Устройство для защиты самоподъемной плавучей буровой установки (спбу) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях и способ его установки

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений и предназначено для защиты самоподъемной плавучей буровой установки на шельфе замерзающих морей. Устройство для защиты самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях включает защитную ледостойкую конструкцию (ЗЛК) с отсыпкой грунтового ядра внутри нее. ЗЛК выполнена в виде цельной двустенной оболочки, обладающей запасом плавучести за счет ее герметичности, с днищем и палубой по контуру оболочки, с шахтными отверстиями для опускания в них опорных колонн СПБУ и снабжена балластной системой, включающей помещение балластных насосов, направлением для бурения, швартовым, буксировочным и якорным устройствами. Способ установки устройства для защиты СПБУ для бурения разведочных скважин в ледовых условиях в рабочее положение включает изготовление ЗЛК, ее транспортировку на плаву, установку на дно водоема в проектное положение, отсыпку грунтового ядра, при этом установку ЗЛК на дно водоема в проектное положение осуществляют в состыкованном с СПБУ положении, причем стыковку СПБУ с ЗЛК осуществляют в подводном положении ЗЛК путем ориентирования СПБУ над ней таким образом, чтобы опорные колонны СПБУ находились над шахтными отверстиями ЗЛК, после чего производят опускание опорных колонн в шахтные отверстия, всплытие ЗЛК за счет ее дебалластировки вместе с СПБУ, транспортировку комплекса на точку бурения и погружение на дно в проектное положение. Изобретение направлено на повышение эффективности использования буровых установок типа СПБУ путем обеспечения возможности бурения разведочных скважин в зимнее время в ледовых условиях, сокращение сроков и стоимости строительства СПБУ с ЗЛК. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений, в частности к устройствам для защиты самоподьемной плавучей буровой установки на шельфе замерзающих морей для бурения разведочных скважин в ледовых условиях.

Для бурения разведочных скважин в морских условиях в зависимости от глубины воды обычно используются самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ), плавучие полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС). Использование перечисленных буровых установок в замерзающих морях возможно только в межледовый период, поскольку они не рассчитаны на использование в условиях воздействия ледовых нагрузок.

Известны ледостойкие мобильные буровые платформы, использовавшиеся для бурения разведочных скважин в ледовых условиях: "MOLIKPAQ" (Mobile Arctic Caisson) /Материалы фирмы Guff Canada/, SSDC on MAT "CANMAR" (Single Steel Drilling Caisson) /Сб. "Arctic Offshore Technology Conference", 1985, 1986/, "CIDS" (Concrete Island Drilling System) / Сб. "Offshore Technology Conference", 1984/, представляющие собой гравитационные стальные или железобетонные конструкции кессонного или ячеистого типа, в рабочем положении устанавливаемые на дно.

Недостатком мобильных ледостойких платформ является их значительная стоимость, в основном, из-за большой материалоемкости. Так, например, стоимость строительства платформы "MOLIKPAQ" оценивается в 100 млн. долл. США (в ценах 1984 года), а полная стоимость предварительных работ, включая научно-исследовательские, опытно-конструкторские и опытную эксплуатацию оценивается в 2 млрд. долл. США.

Известны способы применения СПБУ для бурения разведочных и кустов эксплуатационных скважин с использованием морских ледостойких платформ, включающие буксировку платформ на точку бурения, балластировку их, установку на дно, закрепление их сваями ко дну и использование СПБУ в качестве верхнего строения, устанавливаемого на опорные колонны ледостойкой платформы (Патент России №2076919, кл. Е02В 17/00, Патент России №2040638, кл. Е02В 17/00).

Известны также способы монтажа для использования в гидротехническом строительстве, в частности при возведении искусственных островов, включающие, установку оконтуривающей оболочки, образование грунтового ядра внутри нее и установку верхнего строения платформы в виде блок-модулей (авторское свидетельство SU, 1752866, кл. Е02В 17/00, 1992), после образования грунтового ядра внутри оболочки производят забивку свай, на которые монтируют несущую палубу (Патент России №2107773, Е02В 17/00, 1998).

Недостатками этих способов являются: большая материалоемкость работ, связанная с изготовлением на заводе большого количества панелей для оконтуривающей оболочки и выполнением свайного фундамента.

Известен также способ защиты гидротехнического сооружения от воздействия льда, волн, течений и устройство для его осуществления, включающие изготовление защитной оболочки, ее транспортировку на плаву, установку на дно в проектное положение, отсыпку грунтового ядра (Патент России №2061145, кл. Е02В 17/00).

Недостатком этого изобретения являются сложность конструкции защитной оболочки, ее многодельность, сложность и длительность монтажа, а закрепление конструкции сваями лишает ее одного из основных достоинств буровых установок для разведочного бурения - их мобильности.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а также повышение эффективности использования существующих буровых установок типа СПБУ за счет использования их для бурения разведочных скважин в ледовых условиях, повышение эффективности проектирования и строительства защитного ледостойкого сооружения за счет сокращения сроков и стоимости строительства.

Технический результат изобретения заключается в значительном снижении материалоемкости защитного ледостойкого сооружения за счет упрощения его конструкции, сокращение сроков и стоимости строительства.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для защиты самоподьемной плавучей буровой установки (СПБУ) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях включает защитную ледостойкую конструкцию (ЗЛК) с отсыпкой грунтового ядра внутри нее. Защитная ледостойкая конструкция выполнена в виде цельной двустенной оболочки с днищем и палубой по контуру оболочки, с шахтными отверстиями для опускания в них опорных колонн СПБУ и снабжена направлением для бурения, швартовым, буксировочным и якорным устройствами.

Поставленная цель достигается также тем, что установку ЗЛК в проектное положение на дно водоема осуществляют в состыкованном с СПБУ положении с заведенными опорными колоннами внутрь шахтных отверстий, причем стыковку СПБУ с ЗЛК осуществляют в подводном положении ЗЛК путем ориентирования СПБУ над ней таким образом, чтобы опорные колонны находились над шахтными отверстиями, после чего производят опускание опорных колонн в шахтные отверстия, всплытие ЗЛК за счет ее дебалластировки вместе с СПБУ, транспортировку комплекса на точку бурения и погружение на дно в проектное положение.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано конструктивное устройство защитной ледостойкой конструкции (вид сверху), на фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1, фиг.3 - разрез 2-2 на фиг.1. На фиг.4 показана защитная ледостойкая конструкция в сборе с СПБУ, установленная на дно в точке бурения (разрез 1-1 на фиг.5), на фиг.5 - защитная ледостойкая конструкция в сборе с СПБУ (вид сверху). На фиг.6-11 показана технологическая последовательность операций по стыковке защитной ледостойкой конструкции с СПБУ, установке ее вместе с СПБУ на дно для бурения разведочных скважин в ледовых условиях.

Устройство для защиты самоподьемной плавучей буровой установки (СПБУ) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях включает защитную ледостойкую конструкцию (ЗЛК) 1.

Защитная ледостойкая конструкция 1 представляет собой цельную двустенную оболочку с днищем и палубой по контуру оболочки, обладающую запасом плавучести за счет ее герметичности, с засыпкой грунтом 3 (песком) внутри в рабочем положении для обеспечения устойчивости конструкции при эксплуатации. Форма оболочки в плане и ее размеры определяются, исходя из схемы расположения опорных колонн 4 СПБУ 2 (СПБУ различного типа могут иметь три или четыре опорные колонны). Высота ЗЛК определяется глубиной воды, при которой намечается бурение разведочной скважины с учетом нормативного запаса над уровнем воды. Оптимальная глубина воды, при которой целесообразно использовать ЗЛК, составляет примерно 25-30 метров. При большей глубине воды ЗЛК возможно устанавливать на грунтовую отсыпку или на специальную фундаментную плиту.

В стенках ЗЛК устраивают шахтные отверстия 5 для опускания в них опорных колонн 4 СПБУ 2 и предусматривают направление 6 для бурения. ЗЛК должна обладать достаточным запасом плавучести для того, чтобы нести на себе саму СПБУ после стыковки последней с ЗЛК.

ЗЛК снабжается балластной системой, включая помещение балластных насосов 7, а также швартовым, якорным и буксировочным устройствами (не показано). Управление балластной системой, включая энергоснабжение, осуществляется по временным линиям управления и энергоснабжения 8 со вспомогательного судна или других плавучих технических средств 9.

Устройство и способ применяются следующим образом.

В межледовый период ЗЛК 1 буксируется на плаву на место стыковки с СПБУ 2 (фиг.6). Стыковка может производиться как с установкой ЗЛК на дно 11, так и погружением ее под воду с удержанием в погруженном состоянии с помощью плавучих кранов 9. Место стыковки выбирается с учетом глубины воды таким образом, чтобы глубина воды над ЗЛК обеспечивала бы заводку СПБУ 2 в транспортном положении над ЗЛК 1.

Затем осуществляют балластировку ЗЛК 1, ее погружение под воду, установку на дно 11 или удержание ее в подводном положении с помощью плавкранов 9, заводку СПБУ 2 над ЗЛК 1 и ориентирование ее таким образом, чтобы опорные колонны 4 находились над шахтными отверстиями 5 (фиг.7). При балластировке ЗЛК 1 осуществляют поддержание ЗЛК на тросах 10 с плавкранов 9 с тем, чтобы избежать при ее погружении рыскания последней в горизонтальных направлениях.

Удержание ЗЛК от горизонтальных перемещений при стыковке с СПБУ может быть осуществлено при помощи якорной системы (не показано).

Осуществляют частичную дебалластировку ЗЛК 1 и ее всплытие до днища корпуса СПБУ 2 так, чтобы шахтные отверстия совпадали с направлением опорных колонн 4 и затем осуществляют спуск опорных колонн в шахтные отверстия 5 до днища шахтных отверстий (фиг.8).

После этого осуществляют окончательную дебалластировку ЗЛК 1, ее всплытие вместе с СПБУ 2 и буксировку комплекса на точку бурения (фиг.9).

На точке бурения производят балластировку ЗЛК 1, погружение ее и установку на дно 11, подъем палубы СПБУ 2 на опорных колоннах 4 на необходимую высоту, засыпку внутреннего пространства ЗЛК грунтом 3 (песком) (фиг.10). После этого осуществляют бурение разведочной скважины.

После бурения скважины демонтаж установки осуществляют в обратном порядке: спуск палубы СПБУ 2, установку ее на ЗЛК 1, дебалластировку ЗЛК 1, всплытие ее вместе с СПБУ 2, буксировку комплекса на новую точку бурения.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого технического решения является возможность круглогодичного использования в арктических условиях самоподъемных плавучих буровых установок для бурения разведочных скважин. Кроме того, экономический эффект получается в связи со значительно меньшей материалоемкостью конструкции по сравнению с мобильными ледостойкими платформами для разведочного бурения, а простота конструкции сокращает сроки ее проектирования и строительства.

1. Устройство для защиты самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях, включающее защитную ледостойкую конструкцию (ЗЛК) с отсыпкой грунтового ядра внутри нее, отличающееся тем, что ЗЛК выполнена в виде цельной двустенной оболочки, обладающей запасом плавучести за счет ее герметичности, с днищем и палубой по контуру оболочки, с шахтными отверстиями для опускания в них опорных колонн СПБУ и снабжена балластной системой, включающей помещение балластных насосов, направлением для бурения, швартовым, буксировочным и якорным устройствами.

2. Способ установки устройства для защиты самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ) для бурения разведочных скважин в ледовых условиях в рабочее положение, включающий изготовление защитной ледостойкой конструкции (ЗЛК), ее транспортировку на плаву, установку на дно водоема в проектное положение, отсыпку грунтового ядра, отличающийся тем, что установку ЗЛК на дно водоема в проектное положение осуществляют в состыкованном с СПБУ положении, причем стыковку СПБУ с ЗЛК осуществляют в подводном положении ЗЛК путем ориентирования СПБУ над ней таким образом, чтобы опорные колонны СПБУ находились над шахтными отверстиями ЗЛК, после чего производят опускание опорных колонн в шахтные отверстия, всплытие ЗЛК за счет ее дебалластировки вместе с СПБУ, транспортировку комплекса на точку бурения и погружение на дно в проектное положение.