Морские буровые установки
Яндекс.Метрика
Буровые установки :: Полупогружные плавучие буровые установки
Буровые установки > Полупогружные плавучие буровые установки

Полупогружные плавучие буровые установки (semisubmersible drilling rig)


Полупогружные плавучие буровые установки (semisubmersible drilling rig) представляют из себя плавучую конструкцию большая часть которой (а именно - понтоны) погружена в воду на значительную глубину. Это обусловлено стремлением уменьшить влияния волновых воздействий на корпус ППБУ. Погруженные в воду понтоны соединяются с верхним корпусом морской буровой установки с помощью системы вертикальных и наклонных раскосов и вертикальных колонн. Эти колонны обеспечивающие остойчивость всего сооружения называются стабилизирующими. На верхнем корпусе размещаются жилые помещения, все оборудование и большинство запасов.


Полупогружные установки по сравнению с другими плавучими сооружениями имеют наибольшее разнообразие архитектур конструктивных типов.

Форма верхнего строения зависит от конструктивного размещения водоизмещающих понтонов. Верхнее строение в плане, в зависимости от количества понтонов может быть треугольной, прямоугольной, пятиугольной или круглой формы. Конструкция верхнего строения обычно выполняется или как площадка, на которой размещается жилые модули и технологическое оборудование, или как единый корпус понтонного типа, в котором размещаются жилые помещения и различное оборудование.

Архитектурный тип полупогружной морской буровой установки также определяется количеством понтонов. На ранних этапах развития ППБУ количество понтонов могло доходить до 5. В настоящее время при строительстве подавляющего числа морских буровых установок полупогружного типа применяется катамаранная схема. Форма понтонов у таких ППБУ обычно бывает судовой или сигарообразной.

В случае отхода от катамаранной схемы применяются трех- или четырехпонтонные схемы. Водоизмещающий понтон может иметь кольцевую форму или состоять из пяти отдельных корпусов («Пентагон»). Установки типа «Пентагон» были построены серией 10 единиц для Северного моря. Водоизмещение 18 000 т, длина 103,1 м, ширина 99,1 м, диаметр стабилизирующих колонн 8,5 м, глубина моря в точке бурения до 365 м, экипаж 82 чел. После аварий в 1980 г. ППБУ «Александр Килланд» установки этого типа не строились.

Эксплуатируются полупогружные морские буровые установки (так же как и самоподъемные) в двух основных режимах: рабочем и транспортном.
При перегоне ППБУ для уменьшения сопротивления ватерлиния проходит по понтонам, а при этом высота надводного борта может превышать 40 м., вследствие чего возникает необходимость уменьшения площади парусности.

Это достигается путем горизонтального укладывания буровой вышки, если это предусмотрено конструктивно. В границах одной акватории перегоны ППБУ между точками бурения обычно осуществляются без изменения осадки буровой установки.

Остойчивость ППБУ при буксировке накладывает определенные ограничения на количество судовых и технологических запасов на борту буровой установки. При буксировке полупогружной плавучей буровой установки якоря обычно закрепляют на кронштейнах. Погодные условия буксировки, как правило, ограничены ветром в 7—8 баллов и волнением в 5—6 баллов, поскольку мощность используемых 2—3 буксиров – ограничена.
Постановка ППБУ на точку бурения при использовании якорной системы удержания производится путем заводки якорей с помощью буксиров или судов-снабженцев.

Самоходные ППБУ позиционируют носом навстречу наиболее вероятному направлению максимального внешнего воздействия.

Несамоходные установки используют в этом случае ориентированную раскладку якорей. Очередность раскладки якорей определяется действующим направлением ветра. После раскладки якорей якорные канаты подтягивают для создания предварительного натяжения, величину которого подбирают таким образом, чтобы при действии максимальных внешних сил установка смещалась бы в допустимых пределах. После завершения позиционирования в понтоны ППБУ принимают жидкий балласт для погружения установки по рабочую ватерлинию. Для бурения допустимое горизонтальное отклонение ППБУ составляет 4—5 % от глубины воды в точке бурения. Одним из главных факторов, влияющих на эффективность бурения, является вертикальная качка. В системе бурового оборудования применяются специальные компенсаторы вертикальной качки.

Нагрузки в процессе эксплуатации значительно меняются. При горизонтальных колебаниях разность сил натяжения якорных канатов противоположных бортов может достигать 12—15 %. Нагрузка на блок буровой вышки может достигать 5 МН при выдергивании буровой колонны в случае ее заклинивания. Менее значительные местные нагрузки (нагрузки при посадке вертолета, нагрузки при швартовке судов-снабженцев и буксиров) также необходимо учитывать при проектировании конструкции корпуса ППБУ.

Современные установки этого типа могут производить бурение при высоте волн до 10—12 м, скорости ветра 18—24 м/с, скорости течения до 1,5 м/с. Ухудшение погодных условий — усиление ветра и волнения — приводит к тому, что невозможно выдержать допустимые горизонтальные и вертикальные перемещения ППБУ. Экономическую эффективность сооружения определяет возможная продолжительность периода бурения.

При возрастании скорости ветра и высоты волн установка переходит в режим штормового отстоя. Буровую колонну поднимают и развинчивают. ППБУ связана с устьем скважины гибким шлангом, через который ведут прокачку бурового раствора. Натяжение якорных канатов ослабляют, чтобы уменьшить ветровые и волновые нагрузки. Такой режим называют «режимом ежегодного шторма» (в качестве расчетных принимают такую скорость ветра и высоту волны, вероятность появления которых — один раз в год). Горизонтальные колебания платформы достигают 7—40 % глубины моря. При дальнейшем усилении ветра и волнения ППБУ переходит в режим выживания (surviving). Расчетные параметры внешней среды при этом выбирают исходя из повторяемости один раз в 50—100 лет. В режиме выживания еще более ослабляют якорные цепи, разбирают буровую колонну. С целью уменьшения аппликаты центра тяжести свечи (звенья) буровой колонны укладывают горизонтально на палубу. Откачкой части балласта увеличивают клиренс на 1,5—2,0 м, чтобы избежать ударов волн в нижние конструкции верхнего строения.

В процессе эксплуатации ППБУ имеют три вида осадки: при бурении, в режиме штормового отстоя и на переходе. Осадка при бурении должна обеспечивать: оптимальные значения поперечной и продольной мета центрических высот при заданной проектной палубной нагрузке с учетом обеспечения мягкой реакции на пакет волн, а также максимального погружения подводных понтонов, чтобы уменьшить влияние орбитальных скоростей присоединенных масс пакета волн; достаточное отстояние верхней палубы от взволнованной поверхности моря, чтобы пропустить волну проектной высоты (последняя определяется пределами хода компенсатора вертикальных перемещений буровой колонны и реакцией установки на вертикальную качку).

Осадка в режиме штормового отстоя определяется из условий обеспечения максимального отстояния верхнего строения от взволнованной поверхности моря для исключения ударов волн по нему, минимальных напряжений в конструкциях установки за счет уменьшения амплитуд ее перемещений, а также минимального ветрового кренящего момента вследствие уменьшения площади парусности установки. Осадка на переходе определяется из условия обеспечения минимального надводного борта для достижения максимальной грузоподъемности, минимального волнового сопротивления и максимальной площади действующей ватерлинии для обеспечения остойчивости и мореходности.

 


Сайт управляется SiNG cms © 2010-2017