Энергетическое оборудование спбу

Специфика производства буровых работ в морских акваториях обусловила применение автономных энергетических установок, состоя­щих из дизель-генераторов, объединенных в единую энергетическую сис­тему и устанавливаемых обычно в трюме, в машинном помещении с воз­можно большим удалением от устья скважины.

Непосредственно около исполнительных агрегатов и механизмов, размещаемых на открытых площадках и в помещениях, устанавливают индивидуальные электроприводы. Питание энергией этих приводов осу­ществляется с помощью электромашинной передачи, которая в условиях морского бурение приобретает решающее значение.

В последние годы преимущественное распространение получила система электропривода переменно-постоянного тока на базе силовых тиристорных преобразователей по схеме синхронный генератор - тиристорный преобразователь - электродвигатель постоянного тока.

Главный пост управления (ГПУ) СПБУ располагается вне машин­ных помещений на максимально возможном удалении от взрывоопасных пространств. Его оборудуют:

• органами управления главных механизмов и механизмами подъ­ема и спуска корпуса СПБУ;

• приборами для контроля работы подъемных устройств;

• сигнализацией о готовности к работе подъемных устройств и системы дистанционного управления;

• приборами для контроля положения корпуса СПБУ;

• устройствами для отключения любого из подъемных механизмов в случае его неисправности;

• устройствами для включения аварийных стопорных устройств, разгружающих гидравлическую систему;

• средствами связи и сигнализацией о неисправности в устройст­вах подъема и спуска корпуса СПБУ.

На рис. 3.5 приведена упрощенная схема электроснабжения на СПБУ «Бакы».

Приводная мощность буровых лебедок в зависимости от класса буровой установки колеблется в пределах 735-2200 кВт. Имеются случаи применения буровых лебедок приводной мощностью 3876 кВт (СПБУ «Диксилен-3-70») и насосной группы - 4853 кВт (СПБУ «Пенрод 61»).

87

Рис. 3.5. Упрощенная схема электроснабжения СПБУ «Бакы»:

Г - основные генераторы переменного тока (1250 кВ А, 400 В);

БЛ - буровая лебедка;

БН - буровой насос;

Г1 - вспомогательные генераторы переменного тока (200 кВ А, 400 В); М - электродвигатель постоянного тока;

ММ - электродвигатель переменного тока; НП - насос системы гидроподъема;

88

Ниже в качестве примера приведены основное и вспомогательное оборудование энергетической установки СПБУ «Бакы» и их техническая характеристика:

Оборудование Основное Вспомогательное

Дизель-генератор

Тип ДГР 1000/750 ДГР 150/750

Число 4 2

Мощность, кВт 1000 150

Частота вращения, с" 1 - 750

Дизель 6ЧН 30/38 6ЧН 18/22

Мощность, кВт 1103 225

Генератор МСК 1250/750 ГСС 1148-м

Напряжение, В - 40

Род тока Трехфазный переменный

Коэффициент мощности 0,8

Частота тока, Гц 50

Трансформатор

Число 5

Тип ТСЗ-50/0,5 ТСЗ-7,5/0,4

Мощность, кВт 50 7,5

Напряжение, В 400 133

Выпрямительный агрегат ВАКС-4,5-30

Число тиристорных преобразователей... 4

Число котлов:

вспомогательных 1

утилизационных 1

Системы:

судового отопления Паровая (в служебных помещениях)

общесудовой вентиляции ... Искусственная и естественная (в быто­ вых помещениях)

кондиционирования воздуха... Круглогодичная, центральная, двухканаль-

ная с непосредственным испарением фреона (в жилых и служебных помещениях)

борьбы с пожаром Противопожарная защита по Правилам

Регистра РФ; противопожарные средства

Перегон и установка СПБУ на новую точку

Перегон СПБУ на новую точку бурения - ответственная операция. Большинство СПБУ являются несамоходными, и для их буксировки при­меняют специальные буксирные суда. Различают два вида буксировки СПБУ: короткий перегон (переход) - буксировка с точки на точку в пре­делах разведываемой структуры и длительной перегон - буксировка СПБУ на дальние расстояния из одного разведочного района в другой, намечаемый к разведке, или на базу профилактического ремонта и осмот­ра. Коротким обычно считают такой переход, для которого требуется время не более времени гарантированного прогноза погоды (продолжи­тельность примерно до 12 ч). Перегон СПБУ более 12 ч осуществляют

89

при благоприятном прогнозе погодных условий (ветер, волнение и пр.). Допустимые величины ветра и волнения определяются проектом СПБУ.

На СПБУ при движении действуют следующие внешние силы (со­противления): буксировочное сопротивление, т.е. сопротивление находя-щейся в покое жидкости; сопротивление встречного ветра; сопротивление, вызванное взаимодействием волн с СПБУ. Буксировочное сопротивление составляет 80 % общего сопротивления воды, 20 % приходится на волновое сопротивление. Незначительную величину составляет сопротивление трения. Буксировочное сопротивление также зависит от скорости | буксировки. Воздействие на конструкцию буксировочного и волнового сопротивления исследуют на моделях в специальных бассейнах, а сопро­тивление ветра - обдувкой моделей в аэродинамической трубе. Буксиро­вочное сопротивление СПБУ вследствие малой обтекаемости ее корпуса и большой парусности велико. Опасны случаи, когда СПБУ идет против ветра, поэтому для буксировки применяют мощные буксирные суда.

Перед буксировкой подвижный портал и все грузы закрепляют; все палубные отверстия и отверстия, ведущие в подпатубные помещения, долж­ны быть задраены. На СПБУ оставляют минимальный состав команды, кото­рый выполняет работы по буксировке и установке на точку СПБУ.

До начала буксировки разрабатывают проект перегона, в котором в зависимости от расстояния, района плавания, достоверности и долгосрочности метеопрогноза указывают скорость буксировки, число и мощность буксиров, схему их расположения и мероприятия по осуществлению безо­пасного перехода. Проводят расчеты на прочность и остойчивость уста­новки в целях определения надежности буксировки. Особое внимание об­ращают на длину опорных ног. При необходимости, для снижения парусности, верхние секции ног снимают.

где S_n- площадь лобового сопротивления погруженной части СПБУ, м² ; v_б- скорость буксировки, указанная в свидетельстве, узлы.

Длина буксирного троса для несамоходной СПБУ

В соответствии с Правилами Регистра РФ разрывное усилие бук­сирного троса (в кН) определяют по формуле

где N_c- характеристика для выбора якорного снабжения:

N_c = K₁K₂∆^2/3 + K₃A.

Здесь А - объемное водоизмещение, принятое при осадке до цен­тра знака грузовой марки, м³; А - суммарная площадь проекции конст­рукций, возвышающихся над ватерлинией, которая проходит через центр знака грузовой марки, на плоскость, нормальную к горизонтальной про­екции якорной линии, м² ; К₁ - коэффициент, учитывающий форму корпу-

90

са (К₁ = 1,5 для ПБУ с понтоном прямоугольной формы, К₁ =1,75 для ПБУ с понтоном катамаранного типа и других подобных типов); К₂ - коэффи­циент, учитывающий волновое воздействие; К₃ - коэффициент, учиты­вающий ветровые условия якорной стоянки, принимают в соответствии с Правилами Регистра РФ. Значения К₂ и К₃ приведены ниже:

Коэффициент К₂ К₃

ПБУ, работающие:

в открытом море 1,2 2,1

в закрытых морях 1,1 1,8

В мировой практике для транспортирования СПБУ применяют специ­альные транспортные суда. Например, СПБУ «Горилла 11» массой 18 тыс. т и с высотой опорных колонн 154 м транспортировали от Сингапура до Рот­тердама на судне «Майнти сервант 3» грузоподъемностью 25 тыс. т с раз­мером палубы 180x140 м.

До установки СПБУ на точке бурения проводят инженерные изы­скания грунта морского дна. Порядок и объем инженерных изысканий оп­ределяют в соответствии с программами изыскательских организаций, они регламентируются действующими инструкциями, методиками и дру­гой нормативно-технической документацией проектных организаций и органов надзора. Устанавливают глубины воды, течения, лунные и штор­мовые приливы, величины 10-50- и 100-летних штормовых волн в данном месте установки. Одновременно определяют глубины воды с помощью батиметрической съемки мелкой координатной сетки на площади 1 км² с центром в точке установки СПБУ. Промерные линии располагают на рас­стоянии не более 100 м друг от друга.

Керн отбирают на глубинах, превышающих глубину предполагае­мого проникновения опор в грунт, а мелководную сейсмическую съемку проводят на

50 % глубже предполагаемого заглубления опор.

До подхода СПБУ к точке установки подготавливают якоря, якор­ные цепи и рейдовые бочки. Крановое судно с подготовленными ком­плектами подходит к месту, обозначенному буями, после чего якоря уста­навливают так, чтобы СПБУ расположилась в определенном направлении по отношению к преобладающему в данном районе направлению ветра. Во избежание сноса вертолета на препятствия (при вертолетном обслужи­вании) диаметральную плоскость СПБУ устанавливают под углом 45° к преобладающему направлению ветра.

После установки рейдовых бочек СПБУ подводят на возможно близкое к ним расстояние и удерживают двумя буксирами. Затем разма­тывают с лебедок СПБУ с помощью вспомогательного судна швартовые тросы и закрепляют их на рейдовых бочках. После этого буксирным суд­ном, соединенным с носовой частью СПБУ, дают натяжение тросам и на­матывают на лебедки СПБУ швартовые тросы, фиксируя СПБУ в задан­ном месте. Затем приступают к спуску опорных колонн. Чтобы сократить время при подходе СПБУ к месту установки, опорные колонны предвари­тельно опускают на глубину, исключающую касание колонн о морское

91

дно при волнении. Во время спуска опорных колонн при достижении морского дна и вдавливании их в грунт осадка СПБУ начинает умень­шаться в результате действия веса СПБУ на опорные колонны. При этом крен платформы, возникающий вследствие неровностей и прочности грунта морского дна, допускается не более 1-1,5°. При заглублении опор­ных колонн в грунт и нахождении СПБУ в воде на колонны передается горизонтальная нагрузка от волн, действующих на корпус.

Корпус установки поднимают одновременно всеми подъемниками, устраняя при этом возникающие крен или дифферент. При подъеме кор­пуса задавливание колонн в грунт ведут в несколько этапов. Первый этап начинается, когда давление в цилиндрах достигнет 25 % давления, соот­ветствующего номинальной нагрузке на колонну g_вн. Затем два диаго­нально расположенных подъемника колонн останавливают, а двумя подъ­емниками корпуса поднимают корпус до тех пор, пока давление в оста­новленных подъемниках не упадет до нуля, а в работающих поднимется до 45 % от g_вн. После этого аналогично залавливают вторую пару опор. Давление в опорных колоннах выравнивают, и подъем корпуса продол­жают до тех пор, пока давление в рабочих полостях гидроцилиндров не достигнет 40 % от g_вн. После этого проводят повторное задавливание ко­лонн, пока в гидроцилиндрах залавливаемых колонн давление не достиг­нет 75 % от g_вн. Затем давление опять выравнивают, и подъем корпуса продолжают. Следующее задавливание осуществляют при достижении давления 70 % от g_вн и т.д.

Подъем проводят до тех пор, пока корпус не выйдет из воды и не прекратятся удары волн о днище корпуса. После достижения максималь­ного давления в цилиндрах подъемники останавливают и выдерживают 20-30 мин. Если же при этом давление в подъемниках не изменится, то задавливание опор считают законченным. Затем выравнивают давление в цилиндрах подъемников, поднимают корпус на заданную высоту над уровнем моря, окончательно выравнивают его и закрепляют стопорящими устройствами, разгружая этим гидросистему подъема. Подъем закончен, и СПБУ установлена в рабочее положение.

Перед снятием СПБУ со скважины ее готовят к перегону на новую точку бурения. Снимают лишние грузы, а оставшиеся закрепляют, пере­двигают портал и закрепляют. Затем с помощью гидроподъемников при­поднимают корпус и снимают механические стопоры колонн, после чего начинают спускать корпус. При спуске следят за креном и дифферентом корпуса и при их наличии проводят выравнивание, а также следят за рас­пределением нагрузки от корпуса между колоннами.

Увеличение давления в нижней, неработающей, полости свиде­тельствует о снижении нагрузки на колонну.

После опускания и вхождения корпуса в воду приступают к выдер­гиванию опор из грунта. При выдергивании опоры могут легко выходить из грунта или вследствие присоса прочно держаться в грунте, корпус СПБУ в этом случае «затягивается» в воду. При этом может быть боль-

92

шой крен (или дифферент). В этом случае колонны выдергиваются попар­но по диагонали корпуса, сначала по одной, потом по другой. После вы­дергивания колонн СПБУ поднимают в транспортное положение и закре­пляют механическими стопорами.