Морские буровые установки

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….2

Морские буровые установки ………………………………………………..3

Самоподъемная буровая платформа……………………………….……….7

Полупогруженные буровые платформы…………………………………...7

Буровые платформы гравитационного типа………………………………10

Оборудование и инструменты для бурения морских скважин…………..10

Консервация морских скважин……………………………………………..12

Порядок оборудования стволов и устьев консервируемых скважин……14

Ликвидация морских скважин………………………………………………17

Работы, выполняемые при ликвидации морских скважин………………..18

Порядок оборудования устья скважины……………………………………20

Опыт ликвидации морских скважин………………………………………...21

Перспективы использования инновационных разработок……………….24

Техника безопасности при ликвидации аварий в бурении………………25

Заключение…………………………………………………………………….26

Литература…………………………………………………………………...27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Бурение — это  процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники.

В настоящее время на долю нефти, добытой из морских месторождений, приходится около 30% всей мировой продукции, а газа - еще больше. Как люди добираются до этого богатства?

 Самое простое решение - на мелководье забивают сваи, на них устанавливают платформу, а на ней уже размещают буровую  вышку и необходимое оборудование.

 Другой способ - "продлить" берег, засыпав мелководье грунтом. Так, в 1926 г. была засыпана Биби-Эйбатская  бухта в районе Баку и на  ее месте создан нефтяной промысел.

 После того как в  Северном море были обнаружены  большие залежи нефти и газа  более полувека назад, родился  смелый проект его осушения. Дело  в том, что средняя глубина  большей части Северного моря  едва превышает 70 м, а отдельные  участки дна покрыты всего  лишь сорокаметровым слоем воды. Поэтому авторы проекта считали  целесообразным с помощью двух  дамб - через пролив Ла-Манш в  районе Дувра, а также между  Данией и Шотландией (длина более 700 км) - отсечь огромный участок  Северного моря и откачать  оттуда воду. К счастью, этот проект остался только на бумаге.

 В 1949 г. в Каспийском  море в 40 км от берега была  пробурена первая в СССР нефтяная  скважина в открытом море. При  бурении нефтяных и газовых  скважин в глубоководных районах  морей и океанов использовать  стационарные платформы технически  сложно и экономически невыгодно. Для этого случая созданы плавучие  буровые установки, способные самостоятельно  или с помощью буксиров менять районы бурения.

 Различают самоподъемные  буровые платформы, полупогружные  буровые платформы и буровые  платформы гравитационного типа.

МОРСКИЕ БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ

 

В отличие от бурения на суше функциональная схема бурения морской скважины осложняется наличием толщи воды между устьем скважины и буровой установкой.

Выделяют следующие способы бурения скважин на акваториях:

- с морских стационарных платформ;

- гравитационных морских стационарных платформ;

- самоподъемных буровых установок;

- полупогружных буровых установок;

- буровых судов.

Морская стационарная платформа - это буровое основание, опирающееся на дно акватории и возвышающееся над уровнем моря. Так как по окончании эксплуатации скважины МСП остается на месте сооружения, то схемой бурения морской скважины в отличие от схемы строительства наземной скважины предусмотрено наличие водоотделяющей колонны, изолирующей скважину от толщи воды и соединяющей подводное устье с буровой площадкой морской стационарной платформы. Устьевое оборудование (превенторы, головки обсадных колонн, устройство для отвода промывочной жидкости из скважины в системы очистки) монтируется также на МСП.

Для буксировки платформы к месту строительства скважины требуется четыре или пять буксиров. Обычно в буксировке МСП участвуют и другие вспомогательные суда (портовые тягачи, суда сопровождения и т.п.). В хорошую погоду средняя скорость буксировки составляет 1,5 - 2,0 уз/ч.

Гравитационная морская стационарная платформа - буровое основание, изготовленное из железобетона и стали. Она строится в глубоководных заливах и затем с помощью буксиров доставляется на точку бурения эксплуатационных и разведочных скважин. ГМСП предназначена не только для бурения скважин, но и для добычи и хранения нефти до отправки ее танкерами к месту переработки. Платформа обладает большим весом, поэтому для удержания ее на точке бурения не требуется дополнительных устройств.

После разработки месторождения производится консервация всех скважин, отсоединение установки от устьев скважин, отрыв ее от морского дна и транспортировка на новую точку в пределах данной площади или в другой регион бурения и добычи нефти и газа. В этом заключается преимущество ГМСП перед МСП, которая после разработки месторождения остается в море навсегда.

Самоподъемная плавучая буровая установка обладает достаточным запасом плавучести, что имеет большое значение для ее транспортировки на точку бурения вместе с буровым оборудованием, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. На месте бурения с помощью специальных подъемных механизмов и опор устанавливают СПБУ на морское дно. Корпус установки поднимают над уровнем моря на недосягаемую для морских волн высоту.

По способу монтажа превенторных устройств и способу соединения буровой площадки с подводным устьем скважины СПБУ аналогична МСП. Для обеспечения надежности эксплуатации скважины обсадные колонны подвешивают под столом ротора. По завершении бурения и после освоения разведочной скважины устанавливают ликвидационные мосты и все обсадные колонны обрезают ниже уровня дна моря.

Полупогружная плавучая буровая установка состоит из корпуса, который включает в себя собственно буровую площадку с оборудованием и понтоны, соединенные с площадкой стабилизирующими колоннами. В рабочем положении на точке бурения понтоны заполняются расчетным количеством морской воды и погружаются на расчетную глубину под воду; при этом действие волн на платформу уменьшается. Так как ППБУ подвержена качке, то жесткое соединение ее с подводным устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны (райзера) невозможно. Поэтому для предотвращения разрушения связки устье - ППБУ в составе водоотделяющей колонны предусмотрены телескопическое соединение с герметизирующим узлом и герметичные шарнирные соединения ВОК. С плавсредством и подводным устьевым противовыбросовым оборудованием Герметичность подвижных элементов водоотделяющей колонны должна обеспечивать изоляцию скважины от морской воды и безопасность работ при допустимых условиях эксплуатации.

При строительстве глубоких морских нефтяных и газовых скважин используется буровое судно, на котором смонтировано все буровое и вспомогательное оборудование и находится необходимый запас расходного материала Па точку бурения БС идет своим ходом; его скорость достигает 13 уз/ч (24 км/ч). Над точкой бурения судно удерживается с помощью динамической системы позицирования, которая включает в себя пять подруливающих винтов и два ходовых винта, постоянно находящихся в работе

Противовыбросовое подводное оборудование устанавливается на морское дно после постановки БС на точку бурения, оно связано с устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны с дивертором, двух шарнирных соединений и телескопического соединения для компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений бурового судна в процессе строительства скважины.

Основным фактором, влияющим на выбор типа плавучих буровых средств, является глубина моря на месте бурения. До 1970 г самоподъемные буровые установки использовались для бурения скважин при глубинах 15-75 м, в настоящее время - до 120 м и более Плавучие установки полупогружного типа с якорной системой удержания над устьем бурящейся скважины применяются для производства геологоразведочных работ при глубинах акваторий до 200-300 м и более.

Буровые суда, благодаря более высокой маневренности и скорости перемещения, большей автономности по сравнению с ППБУ, используются при бурении поисковых и разведочных скважин в отдаленных районах при глубинах акваторий до 1500 м и более. Имеющиеся на судах большие запасы расходных материалов, рассчитанные на 100 дней работы установки, обеспечивают успешное бурение скважин, а большая скорость передвижения судна - быструю их перебазировку с пробуренной скважины на новую точку В отличие от ППБУ для БС имеются большие ограничения в работе в зависимости от волнения моря Так, при бурении вертикальная качка буровых судов допускается до 3,6 м, а для ППБУ - до 5 м. Так как ППБУ обладает большей остойчивостью (за счет погружения нижних понтонов на расчетную глубину) по сравнению с буровыми судами, то вертикальная качка ППБУ составляет 20-30 % от высоты волны. Таким образом, бурение скважин с ППБУ осуществляют при значительно большем волнении моря, чем при бурении с БС. К недостаткам полупогружной плавучей буровой установки можно отнести малую скорость передвижения с пробуренной скважины на новую точку.

В мировой практике бурения большое значение уделяется вопросам классификации ПБС. По способу установки над скважиной в процессе бурения их подразделяют:

на опирающиеся при бурении на морское дно (плавучие буровые установки самоподъемного и погружного типов);

производящие бурение в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки и буровые суда)

Самоподъемные плавучие буровые установки имеют большой корпус, запас плавучести которого обеспечивает буксировку установки к месту работы вместе с технологическим оборудованием, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. При буксировке СПБУ опоры подняты, а на точке бурения они опускаются на дно и залавливаются в грунт. По этим опорам корпус установки поднимается на расчетную высоту над уровнем моря.

 

САМОПОДЪЕМНАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА

 

 Самоподъемная буровая  платформа представляет собой  плавучий понтон 1 с вырезом, над  которым расположена буровая  вышка. Понтон имеет трех-, четырех- или многоугольную форму. На ней  размещаются буровое и вспомогательное  оборудование, многоэтажная рубка  с каютами для экипажа и  рабочих, электростанция и склады. По углам платформы установлены  многометровые колонны-опоры 2.

В точке бурения с помощью гидравлических домкратов колонны опускаются, достигают дна, опираются на грунт и заглубляются в него, а платформа поднимается над поверхностью воды. После окончания бурения в одном месте платформу переводят в другое.

Надежность установки самоподъемных буровых платформ зависит от прочности грунта, образующего дно в месте бурения.

 

ПОЛУПОГРУЖНЫЕ БУРОВЫЕ ПЛАТФОРМЫ

 

Полупогружные буровые платформы применяют при глубинах 300...600 м, где неприменимы самоподъемные платформы. Они не опираются на морское дно, а плавают над местом бурения на огромных понтонах. От перемещений такие платформы удерживаются якорями массой 15 т и более. Стальные канаты связывают их с автоматическими лебедками, ограничивающими горизонтальные смещения относительно точки бурения.

 

 

Рис.1. Самоподъемная буровая платформа в транспортном положении: 1 - плавучий понтон; 2 - подъемная опора; 3 - буровая вышка; 4 - поворотный (грузовой) кран; 5 - жилой отсек; 6 - вертолетная площадка; 7 - подвышенный портал; 8 - главная палуба

 

 

Рис. 2 Полупогружная буровая платформа: 1 - погружной понтон; 2 - стабилизационная колонна; 3 - верхний корпус; 4 - буровая установка; 5 - грузовой кран; 6 - вертолетная площадка.

Первые полупогружные платформы были несамоходными, и их доставляли в район работ с помощью буксиров. Впоследствии платформы были оборудованы гребными винтами с приводом от электромоторов суммарной мощностью 4,5 тысяч кВт.

 Недостатком полупогружных  платформ является возможность  их перемещения относительно  точки бурения под воздействием вол.

 

 

БУРОВЫЕ ПЛАТФОРМЫ ГРАВИТАЦИОННОГО ТИПА

 

 Более устойчивыми  являются буровые платформы гравитационного  типа. Они снабжены мощным бетонным  основанием, опирающемся на морское  дно. В этом основании размещаются  не только направляющие колонны  для бурения, но также ячейки-резервуары  для хранения добытой нефти  и дизельного топлива, используемого  в качестве энергоносителя, многочисленные  трубопроводы. Элементы основания  доставляются к месту монтажа  в виде крупных блоков.

 Морское дно в месте  установки гравитационных платформ  должно быть тщательно подготовлено. Даже небольшой уклон дна грозит  превратить буровую в Пизанскую  башню, а наличие выступов на  дне может вызвать раскол основания. Поэтому перед постановкой буровой "на точку" все выступающие  камни убирают, а трещины и  впадины на дне заделывают  бетоном.