Глава 2. АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ ТИНЫ MБУ

Классификация МБУ

Морские буровые установки (МБУ) как сооружения для разведки и разработки морских месторождений представляют собой наиболее многочисленную группу сооружений на шельфе, требующую определенной классификации.

Любая классификация основывается на признаке или совокупности признаков. Основным признаком представленной классификации (рис. 2.1) является мобильность, что позволяет разделять установки на стационарные (неподвижные) и подвижные (плавучие).

Рис. 2.1. Классификация морских буровых установок

Плавучая буровая установка (ПБУ) – сооружение, способное выполнять буровые работы с целью разведки или эксплуатации природных ресурсов, находящихся под дном моря.

В литературе существует множество терминов для обозначения конструктивных элементов ПУ. Будем придерживаться терминологии, приведенной на рис. 2.2.

Нормально эксплуатирующаяся ПБУ может находиться в трех состояниях: рабочем – с целью производства буровых работ и других подобных операций при действии внешних эксплуатационных нагрузок, перехода (транспортном) – связано с перемещением ПБУ из одного района в другой, и состоянии штормового отстоя, при котором прекращается выполнение буровых работ. ПБУ, которые в рабочем состоянии контактируют с морским дном, можно подразделить на погружные и самоподъемные. ПБУ, не контактирующие с морским дном в рабочем состоянии, делятся на полупогружные и платформы с натянутыми связями. По способу осуществления перехода ПБУ делятся на самоходные и несамоходные (буксируемые). Стационарными считаются те сооружения, которые в течение всего периода эксплуатации остаются на месте. Плавучие сооружения неоднократно меняют свое местоположение в течение периода эксплуатации в пределах одного или нескольких месторождений.

Рис. 2.2. Конструктивные элементы плавучих буровых установок: а – ППБУ; б – СПБУ

1 – буровая вышка; 2 – вертолетная площадка; 3 – жилой блок (жилой модуль) 4 – функциональный блок (функциональный модуль); 5 – корпус, «верхнее строение» для СПБУ иногда применяют название «понтон»; 6 – стабилизирующая колонна; 7 – якорная связь; 8 – водоизмещающий понтон (иногда называют «нижний понтон»); 9 – решетка; 10 – буровая колонна; 11 – опорная колонна

По расположению верхнего строения стационарные БУ подразделяются на надводные и подводные. Надводные испытывают значительные нагрузки от воздействия волн, течений, ветра, льда.

Подводные сооружения для морского бурения, существующие пока лишь в проектах, и подводные добывающие системы, опыт эксплуатации которых постепенно накапливается, не испытывают ледовых, ветровых и большинства волновых нагрузок. Такие сооружения считаются перспективными для арктических районов с глубинами до 150 м.

Существует несколько способов фиксации надводных и подводных стационарных установок на грунте, но преимущественно применяется два: за счет собственной массы установки (гравитационные) и за счет монтажа установки с предварительно сооруженным специальным свайным основанием (установки на свайном основании). Первые опираются непосредственно на морское дно, и их устойчивость достигается за счет собственной массы балласта и значительной площади контакта с грунтом. Вторые возводятся на мягких грунтах, когда вес сооружения, сдвигающие усилия и опрокидывающие моменты от внешних воздействий передаются через сваи на более плотные слои грунтового основания.

По конструкции и применяемым при строительстве материалам надводные морские БУ делятся на стальные и железобетонные.

Внешний вид МБУ различных архитектурно-конструктивных типов (АКТ) приведен на рис. 2.3, а их характеристики – в табл. 2.1.

Масса стационарной буровой платформы существенно зависит от глубины моря и района эксплуатации и может достигать нескольких десятков и даже сотен тысяч тонн.

Ферменные конструкции стационарных платформ доставляются к месту бурения на специальных баржах, плотах или за счет собственной плавучести. При этом использование барж целесообразно для платформ, предназначенных для эксплуатации на относительно малых глубинах, когда масса ферменных конструкций сравнительно невелика. С увеличением этой массы реализация такого способа транспортировки связана со значительными трудностями, вызванными необходимостью обеспечивать остойчивость баржи с тяжелым грузом и высоко расположенным центром тяжести.

Транспортировка ферменных конструкций за счет их собственной плавучести требует применения трубчатых элементов большого диаметра, что приводит к увеличению волновых нагрузок и удорожанию буровых платформ.

Наиболее предпочтительным является использование специальных плотов. Этот способ лишен недостатков двух предыдущих, а возможность многократного использования плота делает оправданным расходы на его постройку.

Таблица 2.1

Характеристики морских буровых установок

Примечание. Все платформы, за исключением № 6 и № 18, являются стационарными.

Рис. 2.3. Морские буровые установки для добычи углеводородов

Ведутся разработки проектов ППБУ, крепящихся ко дну с помощью якорных растяжек (подробнее см. параграф 2.5). Особенностью является то, что платформа крепится к мертвым якорям на гибких тросовых растяжках такой длины, которая необходима для поддержания избыточной плавучести, обеспечивающей натяжение тросов и тем самым устойчивость положения корпуса платформы. Преимущества платформ указанного типа заключаются в том, что рост стоимости их постройки с увеличением глубины моря, при которой ведутся работы, незначителен; кроме того, они менее, чем платформы других типов, чувствительны к подводным землетрясениям и их перестановка на новые места бурения не вызывает особых трудностей.

К недостаткам таких платформ следует отнести возможность горизонтальных смещений, которые усложняют соединение их с оборудованием устья скважин. Подробнее перечисленные типы установок будут рассмотрены в соответствующих разделах настоящей главы.