Передвижные погружные буровые установки (ПБУ).

МОРСКИЕ

НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ

СООРУЖЕНИЯ

Лекция № 1

Сооружения для бурения и освоения морских скважин

1.1. Этапы развития:

1.1.1. Первыми начали осваиваться н/г залежи, частично уходящие в море.

Технология сводилась к простому «увеличению» суши путём засыпки мелководных участков, с которых традиционным способом и бурились отдельные скважины.

1.1.2. Затем, стали строить эстакады, вдоль которых возводились приэстакадные площадки, с которых и бурилось по нескольку скважин на небольшом расстоянии друг от друга.

Однако, при глубинах моря свыше 10 м и значительном удалении от берега данная технология становилась неэффективной.

Подобный подход применим также и на заболоченных и периодически заливаемых участках суши и территорией с вечной мерзлотой.

1.1.3. После эстакад началось строительство отдельных небольших оснований под буровые вышки и оборудование.

1.1.4. Дальнейший прогресс позволил перейти на отдельных основаниях к бурению куста скважин методом наклонно – направленного бурения.

1.1.5. Затем, появились основания кессонного типа, погруженные на дно моря – так называемые погружные основания.

1.1.6. Наконец, для ускорения освоения месторождений была создана технология бурения с морских плавучих буровых установок (МПБУ).

1.1.7. Для арктических морей, где ледовый покров сохраняется свыше 10 месяцев, разрабатываются подводные буровые суда.

Причём, разведочные скважины бурятся, как правило, с МПБУ, а эксплуатационные – преимущественно со стационарных платформ.

В настоящее время создано несколько конструкций МПБУ, предназначенных для разных глубин моря:

- погружные;

- самоподъёмные;

- полупогружные;

- буровые суда.

При этом, погружные и самоподъёмные МПБУ опираются на дно, а полупогружные и буровые суда фиксируются на точке бурения либо с помощью якорных систем, либо путём динамического позиционирования; т.е. удержания МПБУ на точке специальными двигателями с помощью спутниковой навигации.

Передвижные погружные буровые установки (ПБУ).

При глубинах моря меньше 2,14 м подобные установки работать не могут.

Максимальная глубина (на сегодняшний день), доступная подобным устройствам, составляет 55 м.

Первая подобная установка, способная работать на глубинах до 10 м, была принята в эксплуатацию в 1948 г.

Затем, последовала серия из 30 погружных буровых установок, различающихся элементами для передвижения и фиксации.

Все они были предназначены для бурения разведочных скважин на мелководье в диапазоне глубин от 2 до 20 (некоторые до 50 ) м.

Все ПБУ имеют подводный корпус или понтон, на который опираются колонны (рис.1).

Если диаметры колонн невелики (1 – 2 м), то они не могут обеспечить остойчивость ПБУ при погружении на дно.

Поэтому, приходится заполнять понтон водой так, чтобы он накренился и одним краем коснулся дна.

Затем, понтон заполняют водой полностью и он ложится на дно всей поверхностью.

Если, диаметр колонн значителен (4 – 8 м), то понтон и верхняя палуба перемещаются параллельно поверхности воды в нужную точку.

Затем, понтон равномерно заполняют водой и он ложится на дно.

При этом, никакой якорной системы для удержания ПБУ на точке бурения, как правило, не требуется.

Для подъёма ПБУ со дна требуется система размыва грунта под днищем понтона для уменьшения сил присоса.

В настоящее время в мире насчитывается около 60 ПБУ, принадлежащих примерно 20 компаниям, которые, чаще всего, сдаются а аренду.

Основные характеристики ПБУ приведены в таблицах 1 – 6.

Лекция № 2

1.3. Самоподъёмные плавучие буровые установки (СПБУ).

Первая СПБУ, построенная в 1954 г, представляла собой усовершенствованную модель передвижного дока, который использовался армией США во 2 мировой войне.

Она имела размеры 58х7,5х2,5 м и буровую вышку, консольно располагающуюся с одного борта.

К 1960 году в США в эксплуатации было уже около 30 подобных СПБУ.

В настоящее время СПБУ получили наибольшее распространение – их количество достигает 50 % от всех плавучих буровых.

Это объясняется тем, что СПБУ (в отличии от ПБУ) могут работать практически при любой погоде, поскольку опираются на дно так, что волновые и ветровые нагрузки не влияют на её положение.

Кроме того, хотя СПБУ и являются, в основном, не самоходными, их с помощью специальных транспортных судов можно быстро доставить в любую акваторию мира.

Именно поэтому, в настоящее время, около 110 фирм имеют в наличии около 500 СПБУ; причём, 11,6 % из них построено в период с 1956 по 1969 г.; 29,8 % с 1970 по 1979 ; 49,2 % с 1980 по 1985 г.; и 9,4 % за последние годы.

Любая СПБУ (рис.2) представляет собой баржу (реже понтон), оснащенную несколькими выдвижными опорами.

На барже располагается весь комплекс бурового оборудования и жилой модуль с вертолетной площадкой.

Опоры снабжены опорными башмаками, которые, при необходимости, закрепляются на дне сваями; реже опоры связываются общей опорной плитой, полностью лежащей на дне.

В плавучем состоянии опоры подняты, а на точке бурения их опускают на дно с помощью специальных домкратов.

Затем, баржу поднимают над водой на такую высоту, чтобы волны не достигали палубы.

Преимущественно СПБУ используют для бурения в водах глубиной 20 – 150 м.

Основные характеристики СПБУ приведены в таблицах 7 – 13.

В последние годы созданы проектыСПБУ для глубин моря до 180 м., например, проект фирмы «Бетлехем Стил».

Эта СПБУ имеет 1 опорную колонну, закреплённую в донной плите с размерами 91,5х 81х 4,9 м.

Угол наклона между опорой и плитой может изменяться, что позволяет стабилизировать установку на дне с уклоном до 3⁰.

Опорная колонна в сечении имеет вид треугольника со сторонами 33,6 м и выполнена в виде решетчатой конструкции из труб ø 1,8 м.

Лекция № 3

Буровая установка выполнена консольно и имеет размеры 12,2х30,5 м, причем, она может выдвигаться на 18,3 м.

Подобный подход позволяет «надвинуться» на стационарную добывающую платформу и пробурить через окно в глубоководном основании дополнительную скважину, или провести ремонтные работы, ибо максимальная нагрузка на край буровой достигает 590 т., а палубная нагрузка 4750 т.

Практически все существующие СПБУ используются для бурения только на незамерзающих акваториях, ибо в ледовых условиях опоры могут не выдержать нагрузок льда.

Поэтому, когда море замерзает, СПБУ прекращают бурение и их уводят в порт или другие регионы.

В мировой практике для замерзающих акваторий (в основном для мелководья) используют следующие технологии:

- создание искусственных островов (намывных или ледовых);

-создание железобетонных платформ большого диаметра;

- создание платформ кессонного типа (например, Моликпак);

- создание ледостойких платформ (например, Куллук).

Все эти сооружения имеют очень высокую стоимость, которая может и не окупиться добытыми углеводородами.

В РФ разработано новое оригинальное решение, не имеющее мировых аналогов.

Его суть сводится к созданию комплекса, состоящего из СПБУ с «П» образным корпусом и ледостойкой опоры – платформы (ЛСП) с расположенным на ней технологическим блок – модулем.

В корпус СПБУ вводится на плаву ЛСП, так, чтобы их днища находились на одном уровне, а сами они создавали бы единый комплекс для буксировки на место работ (рис.3).

На точке бурения ЛСП с помощью опорно – подъёмных механизмов (домкратов) и под собственным весом опускается на дно, а СПБУ поднимется над уровнем моря так, чтобы её верхняя палуба встала вровень с верхней палубой ЛСП (рис. 4).

При необходимости ЛСП закрепляется на дне сваями.

После установки на точке бурения буровая вышка домкратами перемещается на ЛСП и приступает к работе (рис.5).

По завершении буровых работ вышка возвращается в исходное положение, СПБУ опускается на воду (разумеется, в период свободный ото льда) и может быть отбуксирована в док за очередной ЛСП (рис.6).

ЛСП остаётся на месте и служит эксплуатационной платформой, разумеется, после дополнительного монтажа необходимого оборудования (рис.7).

Подобная конструкция рекомендована для освоения Харасавейского и Крузенштерновского месторождений (Карское море), залегающих частью на мелководье, а частью на суше.

Предложенная конструкция применима в условиях замерзающего мелководья на глубинах 2 – 20 м.

Более того, подобная конструкции позволяет избежать одной из существенных проблем многоопорных платформ – нагромождения льда между опорами.

Итак, СПБУ используется многократно, как челночный носитель технологической платформы.

Настоящее время по заказу ОАО «Газпром» разрабатывается мелкосидящая СПБУ с 4 опорными колоннами сечением 2,8х2,8 м и высотой 78 м с выдвижной консолью (до 9,14 м) с буровой вышкой.

Габариты СПБУ 50х37х5,8 м.

СПБУ снабжена 3 дизельгенераторами по 850 кВт и двумя кранами с грузоподъёмностью 20 и 34 т.

Кроме того, уже изготовлена отечественная 3-х опорная СПБУ «Арктическая 65000/10-30» с габаритами 88х68х9,7 м с выдвижной консолью с буровой вышкой.

Её масса в порожнем состоянии 14800 т, технологические запасы 1700 т, ø опор 6 м.

Имеются два крана с грузоподъёмностью по 70 т.

Лекция № 4