Стационарные буровые установки

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 9

Стационарные БУ отличаются от подвижных длительным нахождением на точке бурения. Возможно перепозиционирование стационарных БУ, но эта операция связана со значительными материальными затратами. Как уже было отмечено, подводные стационарные БУ проходят в настоящее время опытную эксплуатацию и об устоявшихся типах конструкции сооружений этого типа говорить еще рано. В дальнейшем будем рассматривать только надводные стационарные БУ.

Классификация стационарных БУ показана на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Классификация стационарных буровых установок

Стационарные БУ имеют прочный постоянный контакт с донным грунтом, который, как правило, обеспечивается либо за счет массы установки (гравитационные), либо за счет установки свай (свайные). Применение того или иного способа зависит от параметров донного грунта. При прочных тяжелых грунтах (глины, суглинки) для надежного удержания достаточно массы установки. Грунты низкой держащей способности, склонные к размыву (пески, супеси) требуют сооружения свайного основания для установки платформы.

Основными недостатками свайных платформ являются: необходимость забивки значительного количества свай для обеспечения надежного закрепления на грунте; монтаж в море верхнего строения; большая подверженность коррозии; необходимость прокладки подводных трубопроводов к береговой базе или сооружения отдельных хранилищ, поскольку емкостей для хранения добываемой продукции на такой платформе не предусматривается.

Отмеченных недостатков лишены гравитационные платформы из железобетона, размеры которых позволяют использовать их в качестве хранилищ жидких УВ. Железобетонные платформы имеют следующие преимущества: низкую стоимость и наличие в больших количествах исходных материалов; большую долговечность и малые расходы на эксплуатацию; возможность производства железобетонных элементов практически в любом месте; хорошие огнестойкие качества; значительное сокращение сроков установки на месте бурения, поскольку платформа полностью строится на заводской акватории и транспортируется со всем необходимым оборудованием. Строительство платформы не требует высокой квалификации рабочей силы.

К недостаткам гравитационных платформ относится необходимость тщательной подготовки места их установки. Особое внимание следует обращать на опасность аварий, которые могут возникнуть при разжижении грунта, оползневых явлениях, чрезмерных просадках платформы, сдвиге грунта, его поверхностной и внутренней эрозии, местных размывах. Среди других недостатков следует отметить значительную осадку при буксировке (до 30 м), требующую наличия глубоководных фарватеров; недопустимость ударов о твердый грунт при установке в месте бурения; необходимость осуществления мероприятий по предупреждению усадочного трещинообразования и попадания морской воды к арматуре, особенно к предварительно напряженным конструкциям.

В зависимости от рабочей глубины воды платформы можно условно разделить на группы:

- платформы для глубины до 70 м,

- платформы для глубин 70–200 м,

- платформы для глубин 200–350 м.

Отдельно следует выделить гравитационные ледостойкие платформы.

Платформы для глубин до 70 м представляют собой, как правило, литую монолитную железобетонную конструкцию, предназначенную для бурения, добычи и хранения нефти. Внутренний объем платформы разделен на 8–50 ячеек.

Рис. 2.26. Гравитационная платформа для добычи и хранения нефти: а – вид сбоку; б – вид сверху; 1– ячейки для хранения нефти; 2– перфорированная защитная стенка для снижения волновых нагрузок; 3 – основание платформы

На рис. 2.26 показана платформа вместимостью 160 000 м³ нефти (глубина воды 70 м, диаметр основания 92 м), расположенная на месторождении Экофиск.

Платформы для глубин 70–200 м имеют более сложную конструкцию, основными элементами которой являются: опорное основание, фундаментный блок, опорные колонны, верхнее строение (рис. 2.27–2.29). Верхнее строение платформы такого типа обычно имеет большую площадь палубы – от 4000 до 50 000 м², что позволяет размещать разнообразное буровое оборудование и системы жизнеобеспечения. Корпус верхнего строения может быть металлическим или железобетонным. Металлический корпус, сформированный как пространственная ферма, легче, чем железобетонный, что облегчает его монтаж на плаву. Железобетонный корпус тяжелее металлического в 1, 3–2 раза, но дешевле. Окончательный выбор конструкции корпуса верхнего строения и материала базируется на технологических возможностях его изготовления и монтажа.

Рис. 2.27. Гравитационная железобетонная платформа проекта Sea Tank для глубины 150 м

Опорные колонны установок этого типа представляют собой предварительно напряженные железобетонные оболочки вращения. Верхняя часть оболочек – цилиндрическая, с наружным диаметром 8–15 м и толщиной стенки 0, 4–1, 2 м, нижняя часть – конусная. Нижний диаметр конуса в 1, 5–2 раза больше верхнего, толщина стенки также увеличена по сравнению с цилиндрической частью. Количество опорных колонн 3–5. В опорных колоннах размещаются специальные устройства для прохода буровых труб и трубопроводы систем подачи нефти.

Рис. 2.28. Конструктивные элементы платформы проекта Sea Tank: a – вид сбоку; 6 – вид сверху; 1 - опорное основание; 2 – фундаментный блок; 3 – опорные колонны; 4 – верхнее строение

Фундаментный блок имеет ячеистую структуру. Ячейки имеют форму цилиндра или параллелепипеда и служат для хранения нефти. Диаметр ячейки 10–20 м при толщине стенки 0, 6–1, 0 м. Высота ячейки составляет 0, 3–0, 5 от глубины моря в районе эксплуатации. Опорное основание обычно вписывается в круг диаметром 100 м или квадрат со стороной 100 м. Нижняя сторона опорного основания имеет специальные металлические ребра и металлический фартук по периметру для улучшения сцепления с грунтом в горизонтальном направлении.

Рис. 2.29. Опорные колонны гравитационной железобетонной платформы проекта Condeep

В конце 90-х гг. XX в. построена гравитационная железобетонная платформа «Hibernia» особого АКТ. О6щий вид платформы «Hibernia» приведен на рис. 2.30. Платформа высотой 111м установлена на глубине 80 м, включает экипаж 185 чел. иимеет диаметр фундаментного блока 106 м. Размеры верхнего строения -106x84x32 м, масса – 37 тыс. т. Высота буровой вышки 72 м, общая высота платформы 224 м, а масса – 1, 2 млн т (после установки). Фундаментный блок имеет емкость для хранения нефти объемом 260 тыс. м³, его высота 85 м. Внешняя поверхность блока выполнена зубчатой с 16 выступами. Платформа может эксплуатироваться без повреждений при ударе айсберга массой 1 млн т. Вероятность такого столкновения оценивается как возможная один раз в 500 лет. На проект Hibernia к марту 1997 г. было потрачено около 5, 4 млрд долл.

Рис. 2.30. Общий вид гравитационной платформы «Hibernia»

Платформы для глубин свыше 200 м еще не имеют устоявшейся архитектуры. Для обеспечения достаточной устойчивости такие платформы требуют большой площади основания. Колонны платформ устанавливаются наклонно, технология их изготовления сложнее, чем вертикальных.

Стационарные платформы, у которых верхнее строение монтируется на пространственной стержневой (ферменной) конструкции, называются платформами эстакадного (ферменного) типа. Эстакадами называются также протяженные сооружения, обеспечивающие непрерывную надводную связь буровых платформ с помощью автотранспорта. Ширина проезжей части обычно составляет 3, 5 м (однополосное движение). Разъезд встречного транспорта предусматривается на промежуточных разъездных площадках. Эстакада закрепляется на свайном основании, которое представляет собой наклонно забитые сваи, соединенные ригелем на уровне выше высоты расчетной волны.

Платформы эстакадного типа имеют массу, недостаточную для надежного сцепления с грунтом. По этой причине такие платформы устанавливаются на специальном свайном основании. По количеству опорных блоков разделяют платформы с несколькими опорными блоками и моноблочные (рис. 2.31 и 2.32).

Опорные блоки изготавливаются в заводских условиях либо целиком, либо ярусами. Основными элементами блоков являются стальные трубы диаметром 1, 2–10 м со стенками толщиной 15–50 мм. Трубы большого диаметра, используемые, как правило, для угловых стоек, подкрепляются внутри поперечными диафрагмами с вырезами и продольным набором.

Сваи для крепления донной части опорных блоков представляют собой трубы диаметром 0, 92–2, 13 м с толщиной стенки 38–64 мм. Глубина забивки свай в грунт – до 170 м. Платформы эстакадного типа, располагающиеся рядом, могут образовывать целый комплекс, включающий добычу, предварительную обработку нефти и сжижение газа, хранение углеводородного продукта, терминал для транспортных судов и жилые модули (рис. 2.33).

Рис. 2.31. Платформа эстакадного гипа: а – с несколькими опорными блоками; б – моноблочная
Рис. 2.32. Общий вид моноблочной платформы эстакадного типа

Стационарными ледостойкими платформами могут называться такие шельфовые сооружения, архитектура которых определяется главным образом способностью воспринимать глобальные и локальные ледовые нагрузки при эксплуатации в ледовой обстановке различного типа (сплошной лед, припайный лед, дрейфующие льдины, дрейфующие торосистые образования и т. д.). Применяются два принципа восприятия ледовых нагрузок: с помощью цилиндрических колонн, прорезающих лед, или колонн, имеющих конусность в районе эксплуатационной ватерлинии, достаточную для ломки льда изгибом, и с помощью наклонной плоскости (угол наклона к горизонту 50–70°).

В первом случае для использования в качестве ледостойких пригодны либо СПБУ с цилиндрической конструкцией опор повышенной способностью башмаков опор сопротивляться горизонтальному усилию, либо стационарные установки с конусными цилиндрическими опорами. Такие установки эффективны до определенного уровня ледовых нагрузок, которые определяются прежде всего «суровостью» ледовых условий.

Второй принцип восприятия ледовых нагрузок применяется при проектировании установок, длительно эксплуатирующихся (большую часть года) в тяжелых ледовых условиях. Установки имеют форму массивного кессона, круговую или прямоугольную в плане. Размеры установки превышают 100 м в поперечнике. Внутренний объем используется для хранения добытых ресурсов. Количество технологических запасов должно быть в несколько раз больше, чем для обычной установки, поскольку снабжение в ледовых условиях затруднено.

Рис. 2.33. Морской добывающе-перерабатывающий комплекс на платформах эстакадного типа: 1 - вертолетная площадка; 2 - жилой модуль; 3 - патрубки вентиляционной системы; 4 - переходной мост; 5 - наружный переход; 6 - многоцелевой модуль; 7 - опорная площадка; 8 – приемный трап

Современные исследования в области проектирования морских ледостойких платформ позволяют предложить следующие варианты их АКТ (рис. 2.34-2.37).

Рис. 2.34. Ледостойкие гравитационные платформы типа: а - кессонного типа с наклонным бортом в районе ватерлинии (ВВ); б - кессонного типа с прямым бортом в районе ВЛ; в – точечного типа; г кессонного типа с «обратным» ледовым конусом; д – кессонного типа с ледовым конусом; е – трехколонная точечного типа

Рис. 2.35. Ледостойкая платформа с шарнирной опорой
Рис. 2.36. Ледостойкая платформа на натянутых связях

Рис. 2.37. Комбинированные варианты ледостойких платформ: а - гравитационно-свайная платформа на натянутых связях; б – гравитационно-свайная многоопорная платформа; в – гравитационно-свайная одно-блочная платформа; г – гравитационная платформа с комбинированным (ферменно-понтонным) опорным блоком

* В технической литературе и в настоящем учебнике применяется два равнозначных термина: «морская буровая платформа» и «морская буровая установка».

* Антиклиналь – складка слоев горных пород, обращенная выпуклостью вверх

[1] В гл. 2 приведена подробная классификация морских буровых установок.

[2] Флюид (от лат. fluidus – текучий) – жидкие или газообразные легкоподвижные компоненты магмы или циркулирующие в земных глубинах насыщенные газами растворы.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89