ППБУ (полупогружные плавучие буровые установки) — техника для бурения морских скважин

Обзор и характеристики плавучих буровых установок

Ещё с конца XIX и до 30-х годов XX в. для бурения в акватории возводились искусственные острова. Однако постоянно возрастающие энергетические потребности стран в совокупности со сложностью возведения насыпных островов на всё больших глубинах послужили причиной появления в 60-х гг. XX века плавучих полупогружных буровых установок. Они сделали доступным бурение в тех местах, где гравитационные установки, опирающиеся на дно, использоваться не могли.

Виды плавучих буровых установок

До сих пор бурение морских скважин осуществляется с несколькими типами плавучих буровых платформ:

  • Самоподъёмной плавучей установкой – монтируется на дно при помощи специальных опор, корпус поднимается над поверхностью воды на недосягаемую для волн высоту.
  • Буровых судов – благодаря высокой автономности и мобильности используются в отдалённых районах. Не могут эксплуатироваться при большом волнении моря.
  • Полупогружных плавучих установок, включающих собственно буровую площадку, понтоны, заполняемые забортной водой, и стабилизирующие колонны. — именно ППБУ являются наиболее востребованными при добычи нефти и газа.

Особенности применения полупогружных буровых установок

Создание полупогружных буровых (ППБУ) явилось следствием необходимости проведения бурения на глубинах более 100 м. По мере развития технологии появилась возможность при помощи данных платформ проводить бурение глубиной до 10000 м при глубине акватории до 6000 м. Размещается конструкция на понтонах непосредственно над местом бурения.

Фото полупогружной плавучей буровой установки

Сфера применения и особенности полупогружных плавучих буровых установок

В основном ППБУ служат для разведочного бурения.

Нефтяные и газовые структуры при этом находятся на глубине примерно от 90 м, когда эксплуатация самоподъёмных платформ становится уже неоправданной.
Транспортируются платформы до места работ как самоходным способом, так и при помощи буксиров. На месте удерживаются огромными якорями массой приблизительно 15 т.

Однако поддерживать постоянную нагрузку на подобную плавучую конструкцию довольно сложно и дорого, поэтому в современных ППБУ, таких как Deepwater Horizon, применяется цифровая система позиционирования, которая постоянно удерживает платформу при помощи подводных двигателей. Используя данную систему, от заданного места платформа может отклониться всего на несколько метров.

Конструкция

В конструкцию таких платформ входят верхний корпус, нижние понтоны, стабилизирующие колонны. Последние сверху присоединяются к корпусу, а в нижней части – к понтонам. При заполнении понтонов морской водой происходит их погружение (обычно на 18-30 м), при этом над поверхностью воды находится часть колонн и сам верхний корпус. Далее система заякоривается. В результате площадь ватерлинии резко уменьшается, что способствует уменьшению волновых нагрузок и облегчает задачу неподвижного удерживания платформы на месте.

Внутреннее пространство колонн имеет водонепроницаемые отсеки, в которых размещается различное оборудование, складские помещения, технологические и энергетические блоки. Понтоны также имеют внутренние отсеки, предназначенные для размещения технической и балластной воды, масла, топлива и т. п.

Схема полупогружной буровой установки

Конструкция ППБУ

Виды ППБУ

Конструкций ППБУ сегодня много, различаются они как по способу транспортировки, о чём выше уже было упомянуто, так и по способу удержания. Последняя классификация предусматривает возможность создания следующих типов платформ:

  • с системой удерживания при помощи якорей,
  • с динамическим позиционированием,
  • с удерживанием при помощи натяжных опор.
По понятным причинам ППБУ с якорной системой удерживания могут использоваться для бурения на довольно небольших (до 300 м) глубинах.
В противном случае приходится существенно наращивать длины тросов якорей, увеличивать габариты и массу якорных лебёдок. В результате дрейф основания увеличивается.

Динамическое позиционирование платформы позволяет значительно упростить задачу удержания установки в неподвижном состоянии. Данная система состоит из вычислительной машины, акустической аппаратуры и восьми винтов продольного и поперечного направлений.

Принцип работы системы удерживания платформы

Устройство и принцип работы ППБУАкустическая аппаратура принимает свои же сигналы, отражаемые ото дна, а вычислительная машина, соответственно, определяет текущие координаты установки и при необходимости подаёт сигналы на двигатели, возвращая платформу в исходное местоположение. Эффективность данной системы с глубиной только возрастает, поэтому используют ППБУ с динамическим позиционированием для работ на глубинах до 6000 м.

ППБУ вышеперечисленных систем удерживаются полупогруженными в воду благодаря плавучести опор. Однако данная конструкция чрезвычайно чувствительна к изменениям схемы нагрузки платформы, возникающим, например, при перемещении тяжёлого оборудования на верхнем корпусе.

На приливно-отливных акваториях работать на этих платформах чрезвычайно тяжело – установка смещается по горизонтали, что вызывает провисание или обрыв тросов якорей.
Этих недостатков лишён третий тип конструкции ППБУ – на натяжных опорах. В настоящее время они используются наиболее активно. Их основные элементы – опоры, понтоны, фундамент и растяжки для их соединения.

Схема монтажа данной ППБУ следующая:

  1. Фундамент, часто выполняемый в виде пустотелой массивной ёмкости, первым буксируется на место, куда доставляются и растяжки нужной заранее просчитанной длины.
  2. Растяжки нижними концами сцепляются скобами с фундаментом, отсеки которого заполняется водой пока лишь частично. Количество воды рассчитывается таким образом, чтобы фундамент погрузился не до самого дна, а на расстояние, на котором верхние части растяжек находились бы над поверхностью воды.
  3. Фундамент опускается в воду. Растяжки имеют положительную плавучесть, поэтому под водой они сами занимают вертикальное положение.
  4. Далее приходит платформа, верхние края растяжек закрепляются на понтонах, после чего оставшиеся секции фундамента полностью заполняются водой. Далее фундамент погружается на дно, увлекая понтоны на просчитанную глубину.

Популярные модели

В мире построено много плавучих нефте- и газодобывающих платформ, и каждая из них способна поразить обывателя своими масштабами. Это настоящие плавучие города посреди моря, в которых живут и работают десятки и даже сотни человек.

West Alpha

Одной из известнейших ППБУ можно смело назвать West Alpha. Именно на этой платформе в сентябре 2014 года в Карском море при бурении скважины «Университетская-1» было обнаружено крупное месторождение, названное в последствие «Победа». Сама же West Alpha – это норвежская буровая, построенная в 1986 году.

ППБУ West Alpha

Обзор буровой установки West Alpha

До вышеназванного события эксплуатировалась исключительно в норвежских водах, но для работы в условиях крайнего севера была соответствующим образом модернизирована – добавили оборудование для мониторинга ледовой обстановки и установили систему для предотвращения столкновений с айсбергами.

Характеристики West Alpha:

Параметры Показатели
Водоизмещение конструкции, т 17 193
Длина, м 89
Глубина акватории, м от 60 до 600
Глубина бурения, м 7000

 

«Северное сияние»

ППБУ «Северное сияние» — чрезвычайно большая и одна из наиболее современных в своём классе. Оснащена огромным количеством современного оборудования, причём не только импортного. Построена по заказу «Газпрома» для строительства разведочных и эксплуатационных скважин в суровых условиях на Выборгском СЗ.

Платформа позволяет бурить скважины глубиной до 7500 м на акватории от 70 до 500 м глубиной.

Фиксируется восьмью якорями весом каждый по 15 т.
Эксплуатироваться может при волнении моря до 8 баллов. Имеет подруливающие устройства и способна к самостоятельному передвижению со скоростью до 8 узлов.

Фото плавучей буровой установки «Северное сияние»

Модели полупогружных буровых установок "Северное сияние"

«Арктическая»

«Арктическая» относится к классу СПБУ и предназначена для бурения на шельфе разведочных и эксплуатационных скважин. Стоит она на трёх цилиндрических опорах шестиметрового диаметра высотой 72 м. Буровой блок размещается в кормовой части установки на выдвижной консоли. Вертолётная площадка и жилой комплекс — в носовой части. Главный проектант – ЦКБ «Коралл».

Характеристики СПБУ «Арктическая»:

Параметры Показатели
Размеры (длина/ширина/высота), м 106/75/75
Водоизмещение, т 16 350
Глубина бурения, м 6 500
Глубина акватории, м 10-30

Плавучая буровая установка «Арктическая»

Виды плавучих буровых установок

«Беркут»

Одна из самых больших в мире ледостойких буровых платформ, обладающая массой надводной части 45 тыс. т. Устанавливается на гравитационное основание. Платформа оборудована системами защиты, позволяющими ей выдерживать землетрясения до 9 баллов и ледяные глыбы толщиной до 2 м.

Конструктивно представляет собой бетонный кессон прямоугольной формы с четырьмя бетонными колоннами высотой 55 м для размещения верхнего сооружения. Устанавливается на грунте при заполнении кессона и опор морской водой. С береговым комплексом сообщается посредством двух 500-мм трубопроводов.

Платформа оснащается дополнительной мобильной буровой установкой для разведочного бурения на удалении до 7 километров от основной платформы.
Установлена для освоения месторождения Аркутун-Даги летом 2014 года, входит в проект «Сахалин-1». Работает на глубине 30-40 м.

Видео обзор ППБУ на примере платформы «Северное сияние»:

Поделиться:
2 Комментария
  • Игорь says:

    ППБУ — это сложные инженерные сооружения, которые находятся в открытом море. Кроме своего основного назначения, бурения скважин на морском дне, плавающая платформа буровой, должна противостоять даже самым сильным штормам и обеспечивать безопасную работу морской платформы. Количество морских буровых платформ с каждым годом будет увеличиваться, сегодня, например, есть уже несколько работающих буровых в Черном море.

  • Михаил says:

    Характеристики Арктической взяты с базового проекта этой установки. Автора статьи вообще не смутило то, что описание с фото вообще не сходится. Какие цилиндрические опоры длиной 30 м, посмотрите на фото, протрите глаза!
    Опоры трехгранные ферменные, обеспечивают глубину постановки от 7 до 100 метров.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.