Методы постройки стационарных МБУ

Стационарные БУ, как уже было отмечено, наиболее интенсивно строились в пятидесятые годы в период освоения малых глубин при­брежного шельфа. Далее темпы их строительства несколько замедли­лись, поскольку началось освоение месторождений с глубинами бо­лее 50 м. Строительство БУ рассматриваемого типа продолжается и сегодня. Методы постройки таких установок весьма разнообразны и определаются, главным образом, конструктивными особенностями и размерами установок, применяемыми конструкционными материала­ми, производственными условиями завода-строителя, особенностями эксплуатации и др.

Первые морские стационарные буровые установки сооружались достаточно просто: забивались в дно сваи, настилалась платформа, на нее устанавливалась буровая вышка, размещалось оборудование, воз­водились различные сооружения, которые иногда образовывали це­лые города в море.

Стальные стационарные установки, рассчитанные на относительно большие глубины, обычно состоят из трех основных элементов: опоры (часто в виде фермы из труб), основания (в виде свай или понтонов) и верхнего строения. Опору собирают на заводе. К месту установки ее доставляют на барже, на специализированном судне или с применением понтонов. Установку опоры в месте назначения осуществ­ляют с помощью подъемного крана или другим путем. В вертикальное положение опору переводят балластировкой соответствующих штатных или временных цистерн. Окончательное позиционирование производят часто с помощью крановой баржи. Сваи заводят через направляющие трубы опоры и забивают в дно ударами парового или дизельного моло­та, имеющегося на крановой барже. После этого на верхнюю часть опо­ры устанавливают платформу, верхнее строение, буровое и прочее обо­рудование. На рис. 8.1 показан один из возможных вариантов установки верхней секции опоры и платформы.

Примером такого метода может служить постройка БУ «Грей-торп-1» в специально сооруженном сухом доке. В этом доке была смонтирована стальная опорная ферма массой 20 000 т. По форме она напоминала усеченную пирамиду высотой 122 м, размерами верхне­го и нижнего оснований соответственно 44x37 и 85x71 м. Конструк­ция опорной фермы состояла из трубчатых секций и узлов. Отдель­ные секции и даже конструктивные модули, масса которых достигала 960 т, изготовлялись фирмами разных стран.

Стальная опорная ферма собиралась в доке в лежачем положении на большом понтоне, состоящем из массивных цилиндрических цис­терн. На стороне фермы, противоположной понтону, у нижнего ее основания были закреплены сферические балластные цистерны. Бал­ласт был необходим для установки фермы на морское дно. После заполнения дока водой понтон всплыл и четырьмя буксирами был выведен в акваторию. Там его встретили еще два морских буксира и отвели к месту эксплуатации на месторождение в Северное море. Опору надо было поставить в вертикальное положение и опустить на дно. Для этого постепенно затапливались балластные цистерны так, что опора повернулась на 90°, став вертикально на дно моря. При этом общая масса балласта достигла 4000 т. Далее понтон и баллас­тные цистерны были отсоединены от опоры и буксирами возвраще­ны к берегу. Под наблюдением специалистов, находящихся под во­долазным колоколом, с помощью мощных молотов, смонтированных на баржах, были забиты стальные сваи на 76 м в глубь морского дна. Вся операция, от затопления дока до забивки последней сваи, потре-

бовала около одного месяца. На верхнюю часть опоры, выступающую над водой, с помощью плавучего крана была установлена верхняя платформа. Затем монтировали верхнее строение, буровую вышку и другое оборудование. Общая высота буровой установки от дна моря составила 165 м.

В рассмотренном случае для строительства БУ потребовалось сооружение специального дока. Вообще же для этих целей могут использоваться и существующие на верфях строительные и ремонт­ные доки. Примером последнего может служить верфь Цу, японской компании «Nippon Kokan». Ремонтный док этой верфи имеет разме­ры 375x75x14, 1 м и используется, в частности, для сборки стальных ферменных опор стационарных буровых установок. Последователь­ность сборки таких опор показана на рис. 8.2.

Эта же японская компания совместно с американской компани­ей «Global Marine Development Inc» разработала проект целой сис­темы стационарных БУ со стационарным бетонным основанием и разными вариантами опор и верхних строений (BID — Base and Independent Deck). БУ этой системы универсальны и могут эксплу­атироваться в разных климатических условиях при различном рель­ефе морского дна (рис. 8.3). Согласно предложенному методу пост­ройки таких установок их основание и верхнее строение формируют независимо друг от друга. Основание буксируют в нормальном по­ложении и с помощью балластной системы опускают на дно моря в заданном месте. Верхнее строение после монтажа на нем всего обо­рудования погружают на баржу и доставляют к месту монтажа, пос­ле чего баржу притапливают над основанием. Опоры платформы вер­хнего строения совмещают с колоннами основания. С помощью домкратов платформу поднимают на требуемую высоту и фиксиру­ют в этом положении (рис. 8.4).

Интересный проект стационарной БУ был предложен для добы­чи нефти на шельфе моря Бофорта. Основная концепция этого про­екта — создание искусственного острова с кессонным ограждением и подводным трубопроводом. Проект предусматривает постройку двух специальных барж размерами 160x46 м и водоизмещением по 80 000 т. На баржи устанавливают верхнее строение, включающее буровое и другое оборудование, оборудование для обработки нефти перед по­дачей в трубопровод, а также различные служебные, бытовые и жи­лые помещения, рассчитанные на 150 человек.

Сооружение острова начинают с создания террасы в районе мес­торождения и доведения ее до заданной высоты (примерно 10 м до

 

Зак.724

 

 

 

Рис. 8.1. Установка верхней секции опоры (а) и платформы (б)

 

Рис. 8.2. Последовательность формирования опор на верфи Цу: этап 1 — сборка нижней части блока № 1 и установка раскосов; этап 2 — установка верхней части блока № 1 на его нижнюю часть; этап 3 — ус­тановка блока № 2 рядом с блоком № 1; этап 4 — установка блока № 3 и переходных конусных секций рядом с блоком № 2; этап 5 — установка со­единительных раскосов и верхних секций опоры

Рис. 8.3. Буровая установка с ти­повым бетонным основанием и автономным верхним строением

уровня моря). В это же время в доке на верфи ведется строительство барж; Затем баржи спускают на воду и буксируют в район акватории верфи с заранее намытой терассой. Баржи балластируют, в результате чего они садятся на террасу. В таком положении на бар­жах монтируют верхнее строение. После этого балласт продувают, баржи всплывают и их буксируют к месторождению нефти в море Бофорта. Там их снова балластируют и устанавливают на ранее со­зданную террасу. Затем сюда же буксирами доставляют два замыка­ющих кессона, изготовленные на верфи. Их притапливают и вместе с баржами они образуют замкнутое кольцо. Пространство внутри кольца заполняют намывным материалом, в результате чего образу­ется остров, способный выдерживать ледовые нагрузки.

 

Рис. 8.4. Схема постройки и монтажа буровых установок по системе BID 1 - сооружение нижнего основания на верфи; 2 - спуск нижнего основания на воду и его буксировка к месторождению; 3 - сборка верхнего строения на верфи; 4 - погруз­ка верхнего строения на баржу; 5 - посадка нижнего основания на дно моря; 6 - до­ставка верхнего строения к месторождению; 7 - установка верхнего строения на осно­вание путем балластировки баржи; 8 - установка верхнего строения но высоте с помощью домкратов

Принципиально другое решение, предложено отечественными спе­циалистами при разработке проекта стационарной БУ «Приразломное» для добычи нефти в Северных широтах. Установка представляет собой сооружение, обеспечивающее бурение промышленных скважин, добы­чу, первичную обработку, хранение и транспортировку углеводородно­го сырья по трубопроводам на берег или к морским терминалам и на танкеры. Установка состоит из нижнего опорного основания и верхне­го строения (рис. 8.5, а).

Нижнее опорное основание имеет форму усеченной пирамиды со следующими размерами:

днище (в плане)... 128x128 м; верхняя палуба (в плане)... 93x93 м; высота до верхней палубы... 25 м;

оградительная стенка на верхней палубе высотой... 9 м; отбойный козырек на стенке высотой... 5 м. По всему периметру нижнее основание имеет второй борт, вто­рое дно, в которых расположены балластные цистерны, верхняя па­луба имеет коффердам высотой 3 м. В нижнем основании располо­жены нефтехранилища для 800 тыс. бар. * нефти, которые разделены коффердамами шириной 2 и 3 м.

Верхнее строение состоит из 4 супермодулей: жилой и энергети­ческий (масса 5500 т); первый технологический (масса 11 200 т); второй технологический (масса 8400 т); буровой (масса 6500 т) (рис. 8.5, б и 8.5, в).

По условиям технологии строительства предусматривается кон­струкцию опорного основания делить на четыре суперблока с разме­рами (рис. 8.6):

два (1 и 4) - 128x37x25 м, два (2 и 3) - 128x27x25 м.

Каждый суперблок разделен на 4 блока, размерами: 32x37x25 м (32, 5x27x25 м), в свою очередь каждый блок разделен на два подбло­ка, размерами: 32x18, 5x25 м (32x13, 5x25 м). Таким образом, все опор­ное основание установки до верхней палубы представлено 32 подбло­ками. Каждый подблок состоит из объемных секций: днища, переборок и верхней палубы. Масса сборочных единиц опорного основания, ис­ходя из принятого деления, имеет следующие значения: опорное ос­нование в сборе - 46 000-48 000 т; суперблок - 10 000-15 000 т; блок - 2000-3000 т; подблок - 1000-1500 т; панели - 400-500 т.

* 1 баррель нефтяной (США) равен 158, 987 дм³.

Панели изготовляются в сборочно-сварочном цехе из предваритель­но собранных и сваренных плоских секций. Сборка подблоков осуще­ствляется из панелей на двух параллельных стапельных линиях (рис. 8.7). Собранные и сваренные подблоки формируются попарно — В блоки, на специально оборудованном построечном месте. Собранные четыре блока образуют один суперблок. Второй суперблок формиру­ется аналогично. После выполнения всех корпусосварочных, монтаж­ных и других работ, включая окраску, оба суперблока выводятся в на­ливной бассейн для «контрольного» стыкования друг с другом. Затем первый суперблок методом всплытия выводится через шлюз на аква­торию и раскрепляется у достроечной набережной для последующего стыкования на плаву последовательно с остальными тремя суперблока­ми (рис. 8.8).

Оградительная стенка платформы и козырек устанавливаются при нахождении опорного основания у достроечной набережной портовыми береговыми и плавучими кранами, грузоподъемностью 160—400 т.

Постройка стационарных буровых установок из бетона. Состаль-ными стационарными буровыми установками все в большей мере на­чинают конкурировать железобетонные, к преимуществам которых от­носятся: сборка установки значительно проще и может производиться вблизи берега, что облегчает и ускоряет процесс строительства; мас­сивное сооружение надежно стоит на дне без применения каких-либо свай; пустотелые основания и опоры используются, как нефтехранили­ща; бетонная установка дешевле стальной.

Порядок сооружения рассматриваемых установок, в общем слу­чае, примерно следующий. В сухом доке изготавливают основание ус­тановки из предварительно напряженного бетона. Затем док заполня­ют водой и основание выводят из дока с помощью буксиров на глубокую часть акватории, расположенную вблизи от берега. Там к основанию наращивают конусообразные железобетонные опоры. На торцы опор монтируют платформу верхнего строения, на которой ус­танавливают различное оборудование. Готовую Б У буксируют к мес­торождению, где в результате заполнения балластных цистерн водой она опускается на дно.

Первое крупномасштабное применение бетона в конструкциях БУ имело место в 1973 г., когда в Северном море был установлен кессон на месторождении «Экофиск». В дальнейшем к строительству бетон­ных БУ привлекался целый ряд верфей и компаний. В частности, в 1978 г. норвежская верфь «Moss Rosenberq Verft» в г. Стовангере по­лучила заказ на сооружение верхнего строения бетонной производ-

 

Рис. 8.5. Схема стационарной буровой установки «Приразломное»: а — общая компоновка; б — продольный разрез; в — вид по стрелкам А и Б

 

 

ственной буровой установки
«Statjord В» для одноименного мес­
торождения в Северном море.
Стальная платформа верхнего стро­
ения имела размеры 114x55x14 м.
Общая высота верхнего строения до
вертолетной площадки составила
30, 5 м. Масса верхнего строения со
всем оборудованием достигала
Рис. 8.6. Схема разбивки опорно- 37 000 т. Для формирования и на­
го основания на суперблоки сыщения верхнего строения при­
шлось соорудить новую набережную
со специальными фундаментами, на которых формировались бетонные
опоры, точно соответствовавшие по конструкции верхним оконечнос­
тям бетонных опор (колонн) основания БУ. Верхнее строение форми­
ровалось целиком из крупных насыщенных блоков массой до 450 т и
более. По завершению всех работ верхнее строение было отбуксиро­
вано к месту стыковки с бетонными опорами основания установки,
которое после изготовления в доке буксировалось к месту стыковки и
здесь путем приема жидкого балласта притапливалось на дно.

Положительный опыт строительства и эксплуатации БУ из же­лезобетона способствовал развитию научных исследований в данной области в ряде стран (Норвегии, Англии и др.). Параллельно изуча­лись специфические условия арктических районов, где использование бетона в качестве конструкционного материала для БУ вполне оправ­дано и технически и экономически. Изучалась проблема воздействия низких температур, ледовых полей и айсбергов. В результате иссле­дований удалось значительно повысить прочность бетона. Значитель­ная часть исследований была посвящена изучению НДС оболочек при многоосевом их нагружении. Изучались также конструкции из предварительно напряженного железобетона.

Результаты всех этих исследований стали базой для создания нового поколения стационарных БУ из железобетона. К новым наи­более интересным следует отнести уже упомянутый ранее проект «Hibernie». Проект касается БУ для добычи нефти на шельфе Нью-фаунленд. Проект «Hibernie» разрабатывался консорциумом пяти компаний «Mobil Oil Canada» и предполагал сооружение стационар­ной железобетонной установки с гравитационным основанием. Осно­вание представляет собой кессон диаметром 100 м и высотой 85 м, который покоится на морском дне и выступает на 5 м над уровнем

 

Рис. 8.7. Схема формирования подблоков из объемных панелей

 

Рис. 8.8. Схема стыковки суперблоков у достроечной набережной / — кран грузоподъемностью 160 т; 2 — многомаршевый трап; 3 — технологическое укрытие; 4 — строительные леса; 5 — леерное ограждение; в — понтон с секцией ле­сов; 7 — кранец; 8 — плавкран грузоподъемностью 400 т; 9 — плавкран грузоподъем­ностью 150 т; 10 — магистрали энергоносителей

моря. Далее четыре колонны высотой 25 м (максимальная расчетная высота волны принята 30 м) поддерживают верхнее строение с бу­ровым и производственным оборудованием и жилыми помещениями.

Для изготовления массивной железобетонной конструкции кессо­на, служащего также и для хранения нефти, потребовалось свыше 430 000 т бетона и около 60 000 т стальной арматуры и тросов. Плита основания и нижняя часть стен кессона были изготовлены в сухом доке, а завершение постройки кессона осуществлено на акватории верфи достаточной глубины. При этом нижняя часть кессона нахо­дилась под водой, а над водой постепенно наращивались вертикаль­ные стены кессона до требуемого уровня. Одновременно на наруж­ной стороне кессона по ее периметру формировались «зубья» длиной 4, 5 м, предназначенные для разрушения льда. Внутри кессона, поми­мо танков для хранения нефти, сформированы балластные цистерны, обеспечивающие его устойчивое положение. При нахождении кессо­на на участке акватории, где он формировался, во внутренние отсе­ки его днища укладывался твердый балласт. После доставки кессона на месторождение такой же балласт укладывался в отсеки стенки. Там же заполнялись водой балластные цистерны. При необходимос­ти балласт мог быть принят и в танки для хранения нефти.

Из четырех опорных колонн БУ две служат для бурения, одна для размещения стояков погрузочной системы, одна для прочих нужд. В этой четвертой колонне имеется девять стальных платформ на разных уровнях, где установлено различное оборудование, вклю­чая многочисленные насосы. На опорные колонны установлена глав­ная опорная рама верхнего строения, которая выполнена в виде от­крытой коробчатой сварной фермы и имеет размеры 87x82x14 м. Рама предназначена для передачи нагрузки от устанавливаемого обо­рудования на колонны. На раме в три яруса размещены различные модули помещений и оборудования. В первом ярусе располагаются бытовые помещения и оборудование для обработки добываемой не­фти, ПГ и воды. Высота этого яруса 14 м. Помещения, расположен­ные непосредственно над буровыми колоннами, содержат кондукто­ры для бурения скважин и труб для соединения с будущими донными устьевыми устройствами. На втором ярусе, имеющем высоту от 21 до 28 м, располагаются 16 модулей. Они содержат оборудование для сжа­тия газа, инжекции газа, буровые растворы, устройства для закачива­ния воды, энергетические установки, а также жилые помещения на 300 человек. Поверх модулей располагается открытая палуба, где стоят две буровые вышки, модули со служебными помещениями и вертолет-

ная площадка. Буровые вышки автономны. Они могут производить бу­рение на глубину до 7500 м и способны перемещаться по направляю­щим в двух направлениях, что обеспечивает бурение до 32 скважин каждой.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аварийные выбросы из скважины на МБУ и борьба с ними
2. Амбулаторно-поликлиническая помощь
3. Амбулаторно-поликлинический прием.
4. ГЛАВА 18 ЗА БАМБУКОВЫЙ ЗАНАВЕС
5. Глава 3. ВНЕШНИЕ НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА МБУ
6. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников, тыс. т
7. Казалось бы, в этом и суть, картина реальности собрана, обязательные пункты Нулевого кода (Точки связи) выполнены, можно откинуться в мягком кресле и курить сладкий бамбук, не так ли?
8. Когда и где ученые СССР испытали самую мощную ядерную бомбу («Царь-бомбу»)?
9. КОНВЕНЦИЯ О ПРАВАХ РЕБЕНКА ПРЕАМБУЛА
10. ЛУНАТИЗМ (СНОХОЖДЕНИЕ, СОМНАМБУЛИЗМ)
11. Место проведения: спортивный зал МБУ ДО ДЮСШ (ул. Панфилова, 4)
12. Методы постройки самоподъемных буровых установок