Файл: История развития морского бурения.docx

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.

1. 
   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 (рис.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.

2. 
   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.3).



Рис. 2 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. 3 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.

3. 
   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.

---

Все типы буровых платформ должны выдерживать напор волн высотой до 30 м, хотя такие волны и встречаются раз в 100 лет.

3. 
   Оборудование морских скважин, их освоение и ремонт
   
   1. 
      Некоторые сведения о бурение скважин в условиях моря
      

 Наличие над придонным устьем скважины водного пространства вынуждает применять для бурения на акваториях специальные основания или морские буровые установки (МБУ). Главный элемент МБУ — основание, на котором размещается платформа с персоналом, буровым оборудованием и специальной аппаратурой для выполнения комплекса работ, связанных с бурением скважин на море.

В мире имеется множество организаций, занимающихся бурением скважин на море (рис.4). Практически каждая из этих организаций разрабатывает или заказывает свой тип МБУ, определяемый назначением и параметрами скважин, условиями и объемами бурения, возможностями конструирования и материального обеспечения строительства. Поэтому к настоящему времени известно большое количество типов МБУ, обладающих различными эксплуатационно-технологическими возможностями.
 



 

Рис. 4. Классификация типов оснований и установок для разбуривания подводных площадей

Необходимость обоснованного выбора типа МБУ для бурения скважин конкретного назначения в конкретных условиях требует систематизации или классификации установок по определенным признакам. Прежде всего, целесообразно классифицировать МБУ по возможности их передвижения с одной точки бурения на другую. По этому признаку можно выделить две основные группы МБУ или их оснований: стационарные и передвижные, т.е. транспортируемые на плаву.

Передвижные установки в зависимости от места расположения бурового оборудования относительно придонного устья скважины подразделяют на подводные и надводные. Первые на период бурения устанавливают на дно моря. Вторые в зависимости от точности удержания их над скважиной во время бурения можно разделить также на две группы: опирающиеся на дно моря и находящиеся на плаву.

Морские буровые основания и установки отличаются друг от друга конструктивно, назначением и параметрами, способами стабилизации на точке бурения и управления процессом их работы при бурении. Но, так или иначе каждое основание или установку можно отнести к одному из названных основных типов.

Стационарные основания бывают в виде искусственных полуостровов и островов: образуемых после заграждения части прибрежной акватории дамбой и откачки из нее воды; насыпаемых или намываемых из местных материалов; образуемых путем искусственного намораживания льда; возводимых на установленных на морское дно металлоконструкциях

---

В практике бурения скважин на море широко применяются комплексы подводного устьевого оборудования, устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а установленное на морском дне оборудование меньше подвержено механическим повреждениям.

Комплекс подводного устьевого оборудования (ПУО) предназначен для следующего:

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

-наземного закрытия бурящейся скважины с целью 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 различных глубинах моря, начиная с 50 до 1800 м и более.

Недостаток размещения ПУО на дне моря - сложность управления эксплуатации и ремонта. На рис. 5 в качестве примера дана схема расположения подводного комплекса устьевого оборудования на полупогружной плавучей буровой установке (ППБУ). На палубе ППБУ-8 постоянно смонтировано следующее:

- 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 (ПО);



Рис. 5. Схема расположения двухблочного подводного комплекса устьевого оборудования на ГШБУ

 - лебедки 4 с приводом для намотки и хранения многоканальных шлангов дистанционного управления ПО;

- 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;

- манифольд регулированием 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 подводного устьевого оборудования.

---

Подводный комплекс состоит из водоотделяющей колонны (морского стояка) 10, многоканальных шлангов 9, 15 коллекторов И, 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.

2. 
   Конструкция морских скважин
   

 Под скважиной понимается цилиндрическая выработка, проведенная с поверхности с помощью комплекса специальных механизмов и имеющая очень небольшое, по сравнению с глубиной, поперечное сечение.

Скважины могут быть вертикальными, наклонно-направленными и горизонтальными. Начало скважины на дневной поверхности именуется устьем, а конец, находящийся во вскрытой толще - забоем. Стенки скважины образуют ее ствол, который укрепляют спуском обсадных труб и их цементированием.

Бурение скважин осуществляется путем последовательного разрушения, горных пород и выноса их обломков на дневную поверхность (часто процесс бурения именуют термином строительство скважины).

В нефтегазовой отрасли скважины по своему назначению подразделяются: на опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные, инжекционные и поглощающие. Несмотря на различия в назначении, нередко функции скважин меняются, в зависимости от конкретных обстоятельств: например, эксплуатационные скважины переходят в разряд нагнетательных; разведочные могут стать эксплуатационными и т.д.

Подобные изменения обусловлены, прежде всего, экономическими и геолого-техническими соображениями, поскольку бурение скважин требует значительных затрат.

Под конструкцией скважины понимается комплект обсадных труб разного диаметра, последовательно спущенных в скважину.

В целом конструкцию скважины образуют:

- направление;

- кондуктор;

- промежуточная (техническая) колонна;

- хвостовик;

- эксплуатационная колонна.

---