Бурова установка зазвичай має 3 або 4 ноги. Для того щоб контакт з поверхню, на яку вони спираються, був краще, поперечний переріз ніг у міру наближення до дна моря збільшуються. Для того щоб хвилі діють на установку не могли перевернути або зрушити її, то маса платформи повинна бути великою, а поверхню дна, на яку вона спирається, повинна бути твердою і суцільний. Такі бурові установки зазвичай називаються платформами гравітаційного типу. Такі платформи дуже поширені в Північному морі, а їх підтримує структура складається із залізобетону, які набагато важче, ніж звичайні конструкції зі сталі. Верхню частину, власне платформа, становить різне обладнання, що складається також із сталі. Якщо навіть ноги платформи володіють деякою плавучість або здатністю триматися на поверхні води, то все одно основна частина ваги установки сприймається дном моря.
Існують також і більш легкі стаціонарні платформи, використовують сталеві конструкції, при цьому на кінцях ніг розташовані палі, які забиваються в грунт на глибину до 100 метрів, що робить такі платформи, на відміну від гравітаційних платформ, більш незалежними від властивостей породи. Для невеликих стаціонарних платформ підтримує структурою може бути єдиний циліндр або єдина нога. Використання стаціонарних, в тому числі гравітаційних, платформ економічно ефективно на глибині до 350 метрів.
Плаваючі бурові платформи
На плаваючих платформах основна вага підтримується за допомогою плавучості або здатності триматися на поверхні води за рахунок великого вмісту повітря в спеціальних контейнерах (понтонах), розташованих на кінцях ніг. У цих понтонах знаходяться баластні камери (trim tanks), в які може закачуватимуться або откачиваться вода. Основна функція їх - це вирівнювати положення платформи внаслідок зміни навантаження на верхню частину установки або піднімати і опускати все установку щодо поверхні моря. Ці понтони мають обтічну форму в напрямку руху платформи, а при самому русі баластні камери позбавляються від води, що дозволяє піднятися верхній частині понтонів над водою і що в результаті дає менший опір води Швидкість таких установок відносно невелика і складає від 3 до 7 вузлів.
Для операцій буріння баластні камери наповнюються водою, і платформа опускається нижче. Так як поперечний переріз верхніх ніг у рівня моря порівняно невелика (баластні камери знаходяться на великій глибині щодо рівня води), то і обсяг води, що витісняється при русі вгору і вниз платформи, буде також малим. І навпаки, якщо вода рухається вгору і вниз (хвилі), то зміни в обсязі витісненої води (плавучості) невеликі в порівнянні з масою платформи. Це робить платформу більш стійкою при наявності хвиль, ніж кораблі або судна.
Відстань між низом платформи і поверхнею моря, повітряний зазор, може бути дорівнює або бути більше (особливо для стаціонарних установок) 20 метрів, тому довжина ніг платформи значна.
Верхня частина бурової установки, платформа з устаткуванням і захисними стінками і дахами, в основному зроблена зі сталі. Як для рухливих, так і для стаціонарних платформ ноги зроблені також зі сталі, але більш великих стаціонарних платформ ноги можуть бути зроблені із залізобетону, які мають форму циліндра, що звужується в напрямку від дна до поверхні моря. Плавучі платформи мають сталеві ноги в формі циліндра, діаметр яких приблизно дорівнює кільком метрам, але можуть використовуватися і інші форми ніг. Стаціонарні установки використовують сталеву підтримуючу структуру, тобто балочную конструкцію, також можуть використовуватися циліндричні ноги.
Виникає питання, чому порожнисті сталеві циліндри використовуються тільки для плаваючих установок, а для стаціонарних немає.
Призначення плаваючих бурових платформ
Основне завдання плаваючих платформ - бурити і відчувати свердловини для стаціонарних платформ, які не мають відповідного обладнання для виконання таких операцій. Більш великі видобувні платформи зазвичай мають все необхідне обладнання, пов'язане з бурінням. Основна мета всіх стаціонарних платформ - це видобуток вуглеводнів, а буріння декількох свердловин за допомогою невеликої добувної платформи може бути неекономічним, тому в деяких випадках дешевше орендувати бурову платформу, ніж платити за обладнання, місце на платформі і бригаду для буріння.
Протягом експлуатації свердловини (див. Гирлове обладнання свердловин) необхідний ремонт свердловини, який називається капітальним. Це може бути заміна зношеного обладнання в НКТ, очищення свердловини від піску, парафінів і мінеральних відкладень, ізоляція обводнених горизонтів, перфорація, спускопідйомні роботи, пов'язані з НКТ, і т.д. Для підвищення продуктивності пласта можуть використовуватися кислотна обробка і гідророзрив пласта. Деякі з цих операція можуть проводитися за допомогою канатів і тросів, койлтьюбінгових труб і бурової вишки, розташовані на невеликій видобувній платформі або на спеціально найнятої буровій установці.
Устаткування бурових платформ
Основною частиною обладнання на видобувних платформах є сепаратори або інше обладнання для сепарації нафти, газоконденсату і сухого газу, очищення та зберігання нафти в резервуарах. На платформах, які видобувають газ, розташоване обладнання для осушення газу і компресорні станції для підвищення тиску, рівного тиску в трубопроводі. Осушення газу необхідна для запобігання випаданню водяного конденсату при зниженні температури в трубопроводі і утворенню гідратів.
Як уже сказано вище, більшість плавучих платформ використовуються як бурові установки, але деякі мають також обладнання для видобутку. Це зазвичай невеликий одноступінчатий сепаратор з резервуаром для зберігання нафти і факелом для спалювання видобутого газу. Таке обладнання використовується для проведення тесту на продуктивність розбурених свердловин, який триває менше одного дня. Тест на продуктивність показує наявність вуглеводнів в разбуренной породі. Більш деталь про це можна дізнатися в розділі про досліджуваних на нафту свердловинах (test well).
На деяких плавучих платформах є обладнання для видобутку нафти і газу. Воно встановлюється на рухомих платформах внаслідок короткого періоду експлуатації родовища, який не окупить використання стаціонарної платформи, і внаслідок великої віддаленості свердловин недоступних бурінням похилих свердловин. Рухливі платформи здатні переміщатися з місця на місце і експлуатувати кілька пластів і родовищ, таким чином, скорочуючи капітальні витрати на обладнання необхідне для видобутку.
підйомні платформи
Платформи (jack up) мають переваги як стаціонарних, так і рухомих платформ, а також відносно дешеві в будівництві. Як вже говорилося у вступі, він мають ноги, які можуть опускатися на дно моря і піднімати верхню частину води з води. Після такої операції підйомна платформа перетворюється в стаціонарну платформу гравітаційного типу, які не потребують використання систем позиціонування для утримання установки в строго певному положенні. У таких платформ гирлі знаходиться на поверхні, що робить їх дешевими і більш простими в експлуатації. Коли ноги піднімаються вгору, то платформа тримається на плаву, але вона не має власної системи пересування, тому використовує буксири.
Недоліком підйомної платформи є її мала швидкість пересування в порівнянні зі стандартними буровими установками і її нестабільність при транспортуванні через піднятих вгору ніг, тому деякі платформи мають складаються ноги або ноги, які можуть розбиратися, але таке рішення проблеми є більш дорогим. Глибина використання підйомних установок становить близько 130 метрів. Довші ноги зроблять платформу нестійкою при транспортування, коли ноги підняті вгору, а при їх опорі на морське дно і навантаженні їх вагою платформи вони будуть занадто слабкими, так як між ними немає поперечних балок. Підйомні платформи зазвичай використовуються на невеликій глибині, де погодні умови не такі погані, так як вони відносно легкі і їх не можна використовувати при поганій погоді і при великих хвилях.
Часто після того, як підйомна платформа разбурена свердловину, то її використовують як і видобувну платформу. Якщо гирло розташоване на платформі, то перш ніж покинути її, свердловина повинна бути заглушена, а верхня частина демонтована. Глушіння свердловини означає припинення припливу рідини зі свердловини шляхом закачування в неї важкої рідини, яка створює на забої тиск більше, ніж тиск в пласті.
стаціонарні платформи
Стаціонарні платформи використовуються на глибині до декількох сотень метрів, при великих глибинах будівництво підтримуючої структури, яка несе вагу платформи і всього устаткування, стає економічно недоцільним, тобто при глибинах понад 300-400 метрів будівництво стаціонарної платформи стає занадто дорогим. На таких глибинах можна використовувати плавучі платформи з гирлом розташованим на морському дні, що робить операції по експлуатації, ремонту і буріння і в процес видобутку нафти і газу більш складними і дорогими. Єдиним можливим рішенням для такої глибини з дотриманням всіх норм безпеки стає використання платформи з натяжними зв'язками.
Платформи з натяжними зв'язками
Платформи з натяжними зв'язками - це в основному стандартна плаваюча установка, в якій верхня частина з усім обладнанням побудована як для стаціонарної платформи. Кілька сталевих стрижнів з'єднують низ платформи і дно моря, до якого вони кріпляться за допомогою важких вантажів. Ці вантажі можуть бути зроблені з бетону і повинні бути досить малими за розміром, що спрощує їх використання, підйом, на приклад, за допомогою судна постачання. До верху платформи ці стрижні кріпляться тоді, коли баластні камери заповнені водою так, що платформа занурена досить глибоко (невеликий повітряний зазор). Після кріплення вода відкачується з баластових камер, таким чином, що виштовхує сила поступово зростає і досягає величини більшої, ніж вага платформи і вага сталевих прутів, тому ці сталеві прути знаходяться постійно в натягу.
Використовуючи підтримуючу структуру такого типу, знадобитися набагато менше стали, так як вага підтримуваного споруди менше, ніж виштовхує сила і підтримуюча структура знаходиться не в стислому стані, а в розтягнутому. Коли стрижні знаходяться в розтягнутому стані, то не виникає необхідності використовувати структуру поперечних балок для протидії впливу хвилях, тому це робить такі натяжні зв'язку легше, ніж будь-яка інша підтримує структура, яка перебуває в стислому стані. Причина використання сталевих прутів, а не канатів полягає в тому, що канти гнучкіші, ніж прути такого ж поперечного перерізу, тому вони не можуть захистити платформу від вертикального руху платформи, викликане дією хвиль, при цьому прути легше захистити від корозійного дії солоної води.
Як було вже сказано, сталеві канати утримують платформу на заданому місці і запобігають її вертикальне пересування, викликане дією хвиль, так як вони знаходяться у вертикальному і розтягнутому положенні. Будь-який рух платформ в вертикальному напрямку буде еластично розтягувати прути і буде пропорційно глибині (довжині прутів) і обернено пропорційно їх поперечним перерізом. Платформи з натяжними зв'язками добре можуть бути використані в бурінні, при чому хвилювання установки будуть менше, ніж на установці з використанням якірної системи.
Натяжні зв'язку не можуть строго обмежити пересування платформи в горизонтальному напрямку, тому гирлі розташовують на морському дні, а гнучкий райзер, що з'єднує гирлі і платформу, повинен бути більш надійним звичайних плаваючих установок. Вантажі, які утримують прути прикріпленими до дна моря, на багато складніше змістити або зрушити, ніж будь-який інший якір.
Author: Ipatov Pavel Dmitrievich
Ph. D. NArFU Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov Department Mining Oil and gas Faculty, e-mail: [email protected].
Types of drilling rigs
Анотація: При бурінні морських родовищ використовують такі бурові установки: стаціонарні платформи, платформи гравітаційного типу, платформи з натяжними зв'язками. Модифікація і оснащення плаваючих бурових платформ залежить в кожному випадку від умов і параметрів буріння.
Ключові слова: Бурова установка, обладнання бурових платформ, нафту, бурова колона, свердловина, платформи з натяжними зв'язками, стаціонарні платформи.
Annotation: When drilling offshore fields, the following drilling rigs are used: stationary platforms, gravity-type platforms, platforms with tension links. Modification and equipping of floating drilling platforms depends in each case on the conditions and parameters of the drilling.
Keywords: Drilling rig, drilling rig equipment, oil, drilling string, well, platforms with tension ties, fixed platforms.
- Иоаннесян Р.А. Основи теорії і техніки турбінного буріння, М-Л. +1953
- Вадецкий Ю. В. Буріння нафтових і газових свердловин, 2 видавництва. М. 1967
- Скрипник С.Г. Данелянц С.М. Механізація в автоматизація трудомістких процесів в бурінні, М. 1968
- Ханмурзін Н. П. Буріння на верхню мантію, М. 1967.