ППБУ (полупогружные плавучие буровые установки) — техника для бурения морских скважин
Ещё с конца XIX и до 30-х годов XX в. для бурения в акватории возводились искусственные острова. Однако постоянно возрастающие энергетические потребности стран в совокупности со сложностью возведения насыпных островов на всё больших глубинах послужили причиной появления в 60-х гг. XX века плавучих полупогружных буровых установок. Они сделали доступным бурение в тех местах, где гравитационные установки, опирающиеся на дно, использоваться не могли.
Виды плавучих буровых установок
До сих пор бурение морских скважин осуществляется с несколькими типами плавучих буровых платформ:
- Самоподъёмной плавучей установкой – монтируется на дно при помощи специальных опор, корпус поднимается над поверхностью воды на недосягаемую для волн высоту.
- Буровых судов – благодаря высокой автономности и мобильности используются в отдалённых районах. Не могут эксплуатироваться при большом волнении моря.
- Полупогружных плавучих установок, включающих собственно буровую площадку, понтоны, заполняемые забортной водой, и стабилизирующие колонны. — именно ППБУ являются наиболее востребованными при добычи нефти и газа.
Особенности применения полупогружных буровых установок
Создание полупогружных буровых (ППБУ) явилось следствием необходимости проведения бурения на глубинах более 100 м. По мере развития технологии появилась возможность при помощи данных платформ проводить бурение глубиной до 10000 м при глубине акватории до 6000 м. Размещается конструкция на понтонах непосредственно над местом бурения.
Фото полупогружной плавучей буровой установки
В основном ППБУ служат для разведочного бурения.
Однако поддерживать постоянную нагрузку на подобную плавучую конструкцию довольно сложно и дорого, поэтому в современных ППБУ, таких как Deepwater Horizon, применяется цифровая система позиционирования, которая постоянно удерживает платформу при помощи подводных двигателей. Используя данную систему, от заданного места платформа может отклониться всего на несколько метров.
Конструкция
В конструкцию таких платформ входят верхний корпус, нижние понтоны, стабилизирующие колонны. Последние сверху присоединяются к корпусу, а в нижней части – к понтонам. При заполнении понтонов морской водой происходит их погружение (обычно на 18-30 м), при этом над поверхностью воды находится часть колонн и сам верхний корпус. Далее система заякоривается. В результате площадь ватерлинии резко уменьшается, что способствует уменьшению волновых нагрузок и облегчает задачу неподвижного удерживания платформы на месте.
Внутреннее пространство колонн имеет водонепроницаемые отсеки, в которых размещается различное оборудование, складские помещения, технологические и энергетические блоки. Понтоны также имеют внутренние отсеки, предназначенные для размещения технической и балластной воды, масла, топлива и т. п.
Схема полупогружной буровой установки
Виды ППБУ
Конструкций ППБУ сегодня много, различаются они как по способу транспортировки, о чём выше уже было упомянуто, так и по способу удержания. Последняя классификация предусматривает возможность создания следующих типов платформ:
- с системой удерживания при помощи якорей,
- с динамическим позиционированием,
- с удерживанием при помощи натяжных опор.
Динамическое позиционирование платформы позволяет значительно упростить задачу удержания установки в неподвижном состоянии. Данная система состоит из вычислительной машины, акустической аппаратуры и восьми винтов продольного и поперечного направлений.
Принцип работы системы удерживания платформы
Акустическая аппаратура принимает свои же сигналы, отражаемые ото дна, а вычислительная машина, соответственно, определяет текущие координаты установки и при необходимости подаёт сигналы на двигатели, возвращая платформу в исходное местоположение. Эффективность данной системы с глубиной только возрастает, поэтому используют ППБУ с динамическим позиционированием для работ на глубинах до 6000 м.
ППБУ вышеперечисленных систем удерживаются полупогруженными в воду благодаря плавучести опор. Однако данная конструкция чрезвычайно чувствительна к изменениям схемы нагрузки платформы, возникающим, например, при перемещении тяжёлого оборудования на верхнем корпусе.
Схема монтажа данной ППБУ следующая:
- Фундамент, часто выполняемый в виде пустотелой массивной ёмкости, первым буксируется на место, куда доставляются и растяжки нужной заранее просчитанной длины.
- Растяжки нижними концами сцепляются скобами с фундаментом, отсеки которого заполняется водой пока лишь частично. Количество воды рассчитывается таким образом, чтобы фундамент погрузился не до самого дна, а на расстояние, на котором верхние части растяжек находились бы над поверхностью воды.
- Фундамент опускается в воду. Растяжки имеют положительную плавучесть, поэтому под водой они сами занимают вертикальное положение.
- Далее приходит платформа, верхние края растяжек закрепляются на понтонах, после чего оставшиеся секции фундамента полностью заполняются водой. Далее фундамент погружается на дно, увлекая понтоны на просчитанную глубину.
Популярные модели
В мире построено много плавучих нефте- и газодобывающих платформ, и каждая из них способна поразить обывателя своими масштабами. Это настоящие плавучие города посреди моря, в которых живут и работают десятки и даже сотни человек.
West Alpha
Одной из известнейших ППБУ можно смело назвать West Alpha. Именно на этой платформе в сентябре 2014 года в Карском море при бурении скважины «Университетская-1» было обнаружено крупное месторождение, названное в последствие «Победа». Сама же West Alpha – это норвежская буровая, построенная в 1986 году.
ППБУ West Alpha
До вышеназванного события эксплуатировалась исключительно в норвежских водах, но для работы в условиях крайнего севера была соответствующим образом модернизирована – добавили оборудование для мониторинга ледовой обстановки и установили систему для предотвращения столкновений с айсбергами.
Характеристики West Alpha:
| Параметры | Показатели |
| Водоизмещение конструкции, т | 17 193 |
| Длина, м | 89 |
| Глубина акватории, м | от 60 до 600 |
| Глубина бурения, м | 7000 |
«Северное сияние»
ППБУ «Северное сияние» — чрезвычайно большая и одна из наиболее современных в своём классе. Оснащена огромным количеством современного оборудования, причём не только импортного. Построена по заказу «Газпрома» для строительства разведочных и эксплуатационных скважин в суровых условиях на Выборгском СЗ.
Платформа позволяет бурить скважины глубиной до 7500 м на акватории от 70 до 500 м глубиной.
Фото плавучей буровой установки «Северное сияние»
«Арктическая»
«Арктическая» относится к классу СПБУ и предназначена для бурения на шельфе разведочных и эксплуатационных скважин. Стоит она на трёх цилиндрических опорах шестиметрового диаметра высотой 72 м. Буровой блок размещается в кормовой части установки на выдвижной консоли. Вертолётная площадка и жилой комплекс — в носовой части. Главный проектант – ЦКБ «Коралл».
Характеристики СПБУ «Арктическая»:
| Параметры | Показатели |
| Размеры (длина/ширина/высота), м | 106/75/75 |
| Водоизмещение, т | 16 350 |
| Глубина бурения, м | 6 500 |
| Глубина акватории, м | 10-30 |
Плавучая буровая установка «Арктическая»
«Беркут»
Одна из самых больших в мире ледостойких буровых платформ, обладающая массой надводной части 45 тыс. т. Устанавливается на гравитационное основание. Платформа оборудована системами защиты, позволяющими ей выдерживать землетрясения до 9 баллов и ледяные глыбы толщиной до 2 м.
Конструктивно представляет собой бетонный кессон прямоугольной формы с четырьмя бетонными колоннами высотой 55 м для размещения верхнего сооружения. Устанавливается на грунте при заполнении кессона и опор морской водой. С береговым комплексом сообщается посредством двух 500-мм трубопроводов.
Видео обзор ППБУ на примере платформы «Северное сияние»:
Источник
Полупогружная плавучая буровая установка это
Подобный класс устройств появился с ростом глубин моря, когда СПБУ уже не смогли осуществлять бурение скважин.
Диапазон глубин моря для современных ППБУ в среднем составляет 150 – 1000 м.
Принципиальная конструкция ППБУ приведена на рис. 8.
В 60-е годы были построены первые 30ППБУ.
Первая была переделана из ПБУ.
Затем, появился обтекаемый корпус и даже 5 – колонная ППБУ для Северного моря.
В 70 – е годы их число удвоилось, причём, ежегодно вводилось в строй порядка 30 установок.
Причём, упор делался на улучшение мореходных качеств, динамического позиционирования, возможности работы в суровых условиях в более глубоких водах (более 2000 м)при бурении более глубоких (до 12000 м) скважин.
В это же время появились устройства для компенсации перемещений.
Была улучшена конструкция буровых труб и превентеров.
Созданы приспособления для хранения буровых труб и манипулирования ими, модернизирована сама буровая вышка.
В 80 – годы появились сверхмощные ППБУ водоизмещением порядка 50000 т и размерами 125х85х45 м, способные:
— на якорях бурить при глубинах до 50м;
-на вспомогательной системе динамического позиционирования до 1300 м;
— на общей системе динамического позиционирования до 2000 м.
Они способны выдерживать волны высотой до 35 м и ветер до 55 м/с.
Мощность их силовых установок достигает 35 тыс.л.с.;
мощность движителей до 6 т.л.с., обеспечивающих скорость перемещения порядка 3,5 м/с.
В настоящее время в мире существует примерно 150 ППБУ и 10 находится в стадии строительства.
— фирма «Запата Офшор Компани» в 1983 г ввела в строй ППБУ «SS-4000» для бурения на глубинах от 16 до 600 м.
Сооружение выполнено в виде катамарана с общими габаритами 112х71х61,9 м.
На корпусе 6 колонн, высотой 29,2 м и ø 10 м.
Скорость хода ППБУ – 14,8 км/час , стоимость 150 млн. $.
— для фирмы «Стена Лайн» японская корпорация «Мицубиси Хэви Индастриен» построила ППБУ «Диви Стена» с 8 опорными колоннами, стоимостью 120 млн. $.
Её автономность 100 суток.
Глубина моря до 450 м, а скважин до 9000 м.
Силовая установка 14300 л.с.
Габариты 104х66х34 м.
Ø опорных колонн 10,7 м.
Температура воздуха вокруг ППБУ от минус 20 до + 32 0 С; воды от 0 до 30 0 С.
—ППБУ нового поколения «Зейн Барнес» рассчитана на глубины моря до 1500 м и может бурить при ветре до 38 м/с и высоте волн до 20 м.
— японская фирма «Саматомо Хэви Индастриес» по проекту фирмы «ОДЭКО» постоила самоходную ППБУ «ОДЭКО Одиссей», приспособленную к арктическим условиям эксплуатации при температуре внешней среды до минус 35 0 С.
Буровая площадка подогревается, а вышка полностью закрыта до высоты 35 м.
Габариты 120х68 м.
Мощность силовой установки 12450 л.с.
Глубина моря до 450м, скважин – до 7600 м.
Экипаж – 100 человек, 8 якорей по 22,5 т.
— большое количество ППБУ спроектировано и построено фирмой «Гетаверкен Арендал» от маленькой ППБУ «ГВА 2000» до гиганта «ГВА 10000» с грузоподъёмностью палубы 10 тыс.т.
При строительстве ППБУ, предназначенных для арктических условий, целесообразно использовать систему разрушения льда по патенту США № 4348050 кл.Е02В/02, выданному фирме «Сан Ойл».
Система состоит из вращающихся зубчатых цилиндров, способных раздробить льдины до 3 м толщиной.
В нашей стране во второй половине 80-х годов ЦНИИ «Румб» разработал проект ППБУ 6000/200 «Шельф», предназначенной для бурения разведочных скважин на нефть и газ до 6000 м на глубинах моря от 60 до 200 м.
Система удержания ППБУ на точке бурения – якорная.
Установка способна вести бурение при высоте волны до 6 м и скорости ветра до 48 м/с.
Источник
Полупогружная платформа — Semi-submersible platform
Полупогружной платформы является специализированным морское судно используется в морских ролям в том числе в морских буровых установок, судов , безопасности, буровых платформ и тяжелых подъемных кранов. У них хорошая остойчивость и мореходность , лучше, чем у буровых .
СОДЕРЖАНИЕ
Характеристики
Морское бурение на глубине более 520 метров требует, чтобы операции выполнялись с плавучего судна, поскольку стационарные конструкции нецелесообразны. Первоначально в начале 1950-х годов использовались однокорпусные суда, такие как CUSS I , но было обнаружено, что они обладают значительными колебаниями вертикальной качки, тангажа и рыскания на больших волнах, и отрасли требовались более устойчивые буровые платформы.
Полупогружное судно получает большую часть своей плавучести за счет балластированных водонепроницаемых понтонов, расположенных ниже поверхности океана, и воздействия волн. Несущие колонны соединяют понтоны и рабочую площадку. Рабочая палуба может быть расположена высоко над уровнем моря благодаря хорошей устойчивости судна и, следовательно, находится вдали от волн.
Благодаря своей конструкции корпуса, погруженной при глубокой осадке, полупогружной аппарат меньше подвержен волновым нагрузкам, чем обычный корабль. Однако с небольшой площадью ватерлинии полупогружной аппарат чувствителен к изменениям нагрузки, и поэтому его бортовая масса должна быть уменьшена для поддержания устойчивости. В отличие от подводного аппарата , полупогружное судно не опирается на морское дно .
Полупогружные суда могут трансформироваться из глубокой в мелкую осадку путем дебалластировки (удаления балластной воды из корпуса), тем самым становясь надводными судами. Обычно они перемещаются с места на место в этой конфигурации. В тяжелых подъемных сосудов использовать эту возможность , чтобы погрузить большинство их структуры, определить местонахождение под другим плавучим судном, а затем deballast подобрать другое судно в качестве груза.
Ранняя история
Полупогружная конструкция была впервые разработана для работы на нефтяных платформах в начале 1960-х годов. Брюс Коллипп из Shell считается изобретателем.
Тем не менее, Эдвард Роберт Армстронг, возможно, проложил путь своей идеей взлетно-посадочных полос для самолетов в конце 1920-х годов, поскольку его идея заключалась в том же использовании колонн на балластных цистернах под поверхностью и прикрепленных к дну океана стальными тросами. .
Первые самоподъемные буровые установки для мелководья были построены в 1954 году.
Первый полупогружной аппарат прибыл случайно в 1961 году. Blue Water Drilling Company владела и эксплуатировала четырехколонную погружную буровую установку Blue Water Rig № 1 в Мексиканском заливе для компании Shell Oil . Поскольку понтоны не имели достаточной плавучести, чтобы выдержать вес буровой установки и ее расходных материалов, ее буксировали между точками на осадке на полпути между верхней частью понтонов и нижней стороной палубы. Было замечено, что смещения при этой осадке были очень небольшими, и Blue Water Drilling и Shell совместно решили, что буровая установка может работать в плавучем режиме.
Первый специализированный буровой полупогружной аппарат Ocean Driller был спущен на воду в 1963 году.
К 1972 г. насчитывалось 30 полупогружных агрегатов.
Классификация
Строительство буровых установок исторически происходило в периоды бума, поэтому строились «партии» буровых установок. Морские буровые установки условно классифицируются по номинальным «поколениям» в зависимости от года постройки и глубины воды следующим образом:
Источник
Полупогружные плавучие буровые установки (ППБУ)
Подобный класс устройств появился с ростом глубин моря, когда СПБУ уже не смогли осуществлять бурение скважин.
Диапазон глубин моря для современных ППБУ в среднем составляет 150 – 1000 м.
Принципиальная конструкция ППБУ приведена на рис. 8.
В 60-е годы были построены первые 30ППБУ.
Первая была переделана из ПБУ.
Затем, появился обтекаемый корпус и даже 5 – колонная ППБУ для Северного моря.
В 70 – е годы их число удвоилось, причём, ежегодно вводилось в строй порядка 30 установок.
Причём, упор делался на улучшение мореходных качеств, динамического позиционирования, возможности работы в суровых условиях в более глубоких водах (более 2000 м)при бурении более глубоких (до 12000 м) скважин.
В это же время появились устройства для компенсации перемещений.
Была улучшена конструкция буровых труб и превентеров.
Созданы приспособления для хранения буровых труб и манипулирования ими, модернизирована сама буровая вышка.
В 80 – годы появились сверхмощные ППБУ водоизмещением порядка 50000 т и размерами 125х85х45 м, способные:
— на якорях бурить при глубинах до 50м;
-на вспомогательной системе динамического позиционирования до 1300 м;
— на общей системе динамического позиционирования до 2000 м.
Они способны выдерживать волны высотой до 35 м и ветер до 55 м/с.
Мощность их силовых установок достигает 35 тыс.л.с.;
мощность движителей до 6 т.л.с., обеспечивающих скорость перемещения порядка 3,5 м/с.
В настоящее время в мире существует примерно 150 ППБУ и 10 находится в стадии строительства.
— фирма «Запата Офшор Компани» в 1983 г ввела в строй ППБУ «SS-4000» для бурения на глубинах от 16 до 600 м.
Сооружение выполнено в виде катамарана с общими габаритами 112х71х61,9 м.
На корпусе 6 колонн, высотой 29,2 м и ø 10 м.
Скорость хода ППБУ – 14,8 км/час , стоимость 150 млн. $.
— для фирмы «Стена Лайн» японская корпорация «Мицубиси Хэви Индастриен» построила ППБУ «Диви Стена» с 8 опорными колоннами, стоимостью 120 млн. $.
Её автономность 100 суток.
Глубина моря до 450 м, а скважин до 9000 м.
Силовая установка 14300 л.с.
Габариты 104х66х34 м.
Ø опорных колонн 10,7 м.
Температура воздуха вокруг ППБУ от минус 20 до + 32 0 С; воды от 0 до 30 0 С.
—ППБУ нового поколения «Зейн Барнес» рассчитана на глубины моря до 1500 м и может бурить при ветре до 38 м/с и высоте волн до 20 м.
— японская фирма «Саматомо Хэви Индастриес» по проекту фирмы «ОДЭКО» постоила самоходную ППБУ «ОДЭКО Одиссей», приспособленную к арктическим условиям эксплуатации при температуре внешней среды до минус 35 0 С.
Буровая площадка подогревается, а вышка полностью закрыта до высоты 35 м.
Габариты 120х68 м.
Мощность силовой установки 12450 л.с.
Глубина моря до 450м, скважин – до 7600 м.
Экипаж – 100 человек, 8 якорей по 22,5 т.
— большое количество ППБУ спроектировано и построено фирмой «Гетаверкен Арендал» от маленькой ППБУ «ГВА 2000» до гиганта «ГВА 10000» с грузоподъёмностью палубы 10 тыс.т.
При строительстве ППБУ, предназначенных для арктических условий, целесообразно использовать систему разрушения льда по патенту США № 4348050 кл.Е02В/02, выданному фирме «Сан Ойл».
Система состоит из вращающихся зубчатых цилиндров, способных раздробить льдины до 3 м толщиной.
В нашей стране во второй половине 80-х годов ЦНИИ «Румб» разработал проект ППБУ 6000/200 «Шельф», предназначенной для бурения разведочных скважин на нефть и газ до 6000 м на глубинах моря от 60 до 200 м.
Система удержания ППБУ на точке бурения – якорная.
Установка способна вести бурение при высоте волны до 6 м и скорости ветра до 48 м/с.
Источник