Полупогружные плавучие буровые установки

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒

Полупогружная плавучая буровая установка – ПБУ со стабилизирующими колоннами, находящаяся в рабочем состоянии на плаву. ППБУ можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:

по форме в плане и конструкции верхнего строения;

по количеству и форме водоизмещающих корпусов (понтонов);

по мобильности (самоходные или буксируемые).

Форма верхнего строения в плане связана с конструкцией водоизмещающих понтонов. В зависимости от количества понтонов верхнее строение в плане может быть треугольной, прямоугольной, пятиугольной или круглой формы. Конструктивно верхнее строение выполняется либо в виде площадки, на которой монтируется технологическое оборудование и жилые модули, либо в виде единого корпуса понтонного типа, объем которого используется для размещения части оборудования и жилых помещений.

Архитектурно-конструктивный тип ППБУ определяется количеством водоизмещающих понтонов. На ранних этапах развития установок этого типа количество понтонов доходило до 5. В настоящее время большинство ППБУ строится по катамаранной схеме. Форма понтонов таких установок может быть сигарообразной (рис. 2.11) или судовой (рис. 2.12). Отступление от катамаранной схемы приводит к четырех- (рис. 2.13) или трехпонтонной (рис. 2.14) схеме. Водоизмещающий понтон может состоять из пяти отдельных корпусов («Пентагон») или иметь кольцевую форму (рис. 2.15). Установки типа «Пентагон» были построены серией 10 единиц для Северного моря. Водоизмещение 18 000 т, длина 103, 1 м, ширина 99, 1 м, диаметр стабилизирующих колонн 8, 5 м, глубина моря в точке бурения до 365 м, экипаж 82 чел. После аварии в 1980 г. ППБУ «Александр Килланд» установки этого типа не строились.

Рис. 2.11. ППБУ катамаранного типа с сигарообразными водоизмещающими понтонами

ППБУ, как и СПБУ, имеет два основных режима эксплуатации: транспортный и рабочий. Особенность перегона ППБУ заключается в том, что для уменьшения сопротивления ватерлиния проходит по понтонам, вследствие чего высота надводного борта иногда превышает 40 м. Для уменьшения площади парусности буровую вышку укладывают горизонтально, если это возможно конструктивно. Перегоны с одной точки бурения на другую в пределах одной акватории можно осуществлять без изменения осадки ППБУ. Количество технологических и судовых запасов, оставляемых на борту во время перегона, регламентировано остойчивостью БУ. Якоря при перегонах специально укрепляют на кронштейнах. Поскольку мощности 2–3 буксиров, используемых на перегоне, ограничены, погодные условия перегона лимитированы волнением 5–6 баллов и ветром 7–8 баллов. Наведение ППБУ на точку бурения при якорной системе удержания осуществляют с помощью судов для заводки якорей или судов-снабженцев. Самоходные ППБУ позиционируют носом навстречу наиболее вероятному направлению максимального внешнего воздействия. Несамоходные установки используют в этом случае ориентированную раскладку якорей.

Рис 2.12. Самоходная ППБУ катамаранного типа с водоизмещающими понтонами судовой формы

Рис. 2.13. ППБУ «Ocean Victory» с четырьмя водоизмещающими понтонами

Рис. 2.14. ППБУ «Skarabeo-3» с тремя водоизмещающими понтонами

Рис. 2.15. Схемы корпуса ППБУ: а – типа «Пентагон»; б – кольцевой формы

Очередность раскладки якорей определяется действующим направлением ветра. После раскладки якорей якорные канаты подтягивают для создания предварительного натяжения, величину которого подбирают таким образом, чтобы при действии максимальных внешних сил установка смещалась бы в допустимых пределах. После завершения позиционирования в понтоны ППБУ принимают жидкий балласт для погружения установки по рабочую ватерлинию. Для бурения допустимое горизонтальное отклонение ППБУ составляет 4-5 % от глубины воды в точке бурения. Одним из главных факторов, влияющих на эффективность бурения, является вертикальная качка. В системе бурового оборудования применяются специальные компенсаторы вертикальной качки.

Нагрузки в процессе эксплуатации значительно меняются. При горизонтальных колебаниях разность сил натяжения якорных канатов противоположных бортов может достигать 12–15 %. Нагрузка на блок буровой вышки может достигать 5 МН при выдергивании буровой колонны в случае ее заклинивания. Менее значительные местные нагрузки (нагрузки при посадке вертолета, нагрузки при швартовке судов-снабженцев и буксиров) также необходимо учитывать при проектировании конструкции корпуса ППБУ.

Современные установки этого типа могут производить бурение при высоте волн до 10–12 м, скорости ветра 18–24 м/с, скорости течения до 1, 5 м/с. Ухудшение погодных условий – усиление ветра и волнения – приводит к тому, что невозможно выдержать допустимые горизонтальные и вер шкальные перемещения ППБУ. Экономическую эффективность сооружения определяет возможная продолжительность периода бурения.

При возрастании скорости ветра и высоты волн установка переходит в режим штормового отстоя. Буровую колонну поднимают и развинчивают. ППБУ связана с устьем скважины гибким шлангом, через который ведут прокачку бурового раствора. Натяжение якорных канатов ослабляют, чтобы уменьшить ветровые и волновые нагрузки. В иностранной литературе такой режим называют «режимом ежегодного шторма» (в качестве расчетных принимают такую скорость ветра и высоту волны, вероятность появления которых – один раз в год). Горизонтальные колебания платформы достигают 7–40 % глубины моря. При дальнейшем усилении ветра и волнения ППБУ переходит в режим выживания (surviving). Расчетные параметры внешней среды при этом выбирают исходя из повторяемости один раз в 50–100 лет. В режиме выживания еще более ослабляют якорные цепи, разбирают буровую колонну. С целью уменьшения аппликаты центра тяжести свечи (звенья) буровой колонны укладывают горизонтально на палубу. Откачкой части балласта увеличивают клиренс на 1, 5–2, 0 м, чтобы избежать ударов волн в нижние конструкции верхнего строения.

Первая ППБУ катамаранного типа была построена в 1976 г. Она имела 4 стабилизирующие колонны, водоизмещение 19 600 т, длину 98, 3 м, ширину 67, 4 м, возвышение верхней палубы над основной плоскостью (ОП) 36, 6 м.

Отечественная ППБУ «Шельф-1», построенная в 1980 г., предназначена для бурения скважин глубиной до 6000 м при глубине моря от 100 до 200 м на волнении до 6 баллов. Буровая вышка грузоподъемностью 320 т снабжена устройством компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений. Позиционирование осуществляется якорной системой (8 якорей по 18 т). ППБУ оборудована водолазным комплексом, вертолетной площадкой. Водоизмещение 19 770 т в рабочем состоянии и 13 880 т в транспортном положении; длина понтона 62, 4 м, ширина 49, 2 м, высота 6 м; осадка рабочая 14, 3 м, транспортная 5, 6 м; клиренс в рабочем положении 10, 2 м; мощность ЭУ 5 МВт, экипаж 73 чел., автономность 30 сут. Стоимость ППБУ в четыре раза больше стоимости СПБУ, однако они позволяют проводить бурение на глубинах более 100 м. Стабилизация ППБУ в процессе бурения обеспечивается за счет резкого уменьшения площади действующей ватерлинии и снижения возмущающих сил. вызываемых волнением. Большие размеры и разнесение стабилизирующих колонн, создающих восстанавливающий момент. позволяют обеспечить остойчивость установки.

В процессе эксплуатации ППБУ имеют три вида осадки: при бурении, в режиме штормового отстоя и на переходе. Осадка при бурении должна обеспечивать: оптимальные значения поперечной и продольной метацентрических высот при заданной проектной палубной нагрузке с учетом обеспечения мягкой реакции на пакет волн, а также максимального погружения подводных понтонов, чтобы уменьшить влияние орбитальных скоростей присоединенных масс пакета волн; достаточное отстояние верхней палубы от взволнованной поверхности моря, чтобы пропустить волну проектной высоты (последняя определяется пределами хода компенсатора вертикальных перемещений буровой колонны и реакцией установки на вертикальную качку).

Осадка в режиме штормового отстоя определяется из условий обеспечения максимального отстояния верхнего строения от взволнованной поверхности моря для исключения ударов волн по нему, минимальных напряжений в конструкциях установки за счет уменьшения амплитуд ее перемещений, а также минимального ветрового кренящего момента вследствие уменьшения площади парусности установки. Осадка на переходе определяется из условия обеспечения минимального надводного борта для достижения максимальной грузоподъемности, минимального волнового сопротивления и максимальной площади действующей ватерлинии для обеспечения остойчивости и мореходности.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 9 Следующая ⇒