Ще з кінця XIX і до 30-х років XX ст. для буріння в акваторії зводилися штучні острови. Однак постійно зростаючі енергетичні потреби країн в сукупності зі складністю зведення насипних островів на все більших глибинах спричинили появу в 60-х рр. XX століття плавучих напівзаглибних бурових установок. Вони зробили доступним буріння в тих місцях, де гравітаційні установки, які спираються на дно, використовуватися не могли.
Види плавучих бурових установок
До сих пір буріння морських свердловин здійснюється з декількома типами плавучих бурових платформ:
- Самопідйомної плавучої установкою - монтується на дно за допомогою спеціальних опор, корпус піднімається над поверхнею води на недосяжну для хвиль висоту.
- Бурових суден - завдяки високій автономності та мобільності використовуються в віддалених районах. Не можуть експлуатуватися при великому хвилюванні моря.
- Напівзаглибних плавучих установок, що включають власне бурову майданчик, понтони, які заповнюються забортної водою, і стабілізуючі колони. - саме ППБУ є найбільш затребуваними при видобутку нафти і газу.
Особливості застосування напівзаглибних бурових установок
Створення напівзаглибних бурових (ППБУ) стало наслідком необхідності проведення буріння на глибинах понад 100 м. У міру розвитку технології з'явилася можливість за допомогою даних платформ проводити буріння глибиною до 10000 м при глибині акваторії до 6000 м. Розміщується конструкція на понтонах безпосередньо над місцем буріння.
Фото напівзанурювальної плавучої бурової установки
В основному ППБУ служать для розвідувального буріння.
Нафтові і газові структури при цьому перебувають на глибині приблизно від 90 м, коли експлуатація самопідйомної платформ стає вже невиправданою.
Транспортуються платформи до місця робіт як самохідним способом, так і за допомогою буксирів. На місці утримуються величезними якорями масою приблизно 15 т.
Однак підтримувати постійне навантаження на подібну плавучу конструкцію досить складно і дорого, тому в сучасних ППБУ, таких як Deepwater Horizon, застосовується цифрова система позиціонування, яка постійно утримує платформу за допомогою підводних двигунів. Використовуючи дану систему, від заданого місця платформа може відхилитися всього на кілька метрів.
конструкція
У конструкцію таких платформ входять верхній корпус, нижні понтони, стабілізуючі колони. Останні зверху приєднуються до корпусу, а в нижній частині - до понтонах. При заповненні понтонів морською водою відбувається їх занурення (зазвичай на 18-30 м), при цьому над поверхнею води знаходиться частина колон і сам верхній корпус. Далі система заякорюють. В результаті площа ватерлінії різко зменшується, що сприяє зменшенню хвильових навантажень і полегшує завдання нерухомого утримування платформи на місці.
Внутрішній простір колон має водонепроникні відсіки, в яких розміщується різне обладнання, складські приміщення, технологічні та енергетичні блоки. Понтони також мають внутрішні відсіки, призначені для розміщення технічної та баластної води, масла, палива і т. П.
Схема полупогружной бурової установки
Конструкцій ППБУ сьогодні багато, розрізняються вони як за способом транспортування, про що вище вже було згадано, так і за способом утримання. Остання класифікація передбачає можливість створення таких типів платформ:
- з системою утримування за допомогою якорів,
- з динамічним позиціонуванням,
- з утримуванням за допомогою натяжних опор.
Зі зрозумілих причин ППБУ з якірної системою утримування можуть використовуватися для буріння на досить невеликих (до 300 м) глибинах.
В іншому випадку доводиться істотно нарощувати довжини тросів якорів, збільшувати габарити і масу якірних лебідок. В результаті дрейф підстави збільшується.
Динамічне позиціювання платформи дозволяє значно спростити завдання утримання установки в нерухомому стані. Дана система складається з обчислювальної машини, акустичної апаратури і восьми гвинтів поздовжнього і поперечного напрямків.
Принцип роботи системи утримування платформи
ППБУ перерахованих вище систем утримуються напівзанурені в воду завдяки плавучості опор. Однак дана конструкція надзвичайно чутлива до змін схеми навантаження платформи, що виникають, наприклад, при переміщенні важкого обладнання на верхньому корпусі.
На припливів-акваторіях працювати на цих платформах надзвичайно важко - установка зміщується по горизонталі, що викликає провисання або обрив тросів якорів.
Цих недоліків позбавлений третій тип конструкції ППБУ - на натяжних опорах. В даний час вони використовуються найбільш активно. Їх основні елементи - опори, понтони, фундамент і розтяжки для їх з'єднання.
Схема монтажу даної ППБУ наступна:
- Фундамент, часто виконуваний у вигляді пустотілої масивної ємності, першим буксирується на місце, куди доставляються і розтяжки потрібної заздалегідь прорахованою довжини.
- Розтяжки нижніми кінцями зчіплюються скобами з фундаментом, відсіки якого заповнюється водою поки лише частково. Кількість води розраховується таким чином, щоб фундамент занурився не до самого дна, а на відстань, на якому верхні частини розтяжок перебували б над поверхнею води.
- Фундамент опускається в воду. Розтяжки мають позитивну плавучість, тому під водою вони самі займають вертикальне положення.
- Далі приходить платформа, верхні краї розтяжок закріплюються на понтонах, після чого залишилися секції фундаменту повністю заповнюються водою. Далі фундамент занурюється на дно, захоплюючи понтони на прораховані глибину.
Популярні моделі
У світі побудовано багато плавучих нафто- і газодобувних платформ, і кожна з них здатна вразити обивателя своїми масштабами. Це справжні плавучі міста посеред моря, в яких живуть і працюють десятки і навіть сотні людей.
West Alpha
ППБУ West Alpha
До вищеназваного події експлуатувалася виключно в норвезьких водах, але для роботи в умовах крайньої півночі була відповідним чином модернізована - додали обладнання для моніторингу льодової обстановки і встановили систему для запобігання зіткнень з айсбергами.
Характеристики West Alpha:
"Північне сяйво"
ППБУ «Північне сяйво» - надзвичайно велика і одна з найбільш сучасних в своєму класі. Оснащена величезною кількістю сучасного обладнання, причому не тільки імпортного. Побудована на замовлення «Газпрому» для будівництва розвідувальних та експлуатаційних свердловин в суворих умовах на Виборзькому СЗ.
Платформа дозволяє бурити свердловини глибиною до 7500 м на акваторії від 70 до 500 м завглибшки.
Фіксується вісьмома якорями вагою кожен по 15 т.
Експлуатуватися може при хвилюванні моря до 8 балів. Має підрулюють пристрою і здатна самостійно пересуватися зі швидкістю до 8 вузлів.
Фото плавучої бурової установки «Північне сяйво»
«Арктична»
«Арктична» відноситься до класу СПБУ і призначена для буріння на шельфі розвідувальних та експлуатаційних свердловин. Коштує вона на трьох циліндричних опорах шестиметрового діаметра висотою 72 м. Буровой блок розміщується в кормовій частині установки на висувній консолі. Вертолітний майданчик і житловий комплекс - в носовій частині. Головний проектант - ЦКБ «Корал».
Характеристики СПБУ «Арктична»:
Плавуча бурова установка «Арктична»
Одна з найбільших в світі ледостойких бурових платформ, що володіє масою надводної частини 45 тис. Т. Встановлюється на гравітаційне підставу. Платформа обладнана системами захисту, що дозволяють їй витримувати землетруси до 9 балів і крижані брили товщиною до 2 м.
Конструктивно являє собою бетонний кесон прямокутної форми з чотирма бетонними колонами заввишки 55 м для розміщення верхнього споруди. Встановлюється на грунті при заповненні кесона і опор морською водою. З береговим комплексом повідомляється за допомогою двох 500-мм трубопроводів.
Платформа оснащується додатковою мобільного буровою установкою для розвідувального буріння на видаленні до 7 кілометрів від основної платформи.