книги бурение / Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин / 2

рабочем положении при строительстве скважин. Живучесть СПБУ в положении на плаву обеспечивается выполнением «Наставления по борьбе за живучесть судов морского флота РФ», а в рабочем положении − по судовой части − выполнением Правил Регистра РФ, соответствующих инструкций и нормативно-технических документов.

При бурении могут быть опасны образования грифона вблизи работы СПБУ, нефтегазопроявления из бурящейся скважины, просадка опорных колонн в грунт, ледоход.

При появлении грифона за ним организуют круглосуточное наблюдение. В случае его продвижения к опорным колоннам работу на СПБУ прекращают, вызывают спасательные суда и подготавливают установку к снятию с точки бурения. Корпус приспускают и оставляют над водой на высоте 0,5−2 м (в зависимости от погодных условий). При необходимости корпус переводят в положение «на плаву». Колонны поднимают, и установка дрейфует до подхода судов. Решение о снятии СПБУ принимает начальник установки. При угрожающем положении начальник принимает решение о срочной эвакуации людей с установки спасательными судами или вертолетами. При неуправляемом нефтегазоводопроявлении, если все принятые меры не дали положительных результатов, начальник принимает решение об эвакуации людей с СПБУ.

При появлении крена или дифферента СПБУ бурение прекращают и подъемниками проводят выравнивание корпуса с последующим задавливанием колонн в грунт. Весьма опасен момент, когда при просадке одной из опорных колонн СПБУ продолжает стоять на трех колоннах. В этом случае при шторме вся нагрузка воспринимается тремя колоннами, что может привести к аварии, поэтому надо систематически контролировать положение СПБУ (не реже одного раза в неделю), а после шторма − несущую способность грунта под колоннами. Для этого корпус СПБУ приподнимают на 10−20 мм так, чтобы нагрузка передавалась на цилиндры гидроподъемника, а не через разгрузочные стопорные винты. При равномерной нагрузке давление во всех четырех рабочих полостях цилиндров одинаковое. Если это условие не соблюдается, то колонны задавливают повторно.

При наличии льда нагрузки на СПБУ от его воздействия устраняют систематическим обкалыванием льда ледоколами вокруг СПБУ. Опасно также обледенение опорных колонн вследствие резкого возрастания на них волновых нагрузок.

Для эвакуации людей на СПБУ составляют расписание тревог, устанавливают порядок оповещения по системе авральной сигнализации и радиотрансляции, назначают ответственных лиц по проведению каждой операции по эвакуации. Как указывалось ранее, весьма опасными операциями являются снятие СПБУ с оконченной бурением скважины, перегон и монтаж на новую точку установки. По статическим данным, значительная часть аварий происходит именно в этих случаях.

В остальном технология и техника строительства морских скважин и скважин на суше существенно не различаются.

934

25.5. 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 неоправданным, до глубин 200 м и более.

ППБУ состоят из верхнего корпуса, стабилизирующих колонн и нижних понтонов. Колонны в верхней части присоединены к корпусу, а в нижней − к понтонам. Понтоны и корпус соединены между собой и с колоннами прочными трубчатыми связями.

Особенность конструкции установки при ее погружении в воду − резкое сокращение площади действия ватерлинии, что приводит к уменьшению волновых нагрузок на установку. В соответствии с Правилами Регистра РФ, ППБУ должна иметь клиренс не менее H1, ì:

âсостоянии штормового отстоя H1 = 0,6h50 + 0,5,

âрабочем состоянии

H1 = 0,5h50 + 0,5.

Рабочая (верхняя) палуба обычно представляет собой конструкцию трех-, четырех- и более), на которой расположены двух- и трехъярусные водонепроницаемые надстройки для размещения экипажа, а также энергетические и технологические блоки, складские помещения и другое оборудование.

Стабилизирующие колонны ППБУ разделены на водонепроницаемые отсеки, в которых находятся склады материалов, насосные отделения, цепные ящики и другое оборудование. Отсеки стабилизирующих колонн размещают на уровне ватерлинии, иногда их заполняют полиуретановой пеной или пенопластом. В нижних понтонах и стабилизирующих колоннах размещают цистерны с балластной и технической водой, топливом, маслом

èäð.

Âпоследние годы на основании накопленного опыта конструирования

èпроектирования, а также эксплуатации ППБУ определилось направление в их создании, характеризующееся разработкой и изготовлением ППБУ двухпонтонной конструкции преимущественно с шестью-восемью стабилизирующими колоннами и прямоугольным корпусом.

Существуют три способа транспортирования ППБУ: с помощью буксиров, самоходный, комбинированный (буксировка в сочетании с само-

ходным). По способу фиксации ППБУ над устьем бурящейся скважины различают установки с якорным креплением при глубинах вод до 300 м и установки с динамическим позицированием – при более глубоких водах.

При разработке конструкции ППБУ должны быть выполнены следующие основные требования:

обеспечение наибольшей безопасности и остойчивости ППБУ; минимальное перемещение ППБУ при бурении;

935

обеспечение мобильности и маневренности при передвижении; быстрая установка на точку бурения; достаточное количество технологических и других запасов;

удобное расположение оборудования, наличие достаточного числа помещений для хранения указанных запасов и механизация погрузочноразгрузочных работ;

простота и технологичность при строительстве и удобство при эксплуатации;

Рис. 25.6. Схема расположения оборудования на ППБУ «Садко-730»:

1 – вышка; 2, 6 – поворотные краны; 3 – бункеры для цемента, барита и бентонита; 4 – стеллажи для труб; 5 – склад бурильного инструмента; 7 – установка каротажа; 8 – буровые насосы; 9 – нижний корпус установки; 10 – крановый путь для подъемного крана противовыбросового оборудования; 11, 12, 13 – емкости для технической воды, топлива и балластной воды; 14 – ëèôò; 15 – распределительное устройство, приборы управления и защиты; 16 – генераторы; 17 – спасательные шлюпки; 18 – кабина капитана; 19 – вертолетная площадка; 20 – помещение управления; 21 – столовая; 22 – служебные помещения (офисы); 23 – буровая лебедка; 24 – ротор

936

минимальный расход материалов и снижение трудоемкости; учет конкретных районов применения ППБУ.

Естественно, в перечисленных требованиях есть противоречивость, и осуществить их в одной конструкции невозможно, поэтому при проектировании учитывают конкретные условия предполагаемого района применения ППБУ (глубину бурения, глубину воды, волнение моря, скорость ветра, ледовую обстановку и др.). На рис. 25.6 показана схема расположения технологического и общесудового оборудования на ППБУ «Садко-730». Ниже приведены некоторые технические данные этой установки (наиболее легкой из всего ряда «Садко»):

Мощность подруливающих устройств системы динамической стабилизации 4706–18 382 кВт; допускаемая высота волны в рабочем положении 12,2–27,5 м, на стоянке 30,5 м; глубина воды 244 м.

ПЛАВУЧАЯ ПОЛУПОГРУЖНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА ТИПА «ШЕЛЬФ»

ППБУ 6500/200 типа «Шельф» предназначена для бурения разведочных нефтяных и газовых скважин глубиной до 6000 м при глубине моря до 200 м, а в Балтийском море – от 90 до 200 м. Конструкция установки включает шесть цилиндрических стабилизирующих колонн, два понтона прямоугольной формы и верхний корпус. Понтоны увязаны горизонтальными раскосами диаметром 2,35 м и наклонными подкосами диаметром 1,55 м. По наружному контуру под продольными и поперечными переборками установлены опорные балки прямоугольного сечения 1,8Ч1,2 м, которые опираются на стабилизирующие колонны и раскосы.

Водонепроницаемость понтонов, стабилизирующих колонн, верхнего корпуса и рубок обеспечивается в соответствии с требованиями норм «Суда металлические морские. Методы и нормы испытания корпусов на непроницаемость».

Основные размеры установки и ее составных частей (в м) приведены ниже:

937

Данные о водоизмещении и осадке ППБУ указаны в табл. 25.1.

Ò à á ë è ö à 25.1

Водоизмещение и осадка ППБУ в зависимости от ее состояния

dñð, dí, dê – осадка судна средняя, нормальная и при качке.

ППБУ в рабочем состоянии (при строительстве скважины) обеспечи- вает работу при волнении до 6 баллов и скорости ветра до 17 м/с. Якорная система обеспечивает перемещение:

âрежиме эксплуатации не более 4 % глубины моря (в Балтийском море начиная с 90 м и в Баренцевом – от 120 до 200 м);

âрежиме шторма (ежегодного) – не более 8 % глубины моря;

âрежиме штормового отстоя (выживания) – не более 15 % глубины

ìîðÿ.

Эксплуатация ППБУ в Баренцевом и Балтийском морях на глубине 60–90 м обеспечивается:

âрежиме бурения – при волнении моря не более 5 баллов и скорости

ветра не более 12 м/с; в режиме штормового отстоя – при волнении моря не более 10 бал-

лов и скорости ветра не более 25 м/с.

Морские переходы ППБУ осуществляются при волнении не более 6 баллов. В табл. 25.2 указаны судовые и технологические запасы, обеспе- чивающие автономность эксплуатации установки в течение 30 сут.

Ò à á ë è ö à 25.2

Судовые и технологические запасы ППБУ

Для сбора отходов бурения на ППБУ установлены шесть контейнеров вместимостью 3,625 м3 каждый.

938

Требуемая осадка ППБУ при переходе и в эксплуатации обеспечивается заполнением или осушением цистерн жидкого балласта в понтонах.

Общая численность обслуживающего персонала составляет 73 чел. Персонал размещается в одно- и двухместных каютах.

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-ОМ1;

комплекс каротажного оборудования; глубоководный водолазный комплекс.

Ниже приведена техническая характеристика буровой установки Уралмаш 6000/200 ППЭМ:

Комплекс механизмов с дистанционным управлением подъема, переноса и установки свечей.

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/ñ (2,3 ì3/мин). Станция размещена на главной палубе по правому борту.

Подводное устьевое оборудование (ПУО) состоит из одного комплекта противовыбросового оборудования 540Ч210, одного комплекта противовыбросового оборудования 350Ч700, 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 спайдерной 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.

940

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 дизельгенераторов, 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.

УПРАВЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ РАБОТЫ ППБУ

Управление и контроль работ ППБУ, уровень и объем средств автоматизации должны обеспечивать высокие технико-экономические показатели, удобство эксплуатации и соответствовать требованиям, предъявляемым к судам со знаком автоматизации А2 Правил Регистра РФ. Управление всем комплексом ППБУ осуществляют с главного поста управления (ГПУ), центрального поста управления (ЦПУ), центрального пожарного поста (ЦПП), постов управления буровым и технологическим комплексами и местных постов управления.

ГПУ размещают на палубе рубки 1-го яруса. В помещении ГПУ расположены пост управления положением ППБУ, в том числе погружением и всплытием, и судовой вертолетный командный пункт (СВКП). Пост управления положением ППБУ включает: пульт информационно-измерительной и управляющей системы стабилизации положения ППБУ системы «Якорь», средства внутрисудовой связи, пульт управления погружением и всплытием ППБУ с органами дистанционного управления балластными насосами,

941

арматурой и приборами контроля параметров балластной системы, а также щитом сигнализации системы газоанализа.

СВКП предназначен для управления средствами обеспечения полетов вертолетов и оборудован выносным постом связи с вертолетом, приборами коммутации огней вертолетной площадки и средствами внутрисудовой связи.

ЦПУ расположен в выгородке машинного отделения, имеющего шумопоглощающую изоляцию и систему кондиционирования воздуха. За механизмами машинного отделения оператор наблюдает через иллюминаторы. Из ЦПУ осуществляют контроль и управление электроэнергетической установкой, вспомогательными механизмами, общесудовыми системами и тиристорными преобразователями с периодическим обслуживанием механизмов с местных постов. На пульте ЦПУ в приборных щитах установлены органы управления и приборы контроля.

В помещении ЦПУ расположены: центральный пожарный пост, органы управления пожарными и охлаждающими насосами, приборы контроля параметров пожарной системы, сигнализация о предельно допустимых концентрациях (ПДК) сероводорода, взрывоопасных концентрациях паров нефти и нефтяных газов, о падении давления продува электрооборудования и уменьшении перепада давления между технологическими помещениями. ЦПУ – основное место несения вахты машинной команды, оборудованное средствами внутрисудовой связи.

Пост управления буровыми и технологическими комплексами состоит из постов: бурильщика, бурового мастера, управления буровыми насосами, управления цементировочной системой, управления компрессорной станцией низкого давления.

С поста бурильщика управляют главными электроприводами, компенсатором вертикальных перемещений, ключом АКБ и вспомогательной лебедкой. Пост оборудован органами управления перечисленными механизмами, приборами, средствами внутрисудовой связи, пультом телевизионного контроля подводного устьевого оборудования. С поста бурового мастера осуществляют контроль работы бурового и технологического оборудования, газовый контроль воздушной среды в помещениях и пространствах технологического комплекса и контроль давления продува электрооборудования. Пост снабжен пультом показывающих приборов бурового мастера, приборами системы газового контроля, регистраторами, панелью технологической сигнализации, щитом автоматики газоанализа и продува электрооборудования технологического комплекса, средствами внутрисудовой связи, видеоконтрольным устройством ТВ ПУО, пультом аварийного закрытия превенторов, аппаратурой гидроакустического срабатывания типа «Охта».

Пост управления буровыми насосами установлен в помещении буровых насосов. Он включает пульты управления буровыми насосами и насосом глиноприготовления, пульт показывающих приборов циркуляционной системы и средства внутрисудовой связи. С поста управляют буровыми насосами и насосами глиноприготовления при бурении скважины.

Пульт управления цементировочной системой состоит из поста управления цементировочными насосами, пульта показывающих приборов цементирования, средств внутрисудовой связи. С поста осуществляют кон-

942

троль и управление цементировочной системой при цементировании скважин. Пост установлен в помещении цементировочных насосов.

Пост управления компрессорной станцией находится в помещении компрессорной станции и состоит из щита управления компрессорами воздуха низкого давления и средств внутрисудовой связи. С поста осуществляют контроль и управление компрессорами воздуха низкого давления для технических нужд.

Местные посты управления расположены непосредственно у механизмов и предназначены для управления ими.

ППБУ также снабжена системами контроля и управления, включая дистанционное автоматическое управление работой основных и вспомогательных механизмов, основных и вспомогательных технологических и общесудовых установок и устройств.

ППБУ располагает:

системой контроля и управления механической установкой; системой контроля и управления вспомогательными механизмами и

системами; системой контроля и управления судовыми системами;

системой контроля и управления судовой электростанцией; системой контроля и управления охлаждением тиристорных преобра-

зователей; системой контроля и управления положением ППБУ;

системой контроля крена, дифферента и осадки;

Рис. 25.7. Схема расположения оборудования на ППБУ типа «Шельф»:

1 – вышка; 2 – трубы; 3 – ÏÏÁÓ; 4 – вертолетная площадка; 5 – жилые и культурнобытовые помещения; 6 – поворотный кран грузоподъемностью 63 т

943