12) Полупогружные плавучие буровые установки (ппбу), назначение и типы 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.

ППБУ с якорной системой удержания состоит из основания и смонтированной на нем платформы с буровым оборудованием. Основание включает понтоны с переменной плавучестью и опоры под платформу, обладающие положительной плавучестью. В транспортном положении, несмотря на большую массу ППБУ, верхняя часть понтонов выступает над уровнем моря. На точке бурения понтоны заполняются водой, основание погружается на 18—30 м под уровень моря и заякоривается. Платформа с оборудованием при ее жестком соединении с основанием остается на высоте, недосягаемой для волн во время шторма, или ее поднимают на такую же высоту по опорам домкратами. 

В полупогруженном положении ППБУ удерживается за счет плавучести опор. При этом понтоны, обладающие большой площадью миделевого сечения, оказываются вне волнового воздействия, затухающего с глубиной моря, а миделевое сечение опор, воспринимающих давление волн, незначительно, причем заполненные водой понтоны снижают центр тяжести ППБУ. Уменьшение площади сечения элементов, воспринимающих сильные волновые нагрузки, и снижение центра тяжести ППБУ повышают ее устойчивость.

Максимальные глубины моря для ППБУ с якорной системой удержания над скважиной ограничены 300 м, так как с глубиной существенно возрастают длина якорных тросов, габариты и масса якорных лебедок, затрудняются процессы заякоривания и увеличивается дрейф основания.

ППБУ с динамическим позиционированием конструктивно отличается от ППБУ предыдущего типа только системой удержания установки над скважиной в процессе бурения. В рассматриваемой ППБУ якорная система удержания заменена динамической, которая включает 8 винтов продольного и поперечного перемещения, акустическую аппаратуру и вычислительную машину. Излучаемые сигналы отражаются от дна, воспринимаются гидрофонами, и вычислительная маши на определяет положение ППБУ. При смещении ее по отношению к скважине автоматически подается команда на соот­ветствующие двигатели, и установка возвращается на исходную точку с заданными координатами.

В отличие от якорных систем эффективность динамической системы увеличивается с ростом глубины моря. При возрастании глубины повышается удельная точность (отношение горизонтального смещения к глубине воды), но стоимость системы стабилизации не увеличивается.

Поэтому ППБУ с динамическим позиционированием применяют для работы на глубинах моря до 6000 м.

ППБУ с якорной и динамической системами стабилизации удерживаются в полупогруженном состоянии за счет плавучести опор, соединяющих подводные понтоны с надводной платформой. Количество и диаметры опор в конструкциях ППБУ ограничены относительно их увеличения в целях снижения сил волнового воздействия на устойчивость основания.

Однако это приводит к росту вертикальных колебаний установки, так как из-за малой площади опор по ватерлинии ППБУ очень чувствительна к перемещениям оборудования на платформе и изменению ее нагружения.

В особенно напряженных условиях заякориваемые ПБУ и ППБУ работают на приливно-отливных акваториях. Здесь по мере изменения уровня моря изменяется расстояние установки от его дна: уменьшается при отливе на величину понижения уровня воды и увеличивается при приливе на величину поднятия уровня воды.

 Вследствие этого при отливе якорные тросы провисают, и установка может сместиться по горизонтали от оси скважины; при приливе тросы сильно натягиваются и могут срывать якоря.

ППБУ на натяжных опорах свободны от отмеченных недостатков и занимают ведущее место среди всех известных типов ППБУ. Основными элементами основания на натяжных опорах являются понтоны с переменной плавучестью, опоры под платформу, фундамент, устанавливаемый на дне в точке бурения, и растяжки, соединяющие понтоны с фундаментом, который выполняет роль придонного якоря и удерживает понтоны в подводном положении.

В качестве растяжек, исходя из удобства транспортирования, монтажа и демонтажа установки, используют герметично закрытые по кон­цам трубы, обладающие положительной плавучестью. Конструкции фундамента, выполняющего роль придонного якоря, могут быть различными: погруженные в грунт сваи больших диаметров, массивные плиты или пустотелые емкости.

13)-14) Технологическое и энергетическое оборудование ППБУ

Комплекс технологического оборудования предназначен для обеспечения всего цикла строительства скважины. Он включает:

комплексную буровую установку в блочном исполнении Уралмаш 6000/200 ППЭМ;

компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны на талевом блоке;

комплект цементировочного оборудования, состоящий из цементировочной насосной станции и системы приготовления тампонажных растворов;

установку для транспортирования и хранения порошкообразных материалов;

компрессорные станции высокого и низкого давлений; лабораторию буровых растворов и грунтов, фотолабораторию; помещение для хранения источников нейтронов; кладовую ЗИП технологического комплекса; комплекс подводного устьевого оборудования;

комплекс палубного технологического оборудования «Поиск» КПТО-1600-0М1;

комплекс каротажного оборудования; глубоководный водолазный комплекс.

Комплект цементировочного оборудования, состоящий из трех насосных агрегатов 11-Т и одного агрегата 4Р-700, обеспечивает наибольшее давление 70 МПа при подаче 5,82 л/с и 40 МПа при подаче 35,5 л/с. Оборудование расположено в помещении цементировочных насосов. Циркуляционная система состоит из пяти резервуаров для бурового раствора вместимостью 360 м³. Производительность системы по грубой очистке — 76 л/с, по тонкой очистке — 0,09 м³/с (по песку) и 0,045 м³/с (по илу). Имеется пять резервуаров вместимостью 36 м³ для жидких химических реагентов. Рабочие резервуары для бурового раствора снабжены 11-ю механическими перемешивателями.

Оборудование для очистки и приготовления бурового раствора расположено на верхней палубе на платформе по правому борту. Емкости для бурового раствора установлены на главной палубе по правому борту.

Оборудование для транспортирования и хранения порошкообразных материалов состоит из девяти бункеров хранения, двух разгрузочных (для барита и бентонита), двух циклонов СК-ЦН, системы трубопроводов, запорных и соединительных элементов. Общая полезная вместимость всех бункеров хранения 328,5 м³. Производительность пневмотранспорта при транспортировании: барита — 33,2, бентонита — 33,3, цемента — 50 кг/с.

Компрессорная станция состоит из установки низкого давления, обеспечивающей сжатым воздухом пневмотранспорт, управление буровым комплексом и систему управления подводным устьевым оборудованием; установки высокого давления для обеспечения сжатым воздухом буровой установки, систем натяжения направляющих канатов, морского стояка, систем водолазного комплекса и процесса опробования скважин. В комплект входят три компрессора ВШВ-2,3/230, два блока осушки. Максимальное давление воздуха в системе — 23 МПа, подача одного компрессора —

0,038 м³/с (2,3 м³/мин). Станция размещена на главной палубе по правому борту.

Подводное устьевое оборудование (ПУО) состоит из одного комплекта противовыбросового оборудования 540x210, одного комплекта противовыбросового оборудования 350x700, морских стояков СМ 610 и СМ 406, системы натяжения направляющих канатов, системы управления подводным противовыбросовым оборудованием, дивертором, устьевыми соединениями аварийной акустической системы манифольда и системы управления ПУО.

Стационарно устанавливаемое оборудование размещают на спайдер-ной и верхней палубах, а также подвышечном портале, нестационарно устанавливаемое — на спайдерной и верхней палубах (секции морского стояка, блоки превенторов, телескопической компенсатор, приспособления и инструмент).

Комплекс палубного технологического оборудования «Поиск» состоит из блока устьевого нагревателя, блока сепарации и измерения, мерной емкости, насосного блока, блока приема продукции, блока сжигания, установки утилизации пластовых вод, комплекта трубопроводной обвязки и системы контроля и управления.

Для обслуживания технологического оборудования на ППБУ установлены мостовые электрические краны, подвесные ручные краны и тали. Комплекс энергетического оборудования ППБУ включает: автономные энергетические установки, состоящие из дизель-генераторов, объединенных в единую энергетическую систему, в которую входят основные дизель-генераторы переменно-постоянного тока, тиристорные преобразователи и электропривод постоянного тока, тиристорные преобразователи и электропривод постоянного тока, соединенные по схеме синхронный генератор — тиристорный преобразователь — электродвигатель постоянного тока (аналогично системе, примененной на СПБУ);

вспомогательные дизель-генераторы переменного тока, питающие энергией электроприводы вспомогательных механизмов;

котельную установку, состоящую из двух котлоагрегатов КАВ 2,5/7 производительностью по 0,694 кг/с (2500 кг/ч), трех утилизационных котлов производительностью по 0,111—0,14 кг/с (400 — 500 кг/ч);

две опреснительные установки Д4У производительностью 0,16 —

0,135 кг/с (10—12,5 т/сут) каждая.

На ППБУ имеется 15 щелочных аккумуляторных батарей, объединенных в три параллельно соединенные группы напряжением 27,6 В для питания сигнальных огней «Не могу управлять», автоматики дизель-генераторов, прибора автоматической коммутации проблесковым огнем, предупредительного проблескового огня, пожарной системы жидкостного (химического) тушения и авральной сигнализации при выходе из строя основного питания или его отключении. ППБУ также снабжена пятью щелочными аккумуляторными батареями типа 5НК-125-Т, объединенными в пять параллельно соединенных групп с использованием в каждой группе в одной из батарей трех аккумуляторов напряжением 27,6 В для питания светильников малого аварийного освещения при выходе из строя основного питания или его отключении.

Для питания потребителей, имеющих напряжение, отличное от напряжения судовой сети, на ППБУ установлены соответствующие трансформаторы и преобразователи.