Классификация плавучих буровых установок

К достоинствам ПБУ с затопляемыми понтонами  относятся простота конструкции  в целом и малые удельные давления на грунт (0,3 - 0,4 кгс/см²), что позволяет использовать эту конструкцию при слабых грунтах.

К недостаткам  следует отнести: большие размеры  сооружения, особенно на глубинах моря свыше 20 м; интервал обслуживания глубины  моря ограничен 10 - 15 м, независимо от общей  глубины погружения; затруднение  использования в акваториях с  выходом скальных пород на поверхность  и при неспокойном рельефе  морского дна.

Рис. 1. Схема классификации плавучих буровых агрегатов.

 

3. ПБУ на колоннах с затопляемым понтоном. Она состоит из нижнего понтона, верхней рабочей площадки, опорных колонн и специальной конструкции, на которую необходимо выставить верхнюю рабочую площадку ПБУ над уровнем моря. Понтон на плаву несет на себе специальную конструкцию (например, ферменного типа), на который стоит рабочая площадка с поднятыми до верху опорными колоннами. Придя на точку бурения, ПБУ опускает колонны на грунт и включает устройство, защемляющее колонны в корпусе рабочей площадки. Затем понтон погружают, и он по колоннам, как по направляющим, опускается на грунт, при этом колонны несколько вдавливаются в грунт от веса рабочей площадки. Колонны специальным устройством защемляются в нижнем понтоне. Этот вид оснований не нашел широкого применения.
4. Буровые суда (БС) во время бурения пребывают на плаву. Они делятся на два типа.

К первому  типу сооружений принадлежат тендерные  суда, которые устанавливают только часть необходимого оборудования для  бурения. Ротор, буровую лебедку, превентор и вышку монтируют в море на площадке свайного типа или на части крупноблочного основания, все другое оборудование, например, буровые насосы и энергетическую установку - на тендере.

Тендерное судно с помощью якорей швартуется у площадки. С тендера подаются на площадку электроэнергия для питания  лебедки и ротора, трубопроводы глинистого и цементного растворов, сходни и  прочее. В этом случае бурение с  тендера ограничивается только способностью удерживаться  

у буровой  площадки. Тендерные суда нашли широкое  применение при бурении в море, особенно в защищенных водоемах.

Ко  второму типу относятся буровые  суда, которые ведут бурение на плаву с борта судна. Естественно, при этом все вспомогательное  и буровое оборудование вместе с  вышкой размещают на самом судне.

Имеются две разновидности БС, отличающиеся между собой формой корпуса: с  обычным корпусом морского судна  и со специальным корпусом в виде затопляемых ПБУ с колоннами. На точке бурения такие БС погружают  так, что понтон оказывается под  водой на значительной глубине во избежание волновых нагрузок. Эти  установки также называют полупогружными буровыми судами (ПБС).

1. Плавучие буровые установки (ПБУ)

1. Общие требования к современным ПБУ

Практика  разведки и разработки морских нефтяных месторождений за последние 15-20 лет определила требования, предъявляемые к ПБУ. Они сводятся к следующему , потребность минимального времени на строительномонтажные работы в море, способность к быстрой передислокации с одной точки бурения на другую, многократность использования, мореходность в плавучем состоянии при переходах на короткие расстояния при ограниченной погоде и разовые переходы на значительные расстояния без ограничения погоды, способность установки на точке бурения в течение гарантированного прогнозом погоды времени, возможность устройства блок- кондуктора в случае, если скважина окажется продуктивной, т. е. возможность строительства стационарной площадки определенных размеров для укрепления шахтового направления с последующей эксплуатацией скважин, автономность, т. е. достаточные запасы материалов для бурения, а также топлива и воды в случае затруднения их доставки из-за штормов, обеспеченность нормальными жилищными условиями для буровой бригады и другого персонала в количестве обычно 50 - 60 человек, которые могут находиться на ПБУ в течение 3-4 недель, обеспеченность полным комплектом бурового оборудования и механизмами для независимого бурения как разведочной, так и эксплуатационной скважины, а также для ведения электрометрических и каротажных работ, анализа разбуренной породы, подготовки и хранения глинистого раствора, опробования скважины на приток нефти.

Современные ПБУ самоподъемного типа отвечают всем перечисленным требованиям. Они имеют следующие конструктивные особенности: корпус ПБУ представляет собой понтон с упрощенными формами; опорные колонны расположены или по углам понтона при числе опор 3-5 или вдоль бортов при числе опор 6-8; жилые помещения и вертолетная площадка расположены в противоположном конце по отношению к буровой вышке с порталом; понтон ПБУ часто имеет местные платформы или второе дно. В отсеках понтона размещают буровое и электрическое оборудование, насосную, емкости для хранения и приготовления глинистого раствора, запасы материально-технических средств, глинопорошков и химреагентов; главная палуба во всей средней части используется для размещения бурильных обсадных труб, полноповоротных кранов грузоподъемностью от 25 до 75 т.

На  рис. 1.1(a) показана несамоходная самоподъемная установка «Каспий». Она состоит из прямоугольного в плане металлического понтона

1. который в рабочем положении опирается на четыре опорные колонны 8, расположенные по углам. Расстояние между опорными колоннами (база) как вдоль ПБУ, так и поперек равно 35,4 м, длина опорных колонн 100 м. Колонны квадратного сечения выполнены в виде сквозных решетчатых ферм из сварных трубчатых элементов с рейками по углам колонны для механизма подъема. Нижние концы колонн выполнены в виде резервуаров 9. Они могут вдавливаться в грунт на дне моря на глубину до 15 м. Скорость подъема понтона при работе домкратов равна 0,5 м/мин, а скорость опускания - 0,4 м/мин.

На  палубе установки по двум продольным направляющим рельсам в корме  ПБУ передвигается подвышечный портал 2 размером 18x16 м, на котором находится буровая лебедка 11 и вышка 3. Перемещение портала позволяет бурить три скважины с одного положения ПБУ.

На  палубе в носовой части ПБУ  расположена четырехъярусная рубка 14, в которой имеются жилые помещения для обслуживающего персонала, размещенного в двухместных каютах с общим числом мест 50. Жилые помещения имеют камбуз, прачечную, столовую, комнату отдыха, кают- компанию, изолятор, душевые, туалеты и снабжены системой кондиционирования воздуха. Помимо этого, в рубке размещается пульт управления подъемом, лаборатория грунтов, каротажная станция.

На  ПБУ для грузовых работ установлены  два полноповоротных электрических  крана 4 грузоподъемностью по 12 т. В центре на палубе размещены стеллажи общей площадью 500 м² для хранения до 450 т бурильных и обсадных труб.

Установка снабжена якорным устройством судового типа, состоящее из двух якорей Холла 7 по 8 т каждый, цепи калибром 77 мм при длине в 300 м, хранящихся в цепных ящиках. Использование этого якорного устройства предусмотрено лишь в аварийных случаях. ПБУ на рейдовые бочки ставят при помощи двух носовых палубных лебедок 10 грузоподъемностью 15 т каждая и четырех кормовых лебедок с емкостью барабана 350 м троса диаметром 44,5 мм.

Спасательное  устройство состоит из шести надувных спасательных плотов вместимостью по 14 человек и двух моторных шлюпок 6 вместимостью по 30 человек каждая, подвешенных под вертолетной площадкой.

Для посадки и высадки людей  имеется подвесная люлька на шесть  человек и оборудованная вертолетная  площадка 5 размером 25x25 м для вертолета МИ-8.

Рис. 1.1(a). ПБУ с четырьмя опорными колоннами

На палубе ПБУ размещены четыре портала 13 для подъемных механизмов опорных колонн, домкраты которых способны обеспечить грузоподъемность 4x2500 т при подъеме корпуса установки.

На ПБУ расположена полностью  электрофицированная с приводом от электродвигателей переменного тока буровая установка 6000ПЭ. Буровая вышка с крупнопанельной решеткой имеет высоту 53 м и грузоподъемность 320 т. Спуско-подъемные операции выполняются с помощью механизма АСП-4 и механизма подачи долота на забой РПД-ЗП. Буровой раствор подается тремя буровыми насосами У8-6 с приводом от электродвигателей 17 постоянного тока мощностью 800 кВт, цементный раствор - четырьмя насосами 15 с приводом от электромотора ПТ 450 кВт. Циркуляционная система бурового раствора состоит из трех рабочих емкостей 12 по 30 м³ и двух по 50 м³, двух сдвоенных вибросит и трех гидроциклонов 60 л/сек для очистки раствора, установленных на главной палубе. В трюме установлены три запасные емкости 16 для раствора по 60 м³.

10 

Рис. 1.1(6). ПБУ с тремя опорными колоннами:

1 - опорный понтон; 2 - колонна; 3 - понтон; 4 - портал подъемника; 5 - сливная емкость раствора; 6

• краны грузовые; 7 - жилая рубка; 8 - пост управления подъемом; 9 - вертолетная площадка; 10 - площадка для труб; 11 - насос; 12 - насос буровой воды; 13 - теплообменники; 14 - емкость; 15 - емкость сухих материалов; 16 - масляная цистерна; 17 - люк; 18 - компрессоры буровой установки; 19 - емкость; 20 - компрессоры дизельстанции; 21 - емкость химреагентов; 22 - насос водяной системы; 23 - емкость соленой воды; 24 - котел; 25 - емкость питьевой воды; 26 - емкость мытьевой воды; 27 - хранилище бензина для вертолетов; 28 - насос для бензина; 29 - расходная топливная емкость; 30 - мерная емкость; 31 - шахта погружных насосов морской воды; 32 - емкость цемента; 33
• расходная емкость цемента; 34 - емкость для сухих материалов; 35 - дизельгенератор; 36 - щит управления; 37 - емкости бурового раствора; 38 - шламовые насосы; 39 - емкость приготовления цементного раствора; 40- насос котельной воды; 41- насос санитарной воды; 42 - буровые насосы;

43 - запасная емкость.

Сыпучие материалы (барит, цемент и  т. д.) хранятся в девяти закрытых бункерах 19 емкостью по 45 м³ каждый, загрузка и выгрузка материала из них производится пневмотранспортом от компрессорной станции по трубопроводам. Объем бункеров позволяет одновременно хранить 135 т цемента, 282 барита и 144 т бентонита.

Электростанция ПБУ состоит  из четырех дизельгенераторов 18 переменного тока мощностью по 1000 кВт каждый с приводом от дизельных моторов мощностью 1500 л. с., двух вспомогательных дизельгенераторов по 150 кВт. В машинном отделении установлен вспомогательный котел производительностью 1 т/ч пара и два опреснителя морской воды по 20 т/сутки. 

В составе  противоположных средств на ПБУ  имеется система водяного тушения  — для всей установки, жидкого  и пенотушения — машиннокотельного отделения и цистерн бурового раствора, паротушения - для топливных цистерн.

ПБУ рассчитано на работу в штормовых условиях при  высоте волн 11,4 м и ветре скоростью  до 44,5 м/с.

На  рис. 1.1(6) показана установка Запата Нор дик, которая представляет собой понтон шестиугольной формы опирающийся на три колонны, расположенные в вырезах по трем граням шестиугольника. Каждая опорная колонна имеет длину 134 м, что позволяет осуществлять бурение на глубине моря 90 м. Колонна квадратного сечения пространственной решатчетой конструкции; по граням колонны установлены рейки для подъемного механизма. Колонна, проходящая через вырез в корпусе, оканчивается внизу опорным понтоном. Она имеет возможность наклоняться в корпусе в вертикальной плоскости, увеличивая этим опорную базу ПБУ на грунт. В корпусе портала на глубине установлены механические подъемники типа «Летурно».

На  палубе понтона имеется площадка для размещения бурильных и обсадных труб, сливная емкость раствора 5, два крана грузоподъемностью 60 и 45 т для обслуживания рабочей  палубы, жилая рубка на 90 человек  экипажа в кондиционируемых помещениях, на которой расположены пост управления подъемом.

Корпус  понтона изготовлен из гофрированной  стали и разделен на герметические  отсетки, имеющие различное название. В одном из отсеков- бортов сделан проем размером 15*12,5 м для прохождения бурового инструмента, а также для размещения устьевого и противовыбросового оборудования. В нижней части проема под днищем установлена съемная решетчатая площадка для обслуживания устьевого оборудования. К борту корпуса прикреплена вертолетная площадка диаметром 25,2 м.

На  палубе находится подкрановый путь с продольными и поперечными  направляющими рельсами, по которым  над проемом передвигается портал с вышкой и буровой лебедкой. Благодаря  передвижению портала по палубе понтона  можно пробурить несколько скважин  без перемещения ПБУ. Вышка грузоподъемностью 600 т и высотой 45 м с основанием 9x9 м имеет крюк грузоподъемнсотью 500 т.

В корпусе  ПБУ расположена судовая электростанция, имеющая четыре дизельгенератора переменного тока мощностью по 800 кВт каждый с приводом от дизелей мощностью по 1200 л. с. С помощью шести теристорных преобразователей (с 15000 элементов) производится преобразование переменного тока в постоянный для привода бурового оборудования с управлением от щита.

В основном зале установлены также два буровых  насоса с приводом от электромоторов мощностью 1650 л. с. каждый.

Для наводки на точку бурения имеется тросовая якорная система.

Основные данные для ряда ПБУ приведены в табл. 1.2.

2. Энергетическое оборудование ПБУ

Машинное  отделение ПБУ вместе с установленной  в нем электростанцией в принципе не отличается от подобных устройств на морских судах. При этом имеется в виду ПБУ современной постройки. Так как ПБУ чаще всего не самоходная установка, и в ней отсутствует двигательный комплект, то машинное отделение включает в себя:

главные дизели-генераторы, питающие энергией электроприводы бурового оборудования и подъемного устройства;

обслуживающие главные двигатели системы охлаждения морской и пресной водой, топливная  с фильтрами, подачи масла с водо- маслохолодильниками, воздушная высокого давления со своими электрокомпрессором для подкачки воздуха и аккумуляторами воздуха - воздушными пусковыми баллонами. В каждую систему естественно, входят насос, трубопровод и управляющая арматура;