книги из ГПНТБ / Капустин, К. Я. Плавучие буровые установки и буровые суда

погружателя с контргрузами, создающими колебание с амплиту­ дой 15 мм и частотой 1200 импульсов в минуту, что обеспечивает погружение в грунт до 600 м труб и удар с силой в 100 тс.

Рис. 33. Буровое оборудование шлангокабельного судна.

Погружаемые в грунт трубы крепятся к вибропогружателю дом-

кратными зажимами.

Шлангокабельное судно работает в комплекте с устьевым оборудованием упрощенной конструкции. На Двух тросах 10 на дно моря опускают опорную плиту 11 с обсадной головкой 12,

98

Жестко с ней скрепленной. С помощью гидравлического соедини­ теля 13, управляемого с судна по гидрошлангу 14, к обсадной

при бурении. В закрытом состоянии он допускает проскальзывание

рециркуляцию бурового раствора из скважины через шланг 16 глушительной линии, поднимающейся на судно.

Вследствие своей гибкости шлангокабель решает проблему колебания и перемещения бурильного инструмента. Однако до сих пор не решен вопрос использования его при больших глуби­ нах скважин.

УСТЬЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СКВАЖИН

При бурении с буровых судов устьевое оборудование может по-разному располагаться по отношению к поверхности моря. Каждое из .этих положений имеет определенные преимущества и недостатки или ограничения.

Применяются следующие способы расположения устья сква­ жины и связанных с ним конструкций.

Н а д в о д н а я п л а т ф о р м а используется для установки устьевого оборудования на поверхности. При таком расположении контроль и ремонт оборудования несложны, стоимость и время его монтажа небольшие. Изготовить комплект с менее сложным оборудованием проще, чем подводный комплект.

Применение этой системы с надводной платформой ограничи­ вается глубиной моря и метеорологическими условиями района При больших глубинах моря вследствие навала БС на надводную платформу при малой гибкости ее элементов можно подвергнуть значительным усилиям бурильную и водоотделяющую колонны. Гибкость посторонней устьевой опоры может до некоторой степе­ ни уменьшить эти усилия.

[23]. В этом случае водоотделяющая колонна доводится до буро­ вого судна, и бурение производится так же, как и со стационар­ ных морских установок. После окончания бурения скважина глушится, а водоотделяющая колонна с помощью специального замка подымается со дна на борт БС. Если скважина продуктивна, то она с помощью специальных превенторов изолируется от моря, а верхняя часть водоотделяющей колонны отсоединяется. Для устойчивости оставшуюся под водой колонну вместе с устьем закрепляют с помощью подводных оттяжек (вант) и натяжной водоизмещающей бочки (рис. 34).

1* 99

Такое обустройство скважины позволяет вести проходку обыч­ ным, принятым в настоящее время, способом с поверхности воды

бурением и установить подводное оборудование в пределах эффек­ тивного водолазного погружения (15—30 м ниже поверхности

воды). По сравнению с надводной системой этот метод более эко­ номичен вследствие значительного снижения волновой нагрузки и, следовательно, и уменьшения размеров конструкций. Содержание

иремонт подводного оборудования менее дороги, чем содержание

иремонт оборудования с донным устьем.

Невыгодность подводной платформы состоит в более высокой начальной стоимости по сравнению с донным комплектом.

С и с т е м а с у с т ь е м с к в а ж и н ы на м о р с к о м д н е нашла наибольшее применение при бурении на плаву. Будучи весьма экономичной эта система дает простое решение опоры устья, сокращает монтажное время. Проблемы, относящиеся к перемещениям судна, наилучшим образом решаются с донным устьевым оборудованием, так как такая система позволяет наи­ большие смещения БС от центра скважины. При установке устья на дне оборудование скважины также меньше подвержены меха­ ническим повреждениям.

100

Недостатками размещения устья на дне моря являются труд­ ность и дороговизна контроля, содержания и ремонта его. Гибкое дистанционное управление устройствами для бурения и добычи требует дополнительных расходов.

Остановимся более подробно на конструкции широко приме­ няемого в настоящее время подводного устьевого оборудования, принципиальные особенности которого состоят в следующем.

1. Устье скважины устанавливают под водой, непосредственно на морское дно или в подводном полджении на специальной плат­ форме (трубе).

2.Подводное устье с судном соединено с помощью специаль­ ной водоотделяющей колонны и направляющих тросов (колонн).

3.Управление подводным комплексом осуществляется дистан­ ционно с судна в основном с помощью гидроуправления.

4.Разъединение и соединение частей подводного оборудования,

втом числе и водоотделяющей колонны, осуществляется с судна, благодаря применению специальных зажимов.

5.Для компенсации действия вертикальных колебаний БС на водоотделяющую и бурильную колонны применяются специальные компенсаторы колебаний.

6.Бурение скважины, в том числе и под шахтное направление,

может производиться как турбинным, так и роторным способом. 7. Все обсадные колонны размещают в устьевой головке, рас­

положенной на дне моря.

За рубежом применяются различные по типу и технологии монтажа комплексы подводного оборудования. Основные отличи­ тельные черты некоторых типов связаны прежде всего с конструк­ цией шахтного направления и способом его установки.

Так, у некоторых БС основание подводного комплекса пред­ ставляет собой монолитную плиту, устанавливаемую на морское дно и связанную тросами с судном. Такое основание из-за неров­ ности и неоднородности морского дна трудно установить плиты горизонтально и, следовательно, выдержать вертикальность шахт­ ного направления.

На БС Блю Вотер фирмы «Шелл» основание скважины пред­ ставляет собой металлоконструкцию с тремя направляющими колоннами и тремя направляющими тросами. Подводное обору­ дование имеет дистанционное гидравлическое управление и пяти­ колонную конструкцию скважины, причем фундаментная плита установлена на первой колонне (508 мм) и может демонтировать­ ся после бурения.

Установка Атлантик Рефайнинг имеет несколько отличную конструкцию. Здесь в качестве основания использована первая обсадная колонна (914 мм), возвышающаяся над дном на несколько десятков метров, на которой смонтировано все обору­ дование устья. Управление установкой дистанционное гидравли­ ческое. Такая конструкция позволяет в некоторых случаях распо­ ложить устье в зоне водолазного обслуживания и улучшить

101

работу телекамер в случае их использования для контроля устье­ вого оборудования.

Скважина обычно состоит из 4—6 колонн: фундаментная 762— 914 мм (длина 30—45 м), первый кондуктор 508 мм (длина 100— 300 м), на котором крепится устьевое оборудование скважины и направляющие канаты, второй кондуктор 340 мм, промежуточная колонна 273 мм или 245 мм, эксплуатационная колонна 178 мм.

Конструкции скважин для описанных выше способов обустрой­ ства показана на схеме рис. 35.

Ниже будет рассмотрена подробно одна из конструкций под­

бежного подводного комплекса, имеющего большинство одинаково конструктивно оформленных узлов.

В собранном виде комплекс включает в себя следующие основ­ ные узлы: оборудование подводного устья, водоотделяющую колонну, оборудование на самом судне.

102

Подводное устье состоит (см. рис. 36) из опорной плиты 1 для передачи нагрузки на грунт от устьевого ооборудования и устье­ вой головки 2 для обвязки и герметизации всех обсадных колонн

А-А

и для присоединения противовыбросового оборудования 3, нижнего замкового соединения 4, быстроразъемного соединения типа СГ-2 5 и водоотделяющей колонны 6. На конце водоотделяющей колон-

103

ны установлено гибкое соединение 7 типа ГС-406 или ГС-305, позволяющее избежать жесткой заделки нижнего конца колонны.

Плита 1 имеет шестигранную форму, к ней прикреплены три колонны, внутри которых проходят тросы 8, натягиваемые с судна с помощью лебедок 20. По этим направляющим колоннам спус­ кают и поднимают на судно все необходимое оборудование с помощью направляющей трехгранной рамы 10.

Непосредственно на буровом судне находится водоотделяющая колонна с компенсатором вертикальных колебаний 12, который крепится непосредственно к судну и служит для того, чтобы избе­ жать сжатия или растяжения водоотделяющей колонны, при вер­ тикальной качке БС. Для улучшения условий работы водоотде­ ляющей колонны в условиях морского волнения служит специ­ альное натяжное устройство 13, состоящее из противовесов 14, которые с помощью тросов 15 через блоки 16 на кронштейнах 17 натягивают наружную трубу компенсатора лебедками 9. Для центрирования водоотделяющей колонны с осью ротора служит расположенный на турели 18 центратор 19.

Все монтажные работы по сборке и разборке подводного обо­ рудования выполняются с помощью монтажного устройства, состоящего из монтажных балок и опорных плит, размещенных над отверстием в турели.

Управление подводным оборудованием осуществляется через систему гибких шлангов 11 с палубы бурового судна. Шланги наматывают на барабаны специальных лебедок, расположенных на палубе судна вблизи турели. Помимо этого, на палубе судна монтируют насос для подачи жидкости в систему управления и пульт управления этой системой, устанавливаемый обычно вблизи поста управления бурильщика.

УДЕРЖИВАЮЩИЕ СИСТЕМЫ БС

Проблема удержания БС над точкой бурения при жестких условиях ограничения перемещений является одной из основных проблем при бурении в море. В зависимости от размеров судна, глубины бурения, донного обслуживания и района плавания могут быть применены различные по мощности и принципу рабо­

шпили, которые позволяют развивать довольно высокое тяговое усилие. При тросовых якорных линиях используют лебедки. Якоря применяют двухлапные (Холла) ;и адмиралтейские.

Специальные БС, переоборудованные из морских буксиров (1200 л. с.), для картировочного бурения имеют следующее сна­

104

ряжение. В кормовой и носовой частях судна с каждого борта установлено по одному бортовому якорю массой 250 кг, который выводится за борт с помощью поворотной балки. Якорный канат к каждому якорю состоит из троса длиной 250 м. намотанного на барабан специальных электроприводных лебедок с тяговым уси­ лием в 3 тс. На корме находится агрегат для бурения скважины глубиной в 600 м с полным комплектом необходимого оборудова­ ния (рис. 37). На судне имеется также специальный катер для завозки якорей.

якоря и удерживается на них по ветру. Затем выводятся поочереди на борт кормовые якоря и развозятся катером на необходимые расстояния от судна. В это время якорный трос сматывается с лебедки и протаскивается за катером. Катер сбрасывает якорь за борт вместе со специальным буем, буйреп которого служит для последующего подрыва якоря после окончания бурения. После развозки якорей тросы лебедками выбираются до натяжения. Одновременно с этим происходит более точная наводка на точю бурения. Судно готово к буровым работам.

Следует отметить недостатки этого судна. Оно не имеет спе­ циального устройства в составе бурового оборудования для ком­ пенсации колебаний судна и выполняет работу с помощью обычной наземной установки, а якорная система его слаба. Эти обстоя­ тельства приводят к тому, что уже при погоде в 4—5 баллов работа прекращается. Само бурение идет неровно даже при не­ большом волнении из-за непостоянного давления на забой.

К недостаткам также относится малая маневренность при пере­ ориентировке по ветру, а также затруднение при уходе с якорной стоянки при шторме.

Говоря в целом об этой системе удержания, следует отметить, что она наиболее универсальна и применяется как для небольших по размеру судов, так и для судов значительного водоизмещения (до 13000 т), хорошо себя зарекомендовала в эксплуатации.

105

2. З а к р е п л е н и е БС на буях. В море вокруг судна уста­ навливается ряд заякоренных буев. БС е помощью тросов, пода­ ваемых от специальных лебедок, находящихся на судне, крепится к буям и удерживается с их помощью над точкой бурения. При этом расстановка и транспортировка в море буев и их якорных систем может производиться как самим буровым судном, так и с помощью специально для этой цели выделенного судна.

К преимуществам этой системы относится большая мощность,

покинуть якорную стоянку.

работы этой системы состоит в следующем. БС состоит из водоизмещающего понтона и верхней рабочей площадки, связанных между собой колоннами. Понтон БС, имея избыточную плаву­ честь, заглублен при помощи грузов, лежащих на грунте, что уменьшает действие на него волн во время бурения. От горизон­ тальных смещений система удерживается с помощью горизон­ тальных оттяжек, скрепленных с массивами на дне моря. Рабочая площадка находится вне действия волн.

Система не проверена на практике. Испытания в бассейне на действие только волновых нагрузок показали удовлетворительные

ход. Судно как бы растягивается двумя силами и удерживается на точке бурения. Эта система обладает малой устойчивостью, с

показали, что БС, направленное вдоль луча волн и ветра, испы­ тывает меньшие перемещения и нагрузки по сравнению с БС, находящимся лагом к волнам и ветру. Это приводит к мысли о целесообразности создания ориентируемого судна. Была предло­ жена конструкция [23] БС, поворачивающегося вокруг своей оси на любой угол (рис. 38, 39). БС имеет у миделя специальную встроенную в корпус турель, на которой смонтировано все якор­ ное устройство, состоящее из 4—8 якорных канатов. Для сколь­ жения между БС и турелью установлены катки. Концы якорного каната крепятся к якорю, находящемуся на дне моря, или к спе­ циальной бурозаливной свае.

Буровое судно на месте будущей скважины пробуривает и за­ ливает цементом несколько бурозаливных свай. К бурозаливной свае крепится трос на плавающей бочке. Затем БС устанавли­

106

вается над точкой бурения, развозятся якорные канаты к плаваю­ щим бочкам и с помощью лебедок происходит натяжение тросов со значительной силой. Судно готово к буровым работам.

В случае появления волнения и ветра БС на турели, как на подшипнике, вращается вокруг оси наподобие флюгера, ориенти-

Рис. 38. Ориентируемое буровое судно.

руясь вдоль действующего ветра и волнения. Для более устойчи­ вого положения БС под влиянием небольших периодических сил служит вспомогательная якорная система и подруливающее устройство.

Расчеты, экспериментальные данные и конструкторские разра­ ботки показывают, что ориентируемое БС обладает рядом бес­

107