МОРСКАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

Плавучие буровые установки

Строительство стационарных платформ связано со значительным финансовым риском в случае безрезультативности разведочного бурения. При этом возникают значительные потери материально-технических средств, а сама оставленная платформа представляет для безопасности судоходства серьезную угрозу в акватории, где ведутся поисково-разведочные работы. Данное обстоятельство привело к необходимости создания принципиально новых морских нефтегазопромысловых сооружений - плавучих и передвижных буровых установок, из которых наиболее распространены следующие типы:

• затопляемая баржа;
• затопляемое основание;
• буровое судно;
• передвижная буровая установка;
• погружная или полупогружная буровая установка.

Первоначально использовали затопляемые баржи, которые в основном применимы в заболоченных местах и внутренних водоемах с глубиной, не превышающей высоту борта. При работах на больших глубинах вместо баржи потребовалось уже сооружение затопляемых оснований с приподнятой на опорах-стойках рабочей площадкой для размещения на ней основного и вспомогательного оборудования. Затопляемые баржи и основания устанавливают на точке бурения путем приема морской воды в балластные отсеки, а после окончания работ откачивают или продувают воду из отсеков для возможности транспортирования установок. Устойчивость основания при погружении обеспечивается за счет дополнительных понтонов.

Увеличение глубин моря и необходимость расширения области применения плавучих установок привело к созданию разнообразных конструкций передвижных буровых установок. Передвижную установку с погружным понтоном применяют при небольшой глубине водоемов. Основной ее конструктивной особенностью является то, что производственная площадка и понтоны связаны в общую жесткую систему при помощи стоек или колонн, соединенных между собой распорками и подкосами.

Основное преимущество этих установок заключается в возможности их использования на слабых грунтах дна моря, так как наличие самостоятельного понтона, опирающегося на него, позволяет значительно уменьшить давление на грунт, а недостаток - в высоком расположении центра тяжести основания, что делает установку неустойчивой на плаву, особенно в условиях штормовой погоды и на больших глубинах моря.

Погружение и подъем установки осуществляют путем подачи балласта в корпус или откачки его с помощью насосов и клапанов, расположенных в различных отсеках. Балластные насосы и задвижки с гидравлическим приводом находятся в насосных отсеках нижнего корпуса платформы. Всеми операциями по подъему и погружению управляют дистанционно со щитов пульта управления, установленных в операторском помещении на рабочей палубе. Здесь расположены также контрольно-измерительные приборы, показывающие количество воды в каждом отсеке, инклинометры для определения крена, а также аппаратура, показывающая осадку платформы во время ее подъема и погружения.

При буксировке платформы на новое место предварительно ее погружают до определенной глубины, а на точке бурения ее опускают окончательно на морское дно. Практика показывает, что установку платформы над центром скважины можно осуществить с точностью до нескольких дюймов. Эту сложную операцию выполняют с помощью специальной системы заякоривания.

Самоподъемные передвижные установки предназначены для бурения разведочных и эксплуатационных скважин. Они состоят из трех узлов:

• плавучего корпуса (понтона), на котором размещается все технологическое, энергетическое и вспомогательное оборудование, а также инструменты и материалы;
• гидравлических или электромеханических подъемников;
• опорных колонн.

Основными преимуществами установок данного типа являются:

• возможность бурения на сравнительно больших глубинах моря за счет мощных опорных или решетчатых колонн с высокой поперечной жесткостью;
• применение в широком диапазоне глубин моря, определяемом длиной опорных колонн;
• периодическое использование в районах с различными глубинами моря и волновым режимом, что улучшает условия работы опорных колонн за счет изменения положения зоны периодического смачивания, где коррозия происходит с наибольшей интенсивностью.

Основной недостаток этого оборудования заключается в его неустойчивости при сооружении на слабых или илистых донных грунтах.

Самоподъемные передвижные буровые установки различаются по конструкции и форме корпуса (прямоугольной или треугольной), числу опорных колонн (от 3 до 14) и их типу, а также системам подъемных механизмов. Опоры могут быть вертикальными или наклонными, сплошными цилиндрическими или четырехугольными решетчатой конструкции. Наклонные опоры применяют при увеличении базы основания и обеспечении необходимой устойчивости сооружения в рабочем положении. В этом случае установка должна иметь механизм наклонения опор.

Для спуска опорных колонн, задавливания их в грунт, подъема корпуса до нужной рабочей высоты, а также для возможности транспортирования установки применяют гидравлические или электромеханические подъемные механизмы. В первом случае взаимодействие корпуса с опорными колоннами осуществляется путем перехватов относительно него подвижных и неподвижных траверс, которые соответственно закреплены подвижным штоком силового цилиндра и неподвижным цилиндром. В электромеханическом подъемнике применяется реечно-шестеренчатый механизм, взаимодействие которого с опорной колонной происходит за счет перекатывания по ее рейкам неподвижных относительно корпуса шестерен.

Полный цикл работы установки самоподъемного типа состоит из следующих операций:

• буксировки на точку бурения;
• спуска опорных колонн до дна;
• задавливания последних в морской грунт;
• подъема корпуса на нужную высоту над уровнем моря;
• подготовки к монтажу стационарного блока крановым судном;
• монтажа крановым судном стационарного блока;
• подготовки установки для бурения;
• проведения буровых работ;
• подготовки скважины к эксплуатации на стационарном блоке платформы;
• спуска корпуса установки на воду;
• выдергивания и подъема опорных колонн;
• транспортирования установки с точки бурения.

При освоении морских месторождений нефти и на все больших глубинах стационарные основания и плавучие буровые установки оказались непригодными, так как опирающиеся на дно моря сооружения становятся слишком громоздкими, металлоемкими и дорогостоящими. Возникают особые трудности при их изготовлении, транспортировании и установке на точке бурения. Задачи, связанные с освоением больших глубин, решаются с помощью конструкций плавучего типа, таких как буровые суда и полупогружные установки. Для этого необходимо было разработать:

• специальное буровое или полупогружное судно, оборудованное мощной установкой для работы на значительных глубинах;
• возможность удерживания судна над устьем скважины, расположенной на морском дне, с учетом течений, ветровых и волновых нагрузок;
• способ определения положения устья скважины для повторного спуска в него бурильной колонны после проведения спуско-подъемных или иных операций в процессе бурения;
• герметизированную циркуляционную систему, позволяющую осуществлять замкнутую циркуляцию бурового раствора;
• установку превентерного оборудования и устья скважины на морском дне, дистанционное управление и контроль за их работой с борта судна.

Основные преимущества сооружений плавучего типа заключаются в следующем:

• ПБУ и БС полностью изготавливают на судостроительных заводах, включая монтаж промыслового и бурового оборудования;
• отпадает необходимость в строительстве громоздких и дорогостоящих гидротехнических сооружений, опирающихся на дно моря;
• спецсуда обладают высокими мореходными качествами, позволяющими после завершения буровых работ на одной точке быстро перебазироваться на плаву в район проводки очередной скважины;
• есть возможность применения одной и той же установки для бурения скважин в широком диапазоне изменения глубин моря.