Полупогружные установки типа «тетрамаран»

В конструктивном отношении отличие установок типа «тетрамаран» от других типов заключается в наличии 4 параллельных удлиненных горизонтальных плавучестей (пон­тонов) и большего числа колонн. Установка «Оушен Проспектор» (рисунок 1.3) включает надводное строение, подвод­ную погружную часть из 4 цилиндрических плавучестей и сое­динительную конструкцию из 16 вертикальных стабилизаци­онных колонн с системой связей. Длины средних и крайних пла­вучестей различны. Отличаются также между собой диаметры колонн.

Рисунок 1.3 Полупогружная морская буровая установка типа «тетрамаран».

Представляет собой соединитель­ную конструкцию из 16 колонн с системой горизонтальных и на­клонных связей. На палубах надводного строения, а также внутри его располагаются раздвижная буровая вышка, вертолетная площадка, палубные краны.

Полупогружные установки типа «Пентагон», а также перекрестного и кольцевого типа

Полупогружные морские пятиопорные буровые установки с пятиугольной формой в плане (рисунок 1.5) эксплуати­руются на акваториях различных морей. Первая из этой серии установок («Пента 81»). Полупогружная установка «Пента 85 » включает трехъярусное надводное строение, погружную часть из 5 плаву­честей (понтонов) обтекаемой формы и соединительную кон­струкцию из 5 цилиндрических колонн и системы горизонталь­ных и наклонных связей из труб.

На большинстве установок плавучести имеют цилиндрическую форму в плане при диаметрах 21,9 м и высотах 7,5 м. Однако, например, на установке «Пента 81» плавучести имеют обтекаемую несколько удлиненную форму, при этом размеры каждой плавучести в плане 25,0 x16,5 м, высоты по 7,5 м. Диаметры колонн 9,5 м, высоты 35,0 м; диаметры связей из стальных труб 2,60 м и 2,20 м. Периоды собственных коле­баний установки при вертикальной качке 20,0 с. Удержание установки на месте бурения до­стигается якорной системой.

Рисунок 1.5 Полупогружная морская буровая установка типа Пентагон «Пента 81» – «Пента 85»

Рисунок 1.6 Морская буровая перекрестная установка

Рисунок 1.7 Полупогружная морская буро­вая установка с кольцевым понтоном.

Якорная система удер­жания включает 8 якорных цепей с 8 судовыми большегабаритными якорями, 4 лебедоч­ные станции, от каждой из которых по колонне отходят по 2 якорные цепи.

2. Особенности эксплатации ппбу

Полупогружные буровые установки транспорти­руются к месту работы обычно в таком положении, когда ватер­линия пересекает нижние понтоны, имея при этом максимально возможную площадь парусности.

Возвышение верхнего корпуса над водой при транспортировке достигает у некоторых установок 40 м. С целью уменьшения па­русности при перегоне часто применяются укладывающиеся гори­зонтально буровые вышки. На установке во время буксировки обычно находится некоторое количество технологических и судо­вых запасов, оставшихся после завершения проходки скважины.

После завершения перегона полупогружная установка должна занять определенное положение на заранее выбранной точке бурения. Силы, действующие на установку в рабочем положении (Рисунок 1.8). Наведение ППБУ па эту точку, раскладку якорей и якорных цепей выполняют по определенной схеме, которую выбирают с уче­том параметров системы удержания ППБУ и гидрометеорологиче­ского режима района эксплуатации. Если в заданном районе можно уверенно определить направление максимальных внешних воз­действий, то установку располагают таким образом, чтобы с этим направлением совпадало направление максимальной держащей силы системы удержания. Самоходные установки, как правило, располагают навстречу наиболее вероятному направлению действия максимальной внешней силы, а у несамоходных установок при­меняют ориентированную раскладку якорных цепей. Цепи и якоря развозят обслуживающие суда, при этом очередность расклада якорей устанавливают в зависимости от направления ветра.

После раскладки всех якорей производят, подтягивание якор­ных цепей для создания так называемого «предварительного» на­тяжения. Величину этого натяжения выбирают исходя из условия, чтобы при действии максимальных внешних сил установка смещалась бы от первоначального положения в допустимых пределах, причем для различных условий работы эти пределы разные.

Рассмотрим основные режимы эксплуатации полупогружных буровых установок при стоянке на точке бурения.

Основным режимом эксплуатации самоподъемных ПБУ является режим стоянки 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 о днище ПБУ. Необходимое возвышение днища корпуса над уровнем моря определяют следующим выражением [1]:

(1)

где, - высота расчетной волны; – высота прилива;

- регламентированный зазор между гребнем волны и днищем ПБУ (большинство зарубежных классификационных обществ устанавливают зазор 1,5 м). Отсчет возвышения ведут от нормального уровня моря для заданного района эксплуатации. (Установка должна располагаться в точке бурения с учетом розы ветров и аэродинамических характеристик, полученных в результате продува в аэродинамической трубе.) Cилы дейсвующие на установку.

После раскладки якорей полупогружную установку переводят из походного положения в рабочее путем приема водяного балласта в цистерны нижних понтонов. Осадку установки изменяют от минимальной до максимальной, установка из режима перегона переходит в режим бурения. В этом положении установка находится большую часть эксплуатационного времени. Все виды работ, связанные с проходкой скважины, ведутся именно в этом положении. На дно моря опускают подводно-устьевое оборудование, а с ним шарнирно соединяются секции морского стояка, обеспечивающего изоляцию бурящейся скважины от морской воды. Под действием ветра, волнения и течения установка может смещаться относительно первоначального положения. Для того чтобы это смещение не привело к поломке или заклиниванию вращающейся бурильной колонны, оно не должно превышать допустимой величины. Таким образом, величина до­пустимого горизонтального смещения установки в режиме бурения определяется гибкостью бурильной колонны и конструкцией шар­нира морского стояка. Обычно эта величина находится в пределах 4–5% глубины моря.

В режиме бурения установка должна иметь наибольшее количество технологических запасов и выдерживать совместное воздействие сил ветра, течения и волнения, при котором еще возможно продолжение бурения. Это значит, что время прекращения бурения зависит от характера реакции полупогружной установки на внешние воздействия. Одним из важнейших видов реакции является вертикальная качка ППБУ. Для того чтобы во время бурения вертикальные колебания установки не передавались на бурильную колонну, в системе подвески колонны применяются специальные компенсаторы, обладающие рабочим ходом до 5 м.

На полупогружную буровую установку в режиме бурения действуют различные силы. Их можно разделить на три группы. Первая — это силы внешних воздействий на установку: ветра, волнения и течения. Вторая группа — постоянные и медленно изменяющиеся нагрузки. К ним относятся силы поддержания, сила тяжести самой ППБУ, а также сила тяжести технологических и судовых запасов, сила тяжести балласта в нижних понтонах. Третья группа — это функциональные нагрузки от натяжения якорных цепей, от действия устройства натяжении морского стояка и направляющих тросов и нагрузка на крон-блоке буровой вышки, создаваемая бурильной колонной. Эти нагрузки в процессе эксплуатации могут изменяться в широком диапазоне за короткий промежуток времени. Так, при горизонтальных колебаниях установки натяжение якорных цепей наветренного и подветренного бортов постоянно изменяется. Это изменение может достигать 12—15% за половину периода действия волны. Резкие изменения нагрузки происходят в процессе подъема бурильной колонны, особенно при ее заклинивании в скважине, когда буровая лебедка работает на выдергивание рывками. Нагрузка в талевой системе буровой вышки при этом может меняться от нуля до максимальной в течение нескольких секунд.

Таким образом, режим бурения характеризуется следующим:

• нагрузки на ППБУ находится наибольшее количество запасов;

• количество балласта обеспечивает максимальную осадку;

• опорная плита подводно-устьевого комплекса опущена на дно;

• направляющие канаты натянуты, превентер для закрытия устья скважины установлен на опорную плиту;

• морской стояк опущен и натянут, бурильная колонна подвешена на вышке и опущена в скважину, якорные цепи натянуты.