Результат интеллектуальной деятельности: САМОПОДЪЕМНАЯ ПЛАВУЧАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА С МАЛОЙ ОСАДКОЙ

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, в частности к плавучим несамоходным самоподъемным буровым платформам для поиска и разведки залежей нефти и газа на мелководных морских акваториях.

Известна ферменная металлоконструкция для размещения бурового и нефтепромыслового оборудования для освоения морских месторождений в акватории Каспийского моря Азербайджанской Республики, именуемая как «Нефтяные камни», при глубине моря до 25…30 м.

Недостатком такой конструкции является ее стационарность и использование для бурения скважин и добычи углеводородного сырья на уже открытом морском нефтяном месторождении и ее непригодность для автономного поиска и разведки залежей нефти и газа.

Известна самоподъемная плавучая установка для работы на шельфе, имеющая корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками и опоры с механизмами подъема. После перехода установки по морю наплаву к месту постановки на точку бурения поисковой скважины опоры с помощью механизмов подъема опускаются до грунта дна, затем установка поднимается на опорах над поверхностью воды (патент US 103899 от 07.06.1870 г.). Такие трех- или четырехопорные платформы широко применяются при поисках и разведке шельфовых нефтегазовых месторождений с глубиной моря до 75…100 м.

Недостатком указанной установки является достаточно высокая масса платформы и значительная осадка, препятствующая для ее использования при небольшой глубине моря.

Известна мелкосидящая самоподъемная плавучая буровая установка, имеющая корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками, оснащенными вдоль всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема (патент РФ 2478752 от 13.05.2013 г.).

Недостатком изобретения, принятого за прототип, является то, что отсеки плавучести на внешних боковых стенках корпуса не обеспечивают необходимой эффективности плавучести и целостности днища корпуса плавучей буровой установки при ее транспортировке в условиях предельного морского мелководья.

Кроме этого, отсеки плавучести, закрепленные на боковых стенках корпуса, в рабочем положении при бурении скважины создают дополнительную нагрузку на опоры морской платформы, не учитываемую при их проектировании и изготовлении, увеличивают парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.

В Российском секторе Северного Каспия, характеризующемся малыми и предельно малыми глубинами (1,5…4,5 м), отсутствуют технические средства с малой осадкой для осуществления поиска и разведки залежей нефти и газа.

Существующие плавучие буровые платформы имеют большую осадку и для их использования требуется предварительно бурению скважины выполнить дорогостоящий специальный подводный подходной канал шириной до 80 м и глубиной до 2…3 м.

Ситуация осложняется тем, что эта часть Северного Каспия характеризуется высокими скоростями подводного течения, приводящими к быстрому заиливанию подводного подходного канала вплоть до его полной ликвидации. В результате этого для вывода плавучей буровой платформы с точки бурения после завершения строительства скважины потребуется вновь соорудить дорогостоящий, трудоемкий и недолговечный подводный канал.

К перспективным мелководным районам поиска и разведки залежей углеводородного сырья относятся структуры Рыбачья и Западно-Рыбачья, расположенные в северо-западной части акватории Северного Каспия на лицензионном участке «Северо-Каспийская площадь». Глубина моря в акватории структуры Рыбачья составляет около 4,5 м, структуры Западно-Рыбачья - около 1,5 м.

Традиционный для судостроения способ уменьшения осадки плавучего средства заключается в увеличении опорной поверхности, что вызывает увеличение металлоемкости и увеличение нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении осадки, повышении плавучести и мореходных характеристик самоподъемной плавучей буровой платформы с малой осадкой при ее транспортировке по мелководью, уменьшении нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения, предотвращении повреждения днища платформы при транспортировке в условиях предельного мелководья, снижении парусности и площади водосбора при выпадении атмосферных осадков.

Для достижения указанного технического результата в самоподъемной плавучей буровой платформе с малой осадкой, имеющей корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками, оснащенными вдоль всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема, согласно изобретению, нижняя поверхность отсеков плавучести заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища самоподъемной буровой платформы, отсеки плавучести выполнены съемными, причем внешний периметр отсеков плавучести имеет форму овала в их поперечном сечении.

Самоподъемная плавучая буровая платформа представляет собой передвижную автономную буровую установку с консолью и тремя трехгранными опорами, которая предназначена для бурения скважин глубиной до 4570 м при глубине моря от 5 до 45 м. Она имеет длину корпуса - 53,04 м, ширину корпуса - 53,6 м, высоту корпуса - 5,49 м, высоту опор - 67,51 м.

С конструктивно-технической точки зрения самоподъемная буровая платформа является типовой платформой класса «jack up», которая в мировой практике применяется для поисково-разведочного бурения на континентальном шельфе с глубинами до 50 м.

В состав самоподъемной плавучей буровой платформы входят главная палуба, корпус, жилой комплекс, буровая вышка и комплект общесудовых систем и механизмов.

На главной палубе самоподъемной плавучей буровой платформы расположены жилой комплекс, буровая вышка и буровое оборудование, система очистки бурового раствора, герметичные системы приема с транспортных судов топлива и используемых химреагентов и отгрузки на транспортно-буксирные суда отработанного бурового раствора и всех видов сточных вод, бункера для хранения сыпучих материалов, герметичные контейнеры для сбора бурового шлама, вибросита, оборудование для испытания скважины, цементировочное оборудование, стеллажи для труб и бурового инструмента, два полноповоротных палубных крана BLM грузоподъемностью 20 т, вертолетная посадочная площадка.

Жилой комплекс для персонала размещается на главной палубе позади передней опорной колонны, в специальной надстройке. Комплекс включает одно-, двух- и четырехместные каюты; кают-компании; амбулатории; столовые; радиооператорскую; кладовые и другие вспомогательные помещения в соответствии с международными и российскими санитарными нормами. Жилой комплекс рассчитан на одновременное пребывание на самоподъемной плавучей буровой платформе 74 человек (экипаж платформы, буровая бригада, вспомогательный и технический персонал, персонал для проведения геофизических и испытательных работ и т.д.).

Буровая вышка Pyramid башенного типа высотой 44,8 м и грузоподъемностью 474 тонн установлена на конце двойной продольной консольной балки позади жилого комплекса. Консоль имеет возможность двигаться вдоль корпуса самоподъемной плавучей буровой платформы в кормовом и носовом направлении, перемещая вышку за пределы корпуса. Портал буровой вышки имеет возможность перемещаться в поперечном направлении.

Расчетная осадка самоподъемной плавучей буровой платформы 3,81 м в затопленном положении, расчетная осадка при буксировке на плаву морем - 3,385 м, что исключает ее использование для бурения скважин в акватории с глубиной моря 2-2,5 м.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вариант выполнения самоподъемной буровой платформы с треугольным в плане корпусом в виде герметичного понтона и тремя опорами, с отсеками плавучести вдоль всех боковых стенок (вид сбоку); на фиг. 2 - разрез А-А самоподъемной плавучей буровой платформы, представленной на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В съемного отсека плавучести, представленного на фиг. 2.

Самоподъемная плавучая буровая платформа имеет корпус в виде герметичного понтона 1 с днищем 2, верхней палубой 3, на которой установлена буровая вышка 4, два полноповоротных подъемных крана 5, буровое оборудование и вертолетная площадка (не показаны), боковыми стенками 6 понтона 1, три опоры 7 с механизмами подъема 8, размещенные в шахте 9, снабжены вдоль боковых стенок 6 снаружи понтона 1 отсеками плавучести 10, не достигающими верхней палубы 3 (фиг. 1, 2). Отсеки плавучести 10 размещены вдоль трех боковых стенок 6 герметичного понтона 1 (фиг. 1, 2).

Перед буксировкой для бурения скважины в мелководной акватории на три боковые стенки 6 понтона 1 самоподъемной буровой платформы с помощью палубных кранов 5 крепят съемные отсеки плавучести 10, верхняя образующая 11 которых не достигает верхней палубы 3, а нижняя поверхность 12 отсеков плавучести 10 заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища 2 понтона 1 самоподъемной буровой платформы.

Увеличение объема погруженного в морскую среду герметичного понтона 1 с закрепленными на его трех боковых стенках 6 тремя отсеками плавучести 10 увеличивает выталкивающую силу по закону Архимеда и осадка самоподъемной буровой платформы при транспортировке уменьшается. Это позволяет произвести буксировку самоподъемной буровой платформы в акватории с предельно малыми глубинами.

Самоподъемная плавучая буровая платформа транспортируется буксиром (на чертежах не показан) к месту бурения скважины на плаву. Наличие отсеков плавучести 10, верхняя образующая 11 которых не достигает верхней палубы 3 герметичного понтона 1, обеспечивает максимальное увеличение плавучести самоподъемной платформы при минимальном увеличении ее массы. Этим достигается минимизация осадки платформы, что позволяет эксплуатировать ее в мелководных акваториях. При этом заглубление нижней поверхности 12 отсеков плавучести 10 на 0,3…0,5 м ниже днища 2 по внешнему периметру понтона 1 самоподъемной буровой платформы несколько снижает осадку, предотвращая повреждение днища 2 платформы о морское дно при транспортировке ее в условиях предельного мелководья. Выполнение внешнего периметра отсеков плавучести 10 овальной формы в их поперечном сечении (см. фиг. 3) обеспечивает повышение мореходных характеристик самоподъемной плавучей буровой платформы при ее транспортировке буксиром по мелководью.

Демонтаж с помощью палубных кранов 5 после буксировки платформы на точку бурения отсеков плавучести 10 с боковых стенок 6 понтона 1 обеспечивает снижение нагрузки на опоры 7 в рабочем состоянии, когда платформа поднята над морем и готова для строительства скважины.

Кроме этого снижается парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.

После завершения строительства скважины опоры 7 поднимают с помощью механизма подъема 8 до минимального уровня над уровнем морского дна и самоподъемная буровая платформа опускается на морскую поверхность на боковые стенки 6 понтона 1 самоподъемной буровой платформы, крепление съемных отсеков плавучести 10 производится при помощи полноповоротных палубных кранов 5. Платформа готова к буксировке по мелководью.

Таким образом, заглубление нижней поверхности отсеков плавучести на 0,3…0,5 м ниже днища понтона самоподъемной буровой платформы, выполнение отсеков плавучести съемными, выполнение внешнего периметра отсеков плавучести овальной формы в их поперечном сечении обеспечивают повышение плавучести и мореходных характеристик самоподъемной буровой платформы при ее транспортировке по мелководью, предотвращение повреждения герметичного днища понтона платформы при транспортировке в условиях предельного мелководья, уменьшение нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения, снижение парусности и площади водосбора при выпадении атмосферных осадков.