Бурение скважин на шельфе используется при разработке нефтяных, газовых и других месторождений, а также с целью изучения строения земной коры. Бурение с платформ становится актуальным в связи с обнаружением в Арктике залежей углеводородов объемом до 25% от мировых запасов.
Континентальный шельф — это подводное продолжение материка, имеющие с ним общее геологическое строение. Внешняя граница континентального шельфа очерчивается изобатой — линией, которая соединяет глубины в 200 м. Однако, в некоторых случаях изобата может соединять точки глубин до 2500 м.
Буровая для шельфа представляет собой специальную платформу, которая может быть плавучей, полупогружной или стационарной. Стационарная платформа используется на глубинах воды до 40 м, плавучая — до 80 м, полупогружная — до 200 м.
При бурении со стационарной платформы устье скважины будет надводным. Подводное устье используется при бурении с полупогружных и плавучих платформ, а также с буровых судов. На некоторых типах платформ можно передвигать буровую установку, что позволяет сделать рядом несколько скважин.
Вес плавучей буровой платформы может составлять несколько сотен тысяч тонн, а высота до 500 м. Сложную инженерную задачу представляет стабилизация нестационарных платформ над точкой бурения. Вопрос решается различными вариантами якорения и динамической стабилизации. Для динамической стабилизации используются подруливающие механизмы, работа которых корректируется по сигналам GPS. В этом случае погрешность географического местоположения плавучей платформы в условиях открытого моря может составлять всего несколько метров. Для уменьшения колебаний из-за волнения моря используется компенсатор вертикальных перемещений.
Кроме плавучих и стационарных платформ для разработки шельфа используются буровые суда, позволяющие создавать скважины на гораздо большей глубине — от 1,5 до 6 км. На судах также используется динамическая стабилизация и компенсатор вертикальных перемещений.
При невозможности буровому судну оставаться на месте во время сильного шторма, во избежании аварийной ситуации устье скважины можно быстро закрыть специальной «пробкой» под названием «превентер». Вес такой «пробки» может достигать 150 т, а длина 18 м.
Электропитание буровой платформы обеспечивается автономной газотурбинной силовой установкой, либо по кабелю с берега. Длина питающих кабелей может доходить до нескольких сотен километров, а при объединении сетей электропитания платформ в цепочку общая длина кабелей может составить несколько тысяч километров.
Кроме платформ основой для буровой установки могут выступать искусственные грунтовые острова, дамбы, эстакады. Для поисково-разведочных скважин в арктической зоне возможно использование искусственных ледовых островов.
Если месторождение размещается ближе к суше, производится наклонное бурение с берега. Используются гидромеханические роторно-управляемые системы, изменяющие траекторию бурового инструмента. Это позволяет бурить не только вертикально и наклонно, но также горизонтально. В качестве примера можно привести бурение в рамках проекта «Сахалин-1». Общая протяженность ствола скважины составила почти 12 000 м. Сначала бурение шло вертикально, на последующих этапах — наклонно и горизонтально.
Морское бурение дороже бурения на суше. Из-за крайне тяжелых условий бурение на шельфе арктических морей в несколько раз превышает стоимость бурения в Мексиканском заливе. Проходка горизонтальных стволов с берега обходится гораздо дешевле, чем с плавучих платформ.
