МОРСКАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА
OFFSHORE DRILLING PLATFORM

Изобретение относится к морским платформам для бурения нефтяных и газовых скважин. Изобретение позволяет обеспечить экономичное энергоснабжение потребителей энергии на морской платформе.
Буровые платформы в основном несамоходные, допустимая скорость их буксировки 4-6 узлов (при волнении моря до 3 баллов, ветра 4-5 баллов). В рабочем положении на точке бурения буровые платформы выдерживают совместное действие волнения при высоте волн до 15 м и ветра со скоростью до 45 м/с. Эксплуатационная масса плавучих буровых платформ (с технологическими запасами 1700-3000 т) достигает 11000-18000 т, автономность работы по судовым и технологическим запасам 30-90 суток. Мощность энергетических установок буровой платформы 4-12 МВт. В зависимости от конструкции и назначения различают самоподъемные, полупогружные, погружные, стационарные буровые платформы и буровые суда. Самоподъемные плавучие буровые платформы используют для бурения главным образом при глубине моря 30-100 м. Они представляют собой водоизмещающий трех- или четырехопорный понтон с производственным оборудованием, поднятый над поверхностью моря с помощью подъемно-стопорных механизмов на высоту 9-15 м. При буксировке понтон с поднятыми опорами находится на плаву; в точке бурения опоры опускаются. По способу подъема различают подъемники шагающего действия (в основном пневматические и гидравлические) и непрерывного действия (электромеханические). Конструкция опор обеспечивает возможность постановки буровых платформ на грунт с несущей способностью не менее 1400 кПа при максимальном заглублении их в грунт до 15 м. Опоры имеют квадратную, призматическую и сферическую форму, по всей длине оборудуются зубчатой рейкой и заканчиваются башмаком.
Известна платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин по патенту РФ №2166611, которая имеет буровую площадку, установленную на плавсредствах. Недостаток - низкая надежность устройства, неспособного противостоять сильным штормам, течениям и смещению ледяного покрова.
Известно изобретение по патенту РФ №2288320. Морская платформа может быть установлена в акватории океана и содержит основание и опоры с защитным блоком и источник электроэнергии, подключенный к потребителям энергии. Платформа имеет защитный блок, выполненный в виде бандажной конструкции, установленный на грунте водоема и закрепленный на нем. По отношению к опоре морского инженерного сооружения он расположен с зазором между его стенкой и опорой морского инженерного сооружения, что исключает соприкосновение защитного блока с опорой морского инженерного сооружения. Величина зазора составляет не менее значения, определяемого по расчетному соотношению. Предусмотрена возможность подогрева жидкости (морской воды), находящейся в пространстве, образованном зазором между опорой морского инженерного сооружения и стенкой защитного блока, например, путем сообщения указанного пространства с источником.
Недостатком изобретения является загрязнение акватории пластовыми водами, которые отделяют от нефти путем сепарации.
Известна морская буровая платформа по патенту РФ на изобретение №2312185, прототип. Эта платформа содержит опоры для крепления к грунту, основание платформы, на котором установлена буровая вышка, обсадную колонну со скважинными фильтрами, установленными в нефтеносном пласте, насос с подключенным к его выходу сепаратором.
Известно изобретение по патенту РФ №2288320. Морская платформа, может быть установлена в акватории океана непосредственно в районе экватора и содержит основание и опоры с защитным блоком и источник электроэнергии, подключенный к потребителям электроэнергии. Защитный блок в виде бандажной конструкции установлен на грунте водоема, закреплен на нем, а по отношению к опоре морского инженерного сооружения расположен с зазором между его стенкой и опорой морского инженерного сооружения, исключающим соприкосновение защитного блока с опорой морского инженерного сооружения. Величина зазора составляет не менее значения, определяемого по расчетному соотношению. Предусмотрена возможность подогрева жидкости (морской воды), находящейся в пространстве, образованном зазором между опорой морского инженерного сооружения и стенкой защитного блока, например, путем сообщения указанного пространства с источником тепла или размещения в нем обогревателя. Возможно удаление жидкости из указанного пространства и изоляция верхней и нижней части защитного блока от внешней среды при помощи гибкого ограждения. При этом возможно заполнение указанного пространства жидкостью с низкой температурой замерзания. Изобретение обеспечивает повышение эффективности защиты морского инженерного сооружения от переменных нагрузок внешнего ледового воздействия путем гарантированной изоляции опор сооружения от контакта с ледяным полем. Энергоснабжение морских буровых платформ осуществляется за счет электроэнергии, вырабатываемой дизель-генератором.
Недостатком изобретения является высокая стоимость энергоресурсов, связанная с необходимостью периодического завоза дизельного топлива на морскую буровую платформу.
Известна морская буровая платформа по патенту РФ на изобретение №2382141, МПК Е02В 17/00, опубл. 20.02.2010 г., прототип. Эта платформа содержит опоры для крепления к грунту, основание платформы, на котором установлены буровая вышка с буровым оборудованием, потребители электроэнергии, дизель-генератор, обеспечивающий буровое оборудование, и жилые помещения электроэнергией.
Недостатком платформы является то, что в ней не предусмотрены меры повышения живучести (непотопляемости) при буксировке в штормовую погоду к месту проведения буровых работ.
Задача создания изобретения обеспечение непотопляемости морской буровой платформы при ее буксировке в штормовую погоду.
Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что у морской буровой платформы, включающей опоры для крепления к грунту, основание платформы, на котором установлены буровая вышка с буровым оборудованием, дизель-генератор, отличающаяся тем, что опоры выполнены телескопическими. Основание платформы содержит понтоны, установленные параллельно по двум краям основания платформы, накрытые палубой. Основание платформы может содержать киль, установленный под палубой в средней части параллельно понтонам. В нижней части киля может быть установлен груз. Киль может быть выполнен из двух частей, установленных по обе стороны от буровой вышки. Морская буровая платформа может содержать по меньшей мере одну дополнительную вышку, которая установлены над опорами. Морская буровая платформа может содержать по меньшей мере один кран, которой установлен над опорой. На основании платформы могут быть установлены аккумуляторы, подключенные через блок коммутации к дизель-генератору. Морская буровая платформа может содержать дополнительные генераторы, установленные на дополнительных вышках. Морская буровая платформа может содержать блок управления, соединенный линиями связи с блоком коммутации.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями изобретения.
Новизна подтверждается проведенными патентными исследованиями, изобретательский уровень - достижением нового технического эффекта, а именно обеспечен платформы очень дешевой электроэнергией в течение длительного времени. Промышленная применимость обусловлена тем, что для реализации изобретения требуются известные материалы и технологии.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1…9, где:
- на фиг.1 приведена схема морской буровой платформы в минимальной комплектации,
- на фиг.2 приведена схема морской буровой платформы с килем.
- на фиг.3 приведена схема морской буровой платформы в полной комплектации,
- на фиг.4 приведена кинематическая схема телескопической опоры при транспортировке,
- на фиг.5 приведена схема телескопической опоры при работе.
- на фиг.6 приведена схема энергообеспечения морской платформы,
- на фиг.7 приведена схема подъема платформы,
- на фиг.8 приведена схема с опорой круглой формы,
- на фиг.9 приведена схема с опорой прямоугольной (или квадратной) формы.
Морская платформа (фиг.1…9) содержит опоры 1, на которых установлено основание 2. Опор 1 может быть применено две, три или четыре. Применение большего числа опор не исключено, но при этом стоимость конструкции значительно возрастает.
Основание 2 содержит палубу 3 в виде прямоугольного металлического листа. На основании 2 установлены буровая вышка 4, имеющая устьевое оборудование 5 и буровое оборудование 6. В состав бурового оборудования 6 входит насос бурового раствора и другое оборудование, потребляющее электроэнергию. Кроме того, на основании 2 установлен дизель-генератор 7 и аккумуляторы 8.
Опоры 1 выполнены телескопическими и имеют внутреннюю секцию 9, верхняя часть которой установлена выше палубы 1 и внешнюю секцию 10, которая имеет нижний торец 11. К нижнему торцу 11 прикреплен трос 12, который перекинут через блок 13 и соединен с лебедкой 14, имеющей привод 15. В каждой опоре применен фиксатор 16 для исключения опускания секций опор 1 при обрыве троса 12. Выполнение опор 1 телескопическими позволит уменьшить их длину, при транспортировке установить ниже основания, обеспечить низкое расположение центра тяжести и исключить опрокидывание морской буровой платформы при шторме.
Основание 2 выполнено с возможностью подъема над уровнем воды и содержит (фиг.1) механизм подъема, зубчатую рейку 17, связанное с ней зубчатое колесо 18, с которым соединен привод 19. Опоры 1 оборудованы устройствами фиксации 20, выполненными, например, в виде болтов. Основание 1 содержит четное число понтонов 21, установленных параллельно. На основании 2 установлены сооружения 22. По периметру основание 2 имеет борт 23.
Морская буровая платформа (фиг.2) может быть оборудована килем 24, установленным в средней части основания параллельно понтонам 21. Киль 24 может быть выполнен из двух частей для размещения между ними устьевого оборудования 5. В нижней части киля размещен балласт 25, а в верхней - трюм 26. В палубе 3 выполнены герметичные люки 27 (фиг.2…4).
Морская буровая платформа может быть оборудована, по меньшей мере, одной дополнительной вышкой 28 (фиг.3). При этом эти дополнительные вышки 28 установлены над опорами 1 для согласования симметричного расположения центра тяжести морской буровой платформы и содержат установленные в верхней части дополнительные генераторы 29 с воздушными лопастями 30, установленными на валу 31. К дополнительному генератору (генераторам) 29 присоединены силовые кабели 32. Кроме того, на основании 2 может быть установлен, по меньшей мере, один кран 33. Кран (краны) 33 установлены над опорами 1.
Дизель-генератор 7 ((фиг.4) состоит из дизеля 34, который валом 35 соединен с генератором 36. Генератор 36 силовым кабелем 32 соединен с коммутатором 37, коммутатор 37 силовым кабелем 32 соединен с аккумуляторами 9. Морская буровая платфолрма может быть оборудована блоком управления 38, который электрическими связями 39 соединен с нефтяным оборудованием 6 и другими агрегатами, которыми необходимо управлять.
На фиг.5 приведена опора 1 в исходном положении, все секции опоры 1 вложены друг в друга и понтоны 21 находятся частично ниже уровня воды 40. На фиг.6 приведено промежуточное рабочее положение опоры 1. В этом случае понтоны 21 находятся также частично ниже уровня воды 40, а внешняя секция 10, точнее ее нижний торец 11 находится на поверхности грунта 41. В рабочем положении (фиг.7) понтоны 21 находятся выше уровня воды 40.
Эксплуатация морской буровой осуществляется следующим образом.
В исходном положении пред буксировкой (фиг.1…3) элементы опоры 1 морской буровой платформы вложены друг в друга и размещены внизу относительно основания 2. В этом случае опрокидывающий момент буровой платформы минимален. После буксировки морской буровой платформы расфиксируют фиксаторы 16 и опоры 1 устанавливают на место (фиг.6). Устаналивают фиксирующие устройства 20 (фиг.6) и поднимают основание 2 при помощи приводов 19 (фиг.7).
При эксплуатации морской платформы практически всегда дует ветер. Ветер приводит в действие воздушные лопасти 30, которые через вар приводят во вращение якорь дополнительного генератора 29 (якорь на фиг.3 не показан). При этом вырабатывается электрический ток (фиг.3). Вырабатываемая электрическая энергия поступает по силовым кабелям 32 через блок коммутации 37 одновременно к потребителям энергии: буровому оборудованию 6, приводам 15 и 19, к сооружениям 22 для освещения и к аккумулятору 9. При отсутствии ветра и течения при помощи стартера (на фиг.1…9 не показан) запускают дизель-генератор 7, генератор 36 вырабатывает электроэнергию, которая расходуется потребителями энергии. При аварии в системе энергоснабжения питание потребителей энергии осуществляется от аккумуляторов 9. Перекоммутацию источников энергоснабжения (генератора 36, дополнительных генераторов 29 и аккумуляторов 9) осуществляет автоматически блок коммутации 37 путем постоянного измерения напряжения на выходе всех источников электроэнергии и их сравнения между собой и с заданным номинальным значением.
Применение изобретения позволит;
- обеспечить непотопляемость платформы при буксировке в штормовую погоду, это достигнуто выполнением опор телескопическими из секций, установкой этих секций концентрично ниже основания, значительно ниже, симметричным расположением центра тяжести морской буровой платформы, предотвращением ее опрокидывания при наклоне в 60…75 град к горизонту и предотвращением затопления при ее заполнении водой до уровня бортов,
- обеспечить хранение больших количеств нефти в понтонах,
- обеспечить морскую буровую платформу дешевой электроэнергией в течение длительного (несколько лет) времени. При этом обеспечивается высокий КПД дополнительных генераторов, их минимальные габариты и минимальный уровень шума воздушных лопастей.