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

без рейки, но с отверстиями для замков подъемников, В этом случае замок при работе входит прямо в колонну.

Колонна в нижней части оканчивается сферическим донышком, обращенным во внутрь колонны (чаще при малых размерах опо­ ры) или наружу. Иногда окон­ чание делается в виде притуп­ ленного конуса. Есть случаи применения ступенчатого окон­ чания колонны, когда ко дну колонны прикрепляют невы­ сокий цилиндр меньшего диа­ метра. Г1о-видимому, в послед­ нем случае преследуется цель повышения уплотнения грунта под меньшим цилиндром, на­ пример при установке тре­ угольного Г1БУ на грунт без предварительного вдавливания опор.

В нижней части простран­ ственных опор обычно устанав­ ливают цилиндрическую ем­ кость по размеру колонны. На­ значение этой емкости двоякое. С одной стороны, в поднятом над водой состоянии колонн, когда ПБУ на плаву, эта ем­ кость является водоизмещающей частью ПБУ, что позво­ ляет увеличить остойчивость и плавучесть корпуса. С другой стороны, цилиндрические стен­ ки баллона позволяют воспри­ нять реакцию от вертикальных стоек пространственной ко­

лонны и равномерно передать их на опорный контур донышка, опирающегося на грунт.

На рис. 8 показана круглая колонна диаметром 2 м, приме­ няемая на ПБУ 3000/5-20. Колонна состоит из обечаек оболочки 3 толщиной 35—40 мм, нижнего сферического донышка 1, верхнего плоского донышка 5 с люком. Секции обечаек соединены между собой на фланцах 6 для удобства сборки. Внутри колонны для ее устойчивости имеются кольцевые ребра жесткости 2 и трап 4. К наружной части обечаек по всей длине приварены рейки 7 се­ чением 630X150 мм с окнами для замков, расположенных на расстоянии 900 м друг от друга.

На рис. 9 представлена колонна ферменного типа на ПБУ «Хазар». Колонна выполнена из стальных труб 1 размером 241 X

Г Л А В А III

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПБУ

Определение размеров корпуса, водоизмещения и положений центра тяжести ПБУ является одним из важных этапов проекти­ рования этих установок. При правильном определении главных параметров сооружения удается избежать ошибки на последую­ щих этапах проектирования и сократить его сроки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСОВОЙ НАГРУЗКИ

ИПОЛОЖЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПБУ

Всвязи с разнообразием существующих конструкций и техни­ ческой насыщенности ПБУ и отсутствием каких-либо установив­ шихся методик проектирования создаются большие трудности при

определении основных параметров ее. Наиболее приемлемой оказывается возможность принять ряд упрощений и допущений, которые хотя и уменьшают универсальность их решений, од­ нако не снижают их ценности при проектировании.

Поэтому при проектировании во внимание принимаются лишь новейшие конструкции и тенденции их развития, в значительной степени при расчетах используются данные по отечественным проектам.

ПБУ на колоннах

Количество бурильных и обсадных труб, находящихся на ПБУ, переменно и зависит от глубины и конструкции скважины, а так­ же от стадии бурения скважины в данное время. За время эксплуа­ тации ПБУ будут пробурены десятки и сотни скважин, поэтому трудно предусмотреть конкретную скважину. В этом случае оп­ ределяют вес труб, исходя из самого большого их значения для данного района или бассейна с учетом начального или промежу­ точного периода бурения. На рис. 10 приведен график зависимости

3* 35

веса труб и технологических материалов от глубины скважйнй. Этот график основан на статистических данных ПБУ.

Количество технологических материалов для бурения зависит от глубины скважины и от организации доставки этих запасов на ПБУ. Чем дальше от баз снабжения и чем в метеорологическом отношении беспокойней район, тем больше запасы необходимых

Количество топлива зависит от мощности машинной установки. Обычно эти запасы принимают исходя из работы сооружения на полную мощность при бурении в течение месяца или, по крайней

экипажа. Количество этой воды рассчитывается исходя из норм расхода воды в день на человека по санитарным правилам для судов морского флота в размере 50 кг на члена экипажа. Запас воды следует принимать не более чем на месяц работы сооруже­ ния, так как хранение воды свыше месяца запрещается санитар­ ными правилами. В случае наличия на ПБУ опреснительной уста­ новки запас пресной воды можно свести к минимуму. В ес б у р о ­

36

вого о б о р у д о в а н и я определяется по графику рис. 11 в зави­ симости от глубины скважины1.

Вес м е х а н и з м о в и э л е к т р о с т а н ц и и , с и с т е м т р у ­ б о п р о в о д о в , э л е к т р о о б о р у д о в а н и я и п р и б о р о в можно определить по формулам табл. 3 в зависимости от установ­

Рис. И. Вес бурового оборудования на ПБУ.

ленной мощности машинной установки. Следует заметить, что указанные в таблице соотношения приведены лишь для случая полной электрификации всех механизмов ПБУ, когда электростан­ ция ПБУ является единственным источником энергии. Это обстоя­ тельство для ПБУ следует считать закономерным, так как оте­ чественные и зарубежные ПБУ последней постройки полностью электрифицированы ввиду ряда неоспоримых преимуществ исполь­ зования электропривода в механизмах.

При выборе мощности электростанции можно воспользоваться графиком рис. 12, где в зависимости от глубины бурения приве­ дена установленная мощность электростанции. Из графика видно, что на ПБУ мощность энергетической установки выше, чем для аналогичных наземных установок. Это обстоятельство вызвано необходимостью расходования дополнительной энергии на собст­ венные нужды ПБУ и установкой резервного двигателя.

1 Графики рисунков 10, 11, 12, 13 ... построены на основании статистических данных ПБУ,

37

Т а б л и ц а 3

П р и м е ч а н и е . Яскв—глубина расчетной скважины, м; Анадстр—высота сплошной палубной надстройки, м; Vt—объем корпуса ПБУ, м3;

дг—мощность энергетической установки ПБУ, л. с.; А—время работы установки в днях без пополнения запасов топлива; Э—количество экипажа ПБУ; &кол“”коэффициент для определения веса колонны по графику рис. 13 в зависимости от глубины моря; ^^коэффициент удельной затраты

металла на кубометр объема корпуса ПБУ, равный 0,125 при изготовлении корпуса из обычной судостроительной стали, и кг = 0,114 при изго­ товлении из стали повышенной прочности (сгт = 3000 кгс/см2 и выше); &тоП — удельный расход топлива, кг/л. с ч

В о б щ е с у д о в ы е у с т р о й с т в а входят якорное, шварто­ вое, буксирное, спасательное (шлюпочное) и грузоподъемное уст­ ройства, которые по весу могут значительно отличаться для раз­ личных ПБУ. Например, некоторые зарубежные установки имеют мощное якорное устройство, состоящее из четырех якорей по 7 т

Глубина бурения , м

Рис. 12. График установленной на ПБУ мощности энергетической установки:

1 — зарубежные ПБУ; 2 —?отечественные ПБУ.

каждый и краны грузоподъемностью 30—70 т. Отечественные ПБУ имеют меньшие по грузоподъемности краны только для нужд бу­ рения. Приведенная в табл. 3 зависимость учитывает в этом отношении отечественную практику оснащения ПБУ общесудо­ выми устройствами.

При определении в е с а п о д ъ е м н и к о в следует иметь в виду, что их конструктивное выполнение может быть самое раз­ личное. Подъемники зарубежных ПБУ выполняются часто различ­ ными в силу патентных прав различных фирм. Наибольшее ко­ личество гидравлических подъемников изготовлено фирмой «Де­ лонг», а механических — фирмой «Летурно». В литературе почти отсутствуют весовые данные подъемников, за рубежом это связано с определенной секретностью этих устройств. Поэтому в расчетах использованы данные по этим устройствам из отечествен­ ных проектов. В табл. 3 приведена зависимость для определения веса подъемников. В случае отсутствия в конструкции подъемни­ ков жесткого прочного портала (например, для приставных гидро­ подъемников) их вес можно взять меньшим на 40—50%. чем вы­ численный по таблице.

39

Наиболее трудно с достаточной точностью определить в пер­ вом приближении вес колонн. Это связано с разнообразием их конструкции, применяемых материалов и количества в одном сооружении. Наилучшим решением была бы предварительная разработка их конструкции и расчет на прочность. Однако, не счи­ тая того, что выполнение такой работы связано с большой затра­ той времени, предварительное определение веса опорной колонны

необходимо для выявления размеров корпуса и водоиз­ мещения ПБУ, вес которого в свою очередь определяет нагрузку на колонну. Та­ ким образом, предваритель­ ное определение веса ко­ лонны неизбежно. Вес ко­ лонны и центр тяжести ее в большей степени, чем вес другого оборудования, опре­ деляют положение ЦТ ПБУ на плаву, особенно по вы­ соте. Размеры колонны и ее вес обусловлены, с одной стороны, глубиной скважи­ ны, т. е. косвенно весом установки, с другой стороны, глубиной моря в месте бу­ рения. При этом сделано допущение, что с увеличе­ нием глубины моря возра­ стает глубина бурения сква­ жины. Например, при глу­ бине моря в 30 м и выше установка может бурить на глубину не менее 5000 м.

Это предположение чисто практического характера основано на большом опыте зарубежного строительства и той простой мысли, что нецелесообразно ограничивать глубину бурения скважин для ПБУ со значительной глубиной обслуживания моря вследствие их большой первоначальной стоимости и значительного срока службы. Приближенно вес колонны можно определить по графику рис. 13.

Определим водоизмещение ПБУ на плаву.

Ранее были приближенно указаны веса каждого элемента за исключением подъемников и металлического корпуса, вес которых выражен соответственно через грузоподъемность домкратов и объ­ ем корпуса понтона. Если обозначить через Р% сумму всех весов за исключением веса подъемников и металлического корпуса, то

40

водоизмещение ПБУ на плаву D можно определить следующим выражением.

можно определить вес домкратов Рдом и металлического корпуса

Р кор

высоте борта Н, из соображения остойчивости kx принимается в пределах 0,65—0,75; у — плотность морской воды.

Имея вес и положение центра тяжести всех элементов ПБУ, можно определить положение центра тяжести по высоте для всего сооружения.

Затопляемые ПБУ

Построенные в настоящее время ПБУ этого вида имеют разно­ образные конструкции верхнего строения понтона и связующих колонн. Это затрудняет в принятии типовой конструкции с после­ дующим определением приближенных закономерностей в распре­ делении нагрузки и положения центра тяжести. Современная тен­ денция развития ПБУ состоит в использовании закрытого верхнего строения для размещения запасов и оборудования, и трех или четырех кессонов большего диаметра в качестве стабилизирующих устройств. Исходя из этих соображений, приближенно определены вес конструкций и положение центра тяжести плавучей буровой установки.

При определении веса можно использовать данные графиков и эмпирические зависимости, принятые в табл. 4, обозначив сумму

веса по первым девяти позициям через G, кроме слагаемого V V\. Вес корпуса установки можно выразить следующей зависи-'

мостью:

Для определения водоизмещения на плаву полупогружной ПБУ, учитывая предыдущие зависимости, можно записать следую­ щую формулу:

Чтобы не решать квадратного уравнения для определения водо­ измещения, из уравнения (7) удобней отбросить выражение

41

Т а б л и ц а 4

П р и м е ч а н и е . Яв с т р — высота корпуса верхнего строения; М —возвышение днища верхнего строения над днищем установки.