Морские буровые установки. 
Буровые суда

Удаление районов буровых работ от береговых баз, сложность и малая скорость буксировки, а также небольшая автономность снижают эффективность использования полупогружных буровых установок. Поэтому для поискового и разведочного бурения в отдаленных районах применяют буровые суда. (рис.11). Основным режимом эксплуатации буровых судов является бурение скважины (85—90% от всего времени эксплуатации судна). Поэтому форма корпуса и соотношение главных размерений определяются требованиями остойчивости и обеспечения стоянки с возможно малыми перемещениями. Вместе с тем форма корпуса должна соответствовать скорости передвижения судна 10—14 узлов и более. Характерная особенность для буровых судов — малое отношение ширины к осадке, равное 3—4.

Рис. 11— Заякоренное буровое судно.

Причем наблюдается тенденция уменьшения этого отношения (у судов «Пеликан», «Сайпем II» и др.), что можно объяснить расширением районов работы и требованиями повышения мореходности. Выбор главных размерений судна зависит от требуемой грузоподъемности, которая определяется расчетной глубиной бурения скважин и автономностью судна.

В практике бурения разведочных скважин на море широко применяют однокорпусные и многокорпусные самоходные и несамоходные суда. С середины 50-х до конца 70-х годов для бурения использовались только суда с якорной и закольной системами стабилизации, их удельный вес в парке плавучих буровых установок составлял 20—24%. Область применения для бурения судов с якорной системой стабилизации ограничена глубинами моря до 300 м.

Новые перспективы в освоении морских месторождений открылись в 1970 г. благодаря созданию системы динамического позиционирования, использование которой позволило установить ряд рекордов по глубине разведываемых акваторий. С этого времени произошел относительно быстрый рост мирового парка судов для бурения на больших глубинах моря.

Примерами зарубежных судов с динамической системой стабилизации являются «Пеликан» (до глубины моря 350 м), «Седко-445» (до 1070 м), «Дисковерер Севен Сиз» (до 2440 м), «Пелерин» (до 1000 м первое и до 3000 м второе поколения), «Гломар Челенджер» (до 6000 м, фактически покорена глубина моря 7044 м), «Седко-471» (до 8235 м).

Самоходные буровые суда бывают однокорпусными и двухкорпусными (катамараны). В отечественных производственных организациях используются преимущественно однокорпусные. Обусловлено это меньшими капитальными затратами на их изготовление, так как они создавались на базе готовых проектов корпусов рыболовецких судов.

Однокорпусные буровые суда типа «Диорит», «Диабаз», «Чароит», «Кимберлит», эксплуатировавшиеся в производственных экспедициях ВМНПО «Союзморинжгеология», оснащены якорной системой стабилизации, буровыми станками шпиндельного типа и технологическим оборудованием для проведения инженерно-геологических изысканий при глубине воды от 15 до 100 м.

Опыт бурения с этих судов выявил ряд их конструктивных недостатков, основными из которых являются ненадежная система стабилизации на скважине, малые размеры буровой площадки и ограниченное число посадочных мест из-за использования серийных корпусов рыболовецких судов, невозможность передачи на забой необходимой осевой нагрузки при бурении станками шпиндельного типа без компенсаторов вертикальных перемещений бурового снаряда, невозможность проведения комплекса скважинных геотехнических исследований и отбора монолитов вдавливанием из-за использования бурильной колонны геолого-разведочного сортамента диаметром 0,050 — 0,064 м. Единственный вид скважинных исследований, которые можно производить с этих судов, — это прессиометрия.

Технологический комплекс каждого судна состоит из буровой установки, системы для проведения скважинных геотехнологических исследований (статическое зондирование и пробоотбор) и донной пенетрационной установки. Использование бурового кондуктора (водоотделяющей колонны) на этих судах не предусмотрено. Привод основных буровых механизмов гидравлический, спускоподъемные операции механизированы.

Специализированных судов для бурения разведочных скважин на глубинах морей свыше 300 м в России в настоящее время нет.

Более перспективным типом судов для бурения разведочных скважин являются катамараны. По сравнению с однокорпусными судами такого же водоизмещения они имеют ряд преимуществ: более высокую остойчивость (амплитуда бортовой качки катамарана в 2—3 раза меньше, чем у одно-корпусных судов), что позволяет работать в лучших условиях при сильном волнении моря (коэффициент рабочего времени двухкорпусных судов больше, чем однокорпусных, минимум на 25%); более удобную для работы по форме и значительно большую (на 50%) полезную площадь палубы (поскольку используется межкорпусное пространство), что дает возможность разместить на палубе необходимое количество тяжелого бурового оборудования; малую осадку и высокую маневренность (каждый корпус снабжен ходовым винтом), что способствует использованию их в условиях мелководного шельфа. Стоимость постройки однокорпусного судна со сравнимой площадью рабочей палубы на 20 — 30% выше стоимости судна-катамарана.

Рис. 12— Буровое судно «Катамаран» .

Американская фирма «Ридинг энд Бэтес» построила буровое судно «Катамаран», состоящее из двух барж, скрепленных девятью балочными фермами (рис.12). Длина судна 79,25 м, ширина 38,1 м. С него можно бурить скважины глубиной до 6000 м при любой глубине моря. На судне установлены: буровая вышка высотой 43,25 м с грузоподъемной силой 4500 кН; ротор; двухбарабанная лебедка с приводом от двух дизелей; два буровых насоса с приводом от двух других дизелей; цементировочный агрегат; резервуары для глинистого раствора; восемь якорных лебедок с электроприводом от двух дизель-генераторов переменного тока мощностью по 350 кВт; жилые помещения для 110 человек.

Из буровых судов-катамаранов значительно меньших геометрических и энергетических параметров следует отметить отечественные катамараны «Геолог-1» и «Геолог Приморья», техническая характеристика которых приведена ниже.

" Геолог-1″ «Геолог Приморья» .

Водоизмещение, т 330 791.

Длина, м. 24 35,1.

Ширина, м. 14 18,2.

Осадка без груза, м. 1,5 3,26.

Высота надводного борта, м 1,7 4,47.

Мощность дизель-генераторов, кВт:

главных. 2×106,7 2×225.

вспомогательных. 2×50 2×50.

Скорость хода, узлы. 8 9.

Мореходность, баллы. 6 8.

Условия работы:

удаление от берега, км. До 3 До 360.

минимальная глубина моря, м. 2 5.

волнение моря, баллы. 3 4.

Минимальная глубина моря, на которой возможно бурение с катамарана, определяется величиной его осадки, максимальная — длиной якорных тросов. Возможные глубины бурения скважин зависят от типа установленных на катамаранах буровых установок.

Катамаран «Геолог-1» (рис.13) построен специально для инженерно-геологических изысканий в прибрежных акваториях Черного моря.

Рис. 13— Схема размещения основного технологического оборудования для инженерно-геологических исследований на судне «Геолог-1»: 1, 2, 3, 4 — лебедка, копер, штанги пенетрационные, пульт управления и блок регистрации ПСПК-69 соответственно; 5 — установка буровая УГБ-50М; 6, 7, 8 — приемник, излучатель, блоки возбуждения и регистрации станции сейсмопрофилирования «Грунт» соответственно; 9 — гидробак с гидросистемой и балластом ПСПК-69; 10, 11 и 12 — корпус, насадка направляющая движителя и свайное устройство судна соответственно

На катамаране смонтированы: установка УГБ-50М с электроприводом для бурения скважин глубиной до 30 м по породам ударным, колонковым и шнековым способами; подводная пенетрационно-каротажная станция ПСПК-69 для исследования физико-механических свойств мягких грунтов и установления литологического строения морского дна; сейсмоакустическая станция «Грунт» для непрерывного профилирования с целью получения сведений о литологическом строении морского дна по всей зоне между опорными скважинами. В точке исследования «Геолог-1» закрепляется четырьмя якорями, а на глубинах моря до 7 м — дополнительно двумя закольными сваями длиной по 8 м.

Несамоходные плавучие буровые установки создают, используя в качестве основания, не предназначенные для бурения несамоходные суда (баржи, плашкоуты, шаланды), деревянные плоты или специально изготовленные для бурения металлические понтоны, катамараны и тримараны.

Из несамоходных судов чаще всего используют баржи. Из всего многообразия типов барж не все пригодны для производства буровых работ на море. Наиболее удобна сухогрузная баржа с открывающимися в днище люками, благодаря чему буровой станок можно установить в центре баржи. Перед производством работ баржу загружают балластом для придания ей большей остойчивости.

Иногда для бурения применяют две однотипные баржи, спаренные поперечными брусьями. Образуется катамаран с зазором между баржами, в котором размещается устье скважины. Спаривание барж позволяет применять тяжелые буровые установки и вести бурение в неблагоприятных гидродинамических условиях моря.

Буровые плоты наиболее доступны в изготовлении. Тяжелые плоты глубоко погружены в воду. Это повышает их остойчивость, но увеличивает осадку и не исключает захлестывание оборудования даже небольшой волной. Со временем плоты теряют свою плавучесть, и срок службы их сравнительно небольшой.

Буровые металлические понтоны по водоизмещению делят на легкие площадью 30—40 м² и тяжелые площадью 60—70 м². Остойчивость понтонов невысокая, и используют их преимущественно на закрытых акваториях при волнении моря до 2 баллов.

В России при бурении на шельфе дальневосточных морей широкое применение получили катамараны типа «Амур» и тримараны типа «Приморец», представляющие собой суда маломерного флота с ограничением плавания по волновому состоянию моря до 5 баллов.

Первые несамоходные. Вторые могут передвигаться самостоятельно со скоростью до 4 узлов в тихую погоду на небольшие расстояния в пределах разведываемой бухты. Однако их тоже относят к несамоходным, так как условия работы в подавляющем большинстве случаев вынуждают использовать для их буксировки вспомогательные суда.

Указанные катамараны и тримараны разработаны СКВ АО «Дальморгеология» для бурения ударно-забивным и вращательным способами разведочных скважин конкретных параметров и имеют следующие технические характеристики:

Катамаран Тримаран.

" Амур" «Приморец» .

Длина, м. 13,6 18,60.

Ширина, м. 9,0 11,80.

Высота борта, м. 1,5 1,85.

Осадка, м. 0,8 0,95.

Водоизмещение, т. 40 65.

Число и масса (кг) якорей. 4×150 4×250.

Грузоподъемная сила буровой вышки, кН 200 300.

Параметры скважины, м:

глубина по воде. 25 50.

глубина по породам. 25 50.

Максимальный диаметр поколение обсадных труб. 0,146/0,166 0,219/0,243.

Рис. 14— Плавучие буровые установки АО «Дальморгеология»: а — ПБУ «Амур»: 1 — якорная лебедка, 2 — рубка, 3 — буровая лебедка, 4 — буровая вышка; б — ПБУ «Приморец»: 1 — надстройка, 2 — буровая вышка, 3 — буровая лебедка, 4 — талевая лебедка, 5 — вибратор, 6 — вращатель

Тримаран «Приморец» — ПБУ с тремя корпусами серийных судов, соединенными плоским мостом из стального проката (рис. 14, б). Ходовой двигатель и винторулевое устройство размещены в среднем корпусе, смещенном в корму относительно боковых. Дизель-генератор и промывочный насос расположены в двух параллельных боковых корпусах тримарана. На палубе в кормовой части установки находится надстройка бытовых и служебных помещений, в носовой — размещено буровое оборудование, содержащее Л-образную буровую вышку, лебедку для ударно-забивного бурения, талевую оснастку и лебедку для подъема труб, вращатель и вибратор.

В палубе ПБУ «Амур» и «Приморец» имеются П-образные вырезы для отхода установки от скважины без извлечения обсадных труб на время шторма, плохой видимости или ремонта и последующего подхода к скважине для продолжения бурения. Непотопляемость и устойчивость этих установок сохраняются при затоплении любого одного отсека.

Катамаран «Амур» — ПБУ с двумя параллельными корпусами серийных краболовных ботов, соединенными в верхней части плоским мостом из стального проката, образующим общую палубу (рис. 14, а). Энергосиловое и вспомогательное оборудование установки расположено в корпусах катамарана, что увеличило рабочую площадку. На палубе установлены А-образная буровая вышка, лебедка для ударно-забивного бурения, вибратор, обсадные трубы, рабочий инструмент, рубка, четыре якорные лебедки.

Контрольные вопросы:

• 1. Для чего и на какие глубины предназначены БС?
• 2. Конструкция бурового судна.
• 3. Отличительная особенность в конструкции ППБУ от БС.
• 4. С помощью чего удерживаются БС ?
• 5. Что можно отнести к преимуществам БС?