Способ транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки
METHOD FOR TRANSPORTATION OF SELF-LIFTING FLOATING DRILLING RIG

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, в частности к плавучим не самоходным самоподъемным плавучим буровым установкам (СПБУ) для поиска и разведки залежей углеводородов на предельно мелководных морских акваториях.
Известен способ транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки по мелководным акваториям с оснащением ее всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема (патент РФ 2478752 от 13.05.2013 г.). Недостатком способа является то, что при транспортировке самоподъемной плавучей буровой установки в условиях предельного морского мелководья отсеки плавучести на внешних боковых стенках корпуса не обеспечивают необходимой эффективности плавучести и целостности днища корпуса плавучей буровой установки. Кроме этого, отсеки плавучести, закрепленные на боковых стенках корпуса, в рабочем положении при бурении скважины создают дополнительную нагрузку на опоры морской платформы, не учитываемую при их проектировании и изготовлении, увеличивают парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.
Известен способ транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки по мелководным акваториям с оснащением ее вдоль всех или части боковых стенок снаружи понтона (платформы) съемными отсеками плавучести, имеющими форму овала в их поперечном сечении, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема, а нижняя поверхность отсеков плавучести заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища самоподъемной буровой установки (патент РФ 2589237 от 29.05.2014 г.). Недостатками способа является то, что объем съемных отсеков плавучести, имеющими форму овала в их поперечном сечении, не обеспечивает транспортировку самоподъемной плавучей буровой установки в условиях предельного морского мелководья.
Известен способ проводки судна по каналам и мелководным участкам внутренних водных путей и устройство для его осуществления (патент РФ 2446982 от 10.04.2012 г.). Способ проводки состоит в использовании вспомогательных технических средств, выполненных в виде понтонов. Понтоны представляют собой носовой и кормовой модули плавучести. Увеличение запаса глубины под судном осуществляется путем снижения волнового сопротивления при движении судна по мелководью за счет поглощения отраженных от корпуса волн. Волны гасятся посредством модулей плавучести. Понтоны снабжены элементами крепления к корпусу судна. Кормовой и носовой модули выполнены в виде конструкций, соответствующих конфигурации носовой и кормовой части корпуса судна. Элементы крепления к корпусу судна выполнены в виде упоров-фиксаторов, снабженных домкратами и тросами для обтягивания модулей плавучести на судне. Недостатком данного изобретения является большая металлоемкость и сложность изготовления кормовых и носовых понтонов, которые должны соответствовать форме и размерам конкретного типа судна, необходимость их точного сопряжения с носовой и кормовой частью судна и выполнения сложных монтажных операций при установке и креплении их к корпусу судна. Все это вызывает сомнения в надежности данного способа проводки судна по мелководным участкам водоема.
Известен способ проводки плавсредства по мелководным участкам водоема посредством вспомогательных технических средств для увеличения запаса глубины под плавсредством, в качестве которых используют гибкие эластичные водонепроницаемые емкости, соединенные между собой сетчатым полотном, при этом с первоначально нулевой плавучестью емкости подводят под корпус плавсредства и закрепляют их на плавсредстве, а затем заполняют сжатым воздухом (патент РФ 2648555 от 31.10.2016 г.). Однако закрепление гибких эластичных водонепроницаемых емкостей на боковых поверхностях плавсредства не обеспечивает его проводку по предельно мелководным акваториям. Кроме этого, использование данного способа для транспортировки самоподъемной буровой установки не представляется возможным в силу конструктивных особенностей понтона самоподъемной буровой установки.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении осадки самоподъемной плавучей буровой установки при ее транспортировке по предельному мелководью.
Для достижения указанного технического результата в способе транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки с использованием вспомогательных технических средств для увеличения запаса глубины под плавсредством, в качестве которых используют гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с первоначально нулевой плавучестью, которые подводят под корпус плавсредства и закрепляют их на боковой поверхности плавсредства, а затем заполняют сжатым воздухом, согласно изобретению, боковые поверхности понтона самоподъемной плавучей буровой установки по его периметру равномерно и с интервалом дополнительно оснащают Г-образными ригелями, горизонтальную полку которых устанавливают на уровне главной (верхней) палубы понтона, поверх горизонтальных полок ригелей укладывают и крепят плоские решетчатые металлоконструкции, а под них - снизу заводят гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с первоначально нулевой плавучестью, которые затем одновременно заполняют сжатым воздухом. Кроме этого, понтон в местах его дооснащения Г-образными ригелями и предварительно их установке усиливают ребрами жесткости на внутренней боковой поверхности понтона и дополнительными плоскими пластинами, Г-образные ригели, поверх которых укладывают и крепят плоские решетчатые металлоконструкции, выполняют съемными после транспортировки СПБУ по предельному мелководью, установки платформы на заданной точке бурения и на период строительства скважины, а гибкие эластичные водонепроницаемые емкости выполняют модульными и изолированными друг от друга.
Отличительными признаками предложенного способа являются:
• дополнительное перед транспортировкой СПБУ по предельному мелководью оснащение боковых поверхностей понтона самоподъемной плавучей буровой установки по его внешнему периметру равномерно и с интервалом Г-образными ригелями, горизонтальную полку которых устанавливают на уровне главной (верхней) палубы понтона;
• усиление понтона ребрами жесткости и дополнительными плоскими пластинами на внутренней его вертикальной боковой поверхности в местах дооснащения понтона Г-образными ригелями и предварительно их установке на понтон;
• укладка и крепление поверх горизонтальных полок Г-образных ригелей плоских решетчатых металлоконструкций;
• выполнение Г-образных ригелей, поверх которых укладывают и крепят плоские решетчатые металлоконструкции, съемными после транспортировки СПБУ по предельному мелководью, установки платформы на заданной точке бурения и на период строительства скважины;
• выполнение эластичных водонепроницаемых емкостей модульными и изолированными друг от друга;
• подвод гибких модульных эластичных водонепроницаемых емкостей с первоначальной нулевой плавучестью под Г-образные ригели, поверх которых размещены и закреплены плоские решетчатые металлоконструкции;
• одновременное заполнение изолированных друг от друга гибких модульных эластичных водонепроницаемых емкостей сжатым воздухом;
• дооснащение понтона СПБУ Г-образные ригелями и решетчатыми металлоконструкциями, укладываемыми поверх горизонтальных полок гибких модульных эластичных водонепроницаемых емкостей сжатым воздухом Г-образных ригелей, подвод гибких модульных эластичных водонепроницаемых емкостей с первоначальной нулевой плавучестью под Г-образные ригели и одновременное их заполнение сжатым воздухом после завершения буровых работ для транспортировки СПБУ на новую точку бурения через предельное мелководье.
Суть изобретения заключается в следующем.
Транспортировка самоподъемной плавучей буровой установки класса «jack up» на новую точку обеспечивается наличием герметичного понтона, на котором размещено буровое, технологическое и энергетическое оборудование. Плавучесть СПБУ по закону Архимеда обеспечивается превышением веса вытесненной воды, погруженной в воду СПБУ, над весом собственно морской установки. При этом понтон самоподъемной плавучей буровой установки частично погружен в воду.
При необходимости бурения скважин на предельно малых глубинах моря возникают серьезные проблемы с транспортировкой самоподъемной плавучей буровой установки и ее установкой на заданной точке бурения, обусловленные значительной осадкой имеющихся в данном регионе морских самоподъемных плавучих буровых платформ. Для обеспечения возможности использования существующих самоподъемных плавучих буровых установок на акваториях с предельно малыми глубинами возникает необходимость в уменьшении их осадки, т.е. обеспечении большего превышения веса вытесненной воды, погруженной в воду СПБУ, над весом собственно морской платформы. Это может быть обеспечено путем увеличения объема тела (понтона СПБУ), погруженного в море. Для этого предлагается объем понтона СПБУ, погруженного в морскую среду, дополнить объемами дополнительно установленных по боковому периметру понтона модульных гибких эластичных водонепроницаемых емкостей, также выполняющих роль понтонов, которые первоначально с нулевой плавучестью заводят под горизонтальные полки Г-образных ригелей, закрепленные равномерно и с интервалом на боковых поверхностях понтона СПБУ.
Для увеличения принудительного погружения в воду модульных гибких эластичных водонепроницаемых емкостей, заполненных сжатым воздухом, предусмотрена их установка и закрепление под горизонтальными полками Г-образных ригелей, поверх которых установлены и закреплены плоские решетчатые металлоконструкции. В связи с появлением новых дополнительных нагрузок на понтон СПБУ, обусловленных установкой Г-образных ригелей и гибких эластичных водонепроницаемых емкостей, заполненных сжатым воздухом, предварительно установке Г-образных ригелей внутреннюю вертикальную боковую поверхность понтона усиливают путем установки ребер жесткости на внутреннюю боковую поверхность понтона и дополнительных плоских пластин в местах дооснащения внешней боковой вертикальной поверхности понтона Г-образными ригелями. При этом усиление понтона ребрами жесткости и плоскими пластинами производят предварительно оснащению внешней боковой вертикальной поверхности понтона Г-образными ригелями.
Способ осуществляют следующими последовательными действиями в порядке изложения:
• при необходимости транспортировки самоподъемной плавучей буровой установки через предельно мелководную акваторию на заданную точку бурения усиливают понтон установлением ребер жесткости на внутренней боковой вертикальной поверхности понтона и дополнительных плоских пластин в местах планируемого дооснащения внешней боковой поверхности понтона по его периметру равномерно и с интервалом Г-образными ригелями;
• на усиленные ребрами жесткости и плоскими пластинами боковые поверхности понтона СПБУ по его периметру равномерно и с интервалом с использованием полноповоротных палубных кранов СПБУ и при необходимости дополнительного крана устанавливают съемные Г-образные ригели, горизонтальную полку которых устанавливают на уровне главной (верхней) палубы понтона;
• на горизонтальной полке Г-образных ригелей сверху устанавливают и закрепляют плоские решетчатые металлоконструкции;
• с использованием полноповоротных палубных кранов СПБУ и при необходимости дополнительного крана под горизонтальные полки Г-образных ригелей с размещенными и закрепленными на них плоскими решетчатыми металлоконструкциями заводят модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с первоначально нулевой плавучестью, разделенные между собой раскосами ригелей, образующими ячейки под модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости;
• одновременно подают в модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости через гибкие шланги высокого давления сжатый воздух от компрессора буровой установки;
• прикрепляют заполненные сжатым воздухом модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости к ригелям и плоским решетчатым металлоконструкциям;
• прикрепляют самоподъемную плавучую буровую установку с уменьшенной осадкой к буксирам для транспортировки по предельному мелководью на точку бурения скважины;
• устанавливают самоподъемную плавучую буровую установку на заданной точке бурения на предельно мелководной акватории;
• выпускают сжатый воздух из модульных гибких эластичных водонепроницаемых емкостей;
• отсоединяют модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с нулевой плавучестью от Г-образных ригелей и с использованием полноповоротных палубных кранов СПБУ и при необходимости дополнительного крана погружают их на палубу транспортно-буксирного судна или баржи;
• с использованием полноповоротных палубных кранов СПБУ и при необходимости дополнительного крана демонтируют съемные Г-образные ригели с плоскими решетчатыми металлоконструкциями и погружают их на баржу;
• бурят скважину на предельно мелководной акватории;
• после завершения строительства скважины понтон СПБУ дооснащают съемными Г-образными ригелями, на горизонтальной полке которых сверху устанавливают и закрепляют плоские решетчатые металлоконструкции, заводят под них модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с первоначально нулевой плавучестью, одновременно заполняют их сжатым воздухом от компрессора буровой установки,
• транспортно-буксирным судном транспортируют СПБУ на новую точку бурения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена самоподъемная плавучая буровая установка на плаву в транспортном положении (вид сбоку) с Г-образными ригелями и модульными гибкими эластичными водонепроницаемыми емкостями вдоль всех боковых стенок; на фиг. 2 - разрез А-А самоподъемной плавучей буровой платформы на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид В, представленный на фиг. 3.
Осуществление изобретения.
По данным батиметрической карты акватория лицензионного участка «Северо-Каспийская площадь» мелководная, неоднородная. Глубина моря в акватории Морского Западно-Ракушечного месторождения, структур Западно-Рыбачья, Северо-Укатная изменяется в пределах от 1 до 3 м, - на структурах Рыбачья, Прибортовая и Жесткая - от 3 до 4 м при среднем уровне Каспия минус 26,8 м.
Самоподъемная плавучая буровая установка «Астра» предназначена для бурения скважин глубиной до 4570 м при глубине моря от 5 до 45 м. Она имеет длину корпуса - 53,04 м, ширину корпуса - 53,6 м, высоту корпуса - 5,49 м, высоту опор - 67,51 м.
В состав самоподъемной плавучей буровой установки входят корпус в виде герметичного понтона, главная (верхняя) палуба, с установленными на ней буровым, технологическим и энергетическим оборудованием, жилой комплекс, буровая вышка и комплект общесудовых систем и механизмов.
На главной палубе самоподъемной плавучей буровой установки расположены жилой комплекс, рассчитанный на одновременное пребывание 74 человек, буровая вышка и буровое оборудование, система очистки бурового раствора, герметичные системы приема с транспортных судов топлива и химреагентов, отгрузки на транспортно-буксирные суда отработанного бурового раствора и всех видов сточных вод, бункеры для хранения сыпучих материалов, герметичные контейнеры для сбора бурового шлама, вибросита, оборудование для испытания скважины, цементировочное оборудование, стеллажи для труб и бурового инструмента, два полноповоротных палубных крана BLM грузоподъемностью 20 т, вертолетная посадочная площадка.
Буровая вышка Pyramid башенного типа высотой 44,8 м и грузоподъемностью 474 тонн установлена на конце двойной продольной консольной балки позади жилого комплекса.
Расчетная осадка самоподъемной плавучей буровой установки «Астра» 3,81 м в затопленном положении, расчетная осадка при буксировке на плаву морем - 3,385 м, что исключает ее использование для бурения скважин на предельно мелководных акваториях.
Самоподъемная плавучая буровая установка имеет корпус в виде герметичного понтона 1 с днищем 2, верхней палубой 3, на которой установлена буровая вышка 4, два полноповоротных подъемных крана 5, буровое оборудование и вертолетная площадка (не показаны), боковые стенки 6 понтона 1, три опоры 7 с механизмами подъема 8, размещенные в шахте 9. По внешнему периметру боковых стенок 6 понтона 1 с помощью палубных кранов 5 СПБУ и при необходимости дополнительного крана устанавливают равномерно и с интервалом съемные Г-образные ригели 10, горизонтальная полка 11 которых расположена на уровне главной (верхней) палубы 3 СПБУ. Нижние концы вертикальной составляющей Г-образных ригелей 10 установлены на уровне дна 2 понтона 1. Понтон 1 предварительно установке Г-образных ригелей 10 усиливают путем установки ребер жесткости 15 на внутренней вертикальной боковой поверхности и внутреннего дна понтона 1, а также дополнительных плоских пластин 16 в месте дооснащения внешней боковой поверхности понтона 1 Г-образными ригелями. На горизонтальные полки 11 ригелей 10 размещают и крепят к ним плоские решетчатые металлоконструкции 12, которые по ширине соответствуют горизонтальным полкам 11 ригелей 10. Для обеспечения прочности и жесткости Г-образные ригели 10 снабжают раскосами 13.
В ячейки, образованные боковыми стенками 6 понтона 1, горизонтальными полками 11 с плоскими решетчатыми металлоконструкциями 12 и раскосами 13, заводят и крепят к ригелям 10 и металлоконструкциям 12 модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости 14 с нулевой плавучестью.
Через гибкие шланги (на чертежах не показаны) высокого давления от компрессора (на чертежах не показан) буровой установки в модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости 14 одновременно подают сжатый воздух.
Выполнение гибких эластичных водонепроницаемых емкостей 14 в виде изолированных друг от друга модулей позволяет сохранять плавучесть самоподъемной буровой установки в даже случае нарушения целостности в результате повреждения одного из модулей.
3
При длине каждой боковой поверхности 6 самоподъемной плавучей буровой установки 53 м для горизонтальной полки 11 Г-образных ригелей длиной, например, 5 м, ориентировочный объем всех модулей гибких эластичных водонепроницаемых емкостей, закрепленных на трех боковых плоскостях понтона, может составить более 6000 м, позволяющий значительно (до 50%) снизить существующую осадку СПБУ.
После транспортировки по предельно мелководной акватории и установки самоподъемной плавучей буровой установки на заданной точке бурения выпускают сжатый воздух из модульных гибких эластичных водонепроницаемых емкостей 14; отсоединяют модульные гибкие эластичные водонепроницаемые емкости с нулевой плавучестью от Г-образных ригелей 11 и погружают их на баржу (на чертежах не показана); демонтируют съемные Г-образные ригели с плоскими решетчатыми металлоконструкциями 12 и погружают их на баржу.
Таким образом, дополнительное оснащение боковых поверхностей понтона самоподъемной плавучей буровой установки по его периметру равномерно и с интервалом Г-образными ригелями, горизонтальные полки которых установлены на уровне главной (верхней) палубы понтона, укладка поверх горизонтальных полок ригелей плоских решетчатых металлоконструкций, заведение под них в ячейки модулей гибких эластичных водонепроницаемых емкостей с нулевой плавучестью и одновременное заполнение их сжатым воздухом обеспечивает снижение осадки имеющейся в данной регионе СПБУ и ее транспортировку по предельно мелководной акватории. Выполнение Г-образных ригелей вместе с горизонтальными решетчатыми полками и модулями гибких эластичных водонепроницаемых емкостей съемными после транспортировки и установке на заданной точке бурения самоподъемной плавучей буровой установки позволяет снизить дополнительную нагрузку на опоры морской платформы, не учитываемую при их проектировании и изготовлении, парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.