книги / Освоение малых морских месторождений

не. С одной стороны клапана имеется конус, позволяющий устанавливать клапан таким образом, чтобы обеспечить нормальное уплотнение «металл по металлу».

Кроме того, конус обеспечивает гидравлическое соединение. Отверстие в задней части клапана позволяет передавать давление на кольцевое пространство между металлическим уплотнением и резиновым кольцом. Если при этом не наблюдается резкого снижения давления, то уплотнение можно считать удовлетвори' тельным.

Проектирование системы для замены клапанов потребовало решения сложных проблем, связанных с взаимной подготовкой конструкций клапанов, манифольда и MMS. Такая необходимость диктовалась дистанционным управлением работой подводной экс­ плуатационной системы SPS. Сложные операции подобного ТИ' па не могут осуществляться с помощью манипуляторных систем общего назначения, предназначенных для выполнения более проС' тых задач.

Для замены модуля управления концевой эффектор соединяет в себе два ключа, рассчитанные на зажим двумя болтами, с подъемными зубцами, очень напоминающими зубцы вилочного подъемника. Этот инструмент захватывает специальную арматуру на модуле управления. Как только подъемные зубцы попадают в цилиндрические элементы на модуле управления, гидравличес­ кие защелки фиксируются на пластине непосредственно над цилиндрическими элементами. Затем ключи захватывают винто­ вые домкраты на модуле управления, которые стягивают и отпус­ кают двухболтный зажим на модуле. Благодаря конусной по­ верхности зажима вертикальная завинчивающая сила предварительно нагружает металлические уплотнения в гидравлических муфтах, Эта операция также требует серьезной взаимной под* гонки системы управления и системы обслуживания.

Состояние системы MMS на данный момент

Система MMS успешно применялась для обслуживания под­ водной эксплуатационной системы SPS фирмы «Exxon* в ходе пробных испытаний. При этом система MMS использовалась 85 раз. Все запланированные операции по обслуживанию были ус­ пешно завершены. Кроме того, был проведен ряд незапланирован' ных мероприятий, таких как, скажем, выявление причин возник­ новения проблем, связанных с электрической энергией. В течение одного захода длительностью 4—6 ч были заменены два клапана. Для сравнения: во время одного из заходов манипулятор оста­ вался на опорной плите 30 ч. Длительность пребывания системы на дне не вызывала никаких проблем, поскольку управление было автоматическим.

На основании результатов опытных испытаний подводной экс­ плуатационной системы SPS, в ходе которых применялась сис­ тема MMS, последняя была признана полностью годной к даль­

2 1 2

нейшему коммерческому применению. Кроме того, аппарат, при­ менявшийся при испытаниях системы SPS, был подновлен и теперь будет применяться для обслуживания подводного манифольдного центра фирм «Shell» и «Esso».

Обслуживание оборудования на месторождении Грондин

Группа компаний '«Elf Aquitaine» осуществила широкую программу исследовательских и инженерных работ с целью соз­ дания подводного промысла для глубин свыше 600 м, не дос­ тупных для водолазов.

Программа включала бурение с плавучих буровых установок и заканчивание наклонно направленных скважин. Программой предусматривались также установка и соединение между собой подводных конструкций без помощи водолазов, дистанционное управление подводными скважинами к автоматическое подсоеди­ нение выкидных линий. Для обслуживания подводного оборудо­ вания применялись необитаемые подводные аппараты ROV.' С их помощью проводился также анализ надежности оборудо­ вания и безопасности его эксплуатации.

Экспериментальная станция расположена на северо-восточном выступе месторождения Грондин у берегов Габона (Западная Африка). Она находится на расстоянии 1500 м от стационарной эксплуатационной платформы. Глубина воды здесь 60 м.

В качестве вспомогательного судна с надводным оборудова­ нием использовалась баржа «Анжиль». Подводное оборудование включало опорную раму, устьевую арматуру, эксплуатационный манифольд и выкидные линии. Дистанционное управление работой всего комплекса оборудования осуществлялось с эксплуатацион­ ной платформы «Грондин» по подводному электрическому кабелю

сиспользованием локальной электрогидравлической подстанции

инадводных мониторов.

Установка, подключение, обслуживание оборудования и безводолазные операции проводились с вспомогательного судна, спе­ циально построенного для станции.

В1974 г. были начаты конструкторские работы по созданию станции на северо-востоке месторождения Грондин. Это был первый шаг к созданию технически выполнимой и надежной под­ водной эксплуатационной системы для больших глубин.

В1981 г. компания «Elf Aquitaine» успешно закончила испы­ тания дистанционно управляемого подводного промысла.

На последнем этапе испытаний был опробован разработан­ ный фирмой АСВ дистанционно управляемый робот-манипу­

лятор, смонтированный на рельсах (рис. 6.19). После шести недель испытаний дистанционно управляемого манипулятора1

1 ROV — Remotely operated vehicle.

213

TIM1 массой 13 т было предложено внести в него два усовер­ шенствования, чтобы повысить эффективность нефтедобычи на глубине 600 м. Первое предложение касалось замены электрогидравлической системы управления на электронную мульти­ плексную систему с целью уменьшения массы конструкции. Второе предложение заключалось в повышении качества работы визуаль­ ной системы, с помощью которой операторы над водой могли следить за выполнением подводных операций (рис. 6.20).

Управляемый операторами с вспомогательной баржи «Анжиль» TIM успешно выполнил 104 различные операции. Эти операции осуществлялись в ходе 24 погружений. Общее время пребывания манипулятора под водой составило 160 ч. При испы­ таниях манипулятор периодически поднимали на баржу для за­ мены инструментов. Однако следует отметить, что эта работа может проводиться и под водой самим роботом, который в этом случае выбирает нужный инструмент из имеющегося комплекта, тем самым продлевая время пребывания под водой.

Хотя во время эксперимента глубина воды была только 60 м. расчетная предельная глубина для робота-манипулятора состав-1

1 TIM — Tele Manipulates d# Intervention et de Maintenance.

214

ляет 600 м. Это потребовало тщательного подбора компонентов, подлежащих погружению, а также разработки концепции, исклю­ чающей прямое вмешательство человека в проводимые операции.

Функции робота TIM

1.Установка гидравлических соединительных труб между устьем и выкидной линией на манифольде.

2.Обеспечение подачи гидравлической энергии, необходимой для работы соединительных узлов.

3.Прокладка электрического кабеля и гидравлических гиб­ ких труб.

4.Участие в позиционировании и подключении электрического соединительного кабеля.

215

Инспекция планируется с использованием дистанционно уп­ равляемых аппаратов ROV, водолазных работ и систем RMS в качестве запасного варианта (рис. 6.21).

На UMC применяется специальная система маркировки. Требования к обслуживанию системы UMC устанавливались исходя из расчетных критериев и результатов испытаний обору­ дования, а также на основе опыта эксплуатации системы и ре­

зультатов ее инспекции.

218

Функции буровой установки

Поднимать компоненты UMC на поверхность для обслужива­ ния можно с помощью инструментов, спускаемых с буровой уста­ новки, которая в этом случае располагается над точкой уста­ новки UMC.

С помощью специальных инструментов выполняются следую­ щие операции:

подъем или замена штуцеров на сателлитных скважинах; подъем навеса над гнездом скважины для обеспечения досту­ па к устьевой арматуре с целью проведения ремонтных работ; подъем аккумулятора гидравлической энергии или установок

для закачки химреагентов с целью их ремонта или замены; подтягивание и подсоединение выкидных линий, а также ли­

ний электрического и гидравлического управления; установка посадочной площадки для системы дистанционного

обслуживания RMS, подъем и замена участков рельсового пути, по которому движется UMC;

установка подводного коннектора для аварийной остановки подводной системы как запасного технического средства или средства инспекции.

Для осуществления этих операций буровая установка снаб­ жена направляющей системой, предназначенной для точного размещения оборудования на опорной раме. В подводной сис­ теме UMC имеются 42 точки, в которых оборудование можно устанавливать только с помощью направляющей системы. Для обеспечения точного размещения оборудования система UMC снабжена 122 гнездами для направляющих стоек. Направляющие стойки вводятся в гнезда с помощью специально изготовленных инструментов.

Система дистанционного обслуживания RMS

Система RMS включает робот-манипулятор. На рис. 6.21 и 6.22 показан аппарат RMS и его спуск на морское дно для обслу­ живания подводной эксплуатационной системы.

Система RMS должна выполнять следующие задачи: извлечение и замена клапанов; управление работой перекрывающих клапанов; подъем и замена модулей управления;

осуществление дистанционной инспекции с помощью видео­ камеры.

Конструкция аппарата обладает достаточной высотой, поэтому инструменты могут работать на макнфольде на любом требуемом уровне. Заполненные пеной камеры обеспечивают плавучесть установки. Рама включает стеллажи для хранения узлов, ко­ торые могут потребоваться при замене дефектных компонентов оборудования. Операции выполняются с помощью двух основных инструментов, называемых концевыми эффекторами. Концевой

219

циях, связанных с клапанами, Концевой эффектор № 2 (ЕЕ2*. двойной динамометрический гаечный ключ и вилочный подъем* ник) применяется для замены модулей управления. Позициони­ рование инструментов и управление их работой выполняются с помощью гидравлики.

На аппарате смонтированы телекамеры и прожектора, поэто­ му за ходом операций по обслуживанию подводного оборудо­ вания можно наблюдать с вспомогательного судна, где уста­ новлена панель управления.

Спереди и сзади системы UMC имеются две посадочные пло­ щадки для аппарата RMS. Обе они съемные. Передняя поса­ дочная площадка устанавливается перед погружением RMS, а задняя — позднее, если возникает необходимость. Аппарат RMS опускается на систему UMC и перемещается по рельсам вдоль манифольда, проводя необходимые операции по обслу­ живанию оборудования.2*

2 2 0

Водолазные работы

Водолазные работы можно проводить в дополнение к опера­ циям, осуществляемым аппаратом RMS, в плане обслуживания и периодического инспектирования оборудования. Перечень операций, которые могут проводить водолазы, включает:

управление работой клапанов с помощью маховика; замену клапанов; замену модулей управления;

измерение толщины стенок посредством неразрушающих испытаний;

извлечение и замену направляющих стоек; помощь при подсоединении или снятии штуцеров с сателлитных

скважин системы UMC;

помощь при операциях со спускным инструментом; общую инспекцию.

В помощь водолазам разработаны специальные инструменты целевого назначения (рис. 6.23):

маховик для открытия и закрытия подводных клапанов с ручным приводом;

инструмент для замены компонентов клапанов с дистанцион­ ным управлением;

инструмент для отсоединения модуля (применяется при за­ мене модулей управления);

мостовой кран (используется при размещении оборудования над рельсовым путем RMS).

Компоненты подводной системы UMC, которым может пона­ добиться обслуживание или инспекция, в большинстве своем доступны для водолазов. Однако существуют проблемы, связан­ ные с трубами высокого давления, электрооборудованием и вы­ сокотемпературными трубами, поскольку при их обслуживании требуется принятие специальных мер предосторожности для обес­ печения безопасности водолазов. После тщательного изучения вопроса были разработаны правила, соблюдение которых должно исключить возможность возникновения для водолаза опасной ситуации. Например, на подступах к некоторым участкам пре­ дусматриваются таблички «хода нет>. Кроме того, предусмат­ ривается применение предохранительных устройств для предот­ вращения возможного контакта с потоком высокого давления или высокотемпературными трубами. Чтобы обезопасить водо­ лазов при работе с электрическим оборудованием, перед их пог­ ружением на дно спускается дистанционно управляемый аппарат, снабженный детектором напряжения. Детектор напряжения имеется и у каждого водолаза, работающего на участке, где возможна утечка тока, несмотря на наличие встроенных в систему UMC предохранительных устройств. Рекомендации по обеспе­ чению безопасности водолазов изложены в буклетах, которыми снабжаются все работникн, занятые в операциях по обслужива­ нию подводного оборудования.

221