1. Средства компенсации вертикальных смещений
Вертикальные смещения возникают из-за волновых колебаний и движения понтонов установки. Для их компенсации используются:
Гидравлические компенсаторы веса (Tensioner Systems)
Поддерживают постоянное натяжение бурильной колонны, чтобы компенсировать вертикальные колебания платформы.
Применяют гидроцилиндры с азотно-гидравлическими амортизаторами.
Современные системы способны работать с перемещениями в диапазоне до 5–10 метров.
Активные компенсационные системы (Active Heave Compensation, AHC)
Используют датчики, которые в реальном времени отслеживают движения платформы и корректируют работу компенсатора.
Электрогидравлические приводы регулируют длину троса, соединяющего колонну с буровой установкой, поддерживая стабильное положение.
Обеспечивают высокую точность операций, особенно в глубоководных условиях.
Компенсаторы подъёмника (Riser Tensioners)
Удерживают колонну морского стояка (riser) под постоянным натяжением, предотвращая повреждения из-за вертикальных перемещений установки.
2. Средства компенсации горизонтальных смещений
Горизонтальные смещения вызваны течениями, ветром и неравномерным распределением нагрузки. Для их контроля используются:
Системы динамического позиционирования (Dynamic Positioning, DP)
Поддерживают положение ППБУ на месте с помощью автоматизированного управления двигателями и подруливающими устройствами.
Используют GPS, гидроакустические датчики и гироскопы для определения отклонений от заданного положения.
Системы якорного удержания (Mooring Systems)
Включают системы якорных линий, удерживающих платформу на месте.
Используют тросы с натяжителями, которые компенсируют горизонтальные движения из-за течений и ветра.
Усовершенствованные натяжители автоматически регулируют длину тросов в зависимости от нагрузок.
Гироскопические стабилизаторы
Уменьшают горизонтальные колебания платформы, создавая противодействующий момент за счёт вращающихся гироскопов.
3. Средства компенсации бортовой качки
Бортовая качка возникает под воздействием ветра и волн. Современные технологии снижают её влияние:
Активные стабилизаторы качки
Системы водяных цистерн, которые автоматически перекачивают воду внутри понтонов, чтобы компенсировать крен платформы.
Интеграция с датчиками положения обеспечивает быстрое реагирование на изменения нагрузки.
Стабилизирующие понтоны
Увеличенные понтоны на нижнем уровне платформы снижают амплитуду качки, обеспечивая высокую остойчивость.
Компьютеризированные системы управления остойчивостью
Системы управления распределяют балласт (вода, топливо) в понтонах, чтобы удерживать центр тяжести платформы.
Буровое оборудование. Спускоподъемный комплекс. Распараллеливание операций: ППБУ с двумя вышками.
ППБУ (плавучая полупогружная буровая установка) с двумя вышками – это современное решение в области бурового оборудования, которое позволяет существенно повысить эффективность буровых операций. Основная идея заключается в распараллеливании операций, что достигается за счёт наличия двух буровых вышек, работающих одновременно.
Преимущества двухвышечной конструкции
1. Ускорение буровых процессов
Одна вышка может выполнять основную буровую операцию (бурение скважины), в то время как другая занимается вспомогательными задачами (спуск обсадных колонн, подготовка бурильного оборудования).
Это уменьшает общее время на бурение и обустройство скважины.
2. Распараллеливание операций:
Возможность одновременно выполнять несколько процессов: например, сборку колонны на одной вышке и бурение на другой.
Обеспечение непрерывного цикла работы снижает простои и увеличивает производительность.
3. Экономия ресурсов:
Снижение затрат за счёт оптимизации рабочего времени.
Уменьшение времени пребывания ППБУ на месторождении снижает расходы на аренду оборудования и логистику.
Технические аспекты спускоподъемного комплекса
Спускоподъемный комплекс (СПК) на плавучих полупогружных буровых установках (ППБУ) с двумя вышками предназначен для одновременного выполнения буровых и вспомогательных операций, что значительно увеличивает производительность.
Основные компоненты:
1. Буровые вышки:
Основная: выполняет бурение и спуск обсадных колонн. Оснащается мощной буровой лебёдкой и верхним приводом.
Вспомогательная: используется для сборки, транспортировки инструмента и выполнения вспомогательных операций, менее грузоподъемная, но способна быстрее выполнять операции.
2. Лебёдочные системы:
Дублирующийся основные лебёдки для подъёма и спуска колонн.
Вспомогательные лебёдки для манипуляций с инструментами.
3. Системы автоматизации:
Автоматическое управление спуском.
Манипуляторы для сборки труб.
Системы контроля натяжения.
4. Системы верхнего привода:
Раздельные СВП для каждой вышки.
5. Системы управления:
Централизованные пульты для синхронизации операций между вышками и недопущению конфликта операций.
Функционал:
Одновременное выполнение бурения, спуска колонн, сборки оборудования и цементирования.
Ускорение процессов благодаря разделению задач между вышками.
Обеспечение безопасности и точности операций даже в условиях движения платформы.
Преимущества:
Сокращение времени на выполнение буровых операций.
Оптимизация затрат на эксплуатацию.
Применение ППБУ с двумя вышками
Такие установки чаще всего применяются в сложных условиях:
На месторождениях с высокой плотностью скважин, где требуется ускоренное бурение.
В условиях, где минимизация времени работы оборудования имеет решающее значение (например, в арктическом шельфе).
Примеры ППБУ с двумя вышками
1. Seadrill West Eminence
2. Transocean Development Driller III
Гидроподъемники в спуско-подъемном комплексе ППБУ. Комплекс Double MH Ram Ring.
Спуско-подъемный комплекс полупогружной плавучей буровой установки (ППБУ) является одним из ключевых элементов, обеспечивающих её функциональность. Гидроподъемники играют важную роль в этом комплексе, обеспечивая точное позиционирование и управление буровой установкой во время операций спуска и подъёма. В состав ППБУ может входить комплекс Double MH Ram Ring.
Комплекс Double MH Ram Ring представляет собой спаренную вышку с двухцилиндровой гидравлической системой механизации спускоподъемных операций. Данный тип вышек используется как направляющая для четырёх пневмогидроцилиндров Ram Rig и верхнего силового привода и не воспринимает нагрузку на крюке. Тип буровой установки Ram Rig не предусматривает наличие стандартных элементов буровой установки:
• Буровая лебедка и талевый канат;
• Кронблок;
• Компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны;
• Талевый блок;
• Механизм крепления неподвижной ветви талевой системы.
Double MH Ram Ring включает в себя два основных элемента:
1. Гидравлические цилиндры (гидроподъемники): они используются для подъема и опускания буровой установки. Гидравлическая система обеспечивает точное управление и позволяет точно позиционировать установку на месте бурения.
2. Система управления: Она контролирует работу гидроподъемников и обеспечивает безопасное и эффективное выполнение операций. Система управления может включать в себя датчики, контроллеры и программное обеспечение для мониторинга и управления процессом спуска и подъема.
В комплекс Double MH Ram Ring входит следующее оборудование: пневмогидроцилиндры Ram Rig, блоки управления пневмогидроцилиндров Ram Rig, подвижная горизонтальная траверса с блоком, направляющая, ВСП, а также емкости с азотом под давлением для работы пневмогидроцилиндров Ram Rig.
Гидроподъемники в комплексе Double MH Ram Ring обеспечивают следующие функции:
- Точное позиционирование: Гидроподъемники позволяют точно контролировать положение буровой установки во время спуска и подъема, что важно для обеспечения безопасности и эффективности работы.
- Управление нагрузкой: Гидравлическая система может распределять нагрузку между различными элементами установки, что помогает предотвратить перегрузку и повреждение оборудования.
- Адаптация к условиям: Система управления может адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, таким как ветер и течение, что позволяет поддерживать стабильность установки на месте бурения.
В целом, гидроподъемники являются важным компонентом спуско-подъемного комплекса ППБУ, обеспечивая точность, безопасность и эффективность операций спуска и подъема буровой установки.
Комплекс подводного оборудования ППБУ.
На море широко используются комплексы подводного устьевого оборудования, устанавливаемые на морском дне.
Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а установленное на морском дне оборудование меньше подвержено механическим повреждениям.
Комплекс подводного устьевого оборудования (ПУО) предназначен для:
направления в скважину бурильного инструмента,
обеспечения замкнутой циркуляции бурового раствора,
управления скважиной при бурении и др.;
наземного закрытия бурящейся скважины с целью предупреждения возможного выброса из скважины при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря.
Комплекс соединён с плавучей буровой платформой водоотделяющей колонной, на которой снаружи закреплены линии манифольда и выкида.
В состав современного комплекса подводно-устьевого оборудования ППБУ входят:
водоотделяющая колонна (морской буровой райзер - водоотделяющая колонна, состоящая из соединенных между собой отдельных секций, служащая для связи подводного противовыбросового оборудования морской скважины с ППБУ/БС на период проведения буровых работ.);
верхний комплект оборудования, соединенный с райзером и включающий: телескопический компенсатор, дивертор, гибкую муфту, систему натяжения райзера (применяют специальные системы натяжения, а в случае длинных колонн для уменьшения веса к ним крепят специальные поплавки)
нижний комплект оборудования райзера, в который входит: адаптер, гибкий узел, гидравлический соединитель райзера с блоком подводного противовыбросового оборудования и гидравлический соединитель с колонной головкой;
системы контроля и управления превенторами блока противовыбросового оборудования, обеспечивающими защиту окружающей среды от выбросов нефти и газа, и гидравлическими соединителями для отсоединения райзера от блока противовыбросового оборудования при временном уходе судна с точки бурения или в аварийных ситуациях
Основные составные части блока превенторов: рама, соединитель "превентор-устье", плашечные и универсальный превенторы, гидроуправляемые задвижки, элементы трубопроводов линий глушения, дросселирования и бустерных противовыбросового манифольда, подводные блоки гидро- или электрогидрооборудования и акустич. аппаратуры системы управления.
Над верхним универсальным превентором может располагаться узел шарнирного соединения, допускающий изгиб водоотделяющей колонны в пределах до 10° в любом направлении.
На полупогружных буровых установках над вертлюгом размещают компенсатор вертикальных перемещений, позволяющий сохранять постоянную нагрузку на буровой инструмент при вертикальных перемещениях судна, вызванных волнением моря.
Современные компоновки и конструкции противовыбросового оборудования ППБУ.
Основные составные части блока превенторов: рама, соединитель "превентор-устье", плашечные и универсальный превенторы, гидроуправляемые задвижки, элементы трубопроводов линий глушения, дросселирования и бустерных противовыбросового манифольда, подводные блоки гидро- или электрогидрооборудования и акустич. аппаратуры системы управления. При бурении скважин c ППБУ И БС с системой динамич. позиционирования, в ППВО встраивают вертлюг, обеспечивающий поворот платформы относительно устья скважины. Верхняя секция ППВО, соединённая c райзером, состоит из рамы, соединителя, универсального превентора, соединит. линий манифольда, углового компенсатора.
Подводное
противовыбросовое оборудование:
1
- рама; 2 - соединитель "превентор-устье";
3 - превенторы плашечные; 4 - превентор
универсальный; 5 - трубопроводы линий
глушения и дросселирования; 6 - угловой
компенсатор; 7 - соединитель
«райзер-превентор"; 8 - гидроуправляемые
задвижки;
9
- акустический датчик.
Система управления ПВО ППБУ.
Дистанционное управление превенторами, задвижками и соединителями осуществляется дублированными гидравлической или электрогидравлической и аварийной акустич. системами.
В
состав системы управления входят:
Насосно-аккумуляторная
станция с электроприводными насосами
(1) или резервными пневмоприводными
(2) обеспечивают подачу жидкости в
пневмогидроаккумуляторы (3), где она
находится под высоким давлением для
осуществления управления устройствами
блока ППВО; насосы автоматически
поддерживают постоянное давление в
пневмогидроаккумуляторах (ПГА);
многоканальные шланги(4), которыми
связано подводное и поверхностное
гидрооборудование;
барабаны
многоканальных шлангов (Rill) (5), с помощью
которых наматывают и разматывают шланги
при проведении подъёма или спуска блока
превенторов; подводные коллекторы
управления (6), обеспечивающие с помощью
установленных на них клапанов подачу
гидравлической жидкости к тому или
иному гидроуправляемому устройству
блока
превенторов;
в работе находится лишь один подводный
коллектор, второй резервный;
Блок
подводных ПГА, находящийся непосредственно
на блоке ППВО, что обеспечивает ускоренную
передачу энергии гидравлической
жидкости к тому или иному гидроуправляемому
устройству блока; Челночные
клапана -клапана "или"(7), направляющие
рабочую жидкость к управляющим
устройствам блока превенторов от
одного или другого подводного коллектора
управлениями при этом клапана
предохраняют от попадания жидкости
в нерабочий коллектор; Пульт
управления (8), служащий для регулирования
давления подаваемой гидравлической
жидкости, приведения в действие
устройств блока превенторов с помощью
распределительных клапанов (9), контроля
давления жидкости, находящейся в ПГА
и расхода жидкости, направляемой к
функциональным устройствам; Пульт
управления бурильщика(10) - электрический,
служащий для дистанционного приведения
в действие гидравлического пульта
управления; электрический сигнал
формируемый на пульте бурильщика,
при нажатии кнопки на этом пульте
оператором, преобразуется с помощью
соленоидных клапанов (11) в гидравлический
сигнал, который приводит в действие
распределительный клапан, расположенный
на гидравлическом пульте.
Особенности бурения с различного типа МБУ. Особенности технологии бурения нефтяных и газовых скважин с БС.
Особенности
бурения:
Варианты начала бурения с различных буровых установок
Плавучие МБУ:
1. Бурение пилотного ствола с последующим расширением
2.
Спуск направления с одновременным
разбуриванием
3. Бурение с обсаживанием
Стационарные МБУ:
1. Забивка направления
Современные буровые суда. Основные характеристики. Особенности бурового комплекса (на примере БС «StenaDrilling»).
На данный момент 8-е поколение буровых судов является самым современным и передовым в отрасли. Суда этого поколения, такие как Transocean Titan, оснащены новейшими технологиями, включая полную автоматизацию процессов бурения, системы динамического позиционирования класса DP3 и усовершенствованные меры по охране окружающей среды.
Характеристика |
6-е поколение (Stena IceMAX) |
8-е поколение (Transocean Titan) |
Глубина воды |
До 3 600 метров |
До 3 650–4 000 метров |
Глубина скважины |
До 12 000 метров |
До 12 500 метров |
Динамическое позиционирование |
DP3 |
DP3 с улучшенными алгоритмами управления |
Энергопотребление |
40–45 МВт |
Более 50 МВт |
Экологические стандарты |
Высокие (нулевой сброс отходов) |
Ультравысокие (дополнительная минимизация выбросов CO₂) |
Автоматизация процессов |
Частичная (автоматизация трубопроводных операций) |
Полная (включая AI для анализа данных в реальном времени) |
Буровая вышка |
Двойная (Dual Derrick) |
Усиленная двойная с интеграцией роботизированных систем |
Устойчивость к погоде |
Арктическая адаптация |
Полная адаптация для сверхштормовых условий |
Основными особенностями бурового судна Stena Drilling, такого как Stena IceMAX, являются усиленный двойной корпус, разработанный для работы в сложных погодных условиях, включая арктические регионы, что обеспечивает дополнительную защиту и устойчивость при воздействии льда, система двойной буровой вышки (Dual Derrick), которая позволяет одновременно выполнять две операции, такие как бурение и обсадка.
Буровой комплекс оснащен мощным оборудованием, способным поднимать грузы массой до 1000 тонн и бурить скважины глубиной до 12 000 метров. Система динамического позиционирования DP3 обеспечивает точное удержание судна на позиции даже при сильных течениях и шторме.
Модульная конструкция бурового комплекса позволяет быстро адаптировать оборудование под специфические задачи, включая работу в условиях высокого давления и температуры. Приспособленность судна к суровым климатическим условиям, таким как шельфовые зоны Северной Атлантики, дополнительно подчеркивает его универсальность.
В сравнении с другими судами 6-го поколения Stena IceMAX выделяется своей адаптацией к ледовым условиям, эффективной системой двойной буровой вышки и мощным динамическим позиционированием, делая его одним из самых передовых и надежных буровых судов в своей категории.
Буровые комплексы морских стационарных платформ. Принципы подбора оборудования, компоновки, технические характеристики.
Буровые комплексы морских стационарных платформ представляют собой инженерные системы, предназначенные для бурения, эксплуатации и обслуживания скважин в условиях морской среды. Комплекс включает в себя оборудование, обеспечивающее процессы бурения, спуска обсадных колонн, циркуляции бурового раствора, а также подъёмно-спусковые операции и эксплуатацию скважины.
Принципы подбора оборудования и компоновок:
Подбор оборудования зависит от глубины моря и типа платформы (стационарная гравитационная, платформы на сваях или на бетонном основании, полупогружные платформы).
Для глубоководных платформ требуется оборудование с высокой мощностью и грузоподъемностью.
Для горизонтальных или наклонных скважин необходимы системы, обеспечивающие точное направление бурения.
Должно ли оборудование соответствовать условиям высокой температуры и давления
Подбор оборудования зависит так же от условий морского климата и агрессивной среды.
Пример компоновки для бурения пилотного ствола:
Долото 8 1/2" (215,9)
Наддолотный переводник с обратным клапаном 6 ¾
Предохранительный переводник
Прибор каротажа1 6 3/4″ 171,4
Предохранительный переводник
ДУБТ 165,1
УБТ 6 1/2 " (165,1)
Яс бурильный 6 1/2″ (165,1)
УБТ 6 1/2" (165,1)
Переводник (177,8)
ТБТ 5 1/2" (139,7)
Последовательность операций забуривания скважины при использовании бурового судна.
Варианты бурения при использовании бурового судна:
1. Бурение пилотного ствола с последующим расширением
2. Спуск направления с одновременным разбуриванием
3. Бурение с обсаживанием