ПОЛУПОГРУЖНАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА КАТАМАРАННОГО ТИПА

Изобретение относится к конструкции глубоководных буровых нефтегазовых платформ, предназначенных для использования в условиях арктического шельфа.

Общий технический уровень полупогружных буровых установок (Semisubmersible rig). [«Типы морских буровых установок». Электронный ресурс Режим доступа http://rig-s.ru/rigs Время обращения 01.12.2012].

Конструкция платформы включает опоры, которые обеспечивают плавучесть платформы и большой вес для сохранения вертикального положения. В процессе передвижения морской буровой установки производят закачивание и выкачивание воздуха из нижнего корпуса: когда воздух выкачивается, установка частично притапливается, но не достигает дна и остается на плаву. Этим обеспечивается возможность бурения на глубинах до 1500 метров. В процессе бурения для достижения необходимой устойчивости заполняют нижний корпус платформы водой и укрепляют платформу 10-тонными якорями. В бурных морских водах для позиционирования применяют активное рулевое управление.

Общий научно-технический уровень средств противоаварийной защиты при бурении морских скважин. «Герметизация устья разбуриваемой скважины обеспечивается противовыбросовым оборудованием. Дистанционное закрытие противовыбросового оборудования в аварийных ситуациях обеспечивается с основного пульта управления, размещенного в станции управления противовыбросовым оборудованием за пределами взрывоопасной зоны и с дистанционного пульта, размещенного в непосредственной близости от кабины бурильщика» [Реферат по технико-экономическому обоснованию ТЕО-проекта МЛСП «Приразломная». Электронный ресурс. Режим доступа: http.V/www.shelf-neft.gazprom.ru/images/materials/%.pdf Дата обращения 30.11.2012].

Известна плавучая полупогружная морская платформа (патент РФ №2163874), которая имеет надводную палубу и подводную часть. Между ними расположены колонны. Подводная часть представляет собой демонтированные подводные лодки. В колоннах выполнены шахты, соединяющие надводную палубу с подводными лодками. Платформа содержит дополнительные элементы решетки, связывающие подводные лодки. Технический результат реализации изобретения заключается в снижении материало- и трудозатрат на строительство морской платформы, а также в повышении ее судоходных качеств.

К недостатку аналога относится отсутствие решений по модернизации технологических модулей.

Известна многоцелевая полупогружная платформа типа Moss CS-50 Мк/11 со свободной палубой, спроектированная норвежской инжиниринговой компанией Moss Maritime As, имеющей патент на производство подобных платформ. Установка представляет собой самоходное плавучее сооружение катамаранного типа с двумя понтонами и шестью стабилизирующими колоннами, поддерживающими верхний корпус и верхнее строение. Такая платформа, палуба которой дооснащена буровым модулем и минизаводами для добычи и подготовки нефти, изготовлена на Выборгском судостроительном заводе по заказу «Газфлота» для освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения [Мурманск. «Первая полупогружная буровая платформа для Штокмана». Электронный ресурс Режим доступа: http://murmansk.russiaregionpress.ru/ Дата обращения 30.11.2012].

К недостатку аналога относится отсутствие современных технических решений по технологии глубоководного бурения.

Энергетический модуль первой в мире морской ледостойкой стационарной платформы "Приразломная", зарегистрированной в Судовом реестре Российской Федерации, предназначенной для бурения и капитального ремонта вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин, состоит из главной газотурбогенераторной установки (три газотурбогенератора типа LM2500) электрической мощностью 28 МВт каждый, размещенных со всеми вспомогательными системами в теплозвукоизолирующих контейнерах, которые рассчитаны на эксплуатацию на открытой палубе. На выхлопных патрубках трех ГТГ оборудованы блоки утилизации тепла выхлопных газов (котлы-утилизаторы тепловой мощностью по 25 МВт каждый), предназначенные для выработки тепла в составе системы [Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.shelf-neft.gazprom.ru/images/materials/%DO%.pdf).

Известны предложения по организации подводно-подледных буровых работ на шельфе Арктики с использованием атомных подводных крейсеров или ледоколов типа «Иван Папанин», переоборудованных в буровое судно [В. Ларин. «Подводный буровой комплекс с ядерной энергетической установкой для освоения нефтегазовых месторождений шельфа арктических морей России». Обзор «Беллоны». Электронный ресурс. Режим доступа: http://vmw.bellona.ru/filearchive/fil_Bellona__Wolking_Paper Время обращения 30.11.2012]. Предполагалось энергообеспечение подводного бурового комплекса электроэнергией по кабелю от расположенного на берегу источника. В качестве источника энергии предполагалось использовать две атомные электростанции. Одна - плавучая атомная электростанция мощностью 300 МВт (ПАЭС-300), вторая - подводная атомная электростанция мощностью 105 МВт.

Эксперты утверждают, что подобные проекты чрезвычайно аварийно опасны, а затраты на внедрение подобных проектов могут не окупиться стоимостью добытой нефти.

Ближайшим аналогом энергоблока платформы принята установка транспортировки газа по трубопроводам (патент на полезную модель №82290 F17D 1/04 опубл. 20.04.2009. Бюл. №11, автор Искуснов В.П.). Установка имеет атомный реактор, паровую турбину, генератор получения электрической энергии, охладитель пара и насос по нагнетанию воды в камеру атомного реактора, которые образуют замкнутый цикл получения перегретого пара для вращения паровой турбины, которая передает вращательный момент нагнетателю газа и генератору получения электрической энергии.

Буровая платформа МЛСП «Приразломная» не готова к эксплуатации на шельфе Печорского моря из-за опасности загрязнения окружающей среды, заявили представители Всемирного фонда дикой природы и Greenpeace на конференции ЭкоПечора в г Нарьян-Маре [Электронный ресурс. Режим flocTvna:http://neftegaz.ru/news/view/l04796. Дата обращения 30.11.2012].

Наиболее близким техническим решением по совершенству надстроек, интегрированных систем управления и безопасности, принятая авторами как прототип, - платформа Deepwater Horizon - полупогружная нефтяная платформа сверхглубоководного бурения с системой динамического позиционирования, построенная в 2001 году южнокорейской судостроительной компанией Hyundai Heavy Industries [Электронный ресурс. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon Дата обращения 30.11.2012).

Анализ практики ликвидации аварии на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе показал отсутствие комплексных научно-технических решений по ликвидации подобных катастроф. Оказались неэффективными или отсутствующими средства предотвращения взрыва и гибели буровой, имевшей совершенную автоматику технического мониторинга и пожаротушения. Причиной возникновения аварии считают отказ противоаварийного клапана, оборудованного контроллером давления (ВОР - blowout preventer), изготовленного фирмой Камерон. Кроме средств пожаротушения платформа не оснащена комплексом устройств по ликвидации аварий. Подобные научно-технические решения отсутствуют в мировой практике. Это подтверждается фактом беспомощности действий инженерного штаба British Petroleum, совершенно не знающих закономерностей фонтанирующей струи, включая опасности накопления огромных зарядов статического электричества и взрывного горения нефтегазового флюида, последствий мощного дроссель-эффекта и огромной кинетической мощности фонтанирующей струи.

Целью изобретения является повышение живучести буровой платформы в условиях возможного газопроявления и фонтанирования скважинного флюида.

Техническая задача решается тем, что полупогружная буровая платформа катамаранного типа, размещенная на двух понтонах, корпус которой поддерживают стабилизирующие колонны и натяжное вертикальное якорное крепление, с компьютерным динамическим позиционированием с использованием подводных движителей, надводные палубные надстройки платформы выполнены в виде бурового, технологического, энергетического модулей и функциональных блоков, при этом интегрированные системы управления и безопасности оснащены средствами мониторинга технического состояния производственного оборудования, согласно изобретению имеет спутниковое дублирование компьютерного динамического позиционирования платформы через навигационную систему «Глонасс»; причем силовые установки энергетического модуля энергообеспечены ядерным реактором, а система технического мониторинга снабжена дистанционным дублированием с береговых структур с возможностью реагирования на внештатные ситуации; причем интегрированные системы управления и безопасности имеют технические средства ликвидации аварийных ситуаций. При этом в интегрированные системы управления процессом бурения встроены алгоритмы экстренного использования устройств нейтрализации зарядов статического электричества фонтанирующей струи как адекватного способа предотвращения взрывного горения и спасения буровой платформы.

Устройство для деэлектризации струи содержит подвижные элементы, отводящие и нейтрализующие заряды статического электричества углеводородной струи, возникающие при ее трении о воздух и между потоками флюида, движущимися с различными скоростями, механизмы их поступательно-возвратного перемещения и элементы заземления, содержащее заземленные кольцевые разрядники, перемещаемые пневматическим подвижным механизмом вдоль струи по участку струи, предназначенному для введения запорного устройства. Конструкция устройства раскрыта в а.с. СССР №1106029, Н05F 3/04, авторы Герасимов Е.М. и Бабиев Г.Н. Отличительной особенностью заявляемого технического решения является наличие дистанционного устройства, приводящего в действие нейтрализатор зарядов струи непосредственно при возникновении фонтанирования.

Другим обязательным противоаварийным устройством, защищающим платформу от уничтожения при фонтанировании скважинного флюида, является устройство герметизации устья скважины в пределах роторного стола. При этом запорное устройство конической формы имеет движитель перевода кинетической энергии струи во вращательную и обратно-поступательную; при этом запорный элемент выполнен в виде конического корпуса с осевым и радиальными каналами и резцами-фиксаторами на его наружной поверхности. Детали устройства раскрыты в а.с. СССР №1327608, авторы Герасимов Е.М. и Бабиев Г.Н., а также в монографии Е.М.Герасимова «Аварийный газовый фонтан. Проблемы и пути их решения». Оренбург. ИПК ГОУ ОГУ, 2004, 204 с. Отличительной особенностью заявляемого устройства является наличие дистанционного управления устройством, непосредственно вводящим в струю запорное самонаводящееся устройство при возникновении аварийного фонтанирования. При этом введение в действие устройств нейтрализации зарядов струи и введение в струю самонаводящегося запорного устройства возможно как с пульта управления буровой лебедкой, так и дистанционно с берегового пульта контроля управления буровой платформой.

Программа автоматизированного управления позиционированием платформы в зависимости от изменяющейся ледовой или волновой ситуации, включающая изменение режимов работы подводных движителей, корректируется по информации со спутниковой системы мониторинга региональной ситуации без участия дежурного персонала на платформе.

Избыток электрической и тепловой энергии, производимой ядерным реактором, позволяет использовать ее для реализаций противоледовых мероприятий путем подогрева балластной воды в понтонах, а также для организации отопления бурового стола путем применения воздушного душирования рабочей зоны или посредством организации обогреваемого пола. На стадии предварительного проектирования планируется использование реактора типа КЛТ-40 разработки Нижегородского ОКБМ, мощностью 25-30 МВт, размещенного в модульном исполнении на наружной площадке платформы вдали от функциональных (жилых блоков), причем блок охладителя пара планируется разместить в одном из понтонов платформы.

Платформа предназначена для многоразового использования, и после откачки воды из понтонов способна перемещаться к новому месту бурения самостоятельно или на плавсредствах.