МОРСКОЕ БУРОВОЕ ОСНОВАНИЕ

МОРСКОЕ БУРОВОЕ ОСНОВАНИЕ
Техническое решение относится к устройствам бурения скважин на водных акваториях, в частности к устройствам монтажа и стабилизации на дне моря бурового моноопорного основания свайного типа.
Известны устройства 2,3,4, характеризующиеся монтажом на каждой точке бурения скважины одноколонного основания из обсадных труб, соединяемых между собой при помощи резьбы или фланцев, спуском смонтированной колонны до дна моря и погружением ударами ее нижнего конца в породы морского дна на глубину 6-8 м.
Устройства 2,3,4 недостаточно эффективны вследствие искажения свойств донных грунтов на интервале погружения в них нижнего конца трубчатой моноопоры.
При инженерных изысканиях на суше свойства исследуемых грунтов признаются достоверными, если их образцы отобраны вдавливающими или вращательными устройствами укороченными рейсами до 0,5 м с последующим (а не опережающим) креплением этого интервала скважины обсадными трубами. Однако, бурение и отбор образцов грунта (керна) вдавливающими или вращательными
МПК: Е21В 15/02, Е02В 17/00
устройствами с моноопорного основания до его стабилизации на дне моря невозможны. При стабилизации моноопорного основания 2 первоначально ударами погружают моноопору в грунт на необходимую глубину, а затем отбирают из нее керн.
Известно морское буровое одноколонное основание (МБО)1, принятое за прототип, содержащее жестко соединенные между собой верхнюю и нижнюю секции труб, а также кольцевой забивной снаряд. Основание 1 позволяет уменьшить интервал грунтов по глубине с искаженными физическими характеристиками путем уменьшения величины заглубления нижней секции основания в грунт. Надежность стабилизации основания при этом обеспечивается за счет увеличения диаметра нижней секции, который определяется из полуэмпирической зависимости между физическими характеристиками грунта и параметрами погруженных в него труб нижней секции МБО.
Однако сваи диаметром до 0,8 м, воспринимающие постоянно меняющиеся во времени значения нагрузок, рекомендуется погружать в грунт на глубину не менее 4 м 3,4. МБО должно удовлетворять этому требованию, так как подвержено воздействию изменяющихся во времени по величине и направлениям сил давления волн, течений и технологических нагрузок значения нагрузок. Следовательно, известное МБО 1 не исключает искажения физических характеристик исследуемых грунтов в интервале не менее 4 м от дна моря.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании такого устройства монтажа и стабилизации бурового моноопорного основания свайного типа, которое позволяло бы стабилизировать МБО на морском дне без нарушения физических характеристик грунтов до их последующего отбора из скважины или исследования непосредственно в ней.
Основной технический результат предлагаемого устройства повышение эффективности бурения скважин на море за счет повышения достоверности геологической информации, требуемой при бурении разведочных и, особенно инженерно-геологических скважин, а также повышение скорости и надежности стабилизации МБО на дне моря.
Технический результат достигается следующим образом. МБО включает нижнюю и верхнюю секции основания и кольцевой забивной снаряд для погружения нижней секции в породы.
Отличительной особенностью является то, что нижняя скеция снабжена несколькими (от 3 до 5) равноудаленными друг от друга трубчатыми сваями, которые смонтированы на равных расстояниях от оси МБО и жестко соединены верхними концами с кольцевой наковальней. Причем основная масса кольцевого забивного снаряда сконцентрирована над ударяемой поверхностью погружаемых трубчатых свай. Ширина кольцевой ударяюш;ей поверхности забивного снаряда равна или незначительно больше диаметра сваи, радиус средней линии кольцевой ударяюш;ей поверхности забивного снаряда равен расстоянию между осями моноопорного основания и сваи.
При этом трубчатые сваи смонтированы на расстоянии от оси МБО не менее 1 м, при котором погружаемые в дно сваи не нарушают физико-механических свойств грунтов, исследуемых впоследствии при бурении скважины.
Сущность устройства МБО поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема монтировки МБО в начале его стабилизации (погружения в грунт морского дна), на фиг. 2 приведен вид МБО по сечению А-А. на фиг. 3 - вид основания по сечению Б-Б.
1 и кольцевую наковальню 2 с центральным сквозным конусообразным отверстием (жестко соединяющую верхние концы свай 1), верхнюю секцию из труб 3, соединяемых между собой и с наковальней 2 нри помощи фланцев 4, кольцевой забивной снаряд 5 с жестко смонтированными на нем проушинами 6 для его соединения с тросом и узел подвески забивного снаряда 5, включающий тросовую петлю 7, пропущенную через уравновешивающую дугу 8, соединительные элементы 9 для регулировки длины тросовой петли 7, скобу 10 вертлюжную и трос 11 лебедки плавсредства. По всей длине внешней поверхности первой от наковальни 2 трубы 3 верхней секции основания установлены ребра 12 центрации забивного снаряда 5 при его расхаживании.
Монтаж и стабилизация МБО осуществляется следующим образом.
Нижняя секция МБО, включающая жестко соединенные между собой трубчатые сваи 1 и наковальню 2, готовится к спуску на дно моря. Для этого с наковальней 2 соединяется первая труба 3. На трубу 3 одевается и сажается на наковальню 2 забивной снаряд 5, соединенный с узлом его подвески. В соответствии с глубиной моря в точке монтажа МБО собирается необходимая длина ветвей тросовой петли 7 и ее соединительных элементов 9. Собраннее устройство вывешивается над палубой плавсредства на тросе 11, соединенным с первой трубой верхней секции при помощи переходника под ее фланец 4, опускается в воду. Трубы верхней секции поочередно вывешиваются, наращиваются и опускаются до упора свай 1 в дно моря, трос 11 перецепляется к вертлюжной скобе 10 уравновешивающей дуги 8. Сваи 1 погружаются в грунт посредством расхаживания забивного снаряда 5 вверх и вниз и нанесения им ударов по наковальне 2.
После погружения свай 1 на необходимую глубину в грунт на верхний конец верхней секции МБО монтируются буровые механизмы и осуществляется бурение.
Выполнение нижней секции МБО из нескольких (от 3 до 5) трубчатых свай и удаление каждой из них на расстояние не менее 1 м от оси будущей скважины повыщает достоверность проб исследуемых грунтов, так как при таком удалении погружаемые ударами в дно сваи не нарушают физико-механические свойства грунтов, исследуемых впоследствии при бурении скважины. Удаление свай от оси МБО повышает его устойчивость и надежность стабилизации при погружении свай на меньшую глубину, что в свою очередь, уменьшает затраты времени и труда на стабилизацию МБО в грунте и на его демонтаж.
Нанесение ударов по всем сваям одновременно при их погружении в грунт повышает вероятность стабилизации МБО в вертикальном положении без дополнительных технических средств и приемов. Концентрация массы забивного снаряда над ударяемой поверхностью пофужаемых свай и выполнение его с радиусом средней линии кольцевой ударяющей поверхности, равным расстоянию между осями МБО и свай, и с шириной ударяющей поверхности, равной диаметру свай, повышает надежность работы нижней секции при нанесении по ней ударов, а также КПД передачи энергии удара сваям и скорость их погружения в грунт при меньшей высоте расхаживания забивного снаряда.
Таким образом, предложенное МБО по сравнению с прототипом 1 и аналогами 2-4 повышает эффективность бурения скважин на акваториях за счет повышения геологической информативности, надежности и скорости стабилизации МБО в грунте, уменьшения затрат времени и труда на стабилизацию и демонтаж МБО.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.RU №2194144 С1, 10.12.2002 (прототип)
2.RU №2171349 С1, 27.07.2001 (аналог)
3.Пронкин А.Н., Хворостовский С.С. Прогнозирование направлений развития разведочного бурения на шельфе. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр, 1999.-300 с. (аналоги: с. 180-181, 255-257).
4.Нронкин А.Н., Хворостовский И.С., Хваростовский С.С. Морские буровые моноопорные основания / Под. ред. С.С.Хворостовского. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр, 2002.303 с. (аналоги: с.231-235, 243-247).