книги / Морская нефть. Развитие технических средств для освоения морских арктических месторождений нефти и газа. Переработка продукции скважин

на больших высотах, недоступных для оборудования, имеющегося на обычных судостроительных верфях. Кроме того, форма корпуса буровых судов фирмы «Пенн энджиниринг», полностью отвечала функциональным требованиям. Она была довольно проста: обводы судов разворачивались в плоскость. Это упрощало процесс строительства и тем самым давало экономию общих затрат.

Благодаря большим размерам судов повышалась их остойчивость, а также увеличивались полезные объемы помещений для хранения различных гру­ зов. Два варианта судов рассчитывались на переменный груз массой 10 тыс. и 12 тыс. т, что позволяло в течение продолжительного времени работать без пополнения запасов. Остойчивость, обеспеченная шириной судов, позволяла устанавливать бурильные трубы вертикально на подсвечник с помощью ма­ нипулятора. При неблагоприятной погоде они могли быть уложены в подпа­ лубный трюм с помощью системы горизонтальной укладки труб.

Канаты от восьмиточечной центральной якорной системы проходят через шахту в корпусе и далее через смонтированные на днище направляющие. Такая схема якорной системы позволяла поворачивать судно на 90° в любом направлении, ориентируя его против волны. Находящиеся под водой на­ правляющие могли быть легко извлечены и подняты на главную палубу для профилактики и ремонта (рис. 1.26).

Рисунок 1.26 — Система центрального заякоривания судна:

1 — брашпили; 2 — шахта

При размещении направляющих ниже днища судна усилия натяжения якорных канатов препятствовали возникающим от волновых воздействий кренящим усилиям, а не увеличивали их, как бывало в тех случаях, когда на­ правляющие размещены выше центра бортовой качки корпуса. В дополнение к восьми основным якорям в носовой части судна имелись еще четыре руле­ вых якоря. В ящиках хранилось по 1200 м якорной цепи на каждый брашпиль.

Подвышенное основание рассчитывалось на нагрузку 9340 кН, которая складывалась из веса вышки, ротора, подсвечника с трубами и водоотделяю­

щей колонны. Блок противовыбросовых превенторов со вспомогательным оборудованием размещался таким образом, что его можно было полностью собрать и испытать до спуска на донную опорную плиту.

Чтобы расположить центр тяжести как можно ниже, нодпалубное храни­ лище бурильных труб разместили на твиндеке. Хранилище могло быть обору­ довано ручной, полуавтоматической или полностью автоматической системой складирования труб, которая позволяла хранить 14- и 28-метровые свечи на судах длиной 141 и 163 м соответственно. На обоих судах трубы стояка храни­ лись на главной палубе ближе к носовой части, а обсадные — ближе к корме.

Главные энергетические установки на судах состояли из четырех элект­ родвигателей постоянного тока мощностью 1500 кВт каждый. В жилых помещениях, в двух- и четырехместных каютах, расположенных в носовой части, могли разместиться 114 чел.

По мнению специалистов фирмы «Пенн энджиниринг», разработанные суда представляли собой перспективную альтернативу используемым на мно­ гих акваториях полупо1ружным платформам. Строительство и эксплуатация этих судов обходились значительно дороже. В конце 1982 г. фирма работала над проектом аналогичного судна ледового класса, что еще более расширяло сферу их применения.

В 1972-1982 гг. освоение арктических акваторий успешно осуществля­ лось с искусственных островов.

Однако в некоторых районах прежде, чем приступить к разведочному бурению, необходимо было затратить много средств и времени, так как для подготовки донной поверхности и сооружения острова требовалось перевез­ ти тонны строительного материала, намываемого с помощью земснаряда.

Чтобы избежать этой проблемы фирма «Сапата оффшор» в сотрудничест­ ве с фирмой «Брайан Уотт эссоушиейтс» приступила к разработке проекта передвижной буровой установки кессонного типа для круглогодичного буре­ ния скважин у северного побережья Аляски (рис. 1.27).

Буровая установка БУАКС предназначалась для работы на глубинах моря от 9 до 18 м. Ее верхняя часть имеет шестиугольную форму. Основание из­ готавливалось из армированного бетона в виде конструкции, состоящей из ячеек, благодаря чему оно способно было выдержать нагрузки от воздейст­ вия однолетнего льда. Вместимость нефтехранилищ установки позволяла вести бурение в течение 10 месяцев без возобновления запасов расходных материалов. Погружение сооружения на дно осуществлялось с помощью балластировки.

Как сообщал представитель фирмы «Сапата оффшор», новая установка была особенно пригодна для проведения разведочных работ в тех районах, где глубины моря или нехватка материала делали строительство насыпных

бой искусственные острова на мелководной части шельфа. Из-за недостатка точных данных о ледовой нагрузке их сооружали массивными. По мере на­ копления знаний об окружающей среде и опыта работы стали разрабатывать

иосуществлять проекты строительства стальных, бетонных и грунтовых оснований.

Всезон, когда море было свободно ото льда, все нефтяные компании обыч­ но начинали бурение с буровых судов, полупогружных или самоподъемных платформ, а потом пытались продлить время работы с помощью противоледовой защиты корпуса и других мер. Специалисты фирмы «Браун энд Рут» рассматривали только проекты оснований с характерными отличительными признаками, предназначенные специально для работы в Арктике. Эти проек­ ты классифицировались авторами по способу сопротивления давлению льдов

иделились на три основных класса:

—основания, устанавливаемые на морское дно и снабженные фундаментом, на который воздействует ледовая нагрузка;

— плавучие основания, давление льда в которых воспринимает корпус

и якорная система, если она имеется;

—основания островного типа, устойчивость которых достигается с помо­ щью песка или гравия.

Каждый класс делился на группы, группы — на категории (табл. 1.3). Неплавучие основания можно было устанавливать непосредственно

на морское дно или на искусственную подводную насыпь. В ряде случаев насыпь выполняла функцию мола, который снижал давление льда на осно­ вание. Наибольшее число разработанных неплавучих оснований относятся к сооружениям гравитационного типа (рис. 1.28). Их отличительные призна­ ки — большой диаметр фундамента, обеспечивающего устойчивость конст­ рукции, и относительно малый диаметр сечения опорной колонны на уровне моря, благодаря чему ледовая нагрузка снижается до минимума. Примером такой конструкции являлась платформа на моноопоре, предназначенная для работ в Северном море (рис. 1.28я). Позднее она была рекомендована для работы в глубоководной части Берингова моря. Гравитационные опоры ба­ шенного типа могли снабжаться неподвижным (рис. 1.286) или вертикально перемещающимся коническим ледоломом (рис. 1.28в).

Таблица 1.4 — Классификация морских оснований, предназначенных

Рисунок 1.29 — Свайные основания:

а — многоопорное (ВРР. 1); 6 — с одной опорой и монолитным фундаментом (BPR 2)

Рисунок 1.30 — Основания с комбинированным способом установки на морское дно:

а — большой массы (ВММ. 1); б — башенного типа (BMP. 3); в — башенного типа с промежу­ точной секцией и приставной палубой (BMP. 1); г — многоопорное с моноблочной палубой (BMP. 2); д — гравитационное составное фирмы «Сохно» (ВММ. 2)

Плавучие основания не рассчитывались на значительную ледовую нагруз­ ку, но при разведочном бурении и добыче в глубоких водах их практическое значение велико; кроме того, при угрозе столкновения с айсбергами они мог­ ли передвигаться. Стационарное основание с якорной системой представляет собой большой кессон в форме двойного конуса на уровне моря, который взламывает лед сверху и снизу за счет своей конфигурации и вертикальных колебаний всего сооружения (рис. 1.31а). Однако основным направлением

в создании плавучих оснований с якорной системой для Арктики являлась разработка их противоледовой защиты, которая позволяла продлевать экс­ плуатационный сезон. Примером служило коническое основание (рис. 1.316), ломающее лед сверху. По-другому решался вопрос в случае применения бурового судна, снабженного вертлюгом (рис. 1.31а). Вертлюг обеспечивал выгодное положение судна по отношению к движущемуся льду. Полупогружные арктические основания снабжались коническими ледоломами на вертикальных кессонах и вокруг бурильной колонны (рис. 1.31г). В двух проектах использовалась идея протаивания полыньи внутри кессона, имею­ щего противоледовую защиту, с помощью гибких труб, по которым подавался горячий воздух (рис. 1.316, ё).

(FMM. 5,7); д — с трубчатым нагревателем для протаивания полыньи (FMM. 4); е — с устройст­ вом для протаивания полыньи и с передвижной по направляющим буровой установкой (FMM.4)

Интерес представлял проект плавучего основания с системой динамичес­ кого позиционирования (рис. 1.32). Это основание снабжалось вращающимся ледорезом.

В 1980 г. самыми распространенными основаниями на арктическом шель­ фе являлись искусственные острова (рис. 1.33).

Первый насыпной остров Иммерк В-4Б был построен в 1972 г. в канад­ ском секторе моря Бофорта в водах глубиной 3 м. Затем у побережья Канады и Аляски было построено еще около 30 островов. На мелководье естествен­ ные откосы насыпи при намывке земснарядами летом образовывали уклон 1:20, а при гравийной засыпке с автосамосвалов зимой — 1:3. С увеличе­ нием глубины моря объем насыпного материала при неизменном угле от­ косов возрастает почти в кубической зависимости. Поэтому строительство островов многоразового использования позволяло значительно экономить строительный материал. Было разработано большое число проектов остро­ вов многоразового использования: из мешков с песком для мелководья моря Бофорта (рис. 1.34а), песчаный с гидростатическим подпором (рис. 1.346), каменный для глубины моря 90 м (рис. 1.34в). Однако в 1982 г. предпочтение отдавалось кессонным основаниям островного типа. В качестве кессонов могли использоваться бетонные блоки (рис. 1.34г), стальные кольцевые конструкции с жесткой платформой (рис. 1.34е) или без нее (рис. 1.346). Жесткость и устойчивость тонкостенного кессона (рис. 1.34ж ) достигалась за счет песчаной засыпки и грунтового якоря. Для глубоководных месторож­ дений был разработан проект основания состоящего из отдельных стальных кессонов (рис. 1.34з).

Наибольшее число проектов арктических оснований (около 66 %) было разработано для моря Бофорта: 16% — для Берингова моря, 12 — для вос­ точного побережья Канады и 6 — для других районов. Из них восемнадцать проектов рассчитывались на глубину моря до 20 м, девять — до 40, пять — до 55, три — до 70 и еще три — до 90. Как видно из этих цифр, большинство проектов разрабатывались для глубины, не превышающей 40 м. Это объясня-