ПОДВОДНЫЙ БУРОВОЙ КОМПЛЕКС
UNDERWATER DRILLING FACILITIES

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно в арктических условиях, например жидких и газообразных.
Предназначено для подводного бурения и заканчивания скважин независимо от погодных условий и ледовой обстановки на поверхности.
Известно техническое решение, изложенное в патенте «Буровая установка, установленная на морском дне и предназначенная для бурения нефтяных и газовых скважин», RU №2365730 С2, МПК Е21В 7/124, Е21В 15/02, описывающее буровую установку, размещенную на дне моря и предназначенную для бурения нефтяных и газовых скважин, которая имеет дистанционное управление с плавучего бурового основания через трубы и сигнальные кабели.
Недостатками известного технического решения является необходимость использования надводного судна, применение которого ограничено по погодным условиям и невозможно при тяжелых ледовых условиях, кроме того, размещение буровой установки на значительных глубинах потребует создания герметичных конструкций и приведет к увеличению массы.
Известно наиболее близкое техническое решение-прототип «Подводный буровой комплекс для освоения месторождений углеводородов на шельфе арктических морей», описанное в журнале «Бурение и нефть» №11 за 2008 год, стр.9-12, состоящее из донной опорной плиты, устанавливаемой на поверхности дна, подводного бурового судна с эксплуатационным и буровым оборудованием, а также подводного судна снабжения, имеющего грузовую платформу, на которую устанавливаются контейнеры с расходными материалами. В составе комплекса предусматривается телеуправляемый подводный аппарат, предназначенный для передачи транспортных контейнеров на подводное буровое судно.
Недостатками известного решения является то, что использование бурового судна на грунте ограничено глубиной акватории 400 м, кроме того, требуется большой объем работ по подготовке грунта. Увеличение глубины погружения потребует создания герметичных конструкций этого судна, рассчитанных на большое гидростатическое давление, что заметно усложнит судно и увеличит его стоимость. Транспортировка единого бурового судна будет затруднительна в силу его больших габаритов. Для работы бурового судна требуется подвод электропитания от берегового энергоблока. Перегрузка расходных материалов из мобильных модулей на борт бурового судна сложна и сопряжена с риском загрязнения окружающей среды.
Задачей изобретения является создание подводного бурового комплекса, не имеющего ограничений по глубине акватории в районе установки, не требующего большого объема работ по подготовке грунта, имеющего собственные средства энергоснабжения, упрощение транспортировки этого комплекса за счет уменьшения габаритов модулей, упрощение перегрузки расходных материалов и снижение риска загрязнения окружающей среды.
Поставленная задача достигается тем, что подводная буровая установка, входящая в состав комплекса, выполнена в виде отдельных модулей, в число которых входят буровой модуль, модуль жилой и управления, энергетический модуль и модули хранения расходных материалов для бурения. Модули размещают в толще воды на глубине 100-400 м, они имеют положительную плавучесть, создаваемую, например, за счет балластных емкостей модулей, удержание на месте обеспечивают постановкой на месте на якорных связях. Друг с другом модули соединены кабелями связями и шлангами, обеспечивающими передачу сред, сигналов управления, телеметрической информации и энергии без необходимости механического соединения модулей. Подводное судно снабжения предназначено для доставки и замены модулей, донной опорной плиты, якорей, подводных аппаратов и прочего оборудования, а также для периодической доставки и пополнения бурильного инструмента, труб, расходных материалов и вывоза шлама.
Сущность изобретения поясняется фиг.1. На фиг.1 представлена принципиальная схема подводного бурового комплекса. Подводный буровой комплекс состоит из бурового модуля 1, энергетического модуля 2, модуля жилого и управления 3, модулей хранения расходных материалов 4 и донной опорной плиты 5. Буровая колонна 6 проведена через донную опорную плиту 5. При помощи якорных связей 7 модули прикреплены к якорям 8. Энергетический модуль 2 соединен кабельными связями 9, предназначенными для передачи энергии, с буровым модулем 1 модулем жилым и управления 3, модулями хранения расходных материалов 4. Модуль жилой и управления 3 соединен сигнальными кабелями 10, предназначенными для передачи управляющих сигналов и телеметрической информации, с буровым модулем 1, энергетическим модулем 2, модулями хранения материалов 4. Модули хранения расходных материалов 4 соединены шлангами 11, предназначенными для передачи расходных материалов из 4 в буровой модуль 1. Подводное судно снабжения 12 предназначено для доставки и замены модулей, в том числе модулей хранения расходных материалов 4. Подводные аппараты 13 предназначены для заведения якорных связей, шлангов и кабелей на модули.
Подводный буровой комплекс работает следующим образом.
На грунт устанавливают донную опорную плиту 5. В соответствующих местах устанавливают якоря 8, при помощи подводных аппаратов 13 на них заводят якорные связи 7. Подводное судно снабжения 12 транспортирует модули в подготовленный район, при этом модули имеют нулевую плавучесть. При помощи подводных аппаратов 13 якорные связи 7 заводят на модули, после чего модулям придают положительную плавучесть, например путем осушения балластных емкостей модулей (на чертеже не показаны). За счет образующейся при этом положительной плавучести якорные связи 7 обтягиваются, а модули оказываются устойчиво закрепленными. После закрепления модулей их соединяют кабельными связями 9, сигнальными кабелями 10 и шлангами 11, подключение которых производится также при помощи подводных аппаратов 13. После проведения необходимых проверок подводный буровой комплекс приступает к бурению. После исчерпания расходных материалов шланги 11 и кабельные связи 9 и сигнальные кабели 10 отстыковывают от модуля хранения расходных материалов 4, затем плавучесть модуля хранения расходных материалов приводят к нулю, например за счет приема воды в их балластные емкости (на чертеже не показаны), после чего они отстыковываются от якорных связей 7. Затем при помощи подводного судна снабжения 12 модуль хранения расходных материалов 4 транспортируют на базу для пополнения запасов. На его место доставляют заполненный модуль хранения расходных материалов 4, процедура установки и подключения которого аналогична изложенной выше. Смена обслуживающего персонала и пополнение запасов провизии и снабжения может производиться двумя способами - как за счет доставки персонала на борту подводного судна снабжения 12, непосредственно стыкующегося с модулем жилым и управления 3, так и за счет буксировки всего модуля жилого и управления 3 в базу после отключения его от кабельной связи 9 и сигнальных кабелей 10. При необходимости буровой модуль 1 может быть перемещен между скважинами при помощи подводного судна снабжения 12 или при помощи изменения натяжения якорных связей 7. При этом перемещение остальных модулей не требуется. После завершения процесса бурения в данном районе производят отсоединение шлангов 11, кабельных связей 9 и сигнальных кабелей 10 от модулей, придание модулям нулевой плавучести, отстыковку модулей от якорных связей 7 и их транспортировку подводным судном снабжения 12 в новый район или на базу.
Технико-экономическая эффективность будет обеспечена за счет минимизации объема работ на грунте, возможности проводить бурение при помощи одного комплекса вне зависимости от глубины акватории, обеспеченной безопасности для персонала, независимости от внешних средств снабжения энергией.