Результат интеллектуальной деятельности: МОРСКОЙ БУРОВОЙ КОМПЛЕКС

Изобретение относится к области буровой техники, а именно к плавучим буровым установкам (ПБУ), предназначенным для круглогодичного бурения эксплуатационных скважин и добычи нефти и газа на мелководном прибрежном шельфе арктических морей.

Известны морские ПБУ для добычи нефти и газа, устанавливаемые стационарно на предварительно смонтированном фундаменте на дне моря, например, описанные в книге "Морские инженерные сооружения", часть 1, С.-Пб.: "Судостроение", 2003 г. Р.В.Борисов., ББК 39.42 М79. На стр.84 приведено описание и изображение морского добывающе-перерабатывающего комплекса, состоящего из двух платформ эстакадного типа. На одной платформе производится бурение скважины и добыча углеводородного сырья, на второй платформе находятся вертолетная площадка, жилой блок, склады труб и буровых растворов, энергоблок и технологическое оборудование.

Известно полупогруженное плавучее буровое устройство (патент Великобритании №2243118, МКИ В 63 В 35/44), состоящее из концентрично размещенных корпусов. Наружный корпус выполнен в виде кольцевого кессона с отверстием, в котором размещен второй корпус в виде поплавка с колодцем для установки обсадных труб. Буровая вышка и технологическое оборудование размещены на наружном кольцевом корпусе, а на внутреннем корпусе размещено подводно-устьевое оборудование.

Известна «Установка буровая морская» по промышленному образцу №2000502204 от 16.12.2001 г., кл.12-06, разработанная ЦКБ «Коралл» (Украина), авт. Морозов А.Н., Потапов В.М. и др. Установка включает два плавучих модуля с понтонами, установленных стационарно на дне моря на фундаменте в непосредственной близости друг от друга, имеющих платформы с опорными блоками и несущими палубами с надстройками. Модули соединены между собой переходным мостом. На одном модуле (технологическом) размещена буровая установка с вышкой (башней) и эксплуатационными коммуникациями, а на втором модуле предусмотрены жилые и бытовые помещения, цистерны топлива, склады технологических материалов и энергетического оборудования. Установка буровая морская по описанному выше промышленному образцу является наиболее близким аналогом заявляемому МБК.

Недостатком описанных ПБУ (МБК) и аналога является высокая стоимость процесса добычи нефти и газа, а также и самих МБК, обусловленная тем, что в стационарных морских буровых комплексах буровое оборудование находится на буровой платформе весь срок бурения скважин, который составляет около одного года, и добычи углеводородного сырья, который обычно бывает порядка 10 лет.

Задача изобретения заключается в повышении экономичности морского бурового комплекса (МБК), уменьшении стоимости оборудования, работ и добываемого сырья.

Задача решена тем, что в известном МБК, включающем группу плавучих модулей с понтонами, установленных на дне моря, фундаментную плиту для установки плавучих модулей, мост для их соединения, портал с буровой установкой с башней и коммуникационными связями, жилой блок, энергоблок, эксплуатационно-технологическое оборудование со складами, один модуль выполнен подвижным с возможностью его буксирования и поочередной стыковки с другими модулями, которые выполнены стационарными, на подвижном модуле размещены портал с буровой установкой с башней и коммуникационными связями, жилой блок, энергоблок, технологическое оборудование со складами, вертолетная площадка и упомянутый мост, а на каждом стационарном модуле выполнены колодцы для бурения скважин и вертолетная площадка, при этом на модулях и на мосту установлены рельсовые пути с возможностью их стыковки для перемещения по ним портала буровой установки посредством опорных тележек, которые закреплены снизу портала и соединены с гидроприводами его перемещения, а сверху на портале установлены рельсовые пути для перемещения по ним башни буровой установки посредством опорных тележек, которые закреплены на башне и соединены с гидроприводами ее перемещения, причем рельсовые пути, установленные на модулях и на мосту, и рельсовые пути, установленные на портале, расположены во взаимно перпендикулярных направления.

Кроме того, на подвижном модуле для поочередной стыковки его со стационарными модулями предусмотрены шарнирные стяжки с гидроприводами, а упомянутый мост выполнен откидным с возможностью закрепления его свободного конца на стационарных модулях, при этом откидной мост снабжен гидроприводом его поворота.

Кроме того, на стационарном модуле рельсовые пути установлены на раме, смонтированной на понтоне с возможностью перемещения в вертикальной и в горизонтальной плоскостях при помощи гидродомкратов, корпуса которых закреплены на понтоне, а их штоки - на упомянутой раме.

Кроме того, гидропривод перемещения портала буровой установки (БУ) выполнен в виде каретки, установленной на рельсовых путях, закрепленных на стыкуемых модулях и на мосту, и соединенной посредством гидроцилиндра с опорной тележкой, закрепленной на портале, при этом опорная тележка и каретка снабжены стопорами.

Кроме того, гидропривод перемещения башни буровой установки выполнен также в виде каретки, установленной на рельсовых путях, закрепленных на портале, и соединенной посредством гидроцилиндра с опорной тележкой, закрепленной на башне буровой установки, при этом опорная тележка и каретка снабжены стопорами.

Кроме того, коммуникационные связи между БУ и подвижным модулем (ПМ) заключены в оболочку, состоящую из звеньев, связанных шарнирно друг с другом и образующих цепь, один конец которой закреплен на портале БУ, а другой - на ПМ через блок с кареткой, которая соединена посредством каната и блока с противовесом и установлена подвижно на направляющих балках, закрепленных на ПМ.

Предложенный МБК, в котором один модуль выполнен подвижным с возможностью его буксирования и поочередной стыковки с другими модулями, которые выполнены стационарными с колодцами для бурения скважин, при этом на подвижном модуле размещены портал с буровой установкой с башней и коммуникационными связями, жилой блок, энергоблок, технологическое оборудование, склады, вертолетная площадка и откидной мост, причем портал буровой установки выполнен с возможностью перемещения при поочередной стыковке на стационарные модули за счет рельсовых путей, укрепленных на стыкуемых модулях и на соединяющем их мосту, и опорных тележек с гидроприводами, закрепленных снизу портала, а башня буровой установки выполнена с возможностью перемещения по порталу за счет рельсовых путей, закрепленных сверху портала, и опорных тележек с гидроприводами, закрепленных на башне, позволяет сэкономить время, ресурсы, материалы и стоимость работ при бурении эксплуатационных скважин и добычи нефти и газа на мелководном прибрежном шельфе. При этом появляется возможность при помощи одного буксируемого подвижного модуля с находящейся на нем буровой установкой обеспечить обслуживание группы стационарных модулей, установленных как в одном районе, так и в различных районах освоения шельфа. При помощи состыкованных соответствующих рельсовых путей, опорных тележек с гидроприводами и подвижной рамы, установленной на стационарном модуле (СМ), удается переместить портал с башней БУ с подвижного модуля на стационарный модуль и установить башню БУ в заданном месте, над колодцем для бурения скважины. При этом коммуникационные связи, заключенные в оболочку, звенья которой связаны шарнирно и образуют цепь, один конец которой соединен постоянно с ПМ, а другой - с порталом буровой установки, могут быть оперативно подключены к буровой установке при начале работ.

Пробурив намеченные скважины на всех СМ в заданном районе освоения шельфа и наладив на них самостоятельную добычу углеводородного сырья, ПМ с буровой установкой буксируют в другой район освоения шельфа. Нет необходимости пребывания ПМ с буровой установкой, жилым блоком, энергоблоком и всем необходимым дорогостоящим оборудованием на протяжении всего срока добычи углеводородного сырья, который составляет около 10 лет в районе добычи. Морской буровой комплекс пояснен чертежами, где представлено:

на фиг.1 - общий вид МБК с БУ, перемещенной на стационарный модуль;

на фиг.2 - вид сверху на МБК;

на фиг.3 - общий вид МБК с устройством передачи коммуникаций;

на фиг.4 - то же, вид сверху;

на фиг.5 - вид А с фиг.1;

на фиг.6 - общий вид гидропривода перемещения портала БУ;

на фиг.7 - общий вид гидропривода перемещения башни БУ;

Морской буровой комплекс (МБК) для добычи нефти и газа на мелководном шельфе арктических морей (фиг.1, 2) включает буровой подвижный модуль (ПМ) 1, который буксируют в район добычи нефти и газа и стыкуют поочередно с группой стационарных модулей 2, заранее установленных на фундаментных плитах 3 в районе добычи.

Буровой подвижный модуль 1 (фиг.1, 2, 3) содержит понтон 4, на котором размещена буровая установка (БУ) 5, энергетический, технологический и жилой блоки 6, вертолетную площадку 7 и грузоподъемные краны 8.

БУ 5 (фиг.1) содержит башню 9 с вышкой 10, установленную на портале 11. Портал 11 установлен на понтоне 4 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, для чего на понтоне 4 установлены рельсовые пути 12 (фиг.4), а на портале 11 снизу закреплены опорные тележки 13, установленные на рельсовых путях 12 и соединенные с гидроприводами 14 перемещения портала 11 буровой установки 5 (фиг.3).

Башня 9 установлена на портале 11 подвижно с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого на портале 11 (фиг.2, 3, 5) установлены рельсовые пути 15, а на башне 9 закреплены опорные тележки 16, установленные на рельсовых путях 15 и соединенные с гидроприводами 17 перемещения башни 9 буровой установки 5 (фиг.5). Рельсовые пути 12 и 15 расположены во взаимно перпендикулярных направлениях для обеспечения установки башни 9 в заданном месте.

Стационарный модуль 2 (фиг.1, 2, 4) содержит понтон 18, в котором предусмотрено несколько колодцев 19 для бурения скважин, вертолетную площадку 20 для обслуживания, раму 21 с закрепленными на ней рельсовыми путями 22 и факельные мачты 23 (фиг.1, 2).

Рама 21 (фиг.1, 3, 4) установлена на понтоне 18 подвижно в вертикальном и горизонтальном направлениях для обеспечения возможности совмещения рельсовых путей 22 стационарного модуля 2 и рельсовых путей 12 подвижного модуля 1 с помощью нескольких гидродомкратов 24 и 25 (фиг.3) для обеспечения перемещения портала 11 буровой установки 5 на стационарный модуль 2. Корпуса гидродомкратов 24, 25 закреплены на понтоне 18 (фиг.3, 5), а их штоки (на чертежах не показаны) шарнирно связаны с рамой 21.

Для точной посадки ПМ 1 на фундаментную плиту 3 и стыковки его с СМ 2 между модулями 1 и 2 установлены стяжки 26 (фиг.1, 2, 4) с гидроприводами 27, предусмотренные на ПМ 1, и мост 28 (фиг.2, 3, 4), который выполнен откидным и установлен на шарнирах 29 на подвижном модуле 1, а свободный его конец закреплен на стационарном модуле 2 посредством замка 30 с приводом.

На мосту 28 выполнены рельсовые пути 31, стыкующиеся с рельсовыми путями 12, выполненными на понтоне 4 подвижного модуля 1, и с рельсовыми путями 22, выполненными на раме 21 стационарного модуля 2. Для поворота моста 28 при стыковке его с ПМ 1 и СМ 2 он снабжен гидроприводом (на чертежах не показан).

Гидропривод 14 перемещения портала 11 и гидропривод 17 перемещения башни 9 аналогичны по конструкции. Гидропривод 14 перемещения портала 11 (фиг.6) выполнен в виде каретки 32, установленной на рельсовых путях 12 (22) и связанной гидроцилиндром 33 с опорной тележкой 13. На каретке 32 и опорной тележке 13 предусмотрены стопоры 34, 35, взаимодействующие с отверстиями 36, выполненными в рельсах путей 12, 22.

Гидропривод 17 перемещения башни 9 (фиг.7) выполнен в виде каретки 37, установленной на рельсовых путях 15 и связанной гидроцилиндром 38 с опорной тележкой 16. На каретке 37 и опорной тележке 16 предусмотрены стопоры 39, 40, взаимодействующие с отверстиями 41, выполненными в рельсах путей 15.

Буровая установка 5 во время перемещения с одного модуля на другой и в процессе бурения скважин соединена с подвижным модулем 1 коммуникационными связями 42 (фиг.1, 2) в составе кабельной трассы и гибких трубопроводов бурового раствора, воды, нефтепродуктов и гидравлики, объединенными в устройстве передачи коммуникаций, включающем две направляющие балки 43 (фиг.3), закрепленные с помощью стоек 44 на понтоне 4. На балках 43 установлена подвижная каретка 45 с блоком 46. Коммуникационные связи 42 (фиг.1, 3, 4) помещены в оболочку, представляющую собой звенья, связанные шарнирно друг с другом, образуя цепь (на чертежах не показано), один конец которой закреплен на портале 11 в точке 47, а другой конец через блок 46 закреплен на понтоне 4 в точке 48 и может быть соединен с соответствующими системами, находящимися на ПМ 1. Каретка 45 с блоком 46 соединена канатом 49 через обводной блок 50 с противовесом 51 (фиг.3, 4).

Функционирует морской буровой комплекс следующим образом. После буксировки ПМ 1 в заданный район бурения, где уже заранее установлены на фундаментной плите 3 CM 2, ПМ 1 устанавливают на фундаментную плиту 3 и стыкуют с СМ 2, для чего откидной мост 28 при помощи гидропривода переводят из походного положения в рабочее и стопорят при помощи замка 30 на СМ 2. Устанавливают стяжки 26 между модулями при помощи гидроприводов 27, стыкуют рельсовые пути 12 ПМ с рельсовыми путями 31 моста и с рельсовыми путями 22 CM 2, для чего при помощи гидродомкратов 24, 25 выверяют расположение в вертикальной и горизонтальной плоскостях рамы 21, на которой закреплены рельсовые пути 22 стационарного модуля 2. После стыковки рельсовых путей обоих модулей при помощи гидроприводов 14 перемещения портала 11 постепенно переводят портал 11 вместе с БУ 5 по рельсовым путям 12, 31 и 22 с ПМ 1 на СМ 2 и застопоривают его на СМ 2 при помощи стопоров 34, 35. Затем устанавливают башню 9 над одним из колодцев 19 стационарного модуля 2, перемещая ее по рельсовым путям 15 при помощи гидроприводов 17 перемещения башни 9, и застопоривают ее стопорами 39, 40.

При перемещении портала 11 на СМ 2 коммуникационная цепь с коммуникационными связями 42 тоже перемещается, оставаясь соединенной с понтоном 4 в точке 48 и с порталом 11 в точке 47, при этом каретка 45 перемещается по направляющей балке 43, поднимая противовес 51 (при обратном перемещении портала 11 противовес 51 опускается и тянет канат 49, перемещая каретку 45 по направляющей балке 43 в обратном направлении, а за ней и коммуникационную цепь с коммуникационными связями 42, направляемую блоком 46). Так как при перемещении портала 11 на СМ 2 коммуникационные связи 42, соединенные с ним, остаются соединенными и с понтоном 4 подвижного модуля 1, то соединив их с соответствующими системами ПМ 1 с одной стороны и с БУ 5, можно начинать бурение.

После окончания бурения одного колодца 19 портал 11 и башню 9 перемещают аналогичным образом по соответствующим рельсовым путям 22 и 15 и устанавливают над следующим колодцем 19, и так до тех пор, пока не разбурят все колодцы 19 на одном СМ 2. Затем СМ 2 самостоятельно производит добычу нефти и газа, а ПМ 1 может быть отбуксирован к следующему стационарному модулю.

После завершения бурения всех колодцев 19 на одном СМ 2 башню 9, портал 11 с БУ 5, коммуникационные связи 42, раму 21, мост 28 и стяжки 26 обратным порядком переводят на штатные места, отсоединяют ПМ 1 от обслуженного СМ 2. Затем буксируют ПМ 1 к следующему стационарному модулю и процесс стыковки, соединения и бурения продолжается. И так до тех пор, пока не будут обслужены все стационарные модули в исследуемом районе шельфа, после чего они работают самостоятельно, производя добычу углеводородного сырья.

Таким образом производят бурение колодцев на всех стационарных модулях, установленных на дне моря в обследуемом районе бурения, после чего ПМ 1 буксируют в другое место освоения шельфа или на базу для проведения профилактических работ. При этом нет необходимости стационарной установки бурового модуля с необходимым оборудованием на протяжении всего срока бурения скважин и добычи углеводородного сырья, который составляет до 10 лет, в районе разработки. А это позволяет повысить экономичность МБК за счет того, что одна буровая установка, установленная на подвижном модуле, используется для бурения скважин на нескольких стационарных модулях. При этом уменьшается стоимость работ и добываемого сырья и сокращается время эксплуатации буровой установки.