ПОДВОДНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА
UNDERWATER DRILLING RIG

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым установкам, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин на шельфах арктических морей в условиях их долговременного ледового покрытия.
Известна «Подводная буровая установка и платформа для нее», где буровая вышка выполнена в виде колокола, буровая установка снабжена одним трубным складом со шлюзовой камерой для перегрузки труб из трубных складов без попадания в колокол забортной морской воды в буровую вышку, манипулятором, размещенным в буровом складе (см. патент RU №2081289 C1, МПК E21B 7/12).
Недостатком данного технического решения является то, что для выполнения операций по подаче труб и бурового инструмента необходимо предусматривать дополнительные устройства герметизации на подводной буровой установке, а также дополнительные системы, обеспечивающие контроль давления и воздушной среды, что усложняет конструкцию, требует много времени для выполнения операций шлюзования и дополнительных технических средств для обеспечения герметичности при перегрузке, что увеличивает стоимость подводного бурения.
Известно также «Устройство для смены инструментов в буровой установке для бурения, расположенной на дне моря» (см. патент RU №2412327 C2, МПК E21B 15/02, взятый за прототип). Согласно изобретению буровая установка расположена на дне моря и имеет кассету для бурильных труб и инструментов, которая является заменяемой и установлена в закрытом бункере, при этом верхняя часть бункера имеет шлюзовой затвор для перемещения инструментов и компонентов из бункера в бункер.
Недостатком данного технического решения является сложная конструкция как кассеты с трубами, так и буровой установки за счет необходимости шлюзового затвора, а также затраты большого количества времени для замены кассет, что увеличивает стоимость подводного бурения.
Задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции буровой установки для производства подводных буровых работ и ускорении подачи труб и бурового инструмента/оборудования к устью скважины, уменьшении стоимости подводного бурения нефтяных и газовых скважин.
Поставленная задача достигается тем, что буровой модуль закреплен на опорном основании, которое установлено на дне моря, например, при помощи самозасасывающих свай. Буровой модуль заполнен инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода с давлением, равным забортному, на весь период производства буровых работ. За счет равенства давлений забортного и газовой среды внутри бурового модуля в устьевой воронке и горловинах для подачи труб и инструмента/оборудования устанавливается свободная открытая поверхность воды.
Под буровым модулем расположены кассеты с трубами и инструментом/оборудованием со смещением от центра бурового модуля и непосредственно под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования.
Подача труб и бурового инструмента/оборудования в буровой модуль и обратно осуществляется через горловины для подачи труб и инструмента/оборудования из кассет с трубами и инструментом/оборудованием при помощи автоматического средства для смены труб и инструмента/оборудования.
Размещение кассет с трубами и инструментом/оборудованием снизу бурового модуля позволяет осуществлять подачу труб и инструмент/оборудование в буровой модуль через свободную поверхность воды, установившуюся в открытых горловинах, без использования герметично закрываемых переходных шлюзов или иных подобных конструкций.
Кассеты, из которых подаются трубы и инструмент/оборудование, являются заменяемыми. По мере расходования труб и инструмента/оборудования или необходимости замены типоразмеров используемых труб и инструмента/оборудования любая кассета может быть заменена на другую кассету, заранее заполненную необходимыми трубами и оборудованием/инструментом. Замена кассет происходит с использованием управляемых подводных аппаратов, при этом нет необходимости в герметизации горловин для подачи инструмента/оборудования, от которых отсоединяется кассета.
Сущность заявляемой подводной буровой установки поясняется чертежами, где:
на фиг.1 схематически изображен изометрический вид подводной буровой установки;
на фиг.2 изображен поперечный разрез бурового модуля и кассеты с трубами;
на фиг.3 показан разрез по линии соединения кассет и бурового модуля.
Подводная буровая установка состоит из бурового модуля 1, технологических модулей 2, опорного основания 3, кассет с трубами и инструментом/оборудованием 4, выполненных с возможностью замены. Буровой модуль 1 закреплен на опорном основании 3, которое установлено на морском дне, например, при помощи самозасасывающих свай 9. К буровому модулю 1 пристыковано не менее одного технологического модуля 2, где хранятся необходимое оборудование и запасы расходных материалов для осуществления бурения.
В буровом модуле 1 расположены пол буровой установки 11, автоматическое средство для смены труб и инструмента/оборудования 6, устьевая воронка 8, через которую проходят буровые операции, горловины для подачи труб и инструмента/оборудования 10, устройство для заполнения бурового модуля инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода 5, верхний привод 7 для осуществления буровых операций.
Под буровым модулем 1 на опорное основание 3 установлены кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4. Кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4 снабжены вырезами для выема труб 12. Положение кассет с трубами и инструментом/оборудованием 4 таково, что вырезы для выема труб 12 расположены непосредственно под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования 10.
Перед началом работ с помощью специализированного подводного судна-носителя (не показаны) на точку бурения привозится опорное основание 3 и устанавливается, например, с использованием самозасасывающих свай 9. На опорное основание 3 устанавливается буровой модуль 1, к которому пристыкованы технологические модули 2. Буровой модуль 1 заполняется инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода с давлением, равным забортному, при помощи устройства 5. После выравнивания давлений газа внутри бурового модуля 1 и давления забортной воды в открытых горловинах для подачи труб инструмента/оборудования 10 и устьевой воронке 8 устанавливается свободная поверхность открытой воды. Затем на опорное основание 3 под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования 10 устанавливаются кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4, заранее заполненные необходимыми для бурения трубами и инструментом/оборудованием.
Подача труб и инструмента/оборудования из кассет с трубами и инструментом/оборудованием 10 в буровой модуль 1 осуществляется при помощи автоматического средства для смены труб и инструментов/оборудования 6 следующим образом. Сначала трубы и инструмент/оборудование через горловину подачи труб и инструмента/оборудования 10 подается в буровой модуль 1, затем происходит перемещение труб и инструмента/оборудования к оси скважины. Перемещение труб к устью скважины производится при помощи верхнего привода 7 через открытую устьевую воронку 8. Операции по перемещению труб и инструмента/оборудования из скважины в кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4 производится в обратном порядке.
Технико-экономическая эффективность будет достигнута за счет упрощения конструкции буровой установки для производства подводных буровых работ в части исключения из конструкции герметично закрываемых переходных шлюзовых камер или подобных конструкций и ускорении подачи труб и бурового инструмента/оборудования к устью скважины, что приведет к увеличению скорости бурения и, соответственно, к уменьшению стоимости подводного бурения нефтяных и газовых скважин.