ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН С МОРСКОГО ДНА

Предложение относится к горной промышленности и может быть использовано в процессах образования скважин и выработок, проходимых с морского дна без применения надводных платформ.
Решение этой технологической проблемы в мировой добывающей промышленности ведут по двум направлениям: созданием сверхмощных буровых платформ, способных выдерживать морские течения, волнения водной поверхности и тонкие ледовые покровы; разработкой плавучих и погружаемых буровых средств [Kvaerner, Norvay, 1992;/ SU №510100, Е21В 7/12, 25.12.1974.].
Существенными и очевидными недостатками таких буровых комплексов является значительная материалоемкость и габариты, определяющие высокую стоимость оборудования и процесса бурения; кроме того при дрейфующих льдах, сильных течениях и аномальных атмосферных процессах работа таких буровых невозможна ввиду опасности срыва платформы и создания аварийной ситуации.
Наиболее близкой является технология и техническое оснащение для проходки скважин с морского дна, включающая установку превентора на дне водоема, проходку скважины с помощью бурильного устройства, слежение и контроль процесса подготовки устья и проходки скважины с помощью контрольной аппаратуры [RU №2178516, Е21В 7/12, 14.12.2000, А.Плугин].
Данная технология использует более эффективный метод проходки и буровое оборудование, способное вести процесс со дна водоема, однако, эта технология обладает существенным недостатком, заключающемся в несовершенной, в связи с прогрессирующими требованиями, технической схеме оснащения и регламенте выполнения придонных работ, монтажа превентора, организации подводного бурения скважины в сложных условиях гидравлического
воздействия на все оборудование, которое не имеет средств защиты и приборного обеспечения всех операций проходки, закрепления стенок скважины, управления арматурой на ее устье и организации эксплуатации пройденной скважины. Эти недостатки значительно сужают технологические возможности и области применения данной технологии.
Технической задачей и технологическим эффектом процесса проходки скважин является сокращение материальных затрат и времени на процесс образования подводной скважины, автономность процесса при значительных глубинах и наличии мощных ледовых покровов на акватории района проходки скважин, а также в процессах когда невозможно или неэффективно использовать надводные буровые платформы, в частности, в районах тайфунов, при частых разрядных молниевых процессах в атмосфере.
Это достигается за счет реализации технологии проходки скважин с морского дна, включающей установку превентора на дне водоема, проходку скважины с помощью бурильного устройства, слежение и контроль процесса проходки с помощью контрольной аппаратуры, при этом в технологии в качестве бурильного устройства используют буровые аппараты с автономным энерговооружением, имеющими генератор рабочего агента и рабочий орган с породоразрушающими сопловыми насадками, превентор оснащен защитным куполом, сообщающим свою полость с водной средой посредством люка и клапанов, встроенных в стенку купола, под куполом размещены буровые аппараты, рабочая и контрольная аппаратура, при этом управление процессом и обслуживание ведут с помощью мобильных плавсредств подводного плавания, имеющими герметизированный корпус, установленные на нем движители, осветительную систему и приборы подачи сигналов управления на контрольную аппаратуру, размещенную под куполом.
Технология проходки скважин использует плавсредства, оснащенные управляющей гидроакустической аппаратурой с излучателями гидроакустических волн, светоизлучающие приборы.
Технология проходки скважин реализуется также при проходке скважины под ледовым покровом и на значительной глубине, при этом превентор, стенки купола и подводные плавсредства имеют упрочняющие элементы в виде прочного остова из шпангутов и балок.
На фиг.1 приведена принципиальная технологическая схема проходки скважин;
На фиг.2 показан общий вид технического оснащения для проходки скважин в геоструктурах, начиная с морского дна.
Технологическое оборудование включает превентор 1, монтируемый на морском дне, буровые аппараты 2 с автономным энерговооружением для независимой работы в сложных условиях морского дна 3, в грунте которого закрепляют анкеры 4, соединенные тросовыми оттяжками 5 с конструкцией превентора, имеющего рабочий цилиндр 6 для приема аппарата на устье скважины. Превентор 1 может работать без защиты от водной среды, но при наличии сильных морских течений его оборудуют защитным куполом 7, имеющим люк 8 с клапанами 9 для сообщения его полости с водной открытой средой. Конструкцию купола 7 целесообразно выполнить с упрочняющими элементами 10, 11, 12 в виде шпангоутов и балок, формирующих прочный остов купола, поверхности которого покрыты слоем 13, 14 для снижения ее уязвимости гидравлическому воздействию морской среды.
Под куполом размещена рабочая и контрольная аппаратура 15, 16, 17 для осуществления регламента процесса образования скважины. Превентор также имеет средство перекрытия своего цилиндра 6, выполненное в виде поршня 18, тело которого 19 размещено в боковом цилиндре 20 и имеет перепускное отверстие 21 для перекрытия сечения 22 и подачи остатка рабочей среды в патрубок 23. Ниже цилиндра 20 выполнен еще один патрубок 24 с клапаном 25 для перепуска жидкой и газообразной среды из полости цилиндра 6 в патрубок 26, встроенный в полость 27 превентора (фиг.1), имеющего крышки 28 и 29. При технической необходимости купол может открываться на замках 30, 31 для сообщения или герметизации на глубине 32 водной среды.
Буровые аппараты 2 оснащены датчиками 33 показаний давления в полости скважины 34 при работе на забое аппарата 2, его генератора 35 рабочего агента, рабочего органа 36 имеющего породоразрушающий инструмент 37, 38 и 39 на его образующей.
При проходке скважины на значительной глубине (Н, 32) и при наличии мощного ледового покрова 40 на акватории используют оснащение в виде аппаратов 41 и 42 подводного плавания с движителями 43 на пилонах 44; корпус 45 выполнен прочным и имеет световое 46 и гидроакустическое 47 оснащения, как и аппарат 42: с движителями 48, корпусом 49 и аналогичным оснащением 50, 51 (фиг.1,2),обслуживающих рабочую придонную площадку 52 «РП», превентор 1 и процессы в скважине 34. А при выходе флюида (или газа) его отводят в накопительную емкость 53 из полости 6, 22 и 27. Стенки скважины закрепляют колонной труб 54.
Работа технологического комплекса, как она частично изложена выше, осуществляется следующим образом. На дне водоема 3 монтируют превентор 1 со всем указанным его техническим оснащением, используя при этом подводные аппараты 41 и 42. Во время монтажа через люк 8 под купол 7 подают буровые аппараты 2, один аппарат вводят в полость 6 превентора, включают в работу с помощью излучателей гидроакустических волн 47 и 51, подавая сигналы на аппаратуру 15, 16 и 17 и ведут проходку скважины 34, разрушая породу на забое рабочим органом 36 аппарата 2 (метод подводного бурения А.Плугина). Для слежения за процессом бурения область рабочей площадки 52 освещают системой излучателей 46, 50, 51, сигналы можно вывести на обрабатывающее устройство компьютера и на мониторы(на чертеже не показаны, как широко известная система приборного обеспечения, например, система PC 840-V2). При попадании в полость скважины флюидов (газов) из проходимых геологических горизонтов их отводят через систему патрубков 23 и 26 и при необходимости (флюид) накапливают в емкости 53 для изучения состава и возможного использования в качестве сырья.
После выполнения буровых работ осуществляют демонтаж купола, превентора и остального указанного технологического оборудования, удаляя его с помощью аппаратов 41, 42 на новую подводную рабочую площадку, или - на борт вспомогательного судна для техосмотра и передислокации.
Таким образом, разработанная технология бурения с морского дна является универсальной, высокоэффективной и превосходит известные аналоги по всем тактико-техническим показателям, обладая также возможностью дальнейшего развития.