Технологический комплекс подводного бурения и добычи полезных ископаемых, способ монтажа и система управления технологическим комплексом

 

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых в арктических условиях, преимущественно жидких и газообразных, к монтажу подводных технологических комплексов, которые обеспечивают проведение работ по методу кустового бурения независимо от погодных условий и наличия ледового покрова. На дне моря зацепляют донную плиту с устьевыми соединителями, на которые через средство герметичного соединения крепят корпус фонтанной арматуры с задвижками, совмещая разъемные соединения. На корпусе фонтанной арматуры через средство герметичного соединения закрепляют буровое оборудование. Средством герметичного соединения крепят его к буровому судну, регулируя высоту компенсатором. Затем осуществляют бурение скважины, подавая команду с пульта станции управления бурового судна. После завершения бурения в скважину опускают через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры блок-трубодержатель, размещая над ним в корпусе фонтанной арматуры блок каналов. Демонтируют буровое оборудование. Снижается трудоемкость монтажа комплекса за счет упрощения его конструкции и сокращения времени монтажа. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых в арктических условиях, преимущественно жидких и газообразных, к монтажу подводных технологических комплексов, которые обеспечивают проведение работ по методу кустового бурения независимо от погодных условий и наличия ледового покрова.

Известен технологический комплекс подводной добычи полезных ископаемых, содержащий донную плиту с устьевыми соединителями для размещения соединяемого с буровым судном через средство герметичного соединения бурового оборудования, включающего водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, и соединяемого с устьевыми соединителями донной плиты через средство герметичного соединения эксплуатационного оборудования, включающего фонтанную арматуру, состоящую из корпуса, блока каналов и блока-трубодержателя (см. описание изобретения к патенту 2140516, МКИ Е 21 В 7/12, 33/035, 43/01, от 19.06.98).

К недостаткам известного технологического комплекса относится сложность его конструкции, что увеличивает время монтажа комплекса и освоения скважины.

Известен способ монтажа технологического комплекса подводной добычи, заключающийся в закреплении на поверхности дна донной плиты с устьевыми соединителями, на которой устанавливают буровое, включающее водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, демонтаж бурового оборудования и монтаж эксплуатационного оборудования, включающего корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель (см. описание изобретения к патенту 2140516, МКИ Е 21 В 7/12, 33/035, 43/01, от 19.06.98).

К недостаткам известного способа относится длительность процесса монтажа технологического комплекса.

Система управления известного технологического комплекса обеспечивает только поочередную установки бурового и эксплуатационного оборудования, увеличивая тем самым время монтажа комплекса и освоения скважины.

Кроме того, конструктивное выполнение комплекса и его система управления не позволяют осуществлять управление исполнительными механизмами средств герметичного соединения с судна через подводную станцию.

Предлагаемым изобретением решается задача снижения трудоемкости монтажа комплекса за счет упрощения его конструкции и сокращения времени монтажа.

Для достижения технического результата в предлагаемом технологическом комплексе подводной добычи полезных ископаемых, содержащем донную плиту с устьевыми соединителями для размещения соединяемого с буровым судном через средство герметичного соединения бурового оборудования, включающего водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, и соединяемого с устьевыми соединителями донной плиты через средство герметичного соединения эксплуатационного оборудования, включающего фонтанную арматуру, состоящую из корпуса, блока каналов и блока-трубодержателя, согласно изобретению корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель выполнены разъемными друг относительно друга, корпус фонтанной арматуры размещен между буровым оборудованием и устьевыми соединителями и закреплен на них через средство герметичного соединения, причем блок противовыбросового оборудования выполнен с возможностью закрепления на корпусе фонтанной арматуры через средство герметичного соединения, корпус фонтанной арматуры имеет проходной диаметр не менее внутреннего диаметра бурового оборудования для обеспечения спуска блока-трубодержателя в скважину после завершения ее бурения через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры и аналогичного спуска и размещения блока каналов над ним в корпусе фонтанной арматуры.

Для достижения технического результата в предлагаемом способе, заключающемся в закреплении на поверхности дна донной плиты с устьевыми соединителями, на которой устанавливают буровое оборудование, включающее водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, демонтаж бурового оборудования и монтаж эксплуатационного оборудования, включающего корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель, согласно изобретению, установку эксплуатационного оборудования осуществляют в два этапа, начиная первый этап монтажа комплекса с установки корпуса фонтанной арматуры на устьевых соединителях донной плиты без блока каналов и блока-трубодержателя перед буровым оборудованием, которое закрепляют на корпусе фонтанной арматуры и крепят к буровому судну, второй этап монтажа комплекса выполняют после завершения бурения скважины, устанавливая через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры блок-трубодержатель и размещая над ним в корпусе фонтанной арматуры блок каналов, после чего демонтируют буровое оборудование.

Для достижения технического результата предлагаемая система управления технологическим комплексом, включающая подводную и судовую станции управления, каналы управления буровым оборудованием с разъемными элементами, соединенные с исполнительными механизмами противовыбросового оборудования и судовой станцией управления, каналы управления эксплуатационным оборудованием с разъемными элементами, соединенные с исполнительными механизмами фонтанной арматуры и подводной станцией управления соответственно, согласно изобретению содержит дополнительный канал для управления через подводную станцию управления исполнительными механизмами средств герметичного соединения бурового оборудования с буровым судном и фонтанной арматурой, судовая станция управления содержит пульт управления, соединенный каналом управления с подводной станцией управления.

Система управления технологическим комплексом согласно изобретению снабжена аварийными каналами для управления с судовой станции исполнительными механизмами средств герметичного соединения.

Выполненные раздельно друг относительно друга корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель позволяют осуществлять установку эксплуатационного оборудования в два этапа, начиная первый этап монтажа комплекса с установки корпуса фонтанной арматуры на устьевых соединителях донной плиты без блока каналов и блока-трубодержателя перед буровым оборудованием. Второй этап установки эксплуатационного оборудования, а именно блока каналов и блока-трубодержателя, выполняют после бурения скважины, размещая их через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры, для чего проходной диаметр корпуса фонтанной арматуры выполняют не менее проходного диаметра бурового оборудования.

Конструктивное выполнение технологического комплекса позволяет в предлагаемом способе монтажа сократить время на соединение донной плиты с буровым судном, так как все оборудование и буровое, и фонтанную арматуру монтируют в один прием, а установку блока каналов и блока-трубодержателя осуществляют с бурового судна через буровое оборудование и установленный перед ним корпус фонтанной арматуры после бурения скважины без демонтажа оборудования.

Демонтаж бурового оборудования не влияет на процесс эксплуатации скважины, тем самым сокращено время от начала монтажа комплекса до начала эксплуатации скважины.

Предлагаемая система управления технологическим комплексом позволяет управлять исполнительными механизмами средств герметичного соединения с бурового судна через дополнительный канал управления.

Наличие аварийного канала управления позволяет управлять исполнительными механизмами средств герметичного соединения с бурового судна в аварийных ситуациях в случае возникновения угрозы жизни обслуживающего персонала или самому буровому судну.

Технологический комплекс подводной добычи полезных ископаемых, способ его монтажа и система управления комплексом поясняются чертежами, представленными на фиг. 1-3, где: на фиг. 1 изображен общий вид технологического комплекса; на фиг.2 - схема системы управления; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 4 - схема стволового канала.

Технологический комплекс подводного бурения и добычи полезных ископаемых содержит установленную на дне моря донную плиту 1 с устьевыми соединителями 2 для размещения бурового и эксплуатационного оборудования, соединенных с буровым судном 3 через средства 4, 5 и 6 герметичного соединения.

Буровое оборудование включает водоотделяющую колонну 7, блок противовыбросового оборудования, содержащего плашечные превенторы 8 и кольцевой превентор 9, компенсатор высоты 10.

Эксплуатационное оборудование включает фонтанную арматуру, состоящую из раздельно выполненных друг относительно друга корпуса 11 с задвижками 12, блока каналов 13 и блока-трубодержателя 14.

Для осуществления управления бурением система управления включает подводную станцию 15 управления и судовую станцию 16 управления с пультом 17, соединенные каналами 18 и 19 управления с эксплуатационным и буровым оборудованием соответственно. Канал 11 управления снабжен разъемными элементами 20, 21 и 22, а канал 19 управления - разъемными элементами 23 и 24. Канал 18 управления эксплуатационного оборудования соединен с исполнительными механизмами фонтанной арматуры 11, а именно с задвижками 12 и с исполнительными механизмами средств герметичного соединения 4. Канал 19 управления бурового оборудования соединен с исполнительными механизмами противовыбросового оборудования, а именно плашечными превенторами 8 и кольцевым превентором 9 и исполнительными механизмами средств 5 и 6 герметичного соединения. Система содержит дополнительный канал 25 управления исполнительными механизмами средств 5 и 6 герметичного соединения через подводную станцию 15 управления и аварийные каналы 26 и 27 управления исполнительными механизмами средств 3 и 6 герметичного соединения с бурового судна 3. Пульт 17 судовой станции 16 управления соединен каналом 28 управления с подводной станцией 15 управления. Система управления снабжена береговым пультом 29, соединенным каналом 30 управления с подводной станцией 15 управления.

Монтаж технологического комплекса подводной добычи полезных ископаемых осуществляют следующим образом.

На дне моря закрепляют донную плиту 1 с устьевыми соединителями 2, на которые через средство 4 герметичного соединения крепят корпус 11 фонтанной арматуры с задвижками 12, совмещая разъемные соединения 20 и 21. На корпусе 11 фонтанной арматуры через средство 5 герметичного соединения закрепляют противовыбросовый блок, содержащий водоотделяющую колонну 7, плашечные превенторы 8, кольцевой преветор 9 и компенсатор высоты 10, после чего средством 6 герметичного соединения крепят к буровому судну 3, регулируя высоту компенсатором 10. При этом разъемный элемент 22 совмещают с разъемным элементом 21.

Управление исполнительными механизмами средств 5 и 6 герметичного соединения осуществляют с пульта 17 судовой станции 16 управления по каналам 28, 18 и 25 управления через соединенные разъемные соединения 20, 21 и 22, а также с подводной станции 15 управления через каналы 18 и 25 управления. Затем осуществляют бурение скважины, подавая команду с пульта 17 станции 16 управления бурового судна 3. После завершения бурения в скважину опускают через противовыбросовое оборудование и корпус 11 фонтанной арматуры блок-трубодержатель 14, размещая над ним в корпусе 11 фонтанной арматуры блок каналов 13.

Фонтанная арматура готова к эксплуатации.

После установки блока-трубодержателя 14 и блока каналов 13 буровое оборудование демонтируют, используя его на другой скважине Управление эксплуатацией скважины осуществляют с пульта 17 судовой станции 16 управления или с берегового пульта 29.

Формула изобретения

1. Технологический комплекс подводного бурения и добычи полезных ископаемых, содержащий донную плиту с устьевыми соединителями для размещения соединяемого с буровым судном через средство герметичного соединения бурового оборудования, включающего водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, и соединяемого с устьевыми соединителями донной плиты через средство герметичного соединения эксплуатационного оборудования, включающего фонтанную арматуру, состоящую из корпуса, блока каналов и блока-трубодержателя, отличающийся тем, что корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель выполнены разъемными друг относительно друга, корпус фонтанной арматуры размещен между буровым оборудованием и устьевыми соединителями и закреплен на них через средство герметичного соединения, причем блок противовыбросового оборудования выполнен с возможностью закрепления на корпусе фонтанной арматуры через средство герметичного соединения, корпус фонтанной арматуры имеет проходной диаметр не менее внутреннего диаметра бурового оборудования для обеспечения спуска блока-трубодержателя в скважину после завершения ее бурения через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры и аналогичного спуска и размещения блока каналов над ним в корпусе фонтанной арматуры.

2. Способ монтажа технологического комплекса, заключающийся в закреплении на поверхности дна донной плиты с устьевыми соединителями, на которой устанавливают буровое оборудование, включающее водоотделяющую колонну, блок противовыбросового оборудования и компенсатор высоты, демонтаж бурового оборудования и монтаж эксплуатационного оборудования, включающего корпус фонтанной арматуры, блок каналов и блок-трубодержатель, отличающийся тем, что установку эксплуатационного оборудования осуществляют в два этапа, начиная первый этап монтажа комплекса с установки корпуса фонтанной арматуры на устьевых соединителях донной плиты без блока каналов и блока-трубодержателя перед буровым оборудованием, которое закрепляют на корпусе фонтанной арматуры и крепят к буровому судну, второй этап монтажа комплекса выполняют после завершения бурения скважины, устанавливая через буровое оборудование и корпус фонтанной арматуры блок-трубодержатель и размещая над ним в корпусе фонтанной арматуры блок каналов, после чего демонтируют буровое оборудование.

3. Система управления технологическим комплексом, включающая подводную и судовую станции управления, каналы управления буровым оборудованием с разъемными элементами, соединенные с исполнительными механизмами противовыбросового оборудования и судовой станцией управления, каналы управления эксплуатационным оборудованием с разъемными элементами, соединенные с исполнительными механизмами фонтанной арматуры и подводной станцией управления соответственно, отличающаяся тем, что она содержит дополнительный канал для управления через подводную станцию управления исполнительными механизмами средств герметичного соединения бурового оборудования с буровым судном и фонтанной арматурой, судовая станция управления содержит пульт управления, соединенный каналом управления с подводной станцией управления.

4. Система управления технологическим комплексом по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена аварийными каналами для управления с судовой станции исполнительными механизмами средств герметичного соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4