ПОДВОДНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН И ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБЫ ЕГО ТРАНСПОРТИРОВКИ, МОНТАЖА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
UNDERWATER STRUCTURE FOR DRILLING OIL-GAS WELLS AND PRODUCTION OF HYDROCARBONS AND METHODS OF ITS TRANSPORTATION, ASSEMBLY AND OPERATION

Изобретение относится к гидротехническому строительству сооружений, в частности используемых на акваториях длительно замерзающих морей, на которых освоение углеводородов с поверхности моря недоступно.
Известен подводный буровой комплекс для освоения месторождений углеводородов на шельфе арктических морей (М.И. Вайнерман, O.K. Эделев. Подводный буровой комплекс для освоения месторождений углеводородов на шельфе арктических морей, ж-л «Бурение и Нефть», №11, 2008, стр.9-12), рассчитанный на посадку на морское дно.
Недостатком такого сооружения является сложная и утяжеленная корпусная оболочка бурового комплекса при глубинах свыше 300 м, т.е. реально предлагаемое сооружение (а точнее - судно) может быть использовано на небольших примерно до 100 м глубинах (в то время как реальные глубины Северного Ледовитого океана значительно больше).
Техническим результатом заявленного изобретения является:
- ускоренный ввод месторождения в разработку благодаря круглогодичному бурению скважин;
- повышение безопасности и качества проводимых работ как в процессе бурения, так и при эксплуатации скважин за счет исключительно стабильных условий пребывания на глубинах от 100 до 120 м от уровня моря;
- повышение безопасности и надежности всего жизненного цикла благодаря снижению затрат, связанных с повышением прочности от ледовых воздействий и ледовых надвижек, а также за счет однократной смены бурового комплекса на добычной.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлена аксонометрия эскиза подводного сооружения (ПС) для бурения нефтегазовых скважин и добычи углеводородов;
- фиг.2 описывает тороидальную форму корпуса бурового или добычного комплекса;
- на фиг.3 представлен опорно-несущий подводный комплекс (ОНПК);
- фиг.4 и 5 иллюстрируют вид А и разрез Б-Б ОНПК соответственно.
1 - подводное сооружение (ПС) для бурения нефтегазовых скважин и добычи углеводородов;
2 - опорно-несущий подводный комплекс (ОНПК) ПС;
3 - буровой или добычной комплекс ПС;
4 - опорно-несущая плита (ОНП) ОНПК;
5 - устьевой комплекс ОНПК;
6 - устьевой блок ОНП;
7 - энергетический блок ОНП;
8 - жилой блок ОНП;
9 - блок жизнеобеспечения ОНП;
10 - внутренний круговой коридор ОНП;
11 - внешний круговой коридор ОНП;
12 - переходы ОНП;
13 - секционированные балластные понтоны ОНП;
14 - движители ОНП.
Подводное сооружение (ПС) 1 для бурения нефтегазовых скважин и добычи углеводородов компонуется из опорно-несущего подводного комплекса (ОНПК) 2 и бурового или добычного комплекса (БК/ДК) 3, общий вид которого представлен на фиг.1.
ОНПК 2 представляет собой конструкцию сложной формы, состоящую из опорно-несущей плиты (ОНП) 4 и устьевого комплекса (УК) 5, см. фиг.1, 3, 4, 5.
ОНП 4 в свою очередь содержит, см. фиг.3, 4, 5:
- устьевой блок 6 (УБ), энергетический блок 7 (ЭБ), жилой блок 8 (ЖБ), а также блок жизнеобеспечения 9 (ЖОБ);
- внутренний 10 и внешний 11 круговые коридоры, включая соединяющие их радиальные переходы 12;
- секционированные балластные понтоны 13 круговой формы и движители 14 (количество движителей не менее 4-х штук).
Удержание ПС в вертикальном положении на заданной точке на весь период пребывания обеспечивается за счет регулирования заполнением отдельных секций балластных понтонов 13 ОНП, при этом удержание в горизонтальной плоскости осуществляется за счет работы движителей 14 ОНП.
Круговые коридоры 10 и 11, установленые по внешнему и внутреннему периметру ОНП, сообщаются между собой радиальными проходами 12. Внешний коридор 11 предназначен для приема/эвакуации персонала, малогабаритного оборудования и реагентов (через шлюзовую камеру, на чертеже не показана). Внутренний коридор 10 предназначен для прохода персонала в различные блоки, а также окантовки УБ 6.
Между проходами 12 вокруг УБ 6 секторально располагаются ЭБ 7, ЖБ 8 и ЖОБ 9, образуя единую тороидальную камеру.
ЭБ 7 представляет собой атомную электростанцию (только ядерный комплекс способен функционировать под водой без всякого потребления кислорода воздуха).
ЖОБ 9 обеспечивает регенерацию воздуха, его подачу (вентиляцию), все помещения ПС, а также отопление, водоподготовку различного назначения, канализацию всех стоков с последующей их утилизацией.
Устьевой комплекс (УК) 5 имеет вид усеченного конуса, высота которого обеспечивает спускоподъемные операции со свечами бурильных труб не более 36 м. УК комплектуется оборудованием, необходимым для производства буровых, монтажно-наладочных и спускоподъемных операций. Размещение устьев скважин в УК по осям составляет 2,5 м.
БК и ДК 3 являются отдельными комплексами тороидальной формы с собственными системами плавучести. Внутренняя поверхность БК или ДК конгруэнтна наружной поверхности УК 5, а нижняя поверхность конгруэнтна верхней поверхности ОНП 4, см. фиг.4, 5 и 1. Различие между БК и ДК заключается в типе размещаемого оборудования на их борту. БК содержит функциональное оборудование и материалы для бурения и строительства не менее одной скважины. Соответственно ДК - для сбора, подготовки, транспорта пластовой продукции, т.е. для добычи и промысловой подготовки углеводородов.
Заявленное изобретение рассчитано для работы на глубине 100-120 м от уровня моря, поскольку на этих глубинах гарантированно отсутствуют ледовые образования и любые ледовые обломки, вертикально стиснутые дрейфующими ледовыми полями. Указанный диапазон глубин позволит избежать традиционных видов воздействий, присущих обычным судам, находящимся на водовоздушном разделе; исключение составит лишь подводное течение, отличающееся практическим постоянством температуры, направления и скорости.
Примерные габариты ПС:
УК диаметром в основании 20 м (что вполне достаточно для размещения устьев 15-18 скважин с установкой необходимой фонтанной арматуры) и высотой 40 м (с учетом спускоподъемных операций буровых труб свечами в 36 м).
Внешний диаметр ОНП 80-90 м, внутренний диаметр 20 м с учетом размещения внутреннего устьевого комплекса (при этом необходимо отметить, что ОНП и УК представляют собой единое слитное сооружение ОНПК, изготавливаемое в судостроительном доке).
Внешний диаметр БК/ДК 80-90 м, внутренний диаметр 20 м (с учетом необходимого допуска для установки, т.е. посадки на УК ОНПК), высота 15-17 м.
Способ транспортировки ОНПК осуществляется нижеперечисленными этапами:
- ОНПК выводят из дока по крайне мере одним буксиром;
- транспортируют в надводном положении до наступления сплошного многолетнего льда;
- заполнением секций забортной водой балластных понтонов погружают ОНПК на глубину ниже уровня льда и с помощью подводного буксира доставляют на месторождение, на заранее намеченную точку бурения скважин.
Аналогичным способом буксируются БК и ДК.
Способ монтажа ПС на точке бурения заключается в выполнении операций в следующей последовательности:
- ОНПК заполнением забортной водой секций балластных понтонов погружают на глубину 100-120 м, при этом работой движителей позиционируют ОНПК на точке бурения;
- ось БК или ДК буксиром центрируется относительно оси УК;
- затоплением забортной водой собственных систем плавучести БК/ДК опускается на УК до полного соприкосновения нижней наружной поверхности БК/ДК с верней наружной поверхностью ОНП; за счет конгруэнтности поверхностей внутренней поверхности тороидального корпуса БК/ДК с наружной поверхностью УК и нижней наружной поверхности БК/ДК с верней наружной поверхностью ОНП происходит фиксация и герметизация БК/ДК относительно УК;
- проверяют сооружение на стабильность в водной среде, после чего открывают внутренний и наружный коридоры, а также радиальные переходы и приступают к работе.
Способ эксплуатации ПС на точке бурения осуществляют следующим образом:
- транспортируют ОНПК и БК вышеизложенным способом;
- монтируют ПС на точке бурение вышеизложенным способом;
- после завершения этапа строительства скважин транспортируют на точку бурения ДК;
- далее путем сброса воды из собственных систем плавучести БК отсоединяется и поднимается вверх от ОНП, предварительно задраив все коридоры и переходы;
- затем с помощью буксира БК отводится в порт, а на его место осуществляют монтаж ДК;
- далее начинается эксплуатация скважин и до конца разработки месторождения функционирует в неразрывной связке ДК с ОНП.
Главным преимуществом предлагаемого технического решения является совмещение устьевого комплекса с энергетическим, общеинженерным и жилым комплексами воедино.