НГПО. Ремонт и мотаж НПО. А. А. Раабен п. Е. Шевалдин н. Х. Максутов ремонт и монтаж

• Название: А. А. Раабен п. Е. Шевалдин н. Х. Максутов ремонт и монтаж
• Дата: 06.07.2022
• Размер: 2.04 Mb.
• Имя файла: Ремонт и мотаж НПО.docx
• Тип: Учебник; #625545
• страница: 22 из 34

§ 4. ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА БУРОВЫХ УСТАНОВОК В МОРЕ

Основная особенность строительства буровых установок в море — создание специальных площадок для выполнения не­обходимых производственных процессов. Наибольшее распро­странение получили островные основания и эстакадные пло­щадки.

Организация работ на островных основаниях связана с ис­пользованием морского транспорта, эксплуатация которого на морских промыслах почти полностью зависит от гидрометеоро­логических условий. В связи с этим на каждом основании должны быть созданы необходимые запасы инструмента и ма­териалов.

Выполнение работ на эстакадных площадках носит иной характер. Эстакадные площадки соединены между собой и с базами снабжения (береговые базы, базовые площадки на море) магистральными эстакадами, по которым движется авто­транспорт. Поэтому снабжение эстакадных площадок не зави­сит от гидрометеорологических условий. Учитывая это, высокие капиталовложения в строительство морских нефтепромыслов эстакадного типа могут окупиться в короткие сроки за счет эко­номии эксплуатационных расходов.

Ряд характерных особенностей строительства нефтяных скважин в море не зависит от типа применяемых сооружений. Например, ствол скважины под направление бурят непосред­ственно со дна моря без круговой циркуляции. Для обеспече­ния вертикальности ствола скважин бурение под направление, спуск и его цементирование необходимо производить при спо­койном море. В морских условиях направление используется также как несущий элемент конструкции морского основания.

Буровое и вспомогательное оборудование на площадках в отличие от наземных условий не устанавливают на специаль­ных фундаментах, а крепят к фермам и конструкциям морского основания. Такое положение значительно ухудшает эксплуата­ционные условия оборудования.

Оборудование для бурения и добычи нефти, находясь в среде морской атмосферы, при высокой относительной влаж­ности воздуха подвергается интенсивной коррозии.

Работы в море осуществляются на ограниченной производ­ственной площади.

Основание — дорогостоящее инженерное сооружение; его стоимость при одинаковой глубине моря определяется разме­рами производственной площади.

Наиболее эффективным мероприятием, направленным на сокращение капитальных затрат и ускорение темпов разбуривания морских нефтегазовых месторождений, является широкое применение кустового бурения.

§ 5. ОПЫТ СООРУЖЕНИЯ МОРСКИХ БУРОВЫХ ЗА РУБЕЖОМ

За рубежом в практике строительства морских буровых ус­тановок в качестве оснований применяют затопляемые баржи, затопляемое основание, стационарное основание, стационарное основание с тендерным судном, буровое судно, подъемную бу­ровую установку, погружную буровую установку, полупогруж- ную буровую установку. В настоящее время основным видом гидротехнического сооружения при строительстве буровых ус­тановок для эксплуатационного бурения при глубине вод до 100—150 м стали стационарные основания. Имеются также про­екты оснований, рассчитанных на глубину вод до 200 м.

Доставку оснований на точку и установку их в рабочее по­ложение осуществляют различными способами. Основание по­гружают на баржу и доставляют на скважино-точку (рис. 60). Затем с помощью крана основание снимают с баржи и в вер­тикальном положении устанавливают на дно моря. После этого сквозь стойки основания пропускают сваи, которые забивают






в грунт с помощью груза, подвешенного на кране. Для забивки свай применяют также падающий молот массой до 15 т. В за­висимости от вида грунта и различных условий, действующих на основания, их опоры закрепляют сваями, погруженными в большинстве случаев на глубину до 80—100 м.

Блок морского основания состоит из двух частей: нижней — собственно основания и верхней — платформы, включающей от­дельные транспортные узлы.

Изготовленное в доке основание доставляют на место строи­тельства описанным выше способом. В этом же доке собирают платформу, на которой монтируют технологическое оборудова­ние, выполняют обвязку трубопроводов и других коммуника­ций. Там же настилают полы. При этом для настила приме­няют просечно-вытяжные стальные перфорированные листы. Собранную платформу с оборудованием и коммуникациями до­ставляют на место строительства.

На скважино-точке платформу в собранном виде устанав­ливают на свайное основание. Для облегчения установки на­правляющие стержни платформы имеют коническую форму.

Если высота основания большая, то его доставляют на место строительства с помощью понтонов (рис. 61).

Основание в горизонтальном положении буксируют на пон­тонах к месту установки (рис. 61, а). Затем, закачивая жид­кость-балласт в соответствующие понтоны, основание подни­мают в вертикальное положение (рис. 61, б, в) и крепят сваями. После этого с помощью крана устанавливают плат­форму в сборе с оборудованием (рис. 61, г). Для установки платформы используют краны грузоподъемностью 1600 т.

Все вспомогательные, жилые и служебные помещения изго­товляют на берегу в специальных цехах и в готовом виде уста­навливают на платформе.

Кроме стационарных оснований, представляющих собой четырехопорные платформы, используют основания с трех- и одноопорными платформами.

Одноопорное основание типа «Монопод» рассчитано на бу­рение куста из 32 скважин и представляет собой вертикальную стальную цилиндрическую толстостенную оболочку высотой 30 м, опирающуюся на четыре диагональные наклонные связи и на два стальных горизонтальных цилиндрических понтона, скрепленных горизонтальными элементами (рис. 62). В верх­ней части опор оболочки имеются четыре мощные металличе­ские балки, которые служат опорами для рабочей платформы. Основание крепят с помощью забиваемых в грунт дна 32 свай, пропущенных через понтоны, которые размещены по четырем углам опорной базы. Основание выгодно применять при глу­бине вод до 30 м. Платформа поднята над поверхностью воды на 20 м.







Монтаж основания сводится к буксированию его на плаву к месту установки. При установке основания в рабочее поло­жение его затопляют, впуская воду (балласт) в соответствую­щие отсеки. После установки основание крепят сваями.

Итальянской фирмой «Текномаре» предложена конструкция стационарного основания, рассчитанного на работу при глу­бине вод 200 м и более. Масса основания около 15 тыс. т. С та­кого основания можно бурить 32 скважины.

Для бурения в арктических условиях разработано также бу­ровое судно со сферическим корпусом, позволяющим успешно выдерживать натиск льда (рис. 63). Водоизмещение уста­новки— 4000 т; высота от киля до верхней балластной емко­сти— 70,1 м, максимальный диаметр — 32 м, осадка судна при бурении — 9,1 м. Судно оснащено автоматической системой ук­ладки труб. Над кронблоком размещается балластная емкость, рассчитанная на 375 т воды. Роторный стол установлен в гео­метрическом центре сферы. Центр тяжести установки при за­полненной или разгруженной балластной емкости находится ниже геометрического центра сферы.

Наряду с металлическими основаниями (платформами) в последнее время разработаны предложения и проекты по со­оружению бетонных оснований.

Для разведочного бурения в основном применяют самоподъ­емные буровые установки при глубине вод до 100 м и полупо- гружные буровые установки при глубине вод 300 м и более, а также буровые суда. Выбор типа передвижного сооружения







зависит от географических, климатических и геологических ус­ловий. При работе в районах, где поверхность воды свободна от льда непродолжительное время, а также при большой глу­бине вод применяют самоходные буровые суда и баржи. Само­подъемные буровые установки целесообразно использовать в прибрежных водах и в районах, близких к береговой линии. Особенности монтажа бурового оборудования при этом заклю­чаются в следующем.

Технология бурения скважин с установок, расположенных на стационарных основаниях, и с самоподъемных плавучих ус­тановок, а также используемая при этом техника почти не от­личаются от техники и технологии, применяемых на суше. Вследствие этого весь комплекс противовыбросового оборудо­вания монтируют на стационарном основании по типовой схеме, рекомендуемой для данных геологических условий проводки скважины. Добавляют только водоотделяющую колонну, кото­рая соединяет устьевую площадку основания с морским дном.

При бурении с передвижных плавучих установок оборудо­вание устья скважины и компоновка бурильной колонны ус­ложняются.

Действие качки плавучей буровой установки требует ис­пользования компенсирующих устройств на водоотделяющей и бурильной колоннах. Благодаря водоотделяющей колонне с компенсирующими устройствами, которая соединяет колеб­лющуюся буровую установку и неподвижное морское дно, огра­ничивается амплитуда колебания установки. В настоящее время допустимая максимальная амплитуда горизонтальных колебаний — примерно 3% от глубины вод, а вертикаль­ных— до 6 м для погружных установок и 3—4 м для буровых судов.

Результаты бурения скважины в Гудзоновом заливе пока­зали возможность проведения буровых работ с плавучей уста­новки «ВОДЭКОП» при скорости ветра 16 м/с и высоте волн до 2,5 м.

При большом волнении моря бурение прекращают, подни­мают бурильный инструмент, закрывают превенторы и отсое­диняют водоотделяющую колонну от блока превентора. Если времени для проведения этих работ до начала урагана не хва­тает, то бурильную колонну закрепляют в превенторной уста­новке и оставляют в скважине, а водоотделяющую колонну от­соединяют от превенторов и поднимают на палубу. Это дает возможность удалить установку или переждать ураган на месте.

Полупогружные установки менее чувствительны к погодным условиям, однако и на них устанавливают устьевое оборудова­ние с компенсирующими устройствами.

Таким образом, при бурении с плавучих буровых установок подводное устьевое оборудование должно обеспечивать посто­янную осевую нагрузку на долото, а также компенсацию вер­тикальных смещений установки, вызываемых волнением моря, и горизонтальных смещений в пределах, допустимых для нор­мальной работы.

В случае шторма водоотделяющую колонну необходимо быстро отсоединить от превенторной установки, а превенторы, установленные под водой, надежно закрыть. Управление пре­венторами должно быть дистанционным, а при демонтаже ниж­няя часть водоотделяющей колонны, установленной под водой, также должна быть отсоединена от плавучей буровой уста­новки.

В начале монтажа устьевого оборудования на морском дне устанавливают плиту-основание и специальный кондуктор (на­правление), состоящий из обсадных труб высокой прочности. Диаметр обсадных труб выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить спуск и крепление обсадной колонны в соответствии с конструкцией скважины.

В подводное устьевое оборудование входит комплект про­тивовыбросового оборудования, состоящего из двух-четырех плашечных превенторов, одного универсального превентора, специального манифольда, системы гидравлического управле­ния и специального оборудования, которое дает возможность дистанционно устанавливать и снимать устьевое оборудование. Специальное оборудование включает гидравлические соедини­тельные устройства, которые должны обладать прочностью, до­статочной для восприятия нагрузок, создаваемых колеблю­щейся установкой и волнением моря, иметь надежное уплотне­ние, рассчитанное на давление до 70 МПа, и удобную кон­струкцию соединительных узлов для быстрого и надежного сое­динения и разъединения путем подачи жидкости под давлением по каналам с плавучей буровой установки.

Плашечные превенторы оснащают запирающими устрой­ствами и гидравлическим управлением. Плашками превентора, задвижками манифольда и другими запорными и регулирую­щими устройствами управляют также дистанционно, с буровой установки.

В каждом блоке плашечных превенторов и манифольда пре­дусматриваются линии для глушения скважины, которые с по­мощью дистанционного управления соединяются или разъеди­няются при необходимости подъема или спуска водоотделяю­щей колонны.

В северных районах, характеризующихся суровыми метео­рологическими условиями, к технике предъявляются особые требования.

Для бурения разведочных скважин преимущественно при­меняют самоподъемные и полупогружные буровые установки. Работы проводят в основном в межледовый период. Эксплуа­тационное морское бурение осуществляют с мощных, обладаю­щих большой прочностью кустовых стационарных одно-, трех- и четырехопорных оснований.

В полупогружных установках и стационарных основаниях сконцентрировано большое число узлов и элементов металло­конструкций. Опоры, пояса, подкосы выполняются из мини­мального числа элементов больших диаметров с толщиной сте­нок до 52 мм (в пределах контакта лед — воздух).

Для передвижных установок используют мощную якорную систему. Стационарные установки в северных районах надежно крепят сваями, которые забивают в грунт дна моря, что позво­ляет выдерживать ледовые и волновые нагрузки. Стоимость таких установок в 2 раза и более превышает стоимость устано­вок для морских районов с более мягкими условиями. Место­рождение эксплуатируют со стационарных кустовых оснований примерно таких же конструкций, как и обычные буровые осно­вания. Трубопроводы прокладывают под водой с выходом стояка внутрь мощной опоры основания и подсоединением его к опоре на дне моря.

Для суровых арктических условий разработаны мощные ос­нования типа искусственных островов, которые крепятся мно­жеством свай ко дну моря. Стоимость таких сооружений до 40 млн. долл., т. е. в 3 раза и более превышает стоимость осно­ваний для районов с умеренным климатом.

Водоотделяющая колонна, применяемая при бурении сква­жины, в этих случаях имеет повышенную прочность. Металло­конструкции и оборудование изготовляют из спокойной стали и специальных сталей, предназначенных для работы в усло­виях Крайнего Севера.

Стационарные основания монтируют в межледовый период. При этом в районах с умеренным климатом и в северных рай­онах большой объем работ по монтажу оснований и буро­вого оборудования выполняют на берегу в механизированных доках.

Основание изготовляют из двух транспортных частей: ниж­ней— собственно основания и верхней — платформы.

Сначала в море к месту установки доставляют основание, а затем на нем с помощью кранов большой грузоподъемности монтируют платформу с технологическим оборудованием и ком­муникациями. Весь комплекс вспомогательных сооружений, служебных и жилых помещений также устанавливают на плат­форме в готовом виде.

Как правило, конструкция кустовых оснований позволяет бурить кусты из 12—48 скважин. В целях ускоренного бурения куста скважин на основании монтируют две буровые уста­новки, с помощью которых одновременно ведут бурение.

В большинстве случаев все буровые установки имеют ди- зель-электрический привод, что позволяет более компактно размещать оборудование на основании.