литература
1.. Anna Isabella Thomassen Frostad, Thomas Singer, Linda Fløttum, Trygve Andreas Rikheim, Robin Balas, and Svein Audun Haaheim, Aker Solutions Unmanned Full Processing Platforms; Using Subsea Technology as Enabler [Текст] / Anna Isabella Thomassen Frostad, Thomas Singer, Linda Fløttum, Trygve Andreas Rikheim, Robin Balas, and Svein Audun Haaheim, Aker Solutions // Offshore Technology Conference. – 2020. – № May 4–7. – С. 1–19.
2. DNVGL-CG-0264 Autonomous and remotely operated ships [Текст] / 2018 – 111 c.
3. A. Pinosofa, PT Pertamina EP; A.J. Ramirez, Pequiven; O.S. Cortazar Cruz, Pemex; Y.Ravelo, Ecopetrol; G. Yermagaliyeva, KazMunayGaz Unmanned Offshore Platforms: Automation Kit [Текст] / A. Pinosofa, PT Pertamina EP; A.J. Ramirez, Pequiven; O.S. Cortazar Cruz, Pemex; Y.Ravelo, Ecopetrol; G. Yermagaliyeva, KazMunayGaz // Trinidad and Tobago Energy Resources Conferenc. – 2010. – № June 27–30. – С. 1–14.
