Полупогружные плавучие буровые установки

 

Эти установки в основном предназначены для разведочного бурения на шельфе с глубинами 150 м и более.

ППБУ, характеризующаяся необычной формой корпуса, по сравнению с традиционными морскими плавучими средствами, и обладающая высокими мореходными качествами, представляет собой пространственную конструкцию, основными элементами которой являются:

– водоизмещающие понтоны, удерживающие установку на плаву;

– верхнее надводное строение с жилыми и производственными помещениями;

– стабилизирующие колонны, соединяющие водоизмещающий корпус с верхним строением.

Полупогружные буровые установки весьма разнообразны по архитектурно-конструктивному типу.

На рис. 3.1 показаны ППБУ, отличающиеся своей архитектурно-конструктивной компоновкой.

 

 

Рис. 3.1. Конструктивные типы ППБУ: а) установка с прямоугольной формой верхнего строения, с двумя подводными понтонами и шестью стабилизирующими колоннами; б) установка с двумя понтонами с судовыми образованиями оконечностей и с восемью стабилизирующими колоннами; в) установка с трехугольной формой верхнего строения, с тремя стабилизирующими колоннами и тремя подводными понтонами; г) установка с пятью стабилизирующими колоннами и пятью подводными понтонами; д) установка с четырьмя понтонами; е) установка с шестью стабилизирующими колоннами и кольцевым понтоном.

 

Из всего многообразия полупогружных установок наиболее распространенным является архитектурно-конструктивный тип установок с двумя параллельно расположенными подводными понтонами. Такое расположение понтонов в сочетании с небольшим количеством стабилизирующих колонн позволяет сократить количество раскосов, что в итоге упрощает технологию постройки.

 

Полупогружные установки различаются по:

– количеству понтонов;

– форме подводных понтонов;

– количеству стабилизирующих колонн;

– форме и конструкции надводной части;

– типу системы удержания установок на рабочей точке;

– способу перемещения из одного района эксплуатации в другой;

– расположению бурового технологического оборудования, с учетом назначения установки.

 

По количеству и форме подводных понтонов полупогружные установки можно разделить на следующие группы: установки с двумя параллельными понтонами судовой или близкой к ней формы; установки с двумя сигарообразными понтонами; установки с тремя и более понтонами различной конфигурации.

 

 

Количество стабилизирующих колонн обычно регламентируется количеством подводных понтонов.

Установки с 3-мя и 5-ю подводными понтонами (рис.3.1 в, г) имеют по одной стабилизирующей колонне на каждой из них.

Установки с двумя параллельными корпусами (рис. 3.1 а, б) имеют четное количество колонн (четыре, шесть или восемь), полупогружные установки с более сложной системой подводных понтонов (рис. 3.1 д) имеют большое количество стабилизирующих колонн.

Большое число стабилизирующих колонн снижает “волнопрозрачность” конструкции, а четыре понтона создают большее сопротивление при транспортировке, чем у установок катамаранного типа.

Надежное, жесткое и не требующее дополнительных связей соединение верхнего строения с колоннами обеспечивается в конструкции ППБУ с кольцевым понтоном (рис. 3.1 е). Однако недостатками установки этого типа являются неустойчивость на курсе и большое сопротивление при буксировке.

Стабилизирующие колонны имеют обычно цилиндрическую форму, однако известны полупогружные установки, имеющие в сечении форму прямоугольника со скошенными углами.

По форме и конструкции верхнего строения установки можно разделить на две группы: в виде площадки с надстройками и в виде единой объемной конструкции, в которой располагаются всевозможные служебные и жилые помещения и которая участвует в обеспечении общей прочности сооружения.

Следует отметить, что значительное количество установок имеет верхнее строение в виде комбинации 2-х вышеупомянутых типов.

По типу системы удержания на точке различают 3 группы полупогружных установок: с якорными системами удержания; с системами динамического позиционирования; с комбинированными системами.

Полупогружные установки с якорными системами удержания оборудуются обычно 8-12 якорными цепями или тросами, расположенными, как правило, по углам установки и применяются на глубинах моря до 200-300 м.

На больших глубинах могут применяться установки с системами динамического позиционирования, которые включают в себя мощные подруливающие устройства в виде поворотных движительных колонок, гребных винтов и систем автоматизированного управления. Такие полупогружные установки могут работать на глубинах моря до 1000 м и более. Однако такая система требует огромных мощностей.

По расположению технологического оборудования, в частности, буровой вышки, полупогружные установки можно разделить на установки с расположением вышки в средней части и в оконечности.

На большинстве установок буровая вышка располагается в средней части, ибо при этом килевая качка оказывает меньшее влияние на систему подвески бурильной колонны.

Особенности эксплуатации полупогружных буровых установок характеризуются четырьмя режимами: перегон (буксировка), бурение, штормовой отстой, выживание.

После завершения перегона полупогружная установка должна занять определенное положение на заранее выбранной рабочей точке.

Затем полупогружную установку переводят из походного положения в рабочее путем приема водяного балласта в цистерны нижних понтонов. Осадку установки изменяют от минимальной до максимальной, при этом ППБУ из режима перегона переходит в режим бурения.

В этом положении установка находится большую часть эксплуатационного времени. Под действием ветра, волнения и течения установка может смещаться относительно первоначального положения.

Одним из внешних видов реакции является вертикальная качка полупогружных установок.

Как показывает опыт практического использования полупогружных установок, наибольшее число аварий происходит во время жестких штормов, либо при установке или снятии с места работы, либо в процессе буксировки установок к месту работ.

В настоящее время в различных акваториях скопилось большое количество самоподъемных и полупогружных установок, которые по различным причинам выведены из эксплуатации.

Несомненно, повторное использование этих установок является весьма актуальным. В частности, большие эксплуатационные возможности полупогружных сооружений, достигаемые за счет незначительной качки на волнении, в силу конструктивных особенностей, обеспечивающих малую площадь ватерлинии, позволяют их использовать не только для бурения, но и при соответствующем переоборудовании, в качестве установок по добыче и хранению нефти, краново-монтажно-трубоукладочных плавсооружений, плавучих гостиниц и т.п.

 

Буровые суда

Это морские суда, специально построенные или переоборудованные для бурения на нефть и газ.

По архитектурно-конструктивному типу буровые суда представляют собой, в основном, однокорпусные суда с развитой носовой надстройкой, вертолетной площадкой Буровые суда могут строиться и ремонтироваться на любой судостроительной верфи. Основной архитектурно — конструктивной особенностью БС является наличие на палубе буровой вышки с подвышечным основанием. Положение вышки на палубе может быть различным, чаще всего она размещается в центральной части судна. На небольших БС она может устанавливаться даже на боковой, выдвинутой с борта рабочей площадке. Недостатком такого расположения являются значительные колебания бурового агрегата вследствие качки судна.

Такие суда имеют большую грузоподъемность, значительную площадь, достаточную для хранения буровых и обсадных труб, размещения емкостей для сыпучих материалов, буровых растворов и необходимого бурового оборудования.

Морские буровые суда высоко мобильны и автономны, что делает их почти незаменимыми при разведочном бурении на нефть и газ, когда должны быть обследованы обширные участки континентального шельфа, расположенные в удаленных от баз районах при достаточно больших глубинах моря более 300 м.

Одно из основных требований, предъявляемых к конструкции бурового судна – надежная стабилизация на рабочей точке. Буровое судно должно иметь небольшие горизонтальные и угловые отклонения от первоначального положения в условиях взволнованного моря.

При бурении на море важно соответствующим образом установить судно по отношению к направлению ветра и волн, чтобы уменьшить их воздействие на судно.

Максимальная глубина моря, достигнутая при бурении с БС "ГломарЧелленджер" в 1968г., составила 6100м. Современные БС имеют длину 100 — 140 м, ширину 20 — 24 м, высоту борта 8 — 12м, водоизмещение 10 — 16 тыс.т. В корпусе БС размещаются емкости для буровых растворов и стеллажи для хранения буровых и обсадных труб.

 

Таким образом, основными особенностями БС являются:

— наличие мощных подруливающих устройств с автоматической системой управления для динамического удержания судна над скважиной;

— размещение буровой вышки в средней части судна,

— установка вертолетной площадки;

— оборудование достаточных объемов для хранения технологических запасов.

Поведение БС на волнении в процессе бурения в малой степени зависит от характеристик корпуса. Вертикальная качка оказывает сильное влияние на безопасность бурения и может привести к повреждению бурильной колонны или морского кондуктора и даже к разрушению устья скважины.

Бортовая и килевая качки влияют на обитаемость и делают опасной работу с бурильными трубами на рабочей палубе. Увеличение размеров БС привело к увеличению собственной частоты бортовой качки при большом периоде волн, когда вертикальные перемещения требуют прекращения работы БУ до того как достигнуты пределы по бортовой качке. На малых БС существенное умерение качки обеспечивается с помощью скуловых килей и систем стабилизации бортовой качки.