6. Назначение, Монтаж и Особенности эксплуатации Самоподъемных плавучих буровых установок (спбу)

Назначение СПБУ

Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) приме­няют преимущественно в разведочном бурении на морских неф­тяных и газовых месторождениях в акваториях с глубинами вод 30-120 м. Эти установки состоят из плавучего понтона, служащего корпусом установки, и трех и более выдвижных опор­ных колонн, установленных по углам корпуса [28].

На корпусе размещают технологическое, энергетическое и вспомогательное оборудование, технологические запасы материа­лов, топливо, питьевую и технологическую воду, инструмент, трубы, жилые и служебные помещения, склады, вертолетную площадку и др.

При транспортировке на точку бурения установка передви­гается с поднятыми вверх и закрепленными в этом положении опорами. На точке бурения колонны с помощью подъемных устройств опускают вниз и корпус с установленным оборудо­ванием, инструментом, трубами, материалами поднимается подъемными устройствами вверх по опорным колоннам на высо­ту, исключающую удар волны в днище корпуса. Возвышение днища над уровнем спокойной воды регламентируется Пра­вилами Регистра России.

Общий вид СПБУ “Кольская”, находящейся на точке бурения разведочной скважины, приведен на рис. 3.1.

Основные технические данные установки: длина наибольшая – 69,25 м; ширина по понтону – 80,00 м; высота по центру – 8,55 м; высота у борта – 8,25 м; осадка макс. – 6,35 м; глубина бурения – 6500 м; глубина воды при бурении не более – 100 м; высота опорных колонн – 143 м; мощность главных генераторов - 41450 кВт; экипаж – 80 человек; автономность работы в море – 30 дней; поставка – 85 г.

Под порталом на площадке установлено противовыбросовое оборудование, включающее два плашечных превентора; универ­сальный превентор, гидроуправление превенторами и задвижками, манифольд; аварийный (ручной) привод закрытия и открытия плашек превенторов и трубопроводы гидравлического управле­ния. Управление превенторами и задвижками манифольда осу­ществляется дистанционно с двух пультов: основного, размещен­ного вне буровой площадки, и вспомогательного, установленного у поста бурильщика. В трюмах размещены запасные емкости бурового раствора, в насосном отде­лении - три буровых насоса У87-М2 с электроприводами, два шламовых насоса и насос 9МГР.

Рис. 3.1 Самоподъемная буровая установка “Кольская”

Рис. 3.2 Система приема, хранения и транспортирования

порошкообразных ма­териалов

В помещении для хранения порошкообразных материалов установлено оборудование для хранения и транспортировки бен­тонита, барита и цемента (рис. 3.2), состоящее из бункеров для хранения 1, бункеров-весов 2, гидросмесителей 3, разгрузочного бункера 4, циклонов 5 и КИП, трубопроводов сжатого воздуха 8 и трубопроводов вентиляции 6. Весь комплекс этого оборудова­ния обвязан трубопроводами 7 с запорной арматурой в единую технологическую схему, обеспечивающую транспортировку сыпу­чих материалов для приготовления буровых и цементных раст­воров.

Порошкообразные материалы подают в бункеры с помощью сжатого воздуха. Поступ­ление и расход порошка контролируются с помощью бункеров-весов. Трубопроводная система пневмотранспорта выполнена так, что обеспечивает подачу сыпучих материалов из любого бункера к оборудованию по приготовлению буровых и цементных растворов, а также перемещение их между бункерами.

Перегон СПБУ на новую точку

Перегон СПБУ на новую точку бурения - весьма ответст­венная операция. Большинство СПБУ являются несамоходными, и для их буксировки применяют специальные буксирные суда. Различают два вида буксировки СПБУ: короткий перегон (пере­ход) с точки на точку в пределах разведываемой структуры и длительный перегон - буксировка СПБУ на дальние расстояния из одного разведанного района в другой, намечаемый к разведке, или на базу профилактического ремонта и осмотра.

Перед буксировкой выполняют ряд мероприятий по обеспе­чению надежности и безопасности перегона установки, в част­ности подвижный портал и все грузы закрепляются, все палуб­ные отверстия и отверстия, ведущие в подпалубные 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 указываются скорость буксировки, число и мощность буксиров, схема их расположения и другие мероприятия по осуществлению безопасного перехода.

Установка СПБУ на точке бурения

До установки СПБУ на точке бурения проводят инженерные изыскания грунта морского дна. Порядок и объем инженерных изысканий определяются в соответствии с программами изыска­тельских организаций и регламентируются действующими инст­рукциями, методиками и другой нормативно-технической доку­ментацией проектных организаций и органов надзора.

Керн отбирают на глубинах, превышающих глубину предпо­лагаемого проникновения опор в грунт, а мелководную сейсми­ческую съемку проводят на 50% глубже предполагаемого заглуб­ления опор. После положительных результатов обследования на точке, признанной пригодной для установки СПБУ, устанавливают заякорен­ный буй.

До подхода СПБУ к точке установки подготавливают якоря, якорные цепи и рейдовые бочки.

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 дно при волнении. Во время спуска опорных колонн при достижении морского дна и вдавливании их в грунт осадка СПБУ начинает уменьшаться за счет действия веса СПБУ на опорные колонны. При этом крен (или дифферент) платформы, возникающий за счет 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.

Подъем производят до тех пор, пока корпус не выйдет из воды и не прекратятся удары волн о днище корпуса, затем поднимают корпус на заданную высоту над уров­нем моря, окончательно выравнивают его. Подъем закончен, и СПБУ установлена в рабочее положение.

Для предотвращения проседания опор СПБУ в процессе бурения скважины в баластные цистерны набирают 1000 т и более морской воды до начала подъема корпуса установки. После окончания подъема корпуса и его выравнивания баластную воду сливают.

Снятие СПБУ с точки бурения

Перед снятием СПБУ со скважины производят подготовку ее к перегону на новую точку бурения. Снимают лишние грузы, а оставшиеся закрепляют, передвигают портал и закрепляют, производят удифферентовку. Затем в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации установки начинают спускать корпус. При спуске сле­дят за креном.

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 большой крен (или дифферент). В этом случае колонны выдергиваются по одной, потом по другой и т.д. После выдерги­вания колонн СПБУ готовят в транспортное положение.

Особенности эксплуатации СПБУ

В процессе всего срока эксплуатации СПБУ должна обеспе­чивать безопасность производства работ при строительстве неф­тяных и газовых скважин. За счет жи­вучести установки, т. е. ее способности противостоять аварий­ным повреждениям, возникновению и распространению пожаров, взрывов, сохраняя при этом в достаточной мере мореходные ка­чества установки на плаву и эксплуатационные качества ее в рабочем положении при строительстве скважин.

Опасными явлениями при бурении могут быть: образо­вание грифона вблизи работы СПБУ, нефтегазопроявления из бурящейся скважины, просадка опорных колонн в грунт, ле­доход.

Образование грифона представляет большую опасность для СПБУ. При появлении грифона за ним организовывается кругло­суточное наблюдение, работу на СПБУ прекращают и вызывают спа­сательные суда и подготавливают установку к снятию с точки бурения.

При наличии льда нагрузки на СПБУ от его воздействия устраняют систематическим обкалыванием льда ледоколами вокруг СПБУ. Опасно также обледенение опорных колонн вследст­вие резкого возрастания на них волновых нагрузок. Необходимо не допускать работу СПБУ в ледовых условиях.

Для эвакуации людей на СПБУ имеется расписание тревог. Устанавливается оповещение по системе авральной сигнализации радиотрансляции, назначаются ответственные лица по прове­дению каждой операции по эвакуации.

Самоподъемная буровая установка “Мурманская”

СПБУ “Мурманская” (рис. 3.3) поступила в ФГУП “Арктикморнефтегазразведка” (АМНГР) более десяти лет тому назад. Установка изготовлена на машиностроительном заводе в городе Выборг. В работе установка зарекомендовала себя с положительной стороны. За прошедшее время установкой пробурено более десяти разведочных скважин в акватории Баренцева моря и все пробуренные скважины открыли новые месторождения нефти и газа. Установка в настоящее время оборудована верхним приводом, что позволило в два раза сократить затраты времени на свинчивание и развинчивание бурильных труб, так как наращивание бурильной колонны производится не однотрубками длиной 12 м, а свечами. В процессе спускоподъемных операций (СПО) при необходимости производится вращение бурильной колонны, то есть одновременно со спуском и подъемом бурильного инструмента производится проработка открытого ствола скважины.

Применение верхнего привода позволяет на 23% сократить затраты времени на бурение скважин и получить значительный экономический эффект.

Рис. 3.3. Буксировка СПБУ “Мурманская “ на точку бурения

Основные технические данные установки “Мурманская” приведены ниже.

Главные размеры: длина –109 м; ширина – 77 м; высота бортов – 9,7 м; диаметр вертолетной площадки – 22 м.

Емкость хранилищ материалов: материал в мешках – 100 т; основной материал - 450 т; цемент – 150 т; буровой раствор – 750 т; топливо – 380 т; техническая вода – 430 т; питьевая вода – 306 т.

Энергетические установки: главные установки - 3 дизель-генератора по 1800 кВт (каждый); аварийные установки - 3 дизель-генератора 200 кВт (каждый).

Буровое оборудование: высота вышки – 54 м; буровая лебедка: - 2 электродвигателя 800 кВт (каждый); верхний привод: - 2 электродвигателя 800 кВт (каждый); проходной диаметр роторного стола – 0,95 м; управление роторным столом – электродвигатель мощностью 1000 кВт.

Буровые насосы: - 3 триплекса приводимых в действие 3-мя электродвигателями по1000 кВт (каждый).

Подъемная система: допустимая поднимаемая нагрузка на одну опору – 3600 т; скорость подъема – 0,66 м/мин; число опор – 3; длина опор – 146 м.

Условия работы:

глубина моря,м	70	80	100
максимальная волна (высота/период), м/с	12 /17	17 /15,7	14 /14
максимальная скорость ветра, м/с	48	46	45
максимальная скорость течения, м/с	0,8	0,5	0,5

Самоподъемная плавучая буровая установка (новая)

Самоподъемная плавучая буровая установка (СПБУ) несамоходная, на трех цилиндрических опорах, с жилым комплексом в носовой части, посадочной площадкой для вертолета, установленной в носу по левому борту, буровым блоком, размещенным на выдвижной консоли в кормовой части установки. Она предназначена для разведочного и эксплуатационного бурения нефтяных и газовых скважин глубиной до 6500 м при глубине моря 10 - 30 м. Районы эксплуатации установки – Печерское и другие мелководные моря арктического шельфа. Общий вид установки изображен на рис. 3.4. Ниже приведены условия эксплуатации установки (экстремальные): скорость ветра на высоте 10 м от спокойного уровня воды, возможная 1 раз в 100 лет – 40,0 м/с; высота волны расчетная, возможная 1 раз в 100 лет (для глубины моря30 м) – 10,7 м; длина волны – 146-208 м; период волны – 10,5-13,5 с; скорость течения на поверхности (с учетом “ветрового дрейфа”) – 1,0 м/с; скорость течения у дна – 0,5 м/с; расчетное заглубление опор в грунт – 7,5 м; прочность льда на сжатие – 130 т/м²; толщина однолетнего льда (без торосов) при глубине моря 30 м – 0,3 м, при глубине моря 10 м – 0,5 м; скорость дрейфа льда – 0,26 м/с.

Нормальная эксплуатация СПБУ гарантируется в умеренно-холодном морском климате при рабочих температурах для оборудования и расчетных температурах для стальных конструкций от минус 40С до плюс 30С.

Переходы (перегоны) установки допускаются в мелкобитом разряженном льду, т.е. без воздействия на корпус льдин и их скоплений.

Прочность буксирного устройства обеспечивает транспортировку СПБУ при волнении моря до 5 баллов и силы ветра до 7 баллов.

Установка в дрейфе с опорами по походному (поднятыми максимально вверх), способна выдержать силу ветра до 9 баллов и волнение моря – до 6 баллов.

Прочность корпуса и подъемно-опорного устройства, остойчивость СПБУ обеспечивают выживаемость СПБУ при силе ветра до 12 баллов и волнении моря, вызывающем амплитуду качки не более 15 градусов, ожидаемой при нерегулярном волнении моря с высотой волны до 15 м.

Рис. 3.4. Самоподъемная плавучая буровая установка

Постановка СПБУ на точку бурения и снятие ее с точки, швартовка судов обслуживания и погрузочно-разгрузочные операции судов должны производится при силе ветра до 5 баллов и волнении моря до 3 баллов.

Повторный выход на оставленную скважину производится при силе ветра до 5 баллов и волнении моря до 3 баллов и обеспечивается наличием на СПБУ: носового якорного устройства, кормового якорного устройства, устройства перемещения бурового блока в радиусе до 3 м при нахождении СПБУ на зоне наведения.

При эксплуатации СПБУ на точке бурения в осенне-зимний период в непосредственной близости от установки (на расстоянии не более 5 миль) должно находиться судно обеспечения (ледокол) с целью оказания помощи при возможных аварийных ситуациях.

Основные характеристики указанной установки: количества опор – 3 шт.; тип опор – цилиндрические; длина опоры – 72,0 м; диаметр опоры – 6,0 м; максимально возможная длина опоры ниже корпуса при стоянке на опорах – 47,4 м; тип башмака – двенадцатигранный (съемный); длина (ширина) башмака – 15,4 м; высота башмака – 2,05 м; площадь опорной поверхности башмака около 189 м²; высота борта – 9,7 м; водоизмещение порожнем – 14800 т; осадка средняя порожнем – 4,4 м; водоизмещение под грузовую марку – 16354 т; масса платформы порожнем (без опор) – 10980 т; масса постоянного оборудования, конструкций, жидких грузов – 9725 т; масса перемещаемой выдвижной консоли (с оборудованием) – 1255 т.

Вместимость цистерн судовых запасов позволяет принять, т: топлива – 1650; из них в цистерны опор – 1370; масла – 18; воды котельной – 28; воды питьевой – 302.

Вместимость цистерн обеспечивает автономность 30 суток, с учетом пополнения питьевой и котельной водой от опреснителей, по топливу – около 3 месяцев.

Вместимость цистерн и бункеров технологических запасов позволяет принять, т: барита – 384, бентонита – 190; цемента – 200; раствора бурового ( = 2,0 т/м³) – 640; воды пресной технологической - 280; масла для технологического оборудования – 10.

Кроме того, предусматриваются: склад сыпучих материалов на 400 т; цистерна сбора сточных технологических вод на 80 т; цистерна сбора очищенных буровых вод на 80 т; цистерна отработанного масла на 10 т; места для хранения 268 т бурильных труб, 263 т обсадных труб, 50 т бурового инструмента и приспособлений, 67 т труб для водоотделяющей колонны, 100 т выбуренной породы в контейнерах и 3-х блоков превенторов на выдвижной консоли общей массой 64 т.

Общая площадь рабочей палубы – 560 м².

Максимальное давление на грунт при постановке на точку бурения не более 0,4 МПа (4 кгс/см²), а расчетное заглубление опор в грунт не более 7,5 м. При заглублении опор в грунт свыше 7,5 допустимая глубина моря должна быть соответственно уменьшена, при этом эксплуатирующая организация должна согласовать с разработчиком проект постановки СПБУ на точку бурения.

Задавливание опор для обеспечения непросадки предусмотрено приемом жидкого балласта в цистерны, вмещающие 8550 т.

Для размещения экипажа предусмотрены одноместные и двухместные каюты со всеми удобствами. Количество экипажа – 84 человека.

В настоящее время установка находится в стадии окончания строительства на одном из машиностроительных заводов России.

Конструкция, материалы и прочность СПБУ соответствуют назначению, заданным условиям эксплуатации и удовлетворяют действующим нормам.