Классификация плавучих буровых установок
Атырауский
институт нефти и газа
Курсовой проект по дисциплине «Морские нефтегазовые сооружение». Ст. гр МТТ-09к/о Данкенов М.Г.
План
- Введение:
Добыча нефти и газа из морского дна
- Основная часть:
Классификация плавучих буровых агрегатов (ПБА)... 1. Плавучие буровые установки (ПБУ)
- Общие требования к современным ПБУ;
- Энергетическое оборудование ПБУ;
- Буровое оборудование ПБУ;
- Подъемные механизмы и управление подъемом ПБУ.
- Буровые суда (БС) и полупогружные установки
- Буровое технологическое оборудование (БТО);
- Устьевое оборудование скважин;
- Удерживающие системы БС.
- Заключение:
Нефть и
газ - «локомотив» экономики
- Введение
Добыча нефти и газа из морского дна
Значительное
развитие производительных сил и
техники за последние десятилетия
во всем мире вызвало огромный спрос
почти на все виды полезных ископаемых.
Но наиболее интенсивные ни перед
чем не останавливающиеся поиски
ведутся на всех континентах для
обнаружения и добычи нефти. И
действительно, трудно себе представить
на минуту мир машин и химию
без нефти и газа - самых дешевых,
универсальных и
В связи с этим понятны те усилия, которые прилагаются для поисков нефти в пустынях Сахары и ледовых просторах Арктики за сотни километров от обжитого места. Несмотря на все трудности ведется разработка месторождений нефти в Закаспийских песках Небит-Дага и полуострова Мангышлак, в необжитых местах суровой Сибири и Сахалина.
В конце
сороковых и начале пятидесятых
годов на Каспийском море и в Мексиканском
заливе было предпринято широкое
наступление на морские залежи нефти,
которые успешно завершились
созданием морских
Разведка и добыча нефти ведутся в настоящее время у берегов 46 стран на всех континентах как на морских акваториях, так и на внутренних озерах. Наиболее интенсивно ведется работа в Мексиканском и Персидском заливах, в Каспийском и Северном морях и на озере Моракаибо. Происходит непрерывный рост добычи нефти с морских акваторий. В 1960 г. в море было добыто 60 млн. т нефти, что составило только 8% от общей добычи в мире, в 1965 г. - 265 млн. т (16% всей добычи), в 1971 г. - 454 млн. т (19,2%). По прогнозам зарубежных специалистов к 1985 г. удельный вес добычи нефти в море достигнет 35 - 40% уровня всей мировой добычи.
Площадь мирового контиентального шельфа, т. е. прибрежного участка моря глубиной 200 м, составляет 28,7 млн. км2, запасы нефти оцениваются в 95 млрд. т.
СНГ имеет шельф площадью 8 млн. км2. Уже сейчас более половины нефти Азербайджана добывается на море. Ведутся также разработка месторождений нефти на восточном берегу Каспийского моря, поиски газа и нефти на Черном, Азовском и Охотском морях. Не исключительно открытие месторождений нефти и газа на других морях и внутренних водохранилищах нашей страны. Из этих данных виден размах производимых на море работ по разведке и добыче нефти, видны усилия, которые прилагаются для освоения природных богатств шестого континента - моря.
Специфические
условия работы в море позволили
при освоении нефтяных месторождений
широко использовать целый флот различных
Создание
первых действующих плавучих буровых
агрегатов относится к концу
сороковых и началу пятидесятых
годов, в первую очередь, в Советском
Союзе и США, начавших первыми
осваивать морские
К первой попытке создания передвижного основания в море относится затапливаемое передвижное деревянное основание братьев Хубецовых, построенное ими в 1937 г. на Каспийском море. Вследствие недостаточной прочности деревянного корпуса основания оно было разрушено штормом после бурения первой же скважины. В 1947 г. инженером Тарасевичем был разработан проект плавучего стального острова, который был построен. Лишь в 1959 г. на Каспии была построена по проекту Гипроморнефти успешно действовавшая затапливаемая передвижная буровая установка. Затем в начале шестидесятых годов были сооружены также ПБУ с опорными колоннами для глубокого разведочного бурения.
Первая ПБУ в США была создана в 1949 г., после чего быстро развивался флот передвижных буровых агрегатов, а к 1957 г. в строю было уже 38 ПБУ.
Первые
буровые суда (БС) появилась в
США и в Советском Союзе
почти одновременно, в начале пятидесятых
годов. Первоначально они
В США в 1956 г. с плавучего судна компанией «Кусс» была пробурена морская скважина. Для этой цели была перероборудована морская несамоходная баржа, которая имела центральное расположение устья скважины и обычную сухопутную буровую установку. Позже, в конце 50-х годов, в США был разработан подводный комплекс бурового оборудования, позволяющий бурить глубокие скважины на глубоководных акваториях моря.
Перспектива
развития работ по бурению скважин
в море с применением ПБУ и
БС делает своевременным освещение
вопросов их конструирования, теории и
эксплуатации в специальной литературе,
учитывающей накопленный в
передвижных
сооружений, с помощью которых
производятся разнообразнейшие работы
при строительстве
Плавучие платформы могут быть использованы также в качестве маяков, метеорологических станций, военных пунктов наблюдения и для исследований морского дна.
Об эффективности применения плавучих буровых установок (ПБУ) может служить пример плавучего основания, построенного на Каспии для структурно-поискового бурения в 1959 г. За один год эксплуатации ПБУ пробурено 22 скважины, общая проходка составила 14 тыс. м, т. е. 1200 м на станок в месяц, в то время как на стационарных индивидуальных основаниях проходка составляет 400 м на станок в месяц. Производительность труда увеличилась в 3 раза. Годовая экономия составила 8 млн. руб., а металла - более 2 тыс. т, который прошел бы на постройку стационарных оснований. ПБУ окупила свою первоначальную стоимоть за первые три месяца эксплуатации.
Не менее успешна работа буровых судов. Одно из них, БС «Сокол», ведущее геологическую разведку на море, за 10 месяцев 1960 г. пробурило 140 скважин со скоростью 1600 м на станок в месяц.
За рубежом для выполнения необходимого объема разведочного и эксплуатационного бурения в основном используют передвижные плавучие буровые агрегаты: при глубине моря до 100 м - ПБУ, при большей глубине моря - буровые суда и полупогружные установки. К настоящему времени построено 273 подобные установки; из 214 находящихся в эксплуатации единиц 108 (50%) составляют самоподъемные установки ПБУ, 56 (27%) - буровые суда, 50 (23%) - полупогружные установки. В строительстве находятся 59 единиц, из них 39 (66%) полупогружные установки, 14 (24%) самоподъемные ПБУ и 6 (10%) буровые суда.
Для обеспечения
флотом этих установок за рубежом (в
США, Голландии, Японии, Норвегии и Франции)
было признано целесообразным создание
целой отрасли кораблестроения,
позволяющей во все возрастающем
количестве производить плавучие буровые
агрегаты. Нефтяные фирмы проводят
многолетние программы научно-
Создание
первых действующих плавучих буровых
агрегатов относится к концу
сороковых и началу пятидесятых
годов, в первую очередь, в Советском
Союзе и США, начавших первыми
осваивать морские
К первой попытке создания передвижного основания в море относится затапливаемое передвижное деревянное основание братьев Хубецовых, построенное ими в 1937 г. на Каспийском море. Вследствие недостаточной прочности деревянного корпуса основания оно было разрушено штормом после бурения первой же скважины. В 1947 г. инженером Тарасевичем был разработан проект плавучего стального острова, который был построен. Лишь в 1959 г. на Каспии была построена по проекту Гипроморнефти успешно действовавшая затапливаемая передвижная буровая установка. Затем в начале шестидесятых годов были сооружены также ПБУ с опорными колоннами для глубокого разведочного бурения.
Первая ПБУ в США была создана в 1949 г., после чего быстро развивался флот передвижных буровых агрегатов, а к 1957 г. в строю было уже 38 ПБУ.
Первые
буровые суда (БС) появилась в
США и в Советском Союзе
почти одновременно, в начале пятидесятых
годов. Первоначально они
В США в 1956 г. с плавучего судна компанией «Кусс» была пробурена морская скважина. Для этой цели была перероборудована морская несамоходная баржа, которая имела центральное расположение устья скважины и обычную сухопутную буровую установку. Позже, в конце 50-х годов, в США был разработан подводный комплекс бурового оборудования, позволяющий бурить глубокие скважины на глубоководных акваториях моря.
Перспектива
развития работ по бурению скважин
в море с применением ПБУ и
БС делает своевременным освещение
вопросов их конструирования, теории и
эксплуатации в специальной литературе,
учитывающей накопленный в
- Основная часть
Классификация плавучих буровых агрегатов (ПБА)
Плавучие буровые агрегаты (ПБА) в зависимости от способа установки и удержания их на точке бурения делятся на плавучие буровые установки (ПБУ) и буровые суда (БС).
Схема классификации их приведена на рис. 1.
- Плавучие буровые установки (ПБУ) на опорных колоннах устанавливаются на дно моря. Устойчивость положения таких установок обеспечивается собственным весом.
Такая ПБУ состоит из понтона, несущего на себе в плавучем состоянии колонны, буровое и вспомогательное оборудование. На точке бурения опорные колонны опускают на морское дно, и затем понтон поднимают вверх по колоннам над уровнем моря с помощью специальных домкратов или реечно-шестеренчатых механизмов. При этом колонны вдавливают в грунт на 4 - 15 м в зависимости от его несущей способности.
Достоинствами таких установок являются большой диапазон обслуживания глубин моря и пригодность сооружений для строительства при значительных глубинах моря (80 - 100 м).
На слабых илистых грунтах работа этих ПБУ представляет определенную опасность.
- ПБУ с затопляемым понтоном состоит из надводной конструкции, которая несет на себе все буровое и вспомогательное оборудование, плавучего понтона и ситемы, связывающих колонн. Для установки сооружения на морские дно понтон погружают на дно, надводную конструкцию оставляют на колоннах над водой вне зон действия волн. При погружении понтона его остойчивость достигает следующими средствами: а) стабилизирующими кессонами. В этом случае по углам понтона на высоту погружения ПБУ устанавливают цилиндрические колонны большого диаметра (5-8 м), связанные с понтоном и рабочей площадкой. Эти колонны в процессе погружения основания на дно обеспечивают остойчивость сооружения, создавая положительную метацинтрическую высоту; б) специальными понтонами с теми же задачами, что и кессоны; в) затоплением одной оконечности понтона и посадки ее на грунт. В это время другая оконечность создает ватерлинию, достаточную для устойчивого равновесия ПБУ против опрокидывания. Такие ПБУ имеют выдвижные опоры, которые увеличивают глубину погружения основания.
К достоинствам ПБУ с затопляемыми понтонами относятся простота конструкции в целом и малые удельные давления на грунт (0,3 - 0,4 кгс/см2), что позволяет использовать эту конструкцию при слабых грунтах.
К недостаткам следует отнести: большие размеры сооружения, особенно на глубинах моря свыше 20 м; интервал обслуживания глубины моря ограничен 10 - 15 м, независимо от общей глубины погружения; затруднение использования в акваториях с выходом скальных пород на поверхность и при неспокойном рельефе морского дна.
Рис. 1. Схема классификации плавучих буровых агрегатов.
- ПБУ на колоннах с затопляемым понтоном. Она состоит из нижнего понтона, верхней рабочей площадки, опорных колонн и специальной конструкции, на которую необходимо выставить верхнюю рабочую площадку ПБУ над уровнем моря. Понтон на плаву несет на себе специальную конструкцию (например, ферменного типа), на который стоит рабочая площадка с поднятыми до верху опорными колоннами. Придя на точку бурения, ПБУ опускает колонны на грунт и включает устройство, защемляющее колонны в корпусе рабочей площадки. Затем понтон погружают, и он по колоннам, как по направляющим, опускается на грунт, при этом колонны несколько вдавливаются в грунт от веса рабочей площадки. Колонны специальным устройством защемляются в нижнем понтоне. Этот вид оснований не нашел широкого применения.
- Буровые суда (БС) во время бурения пребывают на плаву. Они делятся на два типа.
К первому типу сооружений принадлежат тендерные суда, которые устанавливают только часть необходимого оборудования для бурения. Ротор, буровую лебедку, превентор и вышку монтируют в море на площадке свайного типа или на части крупноблочного основания, все другое оборудование, например, буровые насосы и энергетическую установку - на тендере.
Тендерное
судно с помощью якорей швартуется
у площадки. С тендера подаются
на площадку электроэнергия для питания
лебедки и ротора, трубопроводы глинистого
и цементного растворов, сходни и
прочее. В этом случае бурение с
тендера ограничивается только способностью
удерживаться
у буровой площадки. Тендерные суда нашли широкое применение при бурении в море, особенно в защищенных водоемах.
Ко второму типу относятся буровые суда, которые ведут бурение на плаву с борта судна. Естественно, при этом все вспомогательное и буровое оборудование вместе с вышкой размещают на самом судне.
Имеются две разновидности БС, отличающиеся между собой формой корпуса: с обычным корпусом морского судна и со специальным корпусом в виде затопляемых ПБУ с колоннами. На точке бурения такие БС погружают так, что понтон оказывается под водой на значительной глубине во избежание волновых нагрузок. Эти установки также называют полупогружными буровыми судами (ПБС).
- Плавучие буровые установки (ПБУ)
- Общие требования к современным ПБУ
Практика разведки и разработки морских нефтяных месторождений за последние 15-20 лет определила требования, предъявляемые к ПБУ. Они сводятся к следующему , потребность минимального времени на строительномонтажные работы в море, способность к быстрой передислокации с одной точки бурения на другую, многократность использования, мореходность в плавучем состоянии при переходах на короткие расстояния при ограниченной погоде и разовые переходы на значительные расстояния без ограничения погоды, способность установки на точке бурения в течение гарантированного прогнозом погоды времени, возможность устройства блок- кондуктора в случае, если скважина окажется продуктивной, т. е. возможность строительства стационарной площадки определенных размеров для укрепления шахтового направления с последующей эксплуатацией скважин, автономность, т. е. достаточные запасы материалов для бурения, а также топлива и воды в случае затруднения их доставки из-за штормов, обеспеченность нормальными жилищными условиями для буровой бригады и другого персонала в количестве обычно 50 - 60 человек, которые могут находиться на ПБУ в течение 3-4 недель, обеспеченность полным комплектом бурового оборудования и механизмами для независимого бурения как разведочной, так и эксплуатационной скважины, а также для ведения электрометрических и каротажных работ, анализа разбуренной породы, подготовки и хранения глинистого раствора, опробования скважины на приток нефти.
Современные ПБУ самоподъемного типа отвечают всем перечисленным требованиям. Они имеют следующие конструктивные особенности: корпус ПБУ представляет собой понтон с упрощенными формами; опорные колонны расположены или по углам понтона при числе опор 3-5 или вдоль бортов при числе опор 6-8; жилые помещения и вертолетная площадка расположены в противоположном конце по отношению к буровой вышке с порталом; понтон ПБУ часто имеет местные платформы или второе дно. В отсеках понтона размещают буровое и электрическое оборудование, насосную, емкости для хранения и приготовления глинистого раствора, запасы материально-технических средств, глинопорошков и химреагентов; главная палуба во всей средней части используется для размещения бурильных обсадных труб, полноповоротных кранов грузоподъемностью от 25 до 75 т.
На рис. 1.1(a) показана несамоходная самоподъемная установка «Каспий». Она состоит из прямоугольного в плане металлического понтона
- который в рабочем положении опирается на четыре опорные колонны 8, расположенные по углам. Расстояние между опорными колоннами (база) как вдоль ПБУ, так и поперек равно 35,4 м, длина опорных колонн 100 м. Колонны квадратного сечения выполнены в виде сквозных решетчатых ферм из сварных трубчатых элементов с рейками по углам колонны для механизма подъема. Нижние концы колонн выполнены в виде резервуаров 9. Они могут вдавливаться в грунт на дне моря на глубину до 15 м. Скорость подъема понтона при работе домкратов равна 0,5 м/мин, а скорость опускания - 0,4 м/мин.
На палубе установки по двум продольным направляющим рельсам в корме ПБУ передвигается подвышечный портал 2 размером 18x16 м, на котором находится буровая лебедка 11 и вышка 3. Перемещение портала позволяет бурить три скважины с одного положения ПБУ.
На
палубе в носовой части ПБУ
расположена четырехъярусная
На
ПБУ для грузовых работ установлены
два полноповоротных
Установка снабжена якорным устройством судового типа, состоящее из двух якорей Холла 7 по 8 т каждый, цепи калибром 77 мм при длине в 300 м, хранящихся в цепных ящиках. Использование этого якорного устройства предусмотрено лишь в аварийных случаях. ПБУ на рейдовые бочки ставят при помощи двух носовых палубных лебедок 10 грузоподъемностью 15 т каждая и четырех кормовых лебедок с емкостью барабана 350 м троса диаметром 44,5 мм.
Спасательное устройство состоит из шести надувных спасательных плотов вместимостью по 14 человек и двух моторных шлюпок 6 вместимостью по 30 человек каждая, подвешенных под вертолетной площадкой.
Для посадки и высадки людей
имеется подвесная люлька на шесть
человек и оборудованная
Рис. 1.1(a). ПБУ с четырьмя опорными колоннами
На палубе ПБУ размещены четыре портала 13 для подъемных механизмов опорных колонн, домкраты которых способны обеспечить грузоподъемность 4x2500 т при подъеме корпуса установки.
На ПБУ расположена полностью электрофицированная с приводом от электродвигателей переменного тока буровая установка 6000ПЭ. Буровая вышка с крупнопанельной решеткой имеет высоту 53 м и грузоподъемность 320 т. Спуско-подъемные операции выполняются с помощью механизма АСП-4 и механизма подачи долота на забой РПД-ЗП. Буровой раствор подается тремя буровыми насосами У8-6 с приводом от электродвигателей 17 постоянного тока мощностью 800 кВт, цементный раствор - четырьмя насосами 15 с приводом от электромотора ПТ 450 кВт. Циркуляционная система бурового раствора состоит из трех рабочих емкостей 12 по 30 м3 и двух по 50 м3, двух сдвоенных вибросит и трех гидроциклонов 60 л/сек для очистки раствора, установленных на главной палубе. В трюме установлены три запасные емкости 16 для раствора по 60 м3.
10
Рис. 1.1(6). ПБУ с тремя опорными колоннами:
1 - опорный понтон; 2 - колонна; 3 - понтон; 4 - портал подъемника; 5 - сливная емкость раствора; 6
- краны грузовые; 7 - жилая рубка; 8 - пост управления подъемом; 9 - вертолетная площадка; 10 - площадка для труб; 11 - насос; 12 - насос буровой воды; 13 - теплообменники; 14 - емкость; 15 - емкость сухих материалов; 16 - масляная цистерна; 17 - люк; 18 - компрессоры буровой установки; 19 - емкость; 20 - компрессоры дизельстанции; 21 - емкость химреагентов; 22 - насос водяной системы; 23 - емкость соленой воды; 24 - котел; 25 - емкость питьевой воды; 26 - емкость мытьевой воды; 27 - хранилище бензина для вертолетов; 28 - насос для бензина; 29 - расходная топливная емкость; 30 - мерная емкость; 31 - шахта погружных насосов морской воды; 32 - емкость цемента; 33
- расходная емкость цемента; 34 - емкость для сухих материалов; 35 - дизельгенератор; 36 - щит управления; 37 - емкости бурового раствора; 38 - шламовые насосы; 39 - емкость приготовления цементного раствора; 40- насос котельной воды; 41- насос санитарной воды; 42 - буровые насосы;
43 - запасная емкость.
Сыпучие материалы (барит, цемент и т. д.) хранятся в девяти закрытых бункерах 19 емкостью по 45 м3 каждый, загрузка и выгрузка материала из них производится пневмотранспортом от компрессорной станции по трубопроводам. Объем бункеров позволяет одновременно хранить 135 т цемента, 282 барита и 144 т бентонита.
Электростанция ПБУ состоит
из четырех дизельгенераторов 18 переменного тока мощностью
по 1000 кВт каждый с приводом от дизельных
моторов мощностью 1500 л. с., двух вспомогательных
дизельгенераторов по 150 кВт. В машинном
отделении установлен вспомогательный
котел производительностью 1 т/ч пара и
два опреснителя морской воды по 20 т/сутки.
В составе
противоположных средств на ПБУ
имеется система водяного тушения
— для всей установки, жидкого
и пенотушения —
ПБУ рассчитано на работу в штормовых условиях при высоте волн 11,4 м и ветре скоростью до 44,5 м/с.
На рис. 1.1(6) показана установка Запата Нор дик, которая представляет собой понтон шестиугольной формы опирающийся на три колонны, расположенные в вырезах по трем граням шестиугольника. Каждая опорная колонна имеет длину 134 м, что позволяет осуществлять бурение на глубине моря 90 м. Колонна квадратного сечения пространственной решатчетой конструкции; по граням колонны установлены рейки для подъемного механизма. Колонна, проходящая через вырез в корпусе, оканчивается внизу опорным понтоном. Она имеет возможность наклоняться в корпусе в вертикальной плоскости, увеличивая этим опорную базу ПБУ на грунт. В корпусе портала на глубине установлены механические подъемники типа «Летурно».
На палубе понтона имеется площадка для размещения бурильных и обсадных труб, сливная емкость раствора 5, два крана грузоподъемностью 60 и 45 т для обслуживания рабочей палубы, жилая рубка на 90 человек экипажа в кондиционируемых помещениях, на которой расположены пост управления подъемом.
Корпус понтона изготовлен из гофрированной стали и разделен на герметические отсетки, имеющие различное название. В одном из отсеков- бортов сделан проем размером 15*12,5 м для прохождения бурового инструмента, а также для размещения устьевого и противовыбросового оборудования. В нижней части проема под днищем установлена съемная решетчатая площадка для обслуживания устьевого оборудования. К борту корпуса прикреплена вертолетная площадка диаметром 25,2 м.
На
палубе находится подкрановый путь
с продольными и поперечными
направляющими рельсами, по которым
над проемом передвигается
В корпусе
ПБУ расположена судовая
В основном зале установлены также два буровых насоса с приводом от электромоторов мощностью 1650 л. с. каждый.
Для наводки на точку бурения имеется тросовая якорная система.
Основные данные для ряда ПБУ приведены в табл. 1.2.
- Энергетическое оборудование ПБУ
Машинное отделение ПБУ вместе с установленной в нем электростанцией в принципе не отличается от подобных устройств на морских судах. При этом имеется в виду ПБУ современной постройки. Так как ПБУ чаще всего не самоходная установка, и в ней отсутствует двигательный комплект, то машинное отделение включает в себя:
главные дизели-генераторы, питающие энергией электроприводы бурового оборудования и подъемного устройства;
обслуживающие
главные двигатели системы

- Классификация повреждений
- Классификация подвижных игр
- Классификация поисковых систем
- Классификация показателей качества
- Классификация показателей качества обуви
- Классификация полиграфических изделий в ТН ВЭД РФ
- Классификация полиграфических изделий в ТН ВЭД РФ
- Классификация отходов
- Классификация, оценка анализа обеспеченности предприятия основными средствами на примере предприятия ООО «Инкотек»
- Классификация ошибок в законодательстве
- Классификация ошибок при заключении гражданско-правовых договоров
- Классификация паевых инвестиционных фондов
- Классификация пассивных операций коммерческого банка
- Классификация пищевых жиров. Растительное масло