Меню Рубрики

Установки бурения в морской воде

Морское бурение

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ (off-shore drilling ) — буровые работы на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований.

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ (off-shore drilling) — разновидность буровых работ, выполняемых на акваториях Мирового океана и внутренних морей с целью поиска, разведки и разработки нефти, газа и других полезных ископаемых, а также инженерно-геологических изысканий и научных исследований.

По глубине скважин морское бурение подразделяют на морское неглубокое бурение (до 500 м ниже уровня дна моря) для поиска твёрдых полезных ископаемых, инженерно-геологических и структурно-картировочных изысканий, научных исследований и т.д. и морское глубоководное бурение преимущественно для поиска и освоения нефтегазовых ресурсов Мирового океана.

Морское бурение, выполняемое с целью изучения строения земной коры, может относиться к обоим видам.

Специфика проведения этих работ в море обусловлена:

— уникальностью технических средств,

— особенностями производства работ под водой,

— эксплуатация объекта и тд.

Морское бурение осуществляется со стационарных гидротехнических сооружений и плавучих буровых установок.

К стационарным гидротехническим сооружениям относятся эстакадные площадки, дамбы, искусственные грунтовые острова, сооружаемые на мелководье (глубина воды до 30 м), и стационарные платформы, устанавливаемые на больших глубинах.

Самая глубоководная стационарная платформа сооружена в 1980 на месторождении Коньяк в Мексиканском заливе (глубина воды 312 м). Разработаны проекты глубоководных стационарных платформ для глубин воды 450-600 м.

На шельфе арктических морей (например, море Бофорта) для бурения поисково-разведочных скважин сооружают также искусственные ледовые острова 2 х типов: плавучие и опирающиеся на дно.

Ледовые острова строят путем налива или набрызгивания морской воды на естественный лед.

По технологии закачивания скважин различают морское бурение с надводным или подводным расположением устья скважины.

Бурение с надводным расположением устья ведут со стационарных гидротехнических сооружений и с самоподъёмных буровых установок (СПБУ).

Технология бурения, закачивания и испытания морских скважин с надводным расположением устья аналогична подобным работам на суше.

Бурение морских скважин с подводным расположением устья производится с буровых судов, полупогружных и самоподъёмных буровых установок, а также с плавучих искусственных ледовых островов.

Самоподъёмные платформы с консольным расположением вышечного блока могут бурить скважины как с подводным, так и с надводным расположением устья, причём в последнем варианте устье располагается на отдельной стационарной платформе.

Техника и технология бурения скважин с подводным расположением устья имеют ряд отличий от техники и технологии бурения на суше.

После забивки в морское дно направления, играющего роль сваи, на нём устанавливают донную плиту, на которой с помощью водолазов или направляющих канатов монтируют подводный устьевой буровой комплекс массой 90-175 т и высотой до 12 м.

Комплекс соединён с плавучей буровой платформой водоотделяющей колонной, на которой снаружи закреплены линии манифольда и выкида.

Для натяжения водоизолирующей колонны применяют специальные системы натяжения, а в случае длинных колонн для уменьшения веса к ним крепят специальные поплавки.

Подводный устьевой комплекс включает: блок дивертора и переходный блок с системами управления; блок превенторов (превенторы с трубными, глухими и срезающими плашками, а также универсальные превенторы); аварийную акустическую систему управления противовыбросовым оборудованием и др.

Над верхним универсальным превентором может располагаться узел шарнирного соединения, допускающий изгиб водоотделяющей колонны в пределах до 10° в любом направлении.

На полупогружных буровых установках и буровых судах над вертлюгом размещают компенсатор вертикальных перемещений, позволяющий сохранять постоянную нагрузку на буровой инструмент при вертикальных перемещениях судна, вызванных волнением моря. Аналогичную технику применяют при бурении с искусственных плавучих ледовых островов.

При бурении с бурового судна с водоотделяющей колонной и подводным устьевым буровым комплексом максимальная глубина воды 2074 м, без водоотделяющей колонны (с выносом шлама на дно океана) — 6100 м.

Стоимость морского бурения выше, чем на суше:

— в зависимости от климата — стоимость поисково-разведочной скважины (глубина около 500 м) составляет 3-6 млн. долл США для условий Мексиканского залива, 15-20 млн. долл США для условий Северного моря и до 50 млн. долл США на шельфе арктических морей;

— в зависимости от глубины моря — на глубине 30 м стоимость бурения в 3 раза выше, чем на суше, на глубине 60 м — в 6 раз и на глубине 300 м — в 12 раз.

Бурение морских разведочных скважин на незамерзающем шельфе проводится почти исключительно с буровых установок погружного, полупогружного, самоподъёмного типов и буровых судов.

Бурение эксплуатационных скважин ведется со стационарных буровых платформ 1 или 2 мя буровыми станками.

Читайте также:  Установка вентилятора в стеклопакет

Куст морских скважин на стационарной платформе может содержать 12 — 96 скважин.

Наметилась тенденция к росту числа эксплуатационных скважин с подводным закачиванием устья, бурение которых ведётся с самоподъёмных или полупогружных платформ.

В России морское бурение началось засыпкой Бибиэбатской бухты и последующим бурением с засыпанной территории.

В 1940 х гг. началось использование металлических свай и сварных оснований при глубине моря 4 — 10 м.

Затем стали использоваться стационарные платформы для бурения при глубине воды более 100 м.

Следующий этап — плавучие морские платформы и буровые суда различного водоизмещения.

Полигоном для внедрения новой техники и технологий стало Северное море.

В 1965 г. рекордная глубина моря при бурении составляла 193 м, то в 1979 г.-1487 м, в 1990 г. -2086 м и более.

В 1970-1980 гг. в Северном море были установ­лены морские стационарные платформы гравитационного типа, прообраз МЛСП Приразломная.

Подводное устьевое оборудование

На море широко используются комп­лексы подводного устьевого оборудования, устанавливаемые на мор­ском дне.

Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а установленное на морском дне оборудо­вание меньше подвержено механическим повреждениям.

Комплекс подводного устьевого оборудования (ПУО) предназначен для:

— направления в скважину бурильного инструмента,

— обеспечения замк­нутой циркуляции бурового раствора,

— управления скважиной при буре­нии и др.;

— наземного закрытия бурящейся скважины с целью предупреждения возможного выброса из скважины при аварийных ситуациях или при отсоединении буровой установки в случае больших волнений моря.

Существует разные конструкций ПУО, обеспечивающих бурение скважин на различных глубинах моря.

Недостаток размещения ПУО на дне моря — сложность управления эксплуатации и ремонта.

Ниже показана схема расположения подводного комплекса устьевого оборудования на полупогружной плавучей буровой установке (ППБУ).

На палубе ППБУ постоянно смонтировано оборудование:

— натяжные устройства 1 с направляющими роликами. 2, поддерживающие водоотделяющий стояк в постоянно натянутом состоянии и компенсирующие перемещения ППБУ относительно стояка, соединен­ного нижним концом с противовыбросовым оборудованием (ПО);

— лебедки 4 с приводом для намотки и хранения многоканальных шлангов дистанционного управления ПО;

— лебедки 5 для подъема и спуска многоканальных шлангов 9 и коллек­торов 11 дистанционного гидравлического управления;

— главная электрическая панель бурильщика 3 для управления ПУО и минипанель 6, гидравлическая силовая установка 7 с гидронасосами и пневмогидравлическими аккумуляторами;

— манифольд регулированием дросселирования и глушении сква­жины 17;

— блок противовыбросового оборудования 18;

— компенсатор вертикальных перемещений бурильной колонны, подвешенный на вышке;

— натяжные устройства 19, поддерживающие направляющие канаты постоянно натянутыми и компенсирующие перемещение платформы относительно подводного устьевого оборудования.

Комплектность подводного комплекса:

— водоотделяющая колонна (мор­ской стояк) 10,

— многоканальный шланг 9, 15 коллекторы 11, плашечные превенторы 12, опорно-направляющее основание 13, опор­ная плита 14, направляющие канаты 16, верхняя и нижняя гидравли­ческие муфты, шаровое соединение (угловой компенсатор), телеви­зионная камера телескопического компенсатора и другие узлы.

Особенности бурения морских нефтяных и газовых скважин

Отличия охватывают круг вопросов, связанных с:

— конструкцией скважин в верхней (подводной) части,

— забуриванием ствола скважины,

— оборудованием противовыбросовыми уст­ройствами устья скважины и др.

Особенность морского бурения — перемещение бурового судна (МБП))относительно под­водного противовыбросового устьевого оборудования, размещенного над устьем бурящейся скважины и закрепленного на морском дне.

Для компенсации вертикальных перемещений бурильной колонны между талевым блоком и крюком устанавливается специальное устройство-компенсатор вертикальных перемещений.

Горизонтальные перемещения компенсируются специальным устройством — водоотделяющей колонной (стояком), устанавливаемым между подводным противовыбросовым оборудованием и палубой установки.

Буровая вышка испытывает дополнительные динамические нагрузки, возникающие во время качки, как при бурении, так и при переходе с оконченной бурением скважины на новую точку.

Циркуляционная система промывки скважины, очистки и приготов­ления бурового раствора выполняется закрытой и замкнутой, так как применение открытой желобной системы из-за качки затруднена.

Особенность работы механиз­мов авто­матизации спуско-подъемных операций (АСП) на буровых установках, находящихся на плаву, связана с качкой плавучего бурового средства. Возникает необходи­мость в участии дополнительных механизмов: компенсатора вертикальных перемещений, нижнего захвата, нижнего магазина и др.

Выполнение спуско-подъемных операций с применением механизмов АСП при волнении моря, является сложным технологическим процес­сом. Совмещение операций свинчивания и развинчивания свечей с опе­рациями спуска и подъема бурильной колонны, требует от буровой вахты высокой квалификации.

Обслуживание работ в море

Используют вспомогательные плаву­чие средства:

— плавучие краны и крановые суда с набором комплекса сваебойного оборудования и оборудования для производства погрузочно-разгрузочных работ;

— суда снабжения обычного типа и ледового класса;

— морские буксиры, транспортные баржи;

— суда по борьбе с пожаром, ЛАРН;

— суда по доставке экипажа МБП, эвакуации персонала в случае аварий;

Читайте также:  Установка вай фай роутера asus

— вертолеты обслуживания объектов в море.

— перевозку опорных блоков и модулей верхнего строения МБП и установку их на месте эксплуатации;

— установку подводных трубопроводов;

— снабжение МБП и специальных плавсредств необ­ходимыми материалами и инструментами на всех этапах освоения месторождения;

— очистку акваторий морей от загрязнения;

— ЛАРН, борьба с авариями и пожарами;

1. Все члены буровой бригады, особенно бурильщики, должны хорошо знать:

— геолого-технический наряд (ГТН),

— особенности бурения в данном районе,

— геологический разрез скважины, интервалы возможных осложнений.

2. Члены буровой бригады должны быть совместимыми друг с другом. Взаимоотноше­ния внутри бригады могут играть решающую роль в экстре­мальных ситуациях (аварии, газовые выбросы, пожары и т.д.), при которых от буровой бригады требуется мастерство, хладно­кровие, мужество и самоотверженность.

3. Все члены буровой бригады, должны иметь высокую квалификацию.

4. Процесс бурения следует выполнять в точности согласно технологическому процессу, без отклонений.

5. Дисциплина и бдительность во время всего техпроцесса строи­тельства скважины.

6. Соблюдение правил техники безопасности. Каждый член буровой бригады должен твердо знать свои обязанности при нештатной ситуации.

7. Каждый член буровой бригады должен строго следовать должностной инструкции.

источник

Как производится бурение подводных скважин в море

Бурение скважин может выполняться на суше и на воде. Второе намного труднее и дороже. Объясняется это давлением большой массы воды и необходимостью выполнения предварительных работ по организации основания, где будет в дальнейшем расположено буровое оборудование. Также влияют сложные условия работы гидрологического и метеорологического характера.

Плавучая буровая установка подвергается воздействию ветра, течению и волнению воды. Качка оборудования, в свою очередь, влияет на физиологическое состояние рабочих. Сильные волны могут вывести из строя оборудование.

Затрудняют бурение скважин на море и рыхлые породы, составляющие морское дно. В этом случае необходимы дополнительные материальные затраты, чтобы обеспечить экологическую чистоту окружающей среды в месте буровых работ.

Технологии бурения на суше малоэффективны на воде, поэтому морское бурение постоянно требует разработки и применения современных методов и способов. Морские буровые скважины являются массивными дорогостоящими установками, в которых обобщён и воплощён весь имеющийся опыт бурения на море.

Виды морского бурения

Бурение скважин в морских условиях выполняется в разных акваториях Мирового океана, а также на внутренних морях. Данные работы предполагают разведку и разработку месторождений газа и нефти, полезных ископаемых. Кроме того, это один из способов различных научных исследований и инженерных разработок.

В зависимости от цели бурение делится на:

  • неглубокое — не превышает 500 м от уровня дна моря;
  • глубоководное — ниже 500 м.

В первом случае ищут твёрдые полезные ископаемые, проводят изыскания, научные исследования. Глубокое бурение позволяет найти и разработать залежи газа и нефти. Кроме того, в обоих случаях может выполняться изучение строения коры земного шара.

Определяющие условия морского бурения

Специфическую технологию подводного бурения определяют различные факторы. Среди них выделяются:

  • естественные;
  • технические;
  • технологические.

Основными будут естественные факторы, обусловленные гидрометеорологическими, геоморфологическими, горно-геологическими условиями.

В первую группу условий войдут все характеристики морской среды (волнение, температура, наличие ледового покрова, колебания уровня, скорость течения воды, видимость). Наибольшую трудность вызывают температуры ниже нуля, которые ведут к обледенению оборудования, и плохая видимость.

Сложность геоморфологических условий определяют строение берегов, состав почвы дна, его топография, глубина воды.

К горно-геологическим условиям относятся геологическое строение месторождения, физико-механические свойства пород в месте бурения, морфологические особенности продуктивных отложений в местах разработок.

Технические и технологические факторы

Данные факторы обуславливают эффективность бурения морских скважин.

Техническая составляющая определяется применением разных типов морских буровых оснований, которые делятся на два вида: ползающие и опорные на дно.

Применяются различные способы стабилизации морских буровых оснований. Они бывают статическими и динамическими. Используются также разные типы буровых станков, инструменты и схемы компоновки оборудования: специальное морское, наземное и комбинированное оборудование.

Технологические факторы состоят из назначения скважины, способов и видов её бурения.

Скважины делятся на инженерно-геологические, эксплуатационные, разведочные, структурно-картировочные. Выполняют их гидромеханическим, вращательным, комбинированным способом. При этом может производиться поинтервальное апробирование, вынос породы потоком воды либо ведётся сплошной забой.

Виды способов бурения разведочных скважин

Работы на море ведутся рациональными способами, которые обеспечивают полноту выполнения при минимальных затратах. Выбор способа определяется назначением скважины. Его эффективность определяется следующими показателями:

  • геологическая информативность;
  • эксплуатационно-технологические возможности;
  • техническая и экономическая целесообразность.

Наиболее рациональным является ударный способ бурения. В зависимости от керна он подразделяется на ударный сплошной, клюющий кольцевой и ударно-забивной забой.

Читайте также:  Установки для бурения абиссинских колодцев

Ударный способ разрушает породы долотами и удаляет отработку желонками, используется при крепких породах.

При клюющем способе происходит углубление керноприёмного стакана в породу путём сбрасывания с высоты, затем поднятый на поверхность стакан опорожняется.

Разновидностью ударного способа является забивной, при котором породоразрушающее оборудование представляет собой трубчатый керноприёмник с кольцевым башмаком.

Преимущество ударно-забивного способа состоит в том, что он позволяет бурить скважины любых диаметров в любых породах.

Незаменимым способом при бурении скважин для инженерно-геологических изысканий является вращательный. Он позволяет обеспечить качественный керн и в мягких, и в твёрдых породах.

Характеристика проблем бурения на море

Морские буровые установки сталкиваются с рядом проблем, которые существенно могут снизить эффективность выполняемых работ.

К наиболее основным проблемам относятся следующие:

  • дрейф и качка подвижной буровой установки;
  • неустойчивость рыхлых пород разрезов морского дна в месте бурения, их сильная обводнённость;
  • сохранение чистоты окружающей среды;
  • трудность организации работ по замкнутой циркуляции воды;
  • невозможность для бурильщика видеть придонное устье скважины;
  • преждевременный выход из строя оборудования, инструментов, находящихся в агрессивной среде;
  • подбор особенных схем и способов бурения и др.

Кроме того, скважина бывает заполнена водой до уровня дна моря. Это ведёт к ослаблению энергии удара. Дрейф и подводные течения мешают сохранять строгую вертикальность ударного инструмента и ослабляет его погружение в рабочую породу.

Оборудование для морского бурения

Морское бурение скважин осуществляется с плавучих буровых средств, расположенных на поверхности воды. На дне моря устанавливаются комплексы специального подводного устьевого оборудования. Они меньше подвергаются повреждениям даже при смещении плавучей платформы.

Подводные комплексы позволяют соединить в единое целое оборудование, расположенное на поверхности воды и на дне моря, обеспечивая эффективность работ.

При использовании подводного оборудования достигается большая точность направления бурильного инструмента в скважину, а также обеспечивается замкнутая циркуляция бурового раствора. Кроме того, замкнутая технологическая связь позволяет точнее управлять процессом бурения.

Устьевое оборудование надёжно закрывает бурящуюся скважину, предотвращая выбросы при авариях или сильных волнениях на море.

Подводное устьевое оборудование имеет несколько модификаций, использование которых позволяет бурить скважины на разных глубинах.

Они все соответствуют требованиям, которые предъявляются к данному оборудованию:

  • прочные;
  • вибростойкие;
  • выдерживающие сильное внешнее давление;
  • герметичные;
  • управляемые дистанционно.

Обслуживающее оборудование

Прежде чем морская скважина будет пробурена, проводятся предварительные работы по обслуживанию установки плавучих средств для бурения.

Обслуживающее оборудование позволяет выполнить ряд следующих задач:

  • доставка к месту разработки опорных блоков и плавсредств;
  • обеспечение работы стационарных платформ путём доставки необходимых материалов и инструментов;
  • установка трубопроводов на морском дне;
  • очистка акватории разработки от загрязнения во время проведения бурильных работ;
  • предотвращение аварий и пожаров на месте разработки месторождений.

Решение данных задач возлагается на следующее обслуживающее оборудование:

  • морские суда с функцией снабжения разработок, имеющие по необходимости ледовое подкрепление;
  • суда с крановым оборудованием для выполнения разгрузочно-погрузочных работ;
  • буксиры, трубоукладочные и транспортные баржи;
  • пожарные суда;
  • комплексы по очистке акватории;
  • пассажирские суда для перевозки обслуживающего персонала, а также эвакуации в случае опасных ситуаций;
  • морская авиация для обслуживания объектов.

При наличии полного комплекта обслуживающего оборудования бурение морских скважин будет выполняться качественно и в срок.

Требования к морскому бурению

В морском бурении используются трубы разного диаметра. Наиболее распространённый диаметр – 0,127 м, при этом диаметр самой скважины будет не менее 0,132 м.

Существуют установленные законом требования к выполнению геологических разрезов на допустимых глубинах акваторий, а также эксплуатационно-технические требования к ведению работ.

Максимальная глубина не может превышать 300 м, диаметр скважины в зависимости от структуры породы (рыхлые/твёрдые) находится в диапазоне (max/min) для рыхлых пород – 0,325/0,146, для твёрдых – 0, 131/0,059.

Ширина зоны шельфа колеблется от сотен метров до десятков километров. Удаленность скважины от берега может достигать 5 км.

Техника бурения

Морское бурение с подводным расположением устья отлично от подобных работ на суше. Здесь применяется специальная технология, состоящая из отдельных пошаговых действий.

Первоначально в морское дно забивается свая, выполняющая роль направления бурения. Затем в этом месте устанавливается донная плита. На ней монтируется подводное устьевое оборудование. Масса его может составлять до 175 тонн, высота – до 12 м. Подводная часть соединяется с плавучим оборудованием, где установлены специальные системы натяжения и поплавки.

Подводный комплекс включает в себя блок дивертора, систему управления, блок превенторов, аварийную акустическую систему.

Стоимость одной морской скважины в обычных условиях может доходить до 6 млн. долларов, в арктических условиях — до 50 млн. долларов.

источник