Морские буровые установки конспект

Обновлено: 01.07.2024

Конспект : Комплект и компоновка буровых установок, основные параметры.

Буровая установка — это комплекс или система специализированных сборочных единиц, выполняющих в процессе бурения скважины определенные функции и установленные на специальные основания для кинематической связи и транспортирования их. Комплекс или система — это два или более изделий, предназначенных для выполнения определенных функций.

природно-климатические и геологические;
отдаленность от ремонтных баз и источников энергии;
частота перемещения на новые точки бурения;
загазованность окружающей среды, загрязненность рабочих мест промывочным раствором;
необходимость обеспечения бесперебойного процесса бурения для устранения возможных осложнений в стволе скважины; высокая абразивность и коррозионную активность промывочного раствора;
стесненность рабочих мест и др.

Эксплуатационные требования состоят в том, что в процессе эксплуатации работоспособность буровой установки должна обеспечиваться проведением технического обслуживания и ремонтов с максимальной эффективностью. С этой целью необходимо обеспечить высокую ремонтопригодность буровой установки, т.е. доступность ее агрегатов для технического обслуживания и ремонта, возможность контроля технического состояния и замены быстроизнашивающихся узлов и деталей.

Технологические требования связаны с материальными и трудовыми затратами на изготовление буровых установок. К ним относятся:простота форм деталей и конструкции машин, достигаемая максимальным упрощением их структурной схемы; рациональный выбор материала и способа получения заготовок с целью экономии материала; оптимальные точность изготовления и шероховатость поверхности, уменьшение размеров обрабатываемых поверхностей; правильный выбор допусков и посадок, обеспечивающий взаимодействие деталей, взаимозаменяемость, соблюдение их размера для устранения подгоночных работ при сборке; максимальное использование стандартных и унифицированных узлов и деталей;

Экономические требования связаны с необходимостью обеспечения минимальных производственных и эксплуатационных расходов, определяющих эффективность буровой установки. В сфере производства экономические требования удовлетворяются технологичностью конструкций, позволяющей при заданном объеме выпуска и конкретных производственных возможностях изготовить машину при наибольшей производительности труда и наименьшей себестоимости. Важное экономическое требование — экономия металла и других материалов путем снижения материалоемкости машин и оборудования. К эксплуатационным экономическим показателям относятся производительность механического бурения и спускоподъемных операций, время, затрачиваемое на подготовительно-заключительные, вспомогательные и ремонтные работы.

Социальные требования относятся безопасность работы, легкость управления и обеспечение нормальных условий труда для обслуживающего персонала. Социальные требования должны рассматриваться как обязательные, так как условия работы буровиков относятся к тяжелым и опасным. Требования безопасности к конструкции бурового оборудования регламентируются ГОСТ 12.2.041—79.

Специальные требованиясвязаны с условиями работы буровых установок. Компоновочные схемы и габариты буровых установок.

В ГОСТ 16293-82 включены 11 классов буровых установок

Параметры буровых установок: Допускаемая нагрузка на крюке -характеризует способность подъемного механизма установки ( буровой лебедки с приводом, талевой системы и вышки с основанием) воспринимать все виды вертикальных нагрузок от веса бурильной колонны, находящейся в скважине, обсадных труб, спускаемых в скважину, а также нагрузки, возникающие при ликвидации аварий и осложнений в скважине.

Грузоподъемность зависит от конструкции буровой, ее характеристик, а также от скважины.

Исходные данные при выборе наиболее рационального класса буровой установки — проектная глубина и конструкция скважин.

Кроме того, для определения способа транспортировки и монтажа установки необходимо учитывать рельеф местности грунтовые условия, ожидаемую скорость бурения.

Условное обозначение буровой установки:

Шифр буровых установок

БУ1600/100ЭУ , БУ – буровая установка , 1600 - условную глубину бурения,

100 - допускаемую нагрузку на крюке , Э - тип силового привода ( Д - дизельный, ДГ - дизель-гидравлический, ДЭР - дизель-электрический регулируемый, Э - электрический на переменном токе, ЭП - электрический на постоянном токе и др.) У - монтажеспособность буровой установки (У-универсальная монтажеспособность).

Б У3900/225ЭК- БМ Где: Б- буровая , У – установка, 3900 – условная глубина бурения, м, 225 – грузоподъемность т., Э-электрический привод, К – кустовое бурение, БМ – Исполнение блочно - модульное

Классификация буровых установок:

1) по виду работ:

a) для разведочного бурения

b) для эксплуатационного бурения.

с) для технических скважин

2) по способу бурения

а) шнековый (для бурения мягких грунтов)

b) Ударного бурения

c) вращательный способ (роторное и турбинное бурение)

d) ударно-вращательного бурения.

e) вибрационное бурение (для бурения мягких грунтов)

f) огнеструйного бурения.

g) разрядно – импульсное

3) по типу привода

a) электрические буровые (недостатки: необходим источник электроэнергии , что ограничивает работу в труднодосягаемых районах)

4) по технике передвижения

Наземные буровые установки:
Плавучие

По виду работ : 1)для разведочного бурения - установки, предназначенные для бурения структурно-поисковых и геофизических скважин на нефть, газ, воду и др

По способу бурения: шнековый,вращательный (для бурения мягких грунтов)

По технике передвижения : Самоходная

Установка главным образом имеет:

Буровая способна бурить как вращательным способом, так и с промывкой или продувкой скважины, а также шнековым способом насухую. Конструкцией установки предусматривается возможность бурения скважин с очисткой забоя промывкой или продувкой, для чего монтируется буровой насос или компрессои приводится в действие от двигателя автомобиля.р, а также бурение шнековым способом. Буровая способна бурить как вращательным способом, так и с промывкой или продувкой скважины, а также шнековым способом насухую.

Высокая проходимость платформы , скорость монтажа и начала бурения,
Мощность и кинематика вращателя обеспечивают также свинчивание-развинчивание бурильных труб, в результате этого отпадает необходимость в специальных механизмах.

4) Мощность и кинематика вращателя обеспечивают также свинчивание-развинчивание бурильных труб, в результате этого отпадает необходимость в специальных механизмах.

5) Установки предусматривается возможность бурения скважин с очисткой забоя промывкой или продувкой, для чего монтируется буровой насос или компрессои приводится в действие от двигателя автомобиля.р, а также бурение шнековым способом.

Недостатки – ограниченная глубина бурения (300 м) и способ бурения для твердых пород

Стационарные буровые установки грузоподъемностью от 320 до 600 тонн с условной глубиной бурения от 5000 до 8000 метров.

Стационарные буровые установки изготавливаются в любом климатическом исполнении, установки оснащаются мачтовой вышкой с открытой передней гранью,а также различными типами укрытий – твердые (трехслойные панели) или мягкие на металлических каркаСах. Установки могут применяться при строительстве различных типов скважин любой сложности.В зависимости от требований заказчика буровые установки оснащаются циркуляционной системой объемомот 180 до 400 куб.м и различными наборами вспомогательного и очистного оборудования.

3-блок очистки и приготовления растворов

Оборудование для спускоподъемных операций
Оборудование для работы с трубами
оборудование для циркуляции раствора;
Оборудование для нагнетания и долива в скважину бурового раствора
Оборудование для подготовки и распределения сжатого воздуха;
Оборудование для электроснабжения;
Оборудование для водоснабжения и обогрева;
оборудование противовыбросовое;
оборудование для управления и контроля за процессом бурения;
Оборудование для закачивания скважин;
оборудование для транспортирования блоков и модулей;

Оборудование для соцкультбыта;
Оборудование для механизации ремонтных и погрузочно-разгрузочных работ.

Буровые установки для кустового бурения : оснащаются мачтовой вышкой с открытой передней гранью или башенной вышкой повышенной монтажеспособности, а также различными типами укрытий – твердые (трехслойные панели) или мягкие на металлических каркасах. Буровые установки оснащаются циркуляционной системой объемом от 150 до 500 куб.м и различными наборами вспомогательного и очистного оборудования.

Достоинства: Полнорегулируемый привод основных механизмов. Блочно-модульная компоновка новых типов буровых установок. Оперативный контроль за процессом бурения и параметрами бурового раствора. Механизация и автоматизация выполнения трудоемких операций с бурильными и обсадными трубами. Высокоэффективные циркуляционные системы для экологически чистого (беpзамбарного) бурения. Утепление производственных помещений с максимальной утилизацией тепла. Большая глубина бурения. Недостатки –необходимость монтажа, долговременность мобильности.

Виды платформ для бурения на море.

стационарная нефтяная платформа;
Самоподъемная буровая установка
полупогружная нефтяная буровая платформа; морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну;- мобильная морская платформа с выдвижными опорами;
буровое судно; плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти , плавучее сооружение, способное хранить, отгружать и добывать нефть;
нефтяная платформа с растянутыми опорами (плавучее основание с натяжным вертикальным якорным креплением).

Нефтяная платформа Тролль - находится у побережья Норвегии на дне северного моря.

Задача данной платформы - выстоять против жестоких штормов и обеспечить свою устойчивость.

Это — самая высокая постройка, которая когда-либо перемещалась, относительно поверхности

Земли, и является одной из высочайших и наиболее сложных технических проектов в истории.

Буровая палуба и вся надстройка платформы покоится на четырех массивных бетонных опорах, которые уходят вниз, до морского дна на глубину 300 метров. Основание платформы выполнено из 19-ти сборных бетонных блоков изготовленных на суше. Основание отбуксировали на канатах и затопили в глубоком фьорде, где к ним присоединили четыре высокие опоры. Полная высота каждой опоры 369 метров, превышает высоту Эйфелевой башни

Самоподъемная плавучая буровая установка (СПБУ) — это буровая установка, поднимаемая в рабочем состоянии над поверхностью моря на колоннах, опирающихся на грунт. Колонны подвижны в вертикальном направлении относительно основного корпуса (понтона). На верхней палубе понтона и в понтоне располагается технологическое оборудование и средства жизнеобеспечения. СПБУ можно классифицировать по форме понтона; по количеству опорных колонн; по форме поперечного сечения колонн и их конструкции; по конструктивному оформлению нижней части колонн; по типу подъемного механизма; по расположению буровой вышки.

Полупогружные плавучие буровые установки -представляют из себя плавучую конструкцию большая часть которой (а именно - понтоны) погружена в воду на значительную глубину. Это обусловлено стремлением уменьшить влияния волновых воздействий на корпус ППБУ. Погруженные в воду понтоны соединяются с верхним корпусом морской буровой установки с помощью системы вертикальных и наклонных раскосов и вертикальных колонн. Эти колонны обеспечивающие остойчивость всего сооружения называются стабилизирующими. На верхнем корпусе размещаются жилые помещения, все оборудование и большинство запасов Платформа буксируется или же переправляется с одного места бурения на другое самостоятельно за счет имеющейся системы гребных винтов. Большинство полупогружных установок закрепляется на месте предполагаемого бурения цепями или тросами для обеспечения стабильного положения при бурении. Некоорые современные установки снабжены системой динамического позиционирования (ДП), основанной на системе движителей и точной навигации, позволяющих поддерживать точное положение установки при бурении, при этом обходиться без якоря.

Буровое судно — плавучее сооружение для морского бурения скважин, оборудованное центральной прорезью в корпусе, над которой установлена буровая вышка , и системой для удержания судна над устьем скважины. На буровом судне применяются успокоители качки, позволяющие вести бурение скважин при волнении моря 5-6 баллов; при большем волнении бурение прекращается и судно находится в штормовом отстое со смещением от скважины (расстояние до 6-8% от глубины моря) или бурильная колонна отсоединяется от устья скважины. Для увеличения манёвренности и сокращения времени работы при уходе с точки бурения используют т.н. якорные системы круговой ориентации судна . Удержание бурового судна на позиции с помощью системы динамической стабилизации применяется для судов любого класса при глубине моря свыше 200 м и осуществляется автоматически (или вручную) посредством измерительного, информационно- командного и движительно-рулевого комплексов

Морские буровые установки

Месторождения нефти и газа находятся не только на суше, но и под водой. Если месторожение находится недалеко от берега, можно построить наклонные разведочные скважины прямо с суши. Для месторождений, которые находятся далеко от берега (на шельфе), используют морские буровые установки.

Морские буровые установки - это нефтегазопромысловые сооружения, предназначенные для бурения скважин и добычи углеводородного сырья, залегающего под дном акватории.

По своему назначению морские буровые установки разделяются на установки, предназначенные для разведочного бурения скважин, и установки для добычи нефти и газа.

Первая морская установка для добычи нефти - это Луизианская платформа 1947 года. Она имела стальное каркасное основание, которое называется "jacket" или "несущая структура". Такой тип конструкции буровой установки до сих пор остается самым распространенным в мире. Это - 95% всех морских буровых платформ.

В СССР первая нефтяная скважина в открытом море (в 40 км от берега) была пробурена в 1949 году в Каспийском море. Для освоения крупнейшего в то время в мире нефтяного месторождения на мелководье были забиты стальные сваи и на металлических эстакадах были построены более двухсот стационарных платформ и поселок нефтяников Нефтяные камни, вошедший в книгу рекордов Гиннеса.

Сейчас в морском бурении задействовано более 8000 буровых установок. Из морских месторождений в настоящее время добывается более 30% объема добычи нефти и газа.

Типы морских буровых установок

Выделяют два класса морских буровых установок:

- плавучие буровые установки (ПБУ), представляющие собой судно, снабженное буровой установкой;

- морские стационарные платформы (МСП), состоящие из верхнего строения и опорного основания, зафиксированные на все время использования на грунте и являющиеся объектом обустройства морских месторождений нефти и газа. Применение стационарных платформ ограничено глубинами 300-400 м. Полустационарные установки могут работать и на больших глубинах.

Основные виды МСП - это платформы гравитационного типа, мачтовые и свайные.

Гравитационная МСП - это сооружение, устойчивость на грунте которого обеспечивается в основном за счет собственного веса и веса принимаемого балласта.

Буровые платформы гравитационного типа наиболее устойчивы, так как имеют мощное бетонное основание, опирающееся о морское дно. В основание встроены колонны для бурения скважин, резервуары для хранения добытого сырья и трубопроводы. Поверх основания располагается буровая вышка. На таких платформах могут жить десятки и даже сотни рабочих.

МСП мачтовая - морская глубоководная стационарная платформа, устойчивость которой обеспечивается либо оттяжками, либо соответствующим объемом плавучести.

МСП свайная - морская стационарная платформа свайного типа - сооружение, устойчивость на грунте которого обеспечивается в основном за счет забитых в грунт свай.

Мелководная платформа на колоннах - платформа на колоннах, высота которых сопоставима с характерным размером поперечного сечения.

Глубоководная платформа на колоннах - платформа на колоннах, высотой существенно превосходящих характерный размер поперечного сечения. Она состоит из следующих элементов: колонн, нижнего опорного основания, соприкасающегося с дном акватории, и верхней несущей конструкции.

Еще один вид МСП - это конструкционный остров (кессон), мелководная платформа на сплошном металлическом основании.

Из-за статичности конструкции применение стационарных платформ оправдано для месторождений с доказанными объемами полезных ископаемых.

Для иных случаев созданы ПБУ, способные самостоятельно или с помощью буксиров менять районы бурения.

Погружная ПБУ - это ПБУ, опирающаяся в рабочем состоянии на грунт.

Самоподъемные ПБУ представляют собой понтоны, в центре которых размещают буровые установки, а по краям - опорные колонны.

В точке бурения с помощью гидравлических домкратов колонны опускаются, достигают дна, опираются на грунт и заглубляются в него, а платформа поднимается над поверхностью воды. После окончания бурения в одном месте платформу переводят в другое.

Надежность установки самоподъемных буровых платформ зависит от прочности грунта, образующего дно в месте бурения.

На больших глубинах используют полупогружные буровые установки (ППБУ), которые плавают над зоной бурения, удерживаемые якорями, растяжками или подруливающими устройствами. Стабилизируются такие платформы с помощью выдвижных колонн. На платформе монтируется буровое оборудование, располагаются вспомогательные службы, жилье для персонала.

Бурение скважин может выполняться на суше и на воде. Второе намного труднее и дороже. Объясняется это давлением большой массы воды и необходимостью выполнения предварительных работ по организации основания, где будет в дальнейшем расположено буровое оборудование. Также влияют сложные условия работы гидрологического и метеорологического характера.

Плавучая буровая установка подвергается воздействию ветра, течению и волнению воды. Качка оборудования, в свою очередь, влияет на физиологическое состояние рабочих. Сильные волны могут вывести из строя оборудование.

Затрудняют бурение скважин на море и рыхлые породы, составляющие морское дно. В этом случае необходимы дополнительные материальные затраты, чтобы обеспечить экологическую чистоту окружающей среды в месте буровых работ.

Технологии бурения на суше малоэффективны на воде, поэтому морское бурение постоянно требует разработки и применения современных методов и способов. Морские буровые скважины являются массивными дорогостоящими установками, в которых обобщён и воплощён весь имеющийся опыт бурения на море.

Виды морского бурения

Бурение скважин в морских условиях выполняется в разных акваториях Мирового океана, а также на внутренних морях. Данные работы предполагают разведку и разработку месторождений газа и нефти, полезных ископаемых. Кроме того, это один из способов различных научных исследований и инженерных разработок.

В зависимости от цели бурение делится на:

неглубокое — не превышает 500 м от уровня дна моря;
глубоководное — ниже 500 м.

В первом случае ищут твёрдые полезные ископаемые, проводят изыскания, научные исследования. Глубокое бурение позволяет найти и разработать залежи газа и нефти. Кроме того, в обоих случаях может выполняться изучение строения коры земного шара.

Определяющие условия морского бурения

Специфическую технологию подводного бурения определяют различные факторы. Среди них выделяются:

естественные;
технические;
технологические.

Основными будут естественные факторы, обусловленные гидрометеорологическими, геоморфологическими, горно-геологическими условиями.

В первую группу условий войдут все характеристики морской среды (волнение, температура, наличие ледового покрова, колебания уровня, скорость течения воды, видимость). Наибольшую трудность вызывают температуры ниже нуля, которые ведут к обледенению оборудования, и плохая видимость.

Сложность геоморфологических условий определяют строение берегов, состав почвы дна, его топография, глубина воды.

К горно-геологическим условиям относятся геологическое строение месторождения, физико-механические свойства пород в месте бурения, морфологические особенности продуктивных отложений в местах разработок.

Технические и технологические факторы

Данные факторы обуславливают эффективность бурения морских скважин.

Техническая составляющая определяется применением разных типов морских буровых оснований, которые делятся на два вида: ползающие и опорные на дно.

Применяются различные способы стабилизации морских буровых оснований. Они бывают статическими и динамическими. Используются также разные типы буровых станков, инструменты и схемы компоновки оборудования: специальное морское, наземное и комбинированное оборудование.

Технологические факторы состоят из назначения скважины, способов и видов её бурения.

Скважины делятся на инженерно-геологические, эксплуатационные, разведочные, структурно-картировочные. Выполняют их гидромеханическим, вращательным, комбинированным способом. При этом может производиться поинтервальное апробирование, вынос породы потоком воды либо ведётся сплошной забой.

Виды способов бурения разведочных скважин

Работы на море ведутся рациональными способами, которые обеспечивают полноту выполнения при минимальных затратах. Выбор способа определяется назначением скважины. Его эффективность определяется следующими показателями:

геологическая информативность;
эксплуатационно-технологические возможности;
техническая и экономическая целесообразность.

Наиболее рациональным является ударный способ бурения. В зависимости от керна он подразделяется на ударный сплошной, клюющий кольцевой и ударно-забивной забой.

Ударный способ разрушает породы долотами и удаляет отработку желонками, используется при крепких породах.

При клюющем способе происходит углубление керноприёмного стакана в породу путём сбрасывания с высоты, затем поднятый на поверхность стакан опорожняется.

Разновидностью ударного способа является забивной, при котором породоразрушающее оборудование представляет собой трубчатый керноприёмник с кольцевым башмаком.

Преимущество ударно-забивного способа состоит в том, что он позволяет бурить скважины любых диаметров в любых породах.

Незаменимым способом при бурении скважин для инженерно-геологических изысканий является вращательный. Он позволяет обеспечить качественный керн и в мягких, и в твёрдых породах.

Характеристика проблем бурения на море

Морские буровые установки сталкиваются с рядом проблем, которые существенно могут снизить эффективность выполняемых работ.

К наиболее основным проблемам относятся следующие:

дрейф и качка подвижной буровой установки;
неустойчивость рыхлых пород разрезов морского дна в месте бурения, их сильная обводнённость;
сохранение чистоты окружающей среды;
трудность организации работ по замкнутой циркуляции воды;
невозможность для бурильщика видеть придонное устье скважины;
преждевременный выход из строя оборудования, инструментов, находящихся в агрессивной среде;
подбор особенных схем и способов бурения и др.

Кроме того, скважина бывает заполнена водой до уровня дна моря. Это ведёт к ослаблению энергии удара. Дрейф и подводные течения мешают сохранять строгую вертикальность ударного инструмента и ослабляет его погружение в рабочую породу.

Оборудование для морского бурения

Морское бурение скважин осуществляется с плавучих буровых средств, расположенных на поверхности воды. На дне моря устанавливаются комплексы специального подводного устьевого оборудования. Они меньше подвергаются повреждениям даже при смещении плавучей платформы.

Подводные комплексы позволяют соединить в единое целое оборудование, расположенное на поверхности воды и на дне моря, обеспечивая эффективность работ.

При использовании подводного оборудования достигается большая точность направления бурильного инструмента в скважину, а также обеспечивается замкнутая циркуляция бурового раствора. Кроме того, замкнутая технологическая связь позволяет точнее управлять процессом бурения.

Устьевое оборудование надёжно закрывает бурящуюся скважину, предотвращая выбросы при авариях или сильных волнениях на море.

Подводное устьевое оборудование имеет несколько модификаций, использование которых позволяет бурить скважины на разных глубинах.

Они все соответствуют требованиям, которые предъявляются к данному оборудованию:

прочные;
вибростойкие;
выдерживающие сильное внешнее давление;
герметичные;
управляемые дистанционно.

Обслуживающее оборудование

Прежде чем морская скважина будет пробурена, проводятся предварительные работы по обслуживанию установки плавучих средств для бурения.

Обслуживающее оборудование позволяет выполнить ряд следующих задач:

доставка к месту разработки опорных блоков и плавсредств;
обеспечение работы стационарных платформ путём доставки необходимых материалов и инструментов;
установка трубопроводов на морском дне;
очистка акватории разработки от загрязнения во время проведения бурильных работ;
предотвращение аварий и пожаров на месте разработки месторождений.

Решение данных задач возлагается на следующее обслуживающее оборудование:

морские суда с функцией снабжения разработок, имеющие по необходимости ледовое подкрепление;
суда с крановым оборудованием для выполнения разгрузочно-погрузочных работ;
буксиры, трубоукладочные и транспортные баржи;
пожарные суда;
комплексы по очистке акватории;
пассажирские суда для перевозки обслуживающего персонала, а также эвакуации в случае опасных ситуаций;
морская авиация для обслуживания объектов.

При наличии полного комплекта обслуживающего оборудования бурение морских скважин будет выполняться качественно и в срок.

Требования к морскому бурению

В морском бурении используются трубы разного диаметра. Наиболее распространённый диаметр – 0,127 м, при этом диаметр самой скважины будет не менее 0,132 м.

Существуют установленные законом требования к выполнению геологических разрезов на допустимых глубинах акваторий, а также эксплуатационно-технические требования к ведению работ.

Максимальная глубина не может превышать 300 м, диаметр скважины в зависимости от структуры породы (рыхлые/твёрдые) находится в диапазоне (max/min) для рыхлых пород – 0,325/0,146, для твёрдых – 0, 131/0,059.

Ширина зоны шельфа колеблется от сотен метров до десятков километров. Удаленность скважины от берега может достигать 5 км.

Техника бурения

Морское бурение с подводным расположением устья отлично от подобных работ на суше. Здесь применяется специальная технология, состоящая из отдельных пошаговых действий.

Первоначально в морское дно забивается свая, выполняющая роль направления бурения. Затем в этом месте устанавливается донная плита. На ней монтируется подводное устьевое оборудование. Масса его может составлять до 175 тонн, высота – до 12 м. Подводная часть соединяется с плавучим оборудованием, где установлены специальные системы натяжения и поплавки.

Подводный комплекс включает в себя блок дивертора, систему управления, блок превенторов, аварийную акустическую систему.

Стоимость одной морской скважины в обычных условиях может доходить до 6 млн. долларов, в арктических условиях — до 50 млн. долларов.

Морские буровые установки принято классифицировать по двум признакам:

- по принципиальной конструктивной схеме и положению в рабочем состоянии сооружения (средства), служащего основанием (монтажной базой) бурового оборудования;

- по условной предельной глубине бурения, т.е. по признаку, являющемуся основным для сухопутных буровых установок.

По первому признаку, т.е. по особенностям основания (монтажной базы), все буровые установки принято классифицировать следующим образом: стационарные – свайные, опорно-свайные, опорные; передвижные опорные – самоподъемные, с погружным корпусом; безопорные – полупогружные, буровые суда.

Конструкция стационарной платформы определяется, во-первых, условиями окружающей среды, а во-вторых, принятой схемой разработки.

К условиям окружающей среды относятся: глубина моря, волновые, ветровые, сейсмические и ледовые нагрузки, течения, физико-механические свойства грунтов, слагающих дно в месте установки платформы. Проекты разработки и оснащения морских нефтегазовых месторождений предусматривают определение количества наклонно направленных скважин, располагаемых на одной платформе (10 – 30 и более в зависимости от геологических условий месторождения), и всего комплекса оборудования для подготовки, транспортировки и хранения нефти. Сочетание всех перечисленных факторов определяет нагрузки на сооружение, а отсюда и его конструктивное решение.

Стационарное основание связано с морским дном и передает на него вес бурового оборудования и все нагрузки, возникающие в период строительства скважины. Конструкция стационарного основания зависит от условий, для которых оно предназначено, и в первую очередь от глубины моря. Наиболее простым видом стационарного основания является свайное.

Основное преимущество свайных оснований – их низкая стоимость по сравнению с другими видами оснований, недостаток – в ограничении области применения малыми глубинами моря (25 – 40 м) и невозможность многократного использования.

Стационарные опорно-свайные и опорные основания позволяют проводить буровые работы до глубин моря порядка 150 м. Стационарная буровая платформа состоит из двух частей: подводной и надводной. Подводная часть включает один или несколько опорных блоков. Наиболее широко применяют опорные блоки пирамидальной формы. Надводная часть имеет одну или несколько секций и представляет собой пространственный каркас. Все оборудование может быть размещено на одном уровне (палубе) или на двух. Двухъярусное размещение позволяет сократить размеры площадки. В этом случае на нижней палубе устанавливают растворный узел, буровые насосы, блок очистки бурового раствора, устьевое оборудование. Все остальное буровое оборудование выносят на верхнюю палубу. Здесь же располагают жилые помещения и вертолетную площадку. У стационарных платформ опорно-свайного типа после установки в заданном пункте забивают сваи внутри опорных колонн и затем цементируют их.

Лекция № 5. Конструкция платформ различных типов, схемы плавучих морских оснований.

Морская стационарная платформа (МСП) – уникальное гидротехническое сооружение, предназначенное для установки на ней бурового, нефтепромыслового и вспомогательного оборудования, обеспечивающего бурение скважин, добычу нефти и газа, их подготовку, а также оборудования и систем для производства других работ, связанных с разработкой морских нефтяных и газовых месторождений (оборудование для закачки воды в пласт, капитального ремонта скважин, средства автоматизации по транспорту нефти, средства связи с береговыми объектами и т.п.).

Рис. 6 - Общая схема Самоподнимающейся плавучей буровой установки (СПБУ).

Рис. 7 - Общая схема Полупогружной плавучей бурвой установки (ППБУ).

ППБУ применяют в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых структурах и месторождениях в акваториях с глубин 90—100 м, когда использование СПБУ становится экономически не оправданным, до глубин 200—300 м и более.

При разработке морских месторождений в основном два главных фактора определяют направление работ в области проектирования и строительства гидротехнических объектов в море. Такими факторами являются ограничения, накладываемые условиями окружающей среды, и высокая стоимость морских операций. Эти факторы в основном обусловливают все решения в проектировании и конструировании МСП, выборе оборудования, способов строительства и организации работ в данной акватории моря.

Таким образом, морская стационарная платформа является индивидуальными конструкциями, предназначенными для конкретного района работ.

В последние годы, в связи с широкими разработками по освоению морских нефтяных месторождений в различных районах Мирового океана, предложен и осуществлен ряд новых типов и конструкции МСП.

Эти типы и конструкции МСП различают по следующим признакам:

- способу опирания и крепления к морскому дну;

- по материалу и другим признакам.

По способу опирания и крепления к морскому дну МСП бывают: свайные, гравитационные, свайно-гравитационные, маятниковые и натяжные, а также плавающего типа.

По типу конструкции: сквозные, сплошные и комбинированные.

По материалу конструкции: металлические, железобетонные и комбинированные.

Сквозные конструкции выполняются решетчатыми. Элементы решетки занимают относительно небольшую площадь по сравнению с площадью граней пространственной фермы. Сплошные конструкции (например, бетонные) непроницаемы по всей площади внешнего контура сооружения.

Реализация и разработка большого количества проектов конструкций МСП затруднили их изучение и определение технико-экономических возможностей, и главное – определение направления развития проектирования и производства МСП. Для облегчения работ в данном направлении отечественными и зарубежными специалистами предложены варианты классификации МСП. Основными признаками классификации приняты: размещение оборудования (подводное, надводное, комбинированное), способ монтажа, характер деформации опор, тип конструкции, сопротивление внешним воздействиям, статическая и динамическая жесткости, характер крепления, материал, способ транспортировки и монтаж опорной части.

На данном уровне развития проектного дела авторы рекомендуют провести условно границу между глубоководными и обычными конструкциями МСП, приняв глубину моря 300 м, выше которой все конструкции следует считать глубоководными. На рисунке 8 приведена классификация глубоководных МСП. На первом уровне классификации проведено деление МСП на жесткие и упругие. По мнению авторов, такое деление является объективными, так как оно отражает конструкцию платформы (размеры, конфигурацию) и указывает период собственных колебаний, который у жестких составляет 4 - 6 с и упругих превышает 20 с, а в отдельных случаях достигает 138 с.

На втором уровне классификации жесткие конструкции классифицированы по способу обеспечения их устойчивости под воздействием внешних нагрузок на гравитационные, свайные и гравитационно-свайные.

В первом случае сооружение не сдвигается относительно морского дна благодаря собственной массе и во втором – оно не смещается из-за крепления его сваями. Гравитационно-свайные сооружения не сдвигаются благодаря собственной массе и системе свай.

Третий уровень классификации жестких МСП характеризует материал конструкции: бетон, сталь или бетон-сталь.

Упругие конструкции на втором уровне по способу крепления разделены на башни с оттяжками, плавучие башни и гибкие башни.

Рисунок 8 – Классификация глубоководных МСП

Башни с оттяжками сохраняют свою устойчивость системой оттяжек, понтонов плавучести и противовесов. Плавучие башни подобны качающемуся маятнику, они возвращаются в состояние равновесия с помощью понтонов плавучести, расположенных в верхней части конструкции. Гибкие башни отклоняются от вертикали под действием волн, но при этом они, подобно сжатой пружине, стремятся возвратиться в состояние равновесия. Из-за небольшого количества проектов упругих сооружений авторы не считают целесообразным классифицировать их на третьем уровне.

Читайте также: