Морские буровые основания и установки

Многие потенциальные запасы углеводородов в мире находятся на континентальном шельфе морей и океанов.
Мировой нефтегаз разработал методы, подходящие для условий, существующих на шельфе, как для поиска нефти и газа, так и для его успешной добычи.

Современные и передовые технологии и методы бурения повысили способность компаний находить нефть и газ и скорость разработки их проектов.

Существуют технологические достижения в области:

  • разведки и разработки,
  • лучшего контроля воздействия на окружающую среду,
  • повышения эффективности и улучшения понимания морской среды.

Методы и оборудование для бурения морских скважин (морское бурение) очень похожи на те, которые используются для наземного бурения.

  • расположении буровой установки и оборудования,
  • некоторые конкретные методы проведения операций, которые должны быть адаптированы к требованиям, диктуемым гораздо более сложными и часто экстремальными условиями окружающей среды.

Это влечет за собой:

  • значительно более высокие затраты,
  • значительные инвестиции для обеспечения объектов и установок для последующей разработки месторождения.

Обобщенные параметры разведочных скважин, требования качества, высоких скоростей и экономической эффективности бурения в сложных условиях моря позволяют сформулировать комплекс критериев, по которым следует оценивать типы буровых оснований с целью выбора наиболее рациональных.

Основными критериями эффективности этого комплекса для работы на шельфе являются:

  • мобильность основания,
  • безопасность работы бурового персонала,
  • соблюдение экологических требований,
  • качество выполнения работ,
  • коэффициент использования рабочего времени,
  • техническая и экономическая эффективность.

Эти критерии перечислены в порядке их важности и практической целесообразности рассмотрения при выборе рационального типа основания.

Если после оценки типов оснований по очередному критерию в качестве рационального остается один тип, то оценивать нерациональные типы оснований по остальным критериям не имеет смысла.

Выбор по оставшимся критериям:

  • рациональность конструктивных и архитектурных форм,
  • размерение (совокупности размеров конструкции),
  • оснащенность оборудованием и т.п., что важно на стадии проектирования основания для работы в конкретных условиях моря.

Таков общий подход к выбору рационального типа бурового основания.
В соответствии с ним ниже выполнена оценка известных типов оснований по основополагающим критериям.

1. Мобильность морского бурового основания

Бурение разведочных скважин обоснованных выше параметров требует использования передвижных морских буровых установок (МБУ), транспортируемых по морю вместе с буровым оборудованием на плаву.
Это связано с тем, что на бурение даже самой глубокой скважины второй группы затрачивается не более 3 сут.
Скважина 1 й группы наиболее частой глубины 20 — 30 м по рыхлым породам может быть пробурена за 3-5 ч непрерывной работы.
При этом время чистого бурения в большой степени зависит от скорости перебазирования оборудования на новую точку.
Применение передвижных МБУ снижает затраты на сооружение скважин и увеличивает время чистого бурения, так как не требует демонтажа оборудования и основания установки для их доставки на новую точку бурения и последующего монтажа.

Стационарные основания рассчитаны:

  • на продолжительный период работы в одной точке,
  • используются для бурения ограниченного числа скважин,
  • требуют больших затрат времени и средств для их сооружения,
  • применяются для бурения глубоких, в основном эксплуатационных скважин на нефть и газ на глубинах моря до 60 м.

Использование их для бурения сравнительно неглубоких разведочных скважин экономически неэффективно.

2. Безопасность пребывания людей на МБУ.

Тип и конструкция морской буровой установки должны гарантировать безопасность пребывания на ней людей, выполняющих буровые и технологические работы в любое время суток при максимально возможных в данном районе моря ветровых, волновых и технологических нагрузках.
В принципе этому требованию могут удовлетворять все передвижные МБУ, за исключением смонтированных на несамоходных судах и понтонах.

Основания полупогружные и опирающиеся на дно используются преимущественно для бурения глубоких разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин.
Эти основания рассчитаны на круглосуточную работу людей на них в любую, в том числе штормовую, погоду.
Они оснащены вертолетными площадками, что позволяет снимать людей с установки в аварийных ситуациях при помощи вертолетов.
Такие основания часто называют полустационарными.
Они громоздкие, дорогостоящие, и их применение для бурения разведочных скважин неэкономично.

Легкие основания аналогичных конструкций, понтоны на выдвижных опорах, МБУ типа Медуза или Skate-600 не позволяют монтировать на них вертолетные площадки.
Поэтому эти установки, а также несамоходные суда можно использовать для бурения разведочных скважин только в закрытых и полузакрытых бухтах при волнении моря до 3 баллов и только в светлое время суток.
Иногда для завершения бурения и ликвидации скважины требуется всего 1-2 ч работы.
Но из-за наступления темноты или опасности усиления волнения моря люди вынуждены покинуть установку.
В соответствии с требованиями техники безопасности при волнении моря в 3 балла, плохой видимости из-за тумана или окончания светового дня буровые работы с несамоходной МБУ прекращают, оборудование крепят по-штормовому и всех людей с установки переводят на самоходное судно.
А так как судно и МБУ перемещаются на волне независимо друг от друга, порывисто и непредсказуемо, то при волнении моря свыше 3 баллов их швартовка друг к другу и перемещение людей с МБУ на судно опасны как для целостности плавсредств, так и для жизни людей. Эта опасность усиливается в условиях плохой видимости.
Средняя повторяемость возникновения волн силой более 3 баллов, вынуждающих прекращать бурение, составляет по шельфам морей, омывающих берега России, около 0,4.
Дополнительно увеличивает время простоев несамоходной МБУ и затраты на бурение скважин плохая видимость (ночь, туманы и пр.).

Таким образом, цикл бурения многих скважин с несамоходных МБУ включает два процесса: непосредственно бурение и выполнение необходимых технологических работ при благоприятных метеорологических и гидродинамических условиях; отстой МБУ в периоды плохой видимости и ожидания снижения волнения до 2 — 3 баллов.
Поэтому несамоходные МБУ не обеспечивают выполнения общеизвестного в бурении правила: скважину от начала до конца желательно бурить беспрерывно.

Длительные перерывы в процессе бурения скважины приводят к осложнениям: происходит адгезия пород, контактирующих с погружаемыми в целик обсадными трубами, и после отстоя значительно труднее производить их погружение; породы интервалов стенок скважины, не закрепленных трубами, набухают, обваливаются, скважина заплывает породами или зашламовывается.

Поэтому после отстоя в течение нескольких часов много времени уходит на восстановление как скважины, так и
рациональных режимов ее бурения.

Частое, непредсказуемое во времени изменение гидрометеорологических условий моря, необходимость каждый вечер снимать людей с МБУ и каждое утро высаживать их на нее, а также буксировать МБУ с одной точки бурения на другую убеждают, что при несамоходной МБУ в процессе бурения должно находиться самоходное судно.

Его содержание дополнительно увеличивает материальные затраты на бурение.

Работа людей на несамоходной МБУ допускается только в светлое время суток. В летние месяцы года светлое время суток составляет 15-16 ч.

Поэтому в АО «Дальморгеология» предпринимались попытки организовать бурение с несамоходных ПБУ в летние месяцы в две смены.

Эти попытки оказались организационно и экономически неэффективными, так как непредсказуемость гидрометеорологических условий моря во времени приводила к простоям не одной, а двух смен.

В результате более экономичной признана работа ПБУ в одну смену продолжительностью ежедневно по 1 2 ч.

При этом члены буровой смены уже через 6-7 ч трудной работы на ПБУ устают, и производительность труда падает.

Несамоходные буровые установки характеризуются очень низким коэффициентом использования, значение которого в большой степени зависит от условий моря.
На безледовых акваториях эти установки начинают работать с конца весны и заканчивают в начале осени.

Здесь сезон их работы достигает 6 — 7 мес. в году.
Остальное время они простаивают из-за неблагоприятных для работы метеорологических и штормовых условий.

Работать в ледовой обстановке несамоходные установки вообще не могут, так как не в состоянии ни противостоять дрейфующим льдам, ни уйти от них.

Поэтому применение несамоходных плавучих буровых установок на акваториях, например, Охотского моря ограничено даже в теплые годы 2 — 3 месяцами в году, а использование их на шельфе арктических морей вообще недопустимо.

Изложенное убеждает в том, что для бурения разведочных скважин создание подобных оригинальных установок (типа «Медуза», «Скат-600, «Флип», «Поп» и др.), немобильных и не гарантирующих безопасность персонала, нецелесообразно. Заложенные в них принципы позволяют повысить остойчивость установок и эффективно используются в конструкциях громоздких и массивных полупогружных МБУ, оснащенных вертолетными площадками и предназначенных для бурения глубоких
нефтяных и газовых скважин.

Безопасность людей обеспечивается при работе с МБУ, смонтированными на самоходных судах. На них созданы условия для работы, отдыха, питания и проживания бурового персонала. Поэтому при наступлении темноты или усилении волнения моря людей с самоходных установок не снимают, и они могут круглосуточно вести бурение и контролировать состояние скважины или прекращать работы на время шторма только после завершения бурения и ликвидации скважины.

МБУ на самоходных судах являются автономными и, в отличие от передвижных несамоходных установок, способны работать и переходить с одной точки бурения на другую без вспомогательных плавсредств.

Самоходные суда позволяют располагать на них любые современные станки и механизмы для вращательного бурения, в том числе силовые вертлюги и шлангокабельные установки.

В связи с этим с самоходных судов можно бурить скважины любых требуемых параметров в породах различной крепости. Это
подтверждает не только зарубежный, но и многолетний отечественный опыт бурения скважин со специально построенных для этих целей самоходных судов.
Комфортные и безопасные условия пребывания людей на самоходных судах позволяют увеличить продолжительность бурового сезона (начинать в более ранние весенние месяцы и заканчивать в более поздние осенние) и работать даже в ледовой обстановке. В осенние и зимние месяцы, когда на морях часто бывают неблагоприятные для бурения метеорологические и штормовые условия, самоходные буровые суда могут использоваться для выполнения геолого-разведочных работ,
предъявляющих менее жесткие требования к стабилизации и устойчивости судна: отбора проб донных отложений породоотборниками, буксировки сейсмокос, магнитометров и другой аппаратуры.

Следовательно, при правильной организации геологоразведочных работ на море самоходные суда могут использоваться почти круглогодично, чередуя бурение, пробоотбор, геофизические исследования, транспортировку грузов и т.п. в зависимости от времени года и гидрометеорологических условий моря. Такие суда правильнее называть не буровыми, а геолого-разведочными.

Некоторые зарубежные разведочные организации, например фирма Dome Petroleum, наиболее подходящим основанием для бурения скважин на начальных этапах разведки месторождений нефти и газа тоже признают буровые суда. И это при том, что глубины нефтегазоразведочных скважин в десятки раз больше глубин разведочных на твердые полезные ископаемые.

Из подводных буровых установок наиболее полно отвечают требованиям безопасности обслуживающего персонала дистанционно управляемые ПБА или ПБС. Они работают по командам операторов, находящихся на обслуживающем судне, поэтому безопасность операторов здесь такая же высокая, как и при бурении с самоходных судов.

ПБА по сравнению с МБУ на самоходных судах имеют ряд преимуществ: независимость процесса бурения от условий на поверхности воды (волнение моря, метеорологическая обстановка и т.п.); принципиальная возможность бурения на любых глубинах моря. К недостаткам ПБА относятся резкий рост массы агрегата с увеличением диаметра и глубины скважины, сложность конструкции большинства из них, ненадежность работы сложной и дорогостоящей контрольной и командной
электронной аппаратуры в агрессивной морской воде и, как следствие, высокая стоимость и отсутствие надежно работающих в течение продолжительного времени подводных, дистанционно управляемых станков для бурения разведочных скважин требуемых параметров.

Преодоление этих недостатков — задача трудная, но решаемая.

Кроме этого:  Лечение недержания мочи у женщин

Это подтверждает накопленный мировой опыт разработки и эксплуатации подводных буровых станков.

Таким образом, мобильность морских буровых оснований и установок и безопасность пребывания на них людей являются главными критериями при выборе рациональных их типов для бурения разведочных скважин на море.

Оценка существующих морских буровых оснований и установок приводит к выводу, что наиболее полно этим двум критериям отвечают два типа буровых установок: смонтированные на самоходных судах и подводные, дистанционно управляемые агрегаты.
Типы МБУ на самоходных судах и дистанционно управляемые ПБА логично оценивать по остальным критериям эффективности. Их оценка имеет смысл при возможности бурения установкой на судне и ПБА скважин одинаковых назначений и параметров в одинаковых районах. В этой связи представляется неправомерным выполненное специалистами ВИТР сравнение по экономической эффективности бурения скважин ПБА и с судна «Бавенит» в пользу применения ПБА. Возможности ПБА
еще долго будут ограничиваться глубинами бурения по породам до 30 м, судно же «Бавенит» предназначено для бурения скважин номинальной глубиной 200 м по породам.

МБУ, смонтированные на самоходных судах, позволяют бурить разведочные скважины любых требуемых параметров на акваториях с различными условиями.
Экономический анализ бурения с самоходных судов показывает, что их применение обеспечивает:

  • значительную экономию средств в структурно-поисковом и глубоком разведочном бурении на глубинах моря 40 — 60 м;
  • на больших глубинах другого экономичного способа бурения таких скважин практически вообще не существует;
  • окупаемость затрат на сооружение бурового судна в структурном бурении ориентировочно в течение 3 лет, в глубоком разведочном бурении — 5 лет.

Бурение дистанционно управляемыми ПБА до настоящего времени ограничено преимущественно диаметрами скважин до 0,092 м, глубиной до 30 м по породам.
Бурить скважины таких и близких к ним параметров, особенно на глубинах акваторий более 100 м, в перспективе (с появлением надежных конструкций ПБА) может оказаться эффективнее с использованием ПБА, чем МБУ на самоходном судне.

Предпочтение здесь имеют ПБА с кассетированием керно-приемников на платформе агрегата. Это обусловлено сокращением затрат времени на выполнение вспомогательных работ за счет исключения процессов транспортирования кер-ноприемников в каждом рейсе на судно и обратно. Эффективность бурения таких ПБА по сравнению с МБУ на самоходных судах по этим затратам существенно возрастает с увеличением глубины разведываемых акваторий.
Наибольшую перспективу имеет применение дистанционно управляемых ПБА при проведении глубоководных исследований, в частности разведке полиметаллических сульфидных руд.

Обусловлено это также качеством получаемой геологической информации.

Рудопроявления массивных полиметаллических сульфидов приурочены к поверхностным горизонтам океанического дна. Однако известные технологии забуривания скважин с судов на акваториях с глубинами в несколько тысяч метров, как правило, не предусматривают возможности отбора керна из поверхностных горизонтов дна.

Попытки бурения сульфидов с борта судна «Джоидес Резолюшн» в 1985 г. показали трудность отбора полноценных образцов керна вследствие их разрушения, вероятно, из-за вибрации длинного бурового снаряда.

При бурении серии скважин глубиной 1,5-13,0 м на станции 649 на глубине 3520 м в районе активного
«курильщика» выход керна по пяти скважинам составил.

Для повышения конкурентоспособности ПБА с МБУ на самоходных судах необходимо увеличить возможные глубины эффективного бурения по породам ПБА с кассетировани-ем керноприемников.

Важным препятствием на пути увеличения глубин бурения скважин по породам кассетными ПБА является возрастание их габаритов и массы. В связи с этим представляется целесообразным осуществлять отбор керна не по всей скважине, а с отдельных ее интервалов, обоснованных геологами.

Так как требования к отбору керна при бурении скважин различных назначений не одинаковы, имеет смысл создавать ПБА различных конструктивных исполнений, а не универсальные.
Например, для инженерно-геологических исследований морского дна необходимы ПБА с возможностью пенетрационного каротажа и отбора керна (монолитов) длиной по 0,2-0,3 м только с отдельных интервалов скважины вращательным способом. Следовательно, для бурения на море инженерно-геологических скважин глубиной до 30 м по породам приемлемы ПБА с 1 0 кассетами длиной 0,5 м каждая.

В зависимости от конкретных условий участка моря, на котором необходимо бурить скважины, более рациональными могут оказаться другие технические решения.

Например, при бурении единичных скважин в волноприбойной зоне или зоне осушки приливно-отливных акваторий более простым и надежным может оказаться использование станков, смонтированных на буровой вышке с балластными камерами или без них; в зимние месяцы года бурение на шельфе арктических морей целесообразно осуществлять с ледяного припая и ледовых полей. Преимущество этих решений заключается в существенном уменьшении капитальных затрат на
строительство бурового основания, а также в том, что они позволяют с успехом применять для бурения наземные буровые станки и технологии.

Однако объемы бурения в таких условиях незначительны. Поэтому и в этих случаях экономически выгодно задействовать буровое судно, используя его в качестве вспомогательного для жилья, питания и отдыха бурового персонала, обеспечения бурового станка электроэнергией, горюче-смазочными материалами, технологическим оборудованием и инструментами, выполнения грузомонтажных и спасательных работ и т.д. Подавляющее большинство разведочных скважин необходимо
бурить на сравнительно открытых акваториях шельфа, и здесь следует ориентироваться на буровые установки, смонтированные на самоходных судах, и на дистанционно управляемые подводные буровые агрегаты.

Источник



Погружная буровая установка

Эти установки предназначены, в основном, для разведочного, а также эксплуатационного бурения на мелководных участках шельфа (20-25 м).

Обладая плавучестью и остойчивостью, эти установки могут буксироваться на значительные расстояния. По прибытию на рабочую точку, установка балластируется, погружается на дно, приобретая положение гравитационного гидротехнического сооружения. Впоследствии, в связи с освоением глубоководных участков континентального шельфа, необходимость создания таких установок отпала, начиная с 80-х годов, интерес к мелководным месторождениям возник снова, что предопределило разработку погружных буровых установок. Несмотря на сравнительно небольшое число погружных буровых установок, они довольно разнообразны по конструкции (рис. 5.5).

Рис. 5.5 — типы погружных буровых установок:

а, б) установки с водоизмещающим нижним корпусом-понтоном; в, г) установки со стабилизирующими колоннами.

1 – нижний корпус-понтон; 2 – верхнее строение; 3 – колонны; 4 – трубчатые связи; 5 – фундаментный блок; 6 – стабилизирующие колонны.

ПБУ высокомобильны – постановка сооружения на подготовленное дно занимает всего несколько часов. После проведения работ установку можно снять с грунта и перевести на новую точку бурения или добычи.

Плавучесть одних установок обеспечивается, в основном, за счет водоизмещающего нижнего корпуса (рис. 5.5 (а,б)), других – за счет водоизмещающих опорных колонн (рис. 5.5 (в)), в ряде конструкций плавучесть может быть обеспечена за счет фундаментного блока и колонны (рис. 5.5 (г)).

Поскольку погружные буровые установки используются, в основном, на мелководье, устойчивость сооружения от сдвига обеспечивается, прежде всего, за счет увеличения опорной базы. Значительная площадь опирания позволяет устанавливать погружные установки на слабые грунты.

В связи с опасностью размыва грунта вокруг фундаментного блока донными течениями; возможного отложения наносов на нижнем корпусе; присоса, что особенно, характерно для глинистых грунтов, возникают определенные трудности по снятию установки с грунта, при этом неравномерный отрыв от грунта нижнего корпуса может привести к опрокидыванию установки. Во избежание таких аварий, которые имели место на практике, погружные установки должны обладать запасом плавучести, который обеспечивается балластными отсеками, располагаемыми в нижнем корпусе и в колоннах.

Плавкран

Плавучий кран — кран стрелового типа на самоходном или несамоходном понтоне, предназначенном для его установки и передвижения.

Основными требованиями Морского Регистра, предъявляемые к понтонам плавучих кранов — прочность конструкции, плавучесть и остойчивость.

Конструкция верхнего строения

По конструкции верхнего строения плавучие краны разделяют на неповоротные, поворотные и комбинированные, которые в свою очередь также подразделяются на виды.

Неповоротные

К этому типу относят:

· Мачтовые краны (с неподвижными мачтами) имеют простую конструкцию и малую стоимость. Горизонтальное перемещение груза осуществляется при перемещении понтона. Поэтому производительность таких кранов очень мала.

· Краны с качающейся (наклоняющейся) стрелой. Краны с наклоняющимися стрелами наиболее пригодны для работы с тяжеловесными грузами и при переменном вылете более производительны, чем мачтовые. Они имеют простую конструкцию, малую стоимость и большую грузоподъёмность. Стрела таких кранов состоит из двух стоек, сходящихся к вершине под острым углом, и имеет шарнирное закрепление в носовой части понтона. Подъём стрелы осуществляется жёсткой штангой (гидроцилиндром, зубчатой рейкой или винтовым устройством) или с помощью полиспастного механизма (например, на кране «Витязь»). Стрелу в транспортном положении закрепляют на специальной опоре. Для выполнения этой операции используют стрелоподъёмную и вспомогательную лебёдки.

Поворотные

Также называются универсальными. Поворотные краны — наиболее производительны: их стрелы не только наклоняются, но и вращаются вокруг вертикальной оси. Грузоподъёмность таких кранов измеряется в широких пределах и может достигать сотен тонн. Поворотные краны в свою очередь разделяют на: а) с поворотной платформой, б) с поворотной колонной.

Комбинированные

К этому типу можно отнести плавучие козловые краны, по мосту которых передвигается поворотный кран. Плавучий козловой кран — обычный козловой кран, установленный на понтоне. Мост крана расположен вдоль продольной оси понтона, а его единственная консоль выступает за контуры понтона на расстояние, иногда называемое внешним вылетом. Внешний вылет обычно составляет 7 — 10 м. Грузоподъёмность плавучих козловых кранов достигает 500 т.

Назначение

Плавучие краны по назначению делят:

· Краны для погрузочно-разгрузочных работ в портах.

· Краны для монтажных работ.

Плавучие краны могут быть самоходными и несамоходными. Если кран должен обслуживать несколько портов или перемещаться на значительные расстояния — он должен быть самоходным. В этом случае применяют понтоны с корабельными обводами.

Плавучие краны, предназначенные для монтажных работ, используют при возведении гидротехнических сооружений, для работы на судостроительных и судоремонтных заводах. Обычно такие краны обладают большой грузоподъёмностью:

· Кран производства «Demag» грузоподъёмностью 350 т использовался при реконструкции ленинградских мостов, при монтаже 80 «тонных» кранов, при переноске портальных кранов из одного района порта в другой и т.д.

· Кран производства ЗПТО им. Кирова грузоподъёмностью 250 т был изготовлен для монтажа нефтяных вышек на Каспийском море.

· Плавучий кран «Черноморец» грузоподъёмностью 100 т и плавучий кран «Богатырь»грузоподъёмностью 300 т .

· Плавучий кран «Витязь» грузоподъёмностью 1600 т применяют при работе с тяжёлыми грузами: при установке на опоры смонтированных на берегу конструкций моста через реку. Помимо главного подъёма, этот кран имеет вспомогательный, грузоподъёмностью 200 т. Вылет главного подъёма 12 м, вспомогательного — 28,5 м.

· Плавучий кран Захарий LK-600 построен для монтажа Подольского мостового перехода в Киеве.

Плавучие краны состоят из верхнего строения (собственно крана) и понтона. Преимуществом плавучих кранов являются способность перемещаться из одного порта в другой и сравнительно малая стоимость при большой грузоподъёмности. Несколько плавучих кранов грузоподъёмностью от ста до нескольких сот тонн могут перегружать любые грузы в пределах большой акватории.

Понтоны, подобно корпусам судов состоят из поперечных (шпангоутов и палубных бимсов) и продольных (киля и кильсонов) элементов, обшитых листовой сталью. По форме понтоны представляют собой параллелепипед с закруглёнными углами, либо имеют корабельные обводы. Понтоны с прямоугольными углами имеют плоское дно и срез в кормовой (или носовой) части. Иногда кран монтируют на двух понтонах (кран-катамаран). В этих случаях каждый понтон имеет более или менее ясно выраженный киль и форму, аналогичную форме корпусов обычных судов. Понтоны плавучих кранов иногда делают непотопляемыми, то есть снабжают продольными и поперечными переборками.

Кроме этого:  Как подключать понижающие трансформаторы 220 36 или 220 12 В

Для увеличения остойчивости плавучего крана, то есть способности возвращаться из отклонённого положения в первоначальное после снятия нагрузки, понижают его центр тяжести. Для этого избегают высоких надстроек, а жилые помещения для команды крана и склады помещаются внутри понтона. На палубу выносится только рубка, камбуз и столовая. Внутри понтона, вдоль его бортов, располагают танки (цистерны) для дизельного топлива и пресной воды

Механизмы плавучих кранов имеют, как правило, дизель-электрический привод. В качестве движителей используют гребные винты или крыльчатые движители.

Плавучие краны предназначены для работ, производимых на плаву. Для массовых перегрузочных работ используют краны (обычно несамоходные) грузоподъёмностью до 25 т с вылетом до 35 м; для перегрузки судов-тяжеловесов, а также для производства строительно-монтажных, судостроительных и аварийно-спасательных работ — поворотные краны грузоподъёмностью до 350 т (обычно самоходные) с вылетом до 60 м.

Буровая баржа

Буровые баржи состоят из трех основных частей: 1) подводного погружного понтона, устанавливаемого на дно; 2) надводной платформы с рабочей палубой; 3) конструкций, соединяющих эти две части.

Буровая баржа — вид морской буровой установки, применяется в основном на мелководных защищенных участках.

Набуровых баржах, судах и платформах, где имеются многочисленные линии, предусмотрена цветовая кодировка линий для бурового раствора, морской воды и линий от цементировочных насосов, которая помогает избежать серьезных ошибок. Нередко воду ошибочно закачивают в утяжеленный буровой раствор, а утяжеленный буровой раствор подают в водяную емкость. Следует тщательно продумать расположение задвижек и линий, чтобы уменьшить вероятность подобных ошибок.

В состав морских буровых установок входятбуровые баржи, которые в основном используются в мелких водоемах. Самоподъемные буровые установки, снабженные опорами, которые можно поднимать и опускать, применяются для бурения на глубине до 350 фут. Полупогружная буровая установка представляет собой цельную буровую платформу, которая плавает на понтонах и закрепляется на месте бурения с помощью якоря. Полупогружные установки хорошо устойчивы в открытом море при наличии ветра и могут использоваться для бурения на глубине до 2000 фут. Наконец, буровые суда могут плавать на месте работ и проводить бурение сквозь отверстие в корпусе практически на любой глубине.

В начале 30 — х годов, когда на смену буровым установкам для суши пришлибуровые баржи для бурения с поверхности воды, первыми такими основаниями на морских нефтяных месторождениях были фундаменты с плоской поверхностью в виде мата или плиты. Сфера применения плавучих оснований для бурения скважин с поверхности воды распространилась от каналов, прорытых в болотах, до глубоководных участков открытого моря.

В условиях толстого ледяного покрова баржа может dura, установлена непосредственно на льду, в котором оборудова-ва устьевая шахта большого сечения. При значительных перемещениях льдабуровая баржа поднимается над поверхностью ледяного поля и передвигается на новув точку без прекращения бурового процесса.

Другим решением является использованиебуровой баржи для бурения по проекту Мохол. Так как на бурение в глубоких водах затрачиваются большие средства (около 15000 долларов в сутки или 800000 — 900000 долларов на скважину), буровые работы необходимо вести с платформы непрерывно в течение длительного времени. Поэтому понятна необходимость создания условий, обеспечивающих проведение работ в любую погоду.

По характеру сложности работ Северное море разделяют на три части: южную (нижнюю), среднюю и северную ( верхнюю), причем в северной части самые суровые и неблагоприятные условия для эксплуатационных платформ. В этих условиях применяются полупогружные буровые установки, удерживаемые на месте массивными подводными понтонами, которые по своему назначению заменяют буровые баржи. Специально для условий Северного моря разработаны платформы серии Sedco 7OO и К, рассчитанные на глубину моря до 610 м, имеющие динамическую систему стабилизации и отвечающие требованиям длительной и безопасной работы. Стоимость каждой такой платформы достигает 25 млн. долларов. Скважина, пробуренная с такой платформы за 100 дней, будет обходиться: в 5 млн. долларов, т.е. арендная плата и эксплуатационные издержки будут равны 5О тыс. долларов в сутки. Прочность применяемых стационарных платформ рассчитана на нагрузку волн высотой до ЗО м и ураганную скорость ветра до 23О км / ч, т.е. на экстремальные условия, возникающие раз в 100 лет.

Гидравлическая установка должна размещаться на удалении от скважины. На наземных буровых установках это расстояние может достигать 50 м, однако некоторые фирмы предпочитают располагать установку около лестницы вдоль мостков. Пульт дистанционного управления должен находиться около поста бурильщика. На морских платформах или набуровых баржах, где площади ограничены, гидравлическая установка может быть приближена к устью скважины.

Источник

Плавучие буровые установки

Лекция № 6. Морские буровые установки.(МБУ) при освоении шельфа. БС;

Удаление районов буровых работ от береговых баз, слож­ность и малая скорость буксировки, а также небольшая авто­номность снижают эффективность использования полупогружных буровых установок. Поэтому для поискового и разведочного бу­рения в отдаленных районах применяют буровые суда. (рис.11).

Основным режимом эксплуатации буровых судов является бурение скважины (85—90% от всего времени эксплуатации судна). Поэтому форма корпуса и соотношение главных размерений определяются требованиями остойчивости и обеспечения стоянки с возможно малыми перемещениями. Вместе с тем фор­ма корпуса должна соответствовать скорости передвижения суд­на 10—14 узлов и более. Характерная особенность для буровых судов — малое отношение ширины к осадке, равное 3—4.

При­чем наблюдается тенденция уменьшения этого отношения (у судов «Пеликан», «Сайпем II» и др.), что можно объяснить расширением районов работы и требованиями повышения море­ходности. Выбор главных размерений судна зависит от требуе­мой грузоподъемности, которая определяется расчетной глубиной бурения скважин и автономностью судна.

В практике бурения разведочных скважин на море широ­ко применяют однокорпусные и многокорпусные самоход­ные и несамоходные суда. С середины 50-х до конца 70-х годов для бурения использовались только суда с якорной и закольной системами стабилизации, их удельный вес в парке плавучих буровых установок составлял 20—24 %. Область применения для бурения судов с якорной системой стабили­зации ограничена глубинами моря до 300 м.

Новые перспективы в освоении морских месторождений открылись в 1970 г. благодаря созданию системы динамичес­кого позиционирования, использование которой позволило установить ряд рекордов по глубине разведываемых аквато­рий. С этого времени произошел относительно быстрый рост мирового парка судов для бурения на больших глубинах моря.

Примерами зарубежных судов с динамической системой стабилизации являются «Пеликан» (до глубины моря 350 м), «Седко-445» (до 1070 м), «Дисковерер Севен Сиз» (до 2440 м), «Пелерин» (до 1000 м первое и до 3000 м второе поколения), «Гломар Челенджер» (до 6000 м, фактически покорена глуби­на моря 7044 м), «Седко-471» (до 8235 м).

Самоходные буровые суда бывают однокорпусными и двухкорпусными (катамараны). В отечественных производст­венных организациях используются преимущественно однокорпусные. Обусловлено это меньшими капитальными затра­тами на их изготовление, так как они создавались на базе готовых проектов корпусов рыболовецких судов.

Однокорпусные буровые суда типа «Диорит», «Диабаз», «Чароит», «Кимберлит», эксплуатировавшиеся в производст­венных экспедициях ВМНПО «Союзморинжгеология», осна­щены якорной системой стабилизации, буровыми станками шпиндельного типа и технологическим оборудованием для проведения инженерно-геологических изысканий при глубине воды от 15 до 100 м.

Опыт бурения с этих судов выявил ряд их конструктив­ных недостатков, основными из которых являются ненадеж­ная система стабилизации на скважине, малые размеры бу­ровой площадки и ограниченное число посадочных мест из-за использования серийных корпусов рыболовецких судов, невозможность передачи на забой необходимой осевой на­грузки при бурении станками шпиндельного типа без ком­пенсаторов вертикальных перемещений бурового снаряда, невозможность проведения комплекса скважинных геотехни­ческих исследований и отбора монолитов вдавливанием из-за использования бурильной колонны геолого-разведочного сор­тамента диаметром 0,050 — 0,064 м. Единственный вид сква­жинных исследований, которые можно производить с этих судов, — это прессиометрия.

Технологический комплекс каждого судна состоит из бу­ровой установки, системы для проведения скважинных гео­технологических исследований (статическое зондирование и пробоотбор) и донной пенетрационной установки. Использо­вание бурового кондуктора (водоотделяющей колонны) на этих судах не предусмотрено. Привод основных буровых механизмов гидравлический, спускоподъемные операции меха­низированы.

Специализированных судов для бурения разведочных скважин на глубинах морей свыше 300 м в России в настоя­щее время нет.

Более перспективным типом судов для бурения разведоч­ных скважин являются катамараны. По сравнению с однокорпусными судами такого же водоизмещения они имеют ряд преимуществ: более высокую остойчивость (амплитуда бортовой качки катамарана в 2—3 раза меньше, чем у одно-корпусных судов), что позволяет работать в лучших условиях при сильном волнении моря (коэффициент рабочего времени двухкорпусных судов больше, чем однокорпусных, минимум на 25 %); более удобную для работы по форме и значительно большую (на 50 %) полезную площадь палубы (поскольку ис- пользуется межкорпусное пространство), что дает возмож­ность разместить на палубе необходимое количество тяжело­го бурового оборудования; малую осадку и высокую манев­ренность (каждый корпус снабжен ходовым винтом), что способствует использованию их в условиях мелководного шельфа. Стоимость постройки однокорпусного судна со сравнимой площадью рабочей палубы на 20 — 30 % выше сто­имости судна-катамарана.

Американская фирма «Ридинг энд Бэтес» построила буро­вое судно «Катамаран», состоящее из двух барж, скреплен­ных девятью балочными фермами (рис.12). Длина судна 79,25 м, ширина 38,1 м. С него можно бурить скважины глу­биной до 6000 м при любой глубине моря. На судне установ­лены: буровая вышка высотой 43,25 м с грузоподъемной си­лой 4500 кН; ротор; двухбарабанная лебедка с приводом от двух дизелей; два буровых насоса с приводом от двух других дизелей; цементировочный агрегат; резервуары для глинисто­го раствора; восемь якорных лебедок с электроприводом от двух дизель-генераторов переменного тока мощностью по 350 кВт; жилые помещения для 110 человек.

Из буровых судов-катамаранов значительно меньших гео­метрических и энергетических параметров следует отметить отечественные катамараны «Геолог-1» и «Геолог Приморья», техническая характеристика которых приведена ниже.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Буровые баржи состоят из трех основных частей: 1) подводного погружного понтона, устанавливаемого на дно; 2) надводной платформы с рабочей палубой; 3) конструкций, соединяющих эти две части.  [1]

Буровая баржа — вид морской буровой установки, применяется в основном на мелководных защищенных участках.  [2]

На буровых баржах , судах и платформах, где имеются многочисленные линии, предусмотрена цветовая кодировка линий для бурового раствора, морской воды и линий от цементировочных насосов, которая помогает избежать серьезных ошибок. Нередко воду ошибочно закачивают в утяжеленный буровой раствор, а утяжеленный буровой раствор подают в водяную емкость. Следует тщательно продумать расположение задвижек и линий, чтобы уменьшить вероятность подобных ошибок.  [3]

В состав морских буровых установок входят буровые баржи , которые в основном используются в мелких водоемах. Самоподъемные буровые установки, снабженные опорами, которые можно поднимать и опускать, применяются для бурения на глубине до 350 фут. Полупогружная буровая установка представляет собой цельную буровую платформу, которая плавает на понтонах и закрепляется на месте бурения с помощью якоря. Полупогружные установки хорошо устойчивы в открытом море при наличии ветра и могут использоваться для бурения на глубине до 2000 фут. Наконец, буровые суда могут плавать на месте работ и проводить бурение сквозь отверстие в корпусе практически на любой глубине.  [4]

В начале 30 — х годов, когда на смену буровым установкам для суши пришли буровые баржи для бурения с поверхности воды, первыми такими основаниями на морских нефтяных месторождениях были фундаменты с плоской поверхностью в виде мата или плиты. Сфера применения плавучих оснований для бурения скважин с поверхности воды распространилась от каналов, прорытых в болотах, до глубоководных участков открытого моря.  [5]

Кроме этого:  Установка гбц Peugeot Boxer в Москве

В условиях толстого ледяного покрова баржа может dura, установлена непосредственно на льду, в котором оборудова-ва устьевая шахта большого сечения. При значительных перемещениях льда буровая баржа поднимается над поверхностью ледяного поля и передвигается на новув точку без прекращения бурового процесса.  [6]

Другим решением является использование буровой баржи для бурения по проекту Мохол. Так как на бурение в глубоких водах затрачиваются большие средства ( около 15000 долларов в сутки или 800000 — 900000 доллар — & в на скважину), буровые работы необходимо вести с платформы непрерывно в течение длительного времени. Поэтому понятна необходимость создания условий, обеспечивающих проведение работ в любую погоду.  [7]

По характеру сложности работ Северное море разделяют на три части: южную ( нижнюю), среднюю и северную ( верхнюю), причем в северной части самые суровые и неблагоприятные условия для эксплуатационных платформ. В этих условиях применяются полупогружные буровые установки, удерживаемые на месте массивными подводными понтонами, которые по своему назначению заменяют буровые баржи . Специально для условий Северного моря разработаны платформы серии Sedco 7OO и К, рассчитанные на глубину моря до 610 м, имеющие динамическую систему стабилизации и отвечающие требованиям длительной и безопасной работы. Стоимость каждой такой платформы достигает 25 млн. долларов. Скважина, пробуренная с такой платформы за 100 дней, будет обходиться: в 5 млн. долларов, т.е. арендная плата и эксплуатационные издержки будут равны 5О тыс. долларов в сутки. Прочность применяемых стационарных платформ рассчитана на нагрузку волн высотой до ЗО м и ураганную скорость ветра до 23О км / ч, т.е. на экстремальные условия, возникающие раз в 100 лет.  [8]

Гидравлическая установка должна размещаться на удалении от скважины. На наземных буровых установках это расстояние может достигать 50 м, однако некоторые фирмы предпочитают располагать установку около лестницы вдоль мостков. Пульт дистанционного управления должен находиться около поста бурильщика. На морских платформах или на буровых баржах , где площади ограничены, гидравлическая установка может быть приближена к устью скважины.  [9]

Источник

Что такое буровая платформа? Виды буровых платформ

Добыча полезных ископаемых ведется с помощью специальных инженерных сооружений – буровых платформ. Они обеспечивают нужные условия для того, чтобы велись разработки. Буровая платформа может обустраиваться на разной глубине – это зависит от того, насколько глубоко залегают месторождения нефти и газа.

Бурение на суше

Нефть залегает не только на суше, но и в континентальном шлейфе, который окружен водой. Именно поэтому некоторые установки оснащаются специальными элементами, благодаря которым они держатся на воде. Такая буровая платформа – это монолитное сооружение, которое выступает как опора для остальных элементов. Монтаж конструкции выполняется в несколько этапов:

  • сначала бурится тестовая скважина, что нужно для определения нахождения месторождения; если есть перспектива разработки конкретной зоны, то выполняются дальнейшие работы;
  • подготавливается площадка для буровой установки: для этого окружающая территория максимально выравнивается;
  • заливается фундамент, особенно если вышка имеет большой вес;
  • на подготовленной основе собирается буровая башня и остальные ее элементы.

Методы определения месторождения

Буровые платформы – основные сооружения, на основе которых ведутся разработки нефти и газа как на суше, так и на воде. Строительство буровых платформ ведется только после того, как определено наличие нефти и газа в конкретном регионе. Для этого бурится скважина разными методами: вращательным, роторным, турбинным, объемным, винтовым и многими другими.

Наиболее распространен роторный метод: при его использовании внутрь породы проводится вращающееся долото. Популярность данной технологии объясняется возможностью бурения выдерживать значительные нагрузки в течение длительного времени.

Нагрузки на платформы

Буровая платформа может быть самой разной по конструкции, но возводиться она должна грамотно, в первую очередь с учетом показателей безопасности. Если о них не позаботиться, последствия могут быть серьезными. Например, из-за неправильных расчетов установка может просто разрушиться, что приведет не только к потерям финансов, но и к гибели людей. Все нагрузки, которые действуют на установки, бывают:

  • Постоянными: под ними подразумевают силы, действующие на всем протяжении эксплуатации платформы. Это и вес самих конструкций над установкой, и сопротивление воды, если речь идет о морских платформах.
  • Временными: такие нагрузки воздействуют на конструкцию в определенных условиях. Только во время запуска установки наблюдается сильная вибрация.

В нашей стране разработаны разные виды буровых платформ. На сегодняшний день на российском шлейфе работают 8 стационарных добычных систем.

Надводные платформы

Нефть может залегать не только на суше, но и под толщей воды. Чтобы добывать ее в таких условиях, применяются буровые платформы, которые ставятся на плавучие сооружения. В качестве плавательных средств в этом случае используются понтоны, самоходные баржи – это зависит от специфических особенностей разработки нефти. Морские буровые платформы имеют определенные конструктивные особенности, поэтому могут держаться на воде. В зависимости от того, какова глубина залегания месторождения нефти или газа, используются разные буровые установки.

Около 30% нефти добывается именно с морских месторождений, поэтому все чаще возводятся скважины именно на воде. Чаще всего делается это на мелководье с помощью фиксирования свай и установки на них платформ, вышек, нужного оборудования. Для бурения скважин на глубоководных участках используются плавучие платформы. В некоторых случаях выполняется сухое бурение скважин на воду, что целесообразно для неглубоких проемов до 80 м.

Плавучая платформа

Плавучие платформы устанавливаются на глубину 2-150 м и могут применяться в разных условиях. Такие конструкции могут быть компактных размеров и работать в небольших реках, а могут устанавливаться и в открытом море. Плавучая буровая платформа – это выгодное сооружение, так как даже при небольших размерах она может выкачать большой объем нефти или газа. А это дает возможность экономить на затратах на транспорт. Такая платформа проводит в море несколько дней, затем возвращается на базу, чтобы опустошить резервуары.

Стационарная платформа

Стационарная морская буровая платформа представляет собой сооружение, которое состоит из верхнего строения и опорного основания. Оно фиксируется в грунте. Конструктивные особенности таких систем разные, поэтому выделяются следующие виды стационарных установок:

  • гравитационные: устойчивость этих сооружений обеспечивается собственным весом конструкции и весом принимаемого балласта;
  • свайные: они обретают устойчивость за счет забитых в грунт свай;
  • мачтовые: устойчивость этих конструкций обеспечивается оттяжками или нужным объемом плавучести.

В зависимости от того, на какой глубине ведутся разработки нефти и газа, все стационарные платформы делятся на несколько видов:

  • глубоководные на колоннах: основание таких установок соприкасается с дном акватории, а в качестве опор используются колонны;
  • мелководные платформы на колоннах: они имеют такое же строение, как и глубоководные системы;
  • конструкционный остров: такая платформа стоит на металлическом основании;
  • монопод — это мелководная платформа на одной опоре, выполняется в виде башенного типа и имеет вертикальные или наклонные стенки.

Именно на фиксированные платформы приходятся основные добывающие мощности, так как они более выгодны в экономическом плане и более просты в монтаже и эксплуатации. В упрощенном варианте такие установки имеют стальное каркасное основание, которое выступает как несущая конструкция. Но использовать стационарные платформы нужно с учетом статичности и глубины воды в районе бурения.

Установки, в которых основание выполнено из железобетона, укладываются на дно. Они не нуждаются в дополнительных креплениях. Такие системы применяются на мелководных месторождениях.

Буровая баржа

Разведочное бурение на море выполняется посредством мобильных установок следующих видов: самоподъемных, полупогружных, буровых судов и барж. Баржи применяются на мелководных месторождениях, причем существует несколько видов барж, которые могут работать на самой разной глубине: от 4 м до 5000 м.

Буровая платформа в виде баржи используется на начальных этапах разработки месторождений, когда нужно бурить скважины на мелководье или защищенных участках. Такие установки применяются в устьях рек, озер, болот, каналов на глубине 2-5 м. Такие баржи в большинстве своем несамоходные, поэтому с их помощью нельзя проводить работы в открытом море.

Буровая баржа имеет три основных составляющих: подводный погружной понтон, который устанавливается на дно, надводную платформу с рабочей палубой и конструкцию, которая соединяет эти две части.

Самоподъемная платформа

Самоподъемные буровые платформы похожи на буровые баржи, но первые более модернизированные и совершенные. Они поднимаются на мачтах-домкратах, которые опираются на дно.

Конструктивно такие установки состоят из 3-5 опор с башмаками, которые опускаются и вдавливаются в дно на время проведения буровых работ. Такие конструкции могут ставиться на якоря, но опоры – более безопасный режим эксплуатации, так как корпус установки не касается поверхности воды. Самоподъемная плавучая платформа может работать на глубине до 150 м.

Данный вид установки возвышается над поверхностью моря благодаря колоннам, которые опираются на грунт. Верхняя палуба понтона – это место, где монтируется необходимое технологическое оборудование. Все самоподъемные системы отличаются формой понтона, количеством опорных колонн, формой их сечения и конструктивными особенностями. В большинстве случаев понтон имеет треугольную, прямоугольную форму. Количество колонн – 3-4, но в ранних проектах системы создавались на 8 колоннах. Сама буровая вышка или располагается на верхней палубе, или выдвигается за корму.

Буровое судно

Эти буровые установки являются самоходными и не требуют буксировки на участок, где проводятся работы. Проектирование таких систем выполняется специально для установки на небольшой глубине, поэтому они не отличаются устойчивостью. Буровые суда используются при разведке нефти и газа на глубине 200-3000 м и глубже. На такое судно ставится буровая вышка, а бурение выполняется непосредственно через технологическое отверстие в самой палубе.

При этом судно оснащается всем необходимым оборудованием, чтобы можно было управлять им при любых погодных условиях. Якорная система позволяет обеспечить должный уровень устойчивости на воде. Добытая нефть после очищения хранится в специальных резервуарах в корпусе, а затем перегружается в грузовые танкеры.

Полупогружная установка

Полупогружная нефтяная буровая платформа – одна из популярных буровых установок на море, так как она может эксплуатироваться на глубине свыше 1500 м. Плавучие конструкции могут погружаться на значительную глубину. Установка дополнена вертикальными и наклонными раскосами и колоннами, которые обеспечивают устойчивость всего сооружения.

Верхний корпус таких систем – это жилые помещения, которые оборудованы по последнему слову техники и имеют нужные запасы. Популярность полупогружных установок объясняется разнообразными вариантами архитектурных решений. Они зависят от количества понтонов.

Полупогружные установки имеют 3 вида осадки: бурение, режим штормового отстоя и переход. Плавучесть системы обеспечивается опорами, которые к тому же позволяют установке сохранять вертикальное положение. Отметим, что работа на буровых платформах России оплачивается высоко, однако для этого нужно иметь не только соответствующее образование, но и большой опыт работы.

Выводы

Таким образом, буровая платформа – это модернизированная система разного типа, которая может бурить скважины на различной глубине. Конструкции широко применяются в нефте- и газодобывающей промышленности. Перед каждой установкой ставится конкретная задача, поэтому они отличаются и конструктивными особенностями, и функциональностью, и объемом переработки, и транспортировкой ресурсов.

Источник

РубрикаУстановка