Меню

Самоподъемная плавучая буровая установка опора

Самоподъемная плавучая буровая установка опора

Самоподъемная плавучая буровая установка (СПБУ) — это буровая установка, поднимаемая в рабочем состоянии над поверхностью моря на колоннах, опирающихся на грунт. Колонны подвижны в вертикальном направлении относительно основного корпуса (понтона). На верхней палубе понтона и в понтоне располагается технологическое оборудование и средства жизнеобеспечения. СПБУ можно классифицировать по форме понтона; по количеству опорных колонн; по форме поперечного сечения колонн и их конструкции; по конструктивному оформлению нижней части колонн; по типу подъемного механизма; по расположению буровой вышки.

В настоящее время сформировались следующие формы понтона СПБУ: треугольная, прямоугольная, прямоугольная с аутригерами. Первая и последняя используются для трехопорных СПБУ. В данном случае под аутригерами понимается конструкция для размещения опорно-подъемного устройства, жестко соединенная с основным понтоном. Основное назначение такой конструкции — восприятие вертикальной и горизонтальной нагрузки от колонны и размещение подъемного устройства.

Количество опорных колонн — три или четыре. На ранних проектах СПБУ оно доходило до восьми. Конструкция колонн может быть цилиндрическая сплошностенная, ферменная или призматическая. Нее типы колонн имеют зубчатые рейки, которые являются частью подъемного механизма. Цилиндрическая колонна имеет круглую форму поперечного сечения с выступающими рейками. Ферменные колонны могут быть треугольными или квадратными в поперечном сечении. В углах колонн находятся зубчатые рейки. Длина ферменных колонн может достигать 180 м.

Конструктивное оформление нижней части колонны зависит от предполагаемого механизма взаимодействия колонн с фунтом: опора на грунт или проникновение в грунт. В первом случае колонны соединяются внизу общим опорным матом (такой тип опорного устройства применяется на мягких грунтах), во втором колонна заканчивается внизу башмаком определенной формы.

Буровая вышка может располагаться на верхней палубе понтона или выдвигаться за корму по направляющим консолям. В последнем случае экономится площадь палубы.

На рисунке показаны основные элементы конструкции самоподъемной плавучей буровой установки:

1 — понтон; 2 — опорная колонна; 3 — устройство подъема опор; 4 — кран; 5 — буровая вышка;
6 — консоль подвышечного портала; 7 — стеллажи для хранения труб; 8 — жилой модуль;
9 — вертолетная площадка

Основные эксплуатационные состояния СПБУ — рабочее и перехода (транспортировка). Переход осуществляется без технологических запасов или с частью технологических запасов, если СПБУ перемещается с одной точки бурения на другую в пределах одного района.

Поднятые вверх колонны уменьшают остойчивость СПБУ за счет увеличения аппликаты центра тяжести установки и увеличивают силы ветрового воздействия, динамические моменты бортовой и килевой качки. В целях уменьшения перечисленных внешних воздействий колонны опускают на 0,3—0,4 длины, что значительно демпфирует качку.

Применение СПБУ, у которых во время транспортировки верхние секции опор снимаются и устанавливаются на палубе, позволяет существенно уменьшить динамические нагрузки на опоры и повысить остойчивость без увеличения размеров понтона. Для монтажа верхних секций при размещении буровой установки на месте бурения на палубе предусматриваются специальные подъемно-монтажные устройства.

Для уменьшения длины опор при транспортировке СПБУ, предназначенных для эксплуатации на больших глубинах, разработаны конструкции с телескопическими цилиндрическими опорами. При этом полная длина выдвинутых опор составляет около 120 м, наружная опора имеет дайну около 77 м и наружный диаметр около 4,6 м, а внутренняя выдвижная опора — длину 71 м и наружный диаметр около 4,3 м. Однако подобные конструкции для обеспечения жесткости должны иметь поперечное крепление в местах телескопического разъема. Наличие подобного крепления не позволяет осуществить полный подъем опор, что обусловливает большую осадку буровой установки при транспортировке.

Существуют предложения отделить подъемный корпус от опор. В этом случае опоры преобразуются в опорный ферменный блок, аналогичный стационарным платформам. Опорный блок доставляется и закрепляется в месте бурения. Затем на него наводится понтон, имеющий подъёмники, которые стыкуются с опорным блоком, и с их помощью производится подъем понтона.

Читайте также:  Рентгенографическая установка fona xpan dg

Перегоны тщательно подготавливают, выбирая наиболее благоприятный маршрут. На маршруте должны быть районы, защищенные от волнения (бухты, защитные гидротехнические сооружения), где установка могла бы отстояться, встав на колонны при получении неблагоприятного метеорологического прогноза. Перегон осуществляется с помощью нескольких буксиров. На СПБУ, у которых буровая вышка смонтирована на перемещающемся портале, перед перегоном портал сдвигают ближе к мидель-шпангоуту. Дополнительно тщательно проверяют закрытия вырезов на палубе, на внутренних переборках, устройства фиксации колонн. Ограничение на перегон — 5 баллов по волнению и 7 баллов по ветру.

Одной из опасностей при длительной стоянке на точке бурения является размыв грунта под одной из колонн, что приводит к ее просадке. При этом угол крена (дифферента) понтона может превысить допустимый предел в 1°, что вызывает заклинивание понтона на колоннах.

Дополнительными режимами эксплуатации являются периоды перехода из одного основного режима в другой. Подъем СПБУ на колонны происходит при волнении до 3 баллов, чтобы обеспечить безударное касание дна башмаками колонн. После прекращения движения колонн вниз начинается процедура их задавливания путем небольшого подъема понтона над водой.

Если количество опор равно трем, то СПБУ принимает дополнительный балласт, для чего предусматриваются балластные отсеки. На четырехопорной установке задавливание колонн происходит попарно для диагонально расположенных опор. Сначала нагружают две колонны, стоящие на одной диагонали. После их заглубления нагрузка переносится на другую пару колоны. Нагрузку при задавливании выбирают такую, чтобы она была больше максимальной эксплуатационной. Процесс задавливания прекращается выдержкой во времени. При отсутствии дальнейшей просадки опор понтон СПБУ поднимается над водой на расчетную высоту.

Для повышения безопасности буксировки СПБУ используется целый ряд технических решений. В частности, для уменьшения вертикальных перемещений корпуса призматической формы на волнении были успешно использованы выдвижные горизонтальные демпфирующие пластины, расположенные по периметру понтона. В результате увеличения присоединенных масс уменьшились как амплитуды вертикальной качки, так и угловые характеристики движения. Ведутся исследования по использованию заполненных водой внутренних отсеков верхних частей опор для стабилизации буровой установки на последних этапах касания морского дна.

источник

Самоподъемные плавучие буровые установки

Самоподъемные установки являются эффективным и надежным средством для разведочного и эксплуатационного бурения на глубинах моря до 100-120 м.

Основными конструктивными элементами этих установок являются:

– плавучий корпус (платформа), на котором располагается буровое, энергосиловое и др. оборудование;

– подъемный механизм, обеспечивающий подъем платформы над водой;

– опорные колонны, по которым осуществляется перемещение корпуса (платформы).

Эти установки имеют плавучий понтон и не менее 3-х опорных колонн. При транспортировке СПБУ на место работы (на точку бурения) опоры (ноги) подняты вверх. На точке бурения колонны опускаются вниз, касаются грунта и задавливаются в него, после чего понтон с оборудованием и с запасами (материалов, провизии и т.п.) поднимается вверх по опорным колоннам. Подъем осуществляют с помощью специальных подъемных механизмов гидравлического или электромеханического типа. При бурении понтон располагают над водой на такой высоте, чтобы в него не ударяли волны.

Самоподъемные ПБУ различаются по следующим признакам:

– количеству опорных колонн;

– форме и конструкции опорных колонн;

– конструктивному решению нижней части опорных колонн;

– типу механизма подъема;

Читайте также:  Простуда после установки имплантов

– расположению буровой вышки.

Опорные колонны размещают обычно по углам понтона (при числе колонн от 3 до 5) или на длинных сторонах понтона при количестве 6 и более. На выбор количества опорных колонн влияет много факторов. К ним можно отнести расчетную глубину моря в районе бурения и гидрометеорологические условия эксплуатации, характер грунтов, слагающих дно моря, способ задавливания колонн в грунт и извлечение из него, общую массу поднимаемого понтона с технологическими и судовыми запасами, а также соображения стоимости и трудоемкости постройки.

Как правило, на глубинах моря до 45 м эксплуатируются СПБУ на 3-х, 4-х и 5-ти опорах; на глубинах моря свыше 60 м преобладают самоподъемные установки на 3-х опорах, количество установок с 4-мя опорами ограничивается, а установки с числом опор более 4-х не используются. На глубинах моря более 90 м применяются, в основном, установки с 3-я опорными колоннами. Если учесть, что в последнее время бурение проводится на все больших глубинах, доля 3-х опорных установок в общем количестве СПБУ имеет тенденцию к увеличению.

Самоподъемные установки с наклонными колоннами для увеличения опорной базы в рабочем (рис. 2.1) положении получили ограниченное применение ввиду сложности конструкции и возможности обеспечения устойчивости сооружения другими, более простыми решениями.

По форме и конструкции опорных колонн различают опоры цилиндрической и ферменной конструкции.

Опоры цилиндрической конструкции в основном используются на установках, эксплуатируемых на глубинах моря до 45 м. Их преимущество – меньшая трудоемкость в изготовлении по сравнению с ферменными конструкциями. Недостаток вызывают несколько большие волновые нагрузки по сравнению с ферменными, но при небольшой общей высоте сооружения эти нагрузки являются вполне допустимыми с точки зрения устойчивости СПБУ на грунте.

В диапазоне глубин 45-75 м применяются и цилиндрические и ферменные опоры. Практически все ПБУ с цилиндрическими колоннами – это 3-х опорные установки с опорой на подвижный мат. Но уже в этом диапазоне глубин доля СПБУ с ферменными опорами составляют более 50%.

На глубинах более 75 м практически все СПБУ имеют опоры ферменного типа, как обеспечивающие наименьшее значение волновых нагрузок.

Ферменные опорные колонны бывают с квадратным и треугольным сечением.

Рис. 2.1. СПБУ с наклонными колоннами

Форма понтона обычно предопределяется количеством опорных колонн: установки с четным количеством колонн имеют в плане прямоугольную форму, установки с тремя или пятью колоннами большей частью треугольные и пятиугольные. По конструктивному решению нижней части опорных колонн СПБУ можно разделить на 3 типа: закрепленные на мате, который опускается в воду вместе с колоннами; проникающие в грунт; непроникающие.

Выбор того или иного типа зависит от плотности и несущей способности грунта, на который ставится ПБУ. Для наиболее слабых грунтов применяются СПБУ с опорными матами, для наиболее плотных – с колоннами, проникающими в грунт.

Особенности эксплуатации самоподъемных плавучих буровых установок. Техника и технология бурения скважин с СПБУ существенно не отличаются от аналогичных работ, выполняемых на суше.

Особенности эксплуатации определяются двумя режимами: походным положением; стоянкой на эксплуатационной точке.

Указанные режимы эксплуатации, отличающиеся друг от друга взаимным расположением корпуса (понтона) и опорных колонн (ног) относительно поверхности воды, включают ряд морских операций: буксировку, установку на эксплуатационной точке, перевод с транспортного положения в рабочее и обратно, удифферентовку установки перед снятием с точки бурения, а также мероприятия, обеспечивающие живучесть установки и выживаемость персонала в морских условиях при авариях.

При походном положении (первый основной режим) – корпус (понтон) находится на воде в плавучем положении, а опорные колонны подняты вверх полностью.

Читайте также:  Технические условия для установки электросчетчика

Второй основной режим эксплуатации СПБУ – стоянка на точке бурения. Опорные колонны при этом опущены до дна моря и надежно вдавлены в него.

Корпус установки поднят над водой на высоту, достаточную для того, чтобы избежать ударов максимальных волн в днище СПБУ.

Необходимое возвышение днища корпуса над уровнем моря определяется выражением: h=0,6hв+hn+Dh, где hв – высота расчетной волны. hn – высота прилива, Dh – регламентированный зазор между гребнем волны и днищем, СПБУ (большинство зарубежных классификационных обществ устанавливает зазор 1,5 м).

СПБУ может находиться на одной точке до года, и за это время в зависимости от рельефа дна, придонных течений и структуры грунта, иногда происходит размыв грунта около опорной колонны.

Известны случаи аварий СПБУ вследствие размыва грунта под одной из опорных колонн. Поэтому необходимо постоянно следить за просадкой опорных колонн в грунт. При неравномерной просадке опорных колонн может произойти наклон корпуса установки и, вследствие этого, заклинивание корпуса СПБУ на опорных колоннах, при котором перемещение корпуса относительно колонн станет невозможным.

Кроме двух рассмотренных режимов эксплуатации представляют интерес и процесс перехода из одного рабочего состояния (на плаву) в другое (на опорных колоннах). Подъем СПБУ на опоры представляет собой один из наиболее тяжелых режимов работ. Подъем установки на колонны и опускание на воду происходит обычно при сравнительно спокойной погоде: волнение не превышает 2-3-х баллов.

Безопасность стоянки СПБУ в положении на колоннах обеспечивается “задавливанием” колонн в грунт усилием, превышающим максимальную расчетную нагрузку на одну колонну. Для 4-х опорных СПБУ усилие задавливания составляет 40-45% от веса корпуса.

У 3-х опорных СПБУ колонны задавливают принятием соответствующего количества балласта, а у 4-х опорных СПБУ путем перераспределения нагрузки от веса корпуса между колоннами: сначала одна пара диагонально расположенных колонн разгружается и нагрузка передается на вторую пару колонн, затем вторая пара разгружается и нагрузка передается на первую пару колонн.

После прекращения погружения колонн в грунт дается выдержка во времени, и при отсутствии просадки опор, корпус СПБУ поднимают на расчетную высоту над водой.

Устойчивость СПБУ в основном зависит от:

– несущей способности грунтов морского дна;

– конструкции колонн и опор, их расположения и устройства подъемных механизмов;

– гидродинамических процессов, происходящих в море на рабочей точке, где стоит буровая установка.

После окончания бурения СПБУ переводят в плавучее положение следующим образом: корпус опускают на воду с помощью спуско-подъёмных механизмов, работающих в режиме спуска корпуса. При этом, погружая корпус в воду ниже расчетной осадки, создается дополнительная сила поддержания. Она и вытаскивает колонны из грунта. Иногда для обеспечения вытаскивания колонн применяют устройства для гидроразмыва грунта.

Существенно осложняет процесс вытаскивания колонн то обстоятельство, что колонны выходят из грунта не одновременно.

Самоподъемные буровые установки по сравнению с другими типами плавучих буровых установок и судов в меньшей степени зависят от погодных условий, поскольку они опираются на грунт и не имеют перемещений, что упрощает конструкцию технологического оборудования, не требуют применения компенсаторов качки и приводит к снижению стоимости буровых работ.

К недостаткам СПБУ относятся:

– зависимость от несущей способности грунта;

– зависимость от погодных условий при транспортировке и установке на точку работ;

– ограниченная глубина моря, где возможно их использование.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *