3.4. Подводное устьевое оборудование (пуо) Назначение и типы подводного устьевого оборудования

В практике бурения скважин с плавучих буровых средств (БС, ППБУ) широко применяют комплексы подводного устьевого оборудова­ния (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позво­ляет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, при этом установленное на морском дне оборудование меньше подвержено меха­ническим повреждениям.

Комплекс ПУО предназначен:

• для обеспечения при бурении скважины гибкой замкнутой тех­нологической связи между перемещающимся от воздействия волн и тече­ний БС или ППБУ и неподвижным подводным устьем, установленным на морском дне;

• для направления в скважину бурильного инструмента, обеспече­ния замкнутой циркуляции бурового раствора, управления скважиной при бурении и др.;

• для надежного закрытия бурящейся скважины в целях предупре­ждения возможного выброса из скважины при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря.

Существует несколько конструкций ПУО, обеспечивающих буре­ние скважин на разных глубинах моря - от 50 до 1800 м и более.

Большая глубина установки ПУО предъявляет высокие требования к его свойствам: оборудование должно быть прочным, вибростойким, спо­собным выдерживать большие внешние давления, быть герметичным и надежно управляемым на расстоянии. Конструкция узлов комплекса должна обеспечивать точность стыковки узлов при монтаже и расстыков­ки при демонтаже. Качество стыковки должно быть высоким, обеспечи­вающим нормальную работу и управление ПУО.

Особое внимание уделяют расположению механизмов связи - на­тяжным устройствам, установленным на БС или ППБУ, которые подверга­ются действию волн, течения и ветра.

Недостатки размещения ПУО на дне моря - сложность управле­ния, эксплуатации и ремонта.

Многолетний опыт бурения с плавучих буровых средств определил в основном две типовые конструкции скважин с подводным устьем. В первой конструкции (для глубин скважин примерно 5000-6500 м) применяют фун­даментную колонну (направление) диаметром 762 мм, кондуктор - 508 мм, первую промежуточную колонну - 340 мм, вторую промежуточную колон­ну - 178 мм. Диаметр эксплуатационной колонны обеспечивает спуск и ус­тановку двухколонных НКТ для одновременно-раздельной эксплуатации пластов. Благодаря такому сочетанию диаметров с большими зазорами ме­жду колоннами обеспечивается надежное крепление скважин.

144

Вторую конструкцию преимущественно применяют в условиях бурения на меньшие глубины при более простой конструкции скважин. В этой конструкции используют фундаментную колонну диаметром 762 мм, кондуктор - 406 мм, промежуточную колонну - 273 мм, эксплуатацион­ную колонну - 178 мм.

В практике буровых работ на море с БС и ППБУ применяют одно или двухблочную конструкцию ПУО. Некоторые одноблочные конструк­ции преимущественно используют на больших глубинах вод, в неслож­ных двух- и трехколонных конструкциях скважин и на небольших глуби­нах бурения. Двухблочные конструкции применяют преимущественно на небольших глубинах вод, в сложных четырех- и пятиколонных конструк­циях скважин и на больших глубинах бурения.

Преимущества одноблочной конструкции ПУО - сокращение вре­мени на установку и монтаж комплекса, так как установленный одноблочный комплекс ПУО используется в течение всего времени бурения скважины. К недостаткам одноблочного ПУО следует отнести его боль­шую массу (до 200 т) по сравнению с двухблочным, масса которого при­мерно 80 т.

Преимущества двухблочной конструкции - возможность ее при­менения при бурении глубоких скважин сложной конструкции, относи­тельно малая масса каждого блока противовыбросового оборудования и возможность производства ремонта свободного блока. К недостаткам сле­дует отнести затрату времени на демонтаж первого и установку и монтаж второго блока в процессе бурения скважины, а также потребность допол­нительного места для хранения неработающего блока. В настоящее время за рубежом используют одноблочные конструкции ПУО с проходным от­верстием диаметром 476,24 мм, которые практически обеспечивают буре­ние глубоких скважин сложной конструкции.

Американский нефтяной институт (API), обобщив многолетний опыт работы буровых компаний, разработал практические рекомендации по применению противовыбросового оборудования APIPP-53, для назем­ного и морского бурения с подводным расположением устья скважин.

Для обозначения узлов стволовой части принят специальный код: А - универсальный превентор; G- вращающийся превентор; R, R_d, R_t- соответственно одно-, двух- и трехкорпусной плашечный пре­вентор; X- универсальный плашечный превентор; S- крестовина; С_н -муфта высокого давления для соединения блока превенторов с ко­лонной головкой или отдельных узлов в общей сборке стволовой час­ти ПУО; C_l- муфта низкого давления для соединения морского стоя­ка с блоком превенторов.

В зависимости от рабочего давления ПУО подразделяют на две груп­пы: на рабочее давление 14 и 21 МПа и рабочее давление 35,70 и 105 МПа.

Пример схемы сборки противовыбросового оборудования при подводном расположении ПУО приведен ниже.

145

Рабочее давление, МПа 14; 21 35,70; 105

Схема сборки C_HSAC_L; C_HRAC_H; C_HR_dRAC_L; C_HRdRAC_HA;

ChRRACh C_HR_dR_dAC_L; C_HR_dR_dAAC_L

Двухблочный комплекс ПУО применяют в основном на ППБУ. Он включает:

- блок плашечных одинарных (однокорпусных) превенторов с проходным отверстием 540 мм, универсальный сферический или другой конструкции превентор с проходным отверстием 540 мм на давление 21 МПа, соединительные муфты, опорно-направляющие рамы и другие узлы;

• второй блок двух сдвоенных плашечных превенторов с проход­ным отверстием диаметром 350 мм на давление 70 МПа, универсальный превентор с проходным отверстием 350 мм на давление 35 МПа, опорную направляющую раму, соединительные муфты и др.;

• два водоотделяющих стояка диаметром 610 и 406 мм;

• дистанционную систему управления блоками превенторов:

• временную опорную базу;

• отклонитель потока с системой управления (дивертор);

• систему натяжения водоотделяющих стояков;

• систему натяжения направляющих тросов:

• манифольды противовыбросового оборудования (регулирования и глушения);

• компенсаторы бурильной колонны;

- компенсаторы аварийных подвесных и устьевых головок со спусковым и испытательным инструментом и защитными втулками;

• телевизионную камеру;

• другое скважинное и палубное оборудование, входящее в ком­плект ПУО.

Весь комплекс подразделяется на палубный и подводный. 1. Палубный комплекс ПУО. На палубе 8 ППБУ (рис. 3.18) посто­янно смонтированы:

• натяжные устройства 1 с направляющими роликами 2, поддер­живающие водоотделяющий стояк в постоянно натянутом состоянии и компенсирующие перемещения ППБУ относительно стояка, соединенно­го нижним концом с противовыбросовым оборудованием ОП;

• лебедки 4 с приводом для намотки и хранения многоканальных шлангов дистанционного управления ОП;

• лебедки 5 для подъема и спуска многоканальных шлангов 9 и коллекторов 11 дистанционного гидравлического управления;

- главная электрическая панель бурильщика 3 для управления ПУО и мини-панель 6, гидравлическая силовая установка 7 с гидронасо­сами и пневмогидравлическими аккумуляторами;

146

• манифольд регулирования дросселирования и глушения скважи­ны 17;

• блок противовыбросового оборудования 18;

• компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны, подвешенный на вышке;

• натяжные устройства 19, поддерживающие направляющие кана­ты постоянно натянутыми и компенсирующие перемещение платформы относительно ПУО.

Рис. 3.18. Принципиальная схема расположения двухблочного подвод­ного устьевого комплекса на ППБУ

На платформе также размещены компрессорная установка высоко­го давления с блоком осушки воздуха, насосная установка для нагнетания рабочей жидкости в пневмогидроаккумуляторы, лебедки для намотки и хранения направляющих канатов, лебедка и барабаны для спуска телеви­зионной камеры, предназначенной для осмотра ОП, приемная телевизи­онная установка для приема и передачи от подводной телевизионной ка-

147

меры, колонная головка с комплектом подвесных и устьевых устройств обвязки обсадных колонн, стенд для испытания блоков превенторов перед спуском на морское дно.

На палубе ППБУ, в безопасной зоне на большом расстоянии от ра­бочей площадки, установлена панель для управления ПУО в случае вы­броса, когда подход к главной панели невозможен.

Кроме того, на палубе размещены секции морских стояков диамет­ром 610 мм с телескопическим узлом для соединения с превенторным блоком и платформой. К 406-мм внутренней трубе телескопического узла в верхней части присоединено отклоняющее устройство (дивертор) для закрытия затрубного пространства между бурильной колонной и корпу­сом устройства, предотвращающее выход газа в рабочую зону в случае проявления газа, который отводится по трубопроводу в сепаратор газа на сжигание. На палубе также расположены панель управления общими на­тяжными устройствами; каптажное устройство для закрытия скважины до установки эксплуатационного оборудования; водолазное оборудование; комплект монтажных, спусковых, технологических инструментов и при­способлений грузоподъемных кранов и другое оборудование, необходи­мое для эксплуатации и ремонта ПУО.

2. Подводный комплекс ПУО (см. рис. 3.18). Он состоит из водо­отделяющей колонны (морского стояка) 10, многоканальных шлангов 9 и 15, коллекторов 11, плашечных превенторов 12, опорно-направляющего основания 13, опорной плиты 14, направляющих канатов 16, верхней и нижней гидравлических муфт, шарового соединения (углового компенса­тора), телевизионной камеры, телескопического компенсатора и других узлов.

Одноблочный комплекс ПУО. На рис. 3.19 приведена одноблочная конструкция ПУО, обеспечивающая бурение многоколонных глубо­ких скважин (фирма «Камерон», США).

Превенторы с проходным отверстием диаметром 476,24 мм на ра­бочее давление 70 МПа позволяют бурить скважины с высокими пласто­выми давлениями без замены блока превенторов. Особенностью основных узлов блока превенторов является применение:

а) плашечного превентора типа V-П, конструкция которого отли­- чается от конструкции превенторов типа Vтем, что он имеет более корот­- кий ход крышки. В конструкцию введены гидрозатяжные болты крышек. Применено уплотнение крышек новой конструкции. В превенторе исполь­- зуются универсальные плашки, исключающие использование в блоке пре­- венторов дополнительного превентора, так как конструкция плашек обес­- печивает перекрытие труб колонны от 60,3 до 193,7 мм. В конструкцию включены суперрежущие плашки для резки УБТ диаметром до 177,8 мм, замков бурильных труб и обсадных труб диаметром до 339,7 мм;

б) универсального превентора типа D18 3/4-10000 с проходным от­ верстием диаметром 476,24 мм, выдерживающего рабочее давление 70 МПа. Уплотнитель превентора, по данным фирмы, обеспечивает 365 за­- крываний на трубе диаметром 127 мм при давлении 70 МПа;

148

Рис. 3.19. Одноблочный подводный устьевый комплекс:

1. - пульт бурильщика;

2. - пульт управления штуцерным манифольдом;

3. - аккумуляторная установка;

4. - гидравлическая силовая установка;

5. - дистанционный пульт управления;

6. - шланговые барабаны;

7. - гидравлический спайдер;

8. - верхнее соединение морского стояка;

9. - телескопический компенсатор;

10. - соединение;

11. -угловой компенсатор;

12. - нижний узел морского стояка;

13. - направляющие;

14. - подводные задвижки;

15. - цанговая муфта;

16. - акустический датчик;

17. - опорная плита (фундаментная);

18. - плашечные превенторы;

19. - штуцерный манифольд;

20. - морской стояк

в) цангового соединителя типа НС с диаметром проходного отвер­стия 476,24 мм на давление 105 МПа. Соединитель, по данным фирмы, при давлении 105 МПа выдерживает изгибающую нагрузку 4147,6 кН-м;

г) универсального углового компенсатора, обеспечивающего рабо­ту подводного комплекса на глубине до 3050 м и выдерживающего на­грузку до 9070 кН. Особенность конструкции - наличие эластомерного элемента, состоящего из сферических стальных пластин и эластической набивки. Элемент может выдерживать большие сжимающие нагрузки и срезающие усилия. Компенсатор может отклоняться в любом направле­нии вокруг центра вращения при изгибе морского стояка;

д) соединителя морского стояка с проходным отверстием 473 мм, выдерживающим нагрузку 9070 кН. Соединитель может работать на глу­бине моря до 3000 м. По данным фирмы, он выдержал испытания на изги­бающую циклическую нагрузку, равную нагрузке предела выносливости материала (1 млн циклов). При глубоководном бурении морской стояк может произвольно отсоединиться от подводного блока превенторов в результате непредвиденных обстоятельств (прекращение подачи цирку­лирующей жидкости, потери циркуляции или случайного отсоединения линии). Во избежание смятия морского стояка в этой ситуации в подвод-

149

ном комплексе предусмотрена клапанная катушка для заполнения мор­ского стояка водой. Датчик катушки приводится в действие, если давле­ние внутри стояка понизится на 1,4 МПа по сравнению с давлением стол­ба морской воды. При падении давления в морском стояке давление мор­ской воды поднимет закрывающую втулку, и морская вода поступит в морской стояк, стабилизируя давление и предотвращая его смятие.

Монтаж комплекса подводного устьевого оборудования

После заякоривания ППБУ на точке бурения водолазы обследуют морское дно. По результатам обследования, после установления фак­тического расположения платформы по отношению к месту, определенно­му проектом, и при соответствии данных по прочности грунта, получен­ных ранее при инженерных изысканиях, приступают к спуску ПУО и бу­рению скважины.

Строительство скважины и монтаж-демонтаж ПУО выполняют в такой последовательности.

Краном устанавливают фундаментальную плиту 5 (рис. 3.20) на от­кидные створки шахты. К плите с помощью срезных пальцев присоединя­ют направляющие канаты 2. закрепляют на плите уровень 6 определения наклона плиты. Подвешивают на элеваторе спусковой инструмент 4, сни­мают вкладыши ротора и, пропуская инструмент через проходное отвер­стие ротора, сажают его с элеватором на ротор. Затем к спусковому инст­рументу присоединяют телескопический компенсатор 1, наращивают бу­рильные трубы и, опуская бурильную колонну 9 до монтажной площадки, присоединяют ее к опорной плите. Выше спускового инструмента уста­навливают направляющую штангу 3, втулки которой связывают с направ­ляющими канатами, расположенными по диагонали. После этого опорную плиту приподнимают, открывают створки шахты, пропускают и сажают ее, спуская на морское дно. При спуске телекамеры 7 определяют угол наклона плиты, установленной на морском дне. Затем поднимают спуско­вой инструмент, разбирают его и на утяжеленных бурильных трубах спускают долото для бурения скважины диаметром 914 мм под фунда­ментную колонну диаметром 762 мм.

При неустойчивых породах сначала бурят скважину меньшего диаметра, а затем расширяют ее до требуемого размера. Скважину бурят на воде с открытой циркуляцией. По окончании бурения бурильный инструмент поднимают; спускают фундаментную колонну 2 диаметром 762 мм (рис. 3.21) с опорно-направляющим основанием 6. Для этого собирают несколь­ко секций колонны, наращивают колонну до необходимой длины, вклю­чая секцию со звеном с упорно-центрирующими косынками, и пропуска­ют это звено через опорно-направляющее основание. Затем соединяют обе части опорно-направляющего основания, опускают колонну и подве­шивают ее за устьевую головку в опорно-направляющем основании. Со­бирают цементировочный хвостовик 3 (рис. 3.22) из бурильных труб и на него навинчивают спусковой инструмент, к которому присоединяют теле­скопический компенсатор.

150

Наращивая бурильные трубы, колонну спускают до монтажной площадки на ППБУ и соединяют спусковой инструмент с устьевой голов­кой. Между спусковым инструментом и телескопическим компенсатором устанавливают направляющую штангу 3 (см. рис. 3.21), в концевые втул­ки которой заводят направляющие канаты 7. Затем, наращивая бурильные трубы, опускают колонну до опорной плиты и после посадки колонны на плиту продолжают спуск до выбора половины хода телескопического компенсатора. С помощью телекамеры проверяют вертикальность опор­но-направляющего основания. После спуска колонны на проектную глу­бину ее цементируют до устья, поднимают и разбирают бурильную ко­лонну (см. рис. 3.22).

В случае слабых мягких грунтов опорно-направляющее основание устанавливают на грунт без применения опорной плиты. Обычно же опорно-направляющее основание устанавливают с помощью его сфериче­ской опоры в воронку опорной плиты. Это обеспечивает горизонталь-

152

ность основания при установке опорной плиты на неровное дно. Опорно-направляющее основание служит базой центрирования и установки блока противовыбросового оборудования при бурении и блока фонтанной арма­туры - при эксплуатации с подводным устьем скважины.

Основание представляет собой сварную четырехугольную раму, по углам которой вварены четыре стойки для пропуска направляющего каната при спуске основания к подводному устью. На каждой стойке имеются про­дольные прорези для канатов, которые закрываются съемными планками.

После окончания работ по установке и закреплению опорно-направляющего основания приступают к монтажу, спуску и установке блока 3 противовыбросового оборудования (рис. 3.23) с проходным от­верстием диаметром 540 мм на рабочее давление 21 МПа и морского стояка диаметром 610 мм.

Рис. 3.23. Схема спуска и монтажа первого блока превенто-ров:

1. - временная устьевая головка;

2. - гидравлическая муфта;

3. - блок превенторов

Сначала мостовым краном устанавливают и закрепляют на главной палубе временную устьевую головку, а на блоке превенторов размещают и закрепляют коллектор управления. Затем подачей давления по гидросистеме отсоединяют нижнюю муфту блока превенторов от тумбы и краном пе-

153

реносят блок 3 ближе к шахте буровой, устанавливают его на устьевой го- ловке, нижней муфтой 2 соединяют блок ПО с головкой и к головке под- соединяют шланги управления. После этого коллектор управления снимают с блока ПО, устанавливают его на место хранения на палубе, краном пере- мещают блок к шахте спуска, заправляют направляющие канаты в направ- ляющие стойки блока и опускают блок ПО, подвесив и установив его на опорных балках шахты спуска. Затем снова устанавливают коллектор управ­ления на блок ПО, краном поднимают секцию морского стояка, скрепляют ее с блоком ПО и соединяют дублирующий коллектор управления на блоке ПО.

После этого на подготовленном роторе устанавливают монтажный спайдер, краном подносят и опускают через ротор на слайдер звено мор­ского стояка и специальным ключом прикрепляют его к ниппельной части узла соединения. Затем дают натяжение направляющим канатам, припод­нимают сборку ПО, открывают створку шахты и опускают сборку ПО, подвесив ее на клиньях спайдера за фланец морского стояка. На этом фланце закрепляют гидроакустический датчик индикатора угла отклоне-ний морского стояка от вертикали.

После этого наращивают секции морского стояка и к последней секции присоединяют телескопическое звено в сжатом виде. Сборку стояка и ПО подвешивают на монтажном слайдере и отсоединяют спусковой инструмент. Затем краном подводят отклонитель потока бурового раствора, при­соединяют спусковой инструмент, поднимают, устанавливают и закрепляют отклонитель на ниппельной части внутреннего телескопического звена. Устанавливают траверсу крюка компенсатора бурильной колонны в крайнее нижнее положение и создают в пневмогидросистеме такое давление, чтобы усилие натяжения превышало вес морского стояка.

Затем натяжные канаты прикрепляют к неподвижной части телескопического звена, опускают сборку стояка и ПО, продолжая спуск тале­вого блока до выбора половины хода компенсатора, и гидромуфтой соединяют временную устьевую головку с устьевой головкой направления диаметром 762 мм. После этого выбирают слабину натяжных канатов, включают в работу натяжное устройство морского стояка, разгружают компенсатор бурильной колонны, освобождают внутреннюю трубу теле­скопического звена от стопоров, поднимают ее к подроторным балкам и тягами прикрепляют отклонитель потока к подроторным балкам.

Присоединяют линии управления к отклонителю потока и уплотнительному устройству телескопического звена, освобождают спусковой инструмент и спускают защитную втулку отклонителя, подсоединяют отводной трубопровод и доливочную линию к телескопическому звену. Опускают на бурильных тру­бах испытательный инструмент до посадки его на подводное устье, закрывают плашечный превентор, подачей рабочей жидкости в систему гидроуправления проверяют герметичность соединений и поднимают спусковую колонну с испы­тательным инструментом.

154

Затем собирают бурильный инструмент, спускают его и бурят скважину долотом диаметром 660 мм под кондуктор диаметром 508 мм до проектной глубины.

Бурильный инструмент поднимают в порядке, обратном описан­ному выше, демонтируют морской стояк, временную устьевую головку и блок ПО, спускают кондуктор, к последней секции которого присоединя­ют устьевую головку, и цементируют его (рис, 3.24). После этого опять приступают к сборке, спуску и установке блока 4 ПО с морским стояком (рис. 3.25). При этом блок ПО закрепляют гидравлической муфтой 3 на устьевой головке кондуктора диаметром 508 мм.

Рис. 3.24. Схема спуска и цементирования кондуктора:

1. — спусковой инструмент;

2. - устьевая головка кондуктора диаметром 508 мм;

3. - цементировочный хвостовик;

4. - головка диаметром 630 мм без колонны;

5. - цементировочная пробка;

6. - колонна кондуктора

155

Скважину продолжают бурить под первую промежуточную колон­ну диаметром 340 м. Через блок ПО спускают обсадную колонну диамет­ром 340 мм. К последней секции промежуточной колонны присоединяют устьевую головку 1 (см. рис. 3.25). После спуска технической колонны на проектную глубину ее цементируют. Затем спусковой инструмент раскре­пляют и поднимают, демонтируют морской стояк диаметром 610 мм и блок превентора диаметром 540 мм в порядке, обратном порядку монтажа дан­ных узлов. Спускают и устанавливают блок превентора диаметром 350 мм на рабочее давление 70 МПа и морской стояк диаметром 406 мм (рис. 3.26). После этого спускают и закрепляют в устьевой головке 2 диаметром 340 мм защитную цанговую втулку 3 и приступают к бурению скважины диа­метром долота 311 мм под вторую промежуточную колонну диаметром 245 мм. Проходное отверстие ПО обеспечивает пропуск долота диамет­ром 311 мм и уменьшает кольцевой зазор ПО и морского стояка, повышая этим скорость восходящего потока бурового раствора.

156

Соединительные муфты на блоке ПО и морского стояка заменяют также на 346-мм, соответствующие присоединительным размерам ПО и морского стояка и рабочим давлениям.

После спуска на проектную глубину и цементирования второй промежуточной колонны из корпуса устьевой головки извлекают защит­ную втулку диаметром 340 мм, спускают на бурильных трубах испыта­тельный инструмент и сажают его в конусное гнездо подвесной головки 3 (рис. 3.27) диаметром 245 мм, закрывают плашки одного из превенторов и через линию глушения подают опрессовочную жидкость. Если давление падает, то довинчивают уплотнительное устройство 2 или заменяют его. Затем опять спускают защитную втулку диаметром 340 мм и приступают к бурению под колонну (или хвостовик) диаметром 173 мм (рис. 3.28). В случае спуска хвостовика после его цементирования приступают к буре­нию под эксплуатационную колонну диаметром 168 мм (146 или 127 мм). Спускоподъемные и другие операции повторяются.

157

Рис. 3.27. Схема спуска, цемен­тирования и герметизации второй технической колонны:

1. - блок превенторов;

2. - уплотнительное устройство;

3. - подвесная головка;

4. - вторая промежуточная колонна;

5. - гидравлическая муфта

Рис. 3.28. Схема спуска, цементиро­вания и герметизации эксплуатационной колонны диаметром 168х 146х 127 мм:

1 - второй блок превенторов (диаметр

346 мм, давление 70 МПа);

2. - уплотнительное устройство;

3. - подвесная головка;

4. - эксплуатационная колонна

После спуска и цементирования обсадной колонны демонтируют морской стояк и блок ПО. Затем на бурильных трубах спускают каптаж-ное устройство и устанавливают его на устьевую головку. Направляющим канатам дают натяжение до тех пор, пока не срежутся штифты, связываю-

158

щие концы канатов с направляющими стояками. Канаты поднимают и за­крепляют на палубе. По окончании строительства скважины устанавли­вают опознавательный буй (поплавок) с номером скважины.

ПУО без направляющих канатов

159

Освоение нефтяных и газовых месторождений на больших глу­бинах моря обусловило совершенствование и создание новых узлов кон­струкции ПУО, и особенно морских стояков. На рис. 3.29 в качестве при­мера приведена схема ПУО без направляющих канатов фирмы «Каме­рон». В системе направляющего основания 15, блока превенторов и «верхней» цанговой соединительной муфты 10 конструкция обеспечивает использование их с сонарной системой подвода, включающей сонар, те­лекамеру, индикаторный высотомер и считывающее устройство, установ­ленное на поверхности.

Блок превенторов включает нижнюю цанговую соединительную муфту 13, плашечные превенторы 17 и приемную плиту, которая имеет приемную втулку для соединения системы гидравлического управления, линий 21 глушения и штуцерной. Эти линии имеют безопасные клапаны с втулками дистанционного управления сверху.

Узлы стояка включают: узел нижнего стояка, превентор 20, шаро- вое соединение 9, соединительные части стояка и телескопический узел стояка с вертлюгом 18, обеспечивающим вращение на 360°. Аккумулято- ры, электрогидравлические, гидравлические или мультиплексные управ- ляющие устройства смонтированы в пучок вокруг соединительной цанго- вой муфты. Такая конструкция обеспечивает быстрое отсоединение стоя- ка путем открывания цангового соединения муфты 10, в результате чего стояк снимается с блока превенторов. На ПБС постоянно установлены ле- бедки электрокоммуникационного и силового кабеля 7, блок аккумуля- торных батарей 6, центральная панель управления 5, разделяющая уста- новка 4, блок батарей 3, электроустановка 2, панель управления буриль- щика 1, установка с панелью управления дивертером 24, лебедка аварий- ного гидравлического шланга 23, дополнительная линия подачи рабочей жидкости 22.

Монтаж ПУО начинают со спуска на морское дно опорной плиты, направляющего основания 15 или соединенных вместе опорной плиты и направляющего основания. К опорной плите перед спуском присоединя- ют откидные кронштейны, на концах которых установлены отражатели сонара 16. Эти кронштейны при прохождении через шахту находятся в сложенном виде и после прохождения шахты раскладываются.

После установки опорной плиты и направляющего основания присту­пают к бурению скважины диаметром 914 мм под 762-мм фундаментную колонну. Последнюю спускают, соединяют ее верхний конец с морским ос­нованием и цементируют колонну до устья. Затем бурят скважину диа­метром 508 мм под 476-мм колонну, спускают ее с прикрепленным к по­следней секции трубы 425-м.м корпус (устьевую головку). После спуска ко­лонны устьевая головка автоматически замыкается в 762-мм устьевой го­ловке предыдущей фундаментной колонны, и спущенная колонна цементи­руется. Затем спускают блок превенторов. Во время спуска сонар 1 (рис. 3.30) и телекамера, установленные на нижней части спускаемого оборудо­вания, посылают сигналы на отражатели 2, которые расположены на концах откидных кронштейнов направляющего основания, установленного на мор­ском дне.

Телекамеры обеспечивают изображение спускаемого узла на экра­не панели в помещении управления на буровом судне.

160

Направляющая воронка 14 (см. рис. 3.29) внизу спускаемого узла помогает совместить его с направляющим основанием. Информация от со­нара и телекамеры обеспечивает окончательное совмещение в пределах 100 мм. После этого с помощью цанговой гидравлической муфты соединяют спущенные блок противовыбросового оборудования с направляющим ос­нованием и сонар с телекамерой поднимают. Затем спускают морской стояк и при подходе верхней цанговой гидравлической муфты, закрепленной на нижней части стояка, к блоку превенторов муфта совмещается и соеди­няется со специальным устройством-вертлюгом, установленным на верхней части блока превенторов. После соединения этих узлов стояк с муфтой по­ворачивается до совмещения всех гидравлических соединений и втулок штуцерной линии глушения. После этого муфты и втулки пропускают че­рез предохранительную базовую плиту узла нижнего стояка и соединяют в приемной плите в верхней части блока превенторов.

Условия эксплуатации комплекса ПУО на больших глубинах по­требовали создания соответствующих конструкций узлов.

Верхнее шаровое универсальное соединение стояка и блока пре­венторов рассчитано на нагрузку 4540 кН, глубину 1829 м. Конструкция соединения выполнена так, что контактируемые поверхности шара и гильзы обеспечивают только герметизацию соединения, а нагрузку вос­принимает специальное шарнирное соединение типа DW.

Телескопический узел обеспечивает перемещение по вертикали до 18,3 м. Для уменьшения веса стояка к нему присоединяют плавучий мате­риал или понтоны (поплавки).

Комплекс ПУО обеспечен системой аварийного отсоединения. Для этого на противоположных сторонах узла нижней секции стояка приваре­ны кронштейны, на концах которых установлены приемные раструбы ава­рийного отсоединения с воронками диаметром 508 мм. Для выполнения аварийного отсоединения или соединения опускается специальный инст­румент с сонаром и телекамерой на конце.

161

В комплексе ПУО применены многоступенчатая электрогидравли­ческая система дистанционного управления и аварийная акустическая система.

Системы дистанционного управления ПУО

Системы дистанционного управления - составная часть ПУО. Они предназначены для дистанционного управления закрытием и открытием подводных превенторов, задвижек высокого давления, соединительных муфт и других узлов ПУО. Эти системы - наиболее сложная часть ПУО, от эффективности их работы зависит надежность управления бурящейся скважиной при газо-, водо- и нефтепроявлениях.

В настоящее время применяют в основном две системы дистанци- онного управления: гидравлическую, рекомендуемую для глубин моря до 610 м: электрогидравлическую (мультиплекс) - для глубин свыше 610 м. Кроме этого, в составе систем дистанционного управления используют акустические системы дистанционного управления, обеспечивающие связь и управление противовыбросовым оборудованием в аварийных си­туациях. Акустические сигналы посылаются и принимаются гидрофона­ми, расположенными на плавучей буровой установке и на блоке ПУО. Исполнительная часть акустической системы состоит из гидрофона, деко­дирующего устройства и исполнительного механизма.

Гидравлическая система управления (рис. 3.31) состоит из сле­дующих частей:

• главная панель управления 7, расположенная на посту буриль­щика, и вспомогательная 1, удаленная от рабочей площадки буровой;

• гидравлическая силовая установка 10;

• электрический силовой блок 2, установленный на главной палубе ППБУ или БС. Блок размещают вне взрывоопасной зоны, он обеспечивает электроэнергией органы управления и сигнализации;

• многоканальный подводный шланг 15 с лебедкой 13;

• подводный коллектор с каналом управления 16, лебедкой 14 и канатом для подъема и спуска коллектора 17.

На ПБС обычно устанавливают две гидравлические системы управления, одна из которых является дублирующей. Главная и вспомогательная панели управления обеспечивают дистанционное управление универсальным и плашечными превенторами, задвижками манифольдов, соединительными муфтами блоков превенторов и морского стояка, запи­рающими устройствами и гидравлическими замками плашечных превен­торов, селектором и регулирующим каналом в подводном коллекторе, а также запиранием подводного коллектора и подачей смазочного материа­ла в шаровое соединение морского стояка. Кроме того, панели обеспечи­вают контроль за параметрами и работой системы.

162

Рис. 3.31. Схема гидравлической системы управления ПУО:

1,7- вспомогательная и главная панели управления; 2 - электросиловой блок; 3 - электрокабель питания центрального гидравлического распределителя; 4 - на­правляющий желоб для спуска шланга; 5 - подвесной направляющий блок каната коллектора; 6 - многоканальный воздушный шланг управления от главной пане­ли; 8 - многожильный электрокабель управления от малой панели; 9 - множильный электрокабель для передачи ответных команд от главной панели; 10 - сило­вая установка и центральный гидравлический распределитель; 11 - ведущий шланг к главной панели; 12 - соединительный гидравлический шланг управления канала А; 13 - лебедка с приводом для многоканального шланга; 14 - лебедка с приводом для подъема подводного коллектора; 15 - многоканальный шланг под­водного коллектора; 16 - подводный коллектор; 17 - канат подъема коллектора; 18 - гидравлический соединительный шланг управления каналом Б

Гидравлическая силовая установка и блок управления: - принимают сигналы от панели управления и преобразуют их в команды, передаваемые с помощью рабочей жидкости по шлангу к под­водному коллектору. Рабочая жидкость по команде селектора передается по одному из выбранных каналов управления;

163

• передают команду в регулируемый клапан для изменения рабо­чего давления в универсальном превенторе;

• передают ответные сигналы об использовании команд к панелям управления и с помощью насоса высокого давления осуществляют подза­рядку гидроаккумуляторов;

• приготовляют рабочую жидкость для работы системы и измеря­ют параметры в системе, передавая данные на контрольные приборы.

Многоканальный подводный шланг состоит из одного центрально­го канала большого диаметра, который служит для подачи рабочего дав­ления к подводному коллектору, и соответствующего числа каналов мало­го диаметра для подачи команд с помощью жидкости к управляющим клапанам подводного коллектора.

Подводный коллектор:

• направляет рабочую жидкость высокого давления в рабочие ор­ганы блока превенторов, снижает ее давление в цилиндрах превенторов с помощью регулирующего клапана (например, при операциях расхажива-ния бурильного инструмента);

• соединяет все каналы при посадке сердечника коллектора в гнез­до на блоке превенторов и надежно его запирает.

Шланговый барабан снабжен распределительными каналами для передачи основных команд к подводному коллектору. Высокое рабочее давление подается в барабан по отдельному гидравлическому шлангу 12 (см. рис. 3.31) через гидравлический вертлюг. Все электрические приборы панели управления и гидравлические коллекторы применяют во взрыво-защищенном исполнении, вибростойкие и влагонепроницаемые.

Главная панель управления может быть гидравлического, электри­ческого или пневматического действия. Соответствующие команды с па­нели могут подаваться гидравлическими, электрическими или пневмати­ческими сигналами на главную гидравлическую силовую установку (гид­рораспределитель), который трансформирует их в гидравлические им­пульсы, передаваемые к подводным клапанам управления.