Назначение и типы подводного устьевого оборудования

В практике бурения скважин с ПБС (БС, ППБУ) широко при­меняются комплексы подводного устьевого оборудования (ПУО), устанавливаемые на морском дне. Такое расположение позволяет наибольшие смещения плавсредства от центра скважины, а уста­новленное на морском дне оборудование меньше подвержено ме­ханическим повреждениям.

Комплекс ПУО предназначен для:

- обеспечения при бурении скважины гибкой замкнутой тех­нологической связи между перемещающимся от воздействия волн и течений БС или ППБУ и неподвижным подводным устьем, уста­новленным на морском дне;

- направления в скважину бурильного инструмента, обеспече­ния замкнутой циркуляции бурового раствора, управления сква­жиной при бурении и др.;

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

Принципиальные особенности конструкций, широко приме­няемых в настоящее время ПУО, состоят в следующем.

1. Устье скважины устанавливают под водой, непосредственно на морское дно или в подводном положении на специальной плат­форме (трубе).

2. Подводное устье с судном соединено с помощью специаль­ной водоотделяющей колонны и направляющих тросов (колонн).

3. Управление подводным комплексом осуществляется дистанционно с судна в основном с помощью гидроуправления.

4. Разъединение и соединение частей подводного оборудования, в том числе и водоотделяющей колонны, осуществляется с ПБС, благодаря применению специальных зажимов.

5. Для компенсации действия вертикальных колебаний ПБС на водоотделяющую и бурильную колонны применяются специальные компенсаторы колебаний.

6. Бурение скважины, в том числе и под шахтное направление, может производиться как турбинным, так и роторным способом.

7. Все обсадные колонны подвешивают в устьевой головке, расположенной на дне моря.

Существует несколько конструкций ПУО, обеспечивающих бу­рение скважин на различных глубинах моря, начиная с 50 до 1800 м и более.

Большая глубина установки ПУО предъявляет высокие требо­вания к его прочности, надежности к вибрациям, способности вы­держивать большие внешние давления, быть герметичным и на­дежно дистанционно управляемым. Конструкция узлов комплекса должна обеспечивать точность стыковки узлов при монтаже и рас­стыковки при демонтаже. Качество стыковки должно быть высо­ким, обеспечивающим нормальную работу и управление ПУО.

Особое внимание уделяют расположению механизмов связи: натяжным устройствам, установленным на БС или ППБУ, которые подвергаются действию волн, течения и ветра.

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

В практике буровых работ на море с БС и ППБУ применяют одноблочную или двухблочную конструкцию ПУО.

Некоторые одноблочные конструкции преимущественно ис-полыуют на больших глубинах вод, в несложных двух- и трехко­лонных конструкциях скважин и на небольших глубинах бурения.

Преимущества одноблочной конструкции ПУО - сокращение времени на установку и монтаж комплекса, так как установленный одноблочный комплекс ПУО используется в течение всего време­ни бурения скважины. К недостаткам одноблочного ПУО следует отнести его большую массу (до 200 т) по сравнению с двухблоч-ным, масса которого примерно 80 т.

Двухблочные конструкции применяют преимущественно на небольших глубинах вод, в сложных четырех- и пятиколонных конструкциях скважин и на больших глубинах бурения.

Преимущества двухблочной конструкции - возможность ее применения при бурении глубоких скважин сложной конструкции, относительно малая масса каждого блока противовыбросового оборудования и возможность производства ремонта свободного блока. К недостаткам следует отнести затрату времени на демон­таж первого и установку и монтаж второго блока в процессе буре­ния скважины, а также потребность дополнительного места для хранения неработающего блока. В настоящее время за рубежом используются одноблочные конструкции ПУО с проходным от­верстием диаметром 476,24 мм, которые практически обеспечива­ют бурение глубоких скважин сложной конструкции.

За рубежом применяются различные по типу и технологии мон­тажа комплексы ПУО. Основные отличительные черты некоторых типов ПУО связаны прежде всего с конструкцией шахтного на­правления и способом его установки.

Так, у некоторых ПБС основание подводного комплекса пред­ставляет собой монолитную плиту, устанавливаемую на морское дно и связанную тросами с судном. Такое основание из-за неров­ности и неоднородности морского дна трудно установить горизонтально и, следовательно, выдержать вертикальность шахтного на­правления.

На рис. 14.2 показана конструкция комплекса ПУО со всеми элементами, которая была применена в проекте ЭБСЗООО/150, принципиально мало отличающаяся от зарубежного подводного комплекса и в основном имеющего конструктивно одинаково оформленных узлов.

В собранном виде комплекс подводного устьевого оборудова­ния включает в себя следующие основные узлы: ПУО, водоотде­ляющую колонну, оборудование на самом судне.

ПУО состоит (см. рис. 14.2) из опорной плиты 1 для передачи нагрузки на грунт от устьевого оборудования и устьевой головки 2 для обвязки и герметизации всех обсадных колонн и для присое­динения противовыбросового оборудования 3, нижнего замкового соединения 4, быстроразъемного соединения типа СГ-2 5 и водо­отделяющей колонны 6. На конце водоотделяющей колонны уста­новлено гибкое соединение 7 типа ГС-406 или ГС-305, позволяю­щее избежать жесткой заделки нижнего конца колонны.

Плита / имеет шестигранную форму, к ней прикреплены три колонны, внутри которых проходят тросы 8, натягиваемые с судна с помощью лебедок 20. По этим направляющим колоннам спус­кают и поднимают на судно все необходимое оборудование с по­мощью направляющей трехгранной рамы 10.

Непосредственно на буровом судне находится водоотделяющая колонна с компенсатором вертикальных колебаний 12, который крепится непосредственно к судну и служит для того, чтобы избе­жать сжатия или растяжения водоотделяющей колонны при вер­тикальной качке ПБС. Для улучшения условий работы водоотде­ляющей колонны в условиях морского волнения служит специ­альное натяжное устройство 18, состоящее из противовесов 14, которые с помощью тросов 75 через блоки 16 на кронштейнах 17 натягивают наружную трубу компенсатора лебедками 9. Для цен­трирования водоотделяющей колонны с осью ротора служит рас­положенный на турели 18 центратор 19.

Рисунок 14.2 Подводное устьевое оборудование морской скважины

 

Все монтажные работы по сборке и разборке подводного обо­рудования выполняются с помощью монтажного устройства, со­стоящего из монтажных балок и опорных плит, размещенных над отверстием в турели.

Управление подводным оборудованием осуществляется через систему гибких шлангов /7с палубы бурового судна. Шланги на­матывают на барабаны специальных лебедок, расположенных на палубе судна вблизи турели. Помимо этого, на палубе судна мон­тируют насос для подачи жидкости в систему управления и пульт управления этой системой, устанавливаемый обычно вблизи поста управления бурильщика.

На ПБС «Блю Вотер» фирмы «Шелл» основание скважины представляет собой металлоконструкцию с тремя направляющими колоннами и тремя направляющими тросами. ПУО имеет дистан­ционное гидравлическое управление и пятиколонную конструк­цию скважины, причем фундаментная плита установлена на пер­вой колонне (508 мм) и может демонтироваться после бурения.

Установка «Атлантик Рефайнинг» имеет несколько отличную конструкцию. Здесь в качестве основания использована первая об­садная колонна (914 мм), возвышающаяся над дном на несколько десятков метров, на котором смонтировано все оборудование устья. Управление установкой - дистанционное гидравлическое. Такая конструкция позволяет в некоторых случаях расположить устье в зоне водолазного обслуживания и улучшить работу теле­камер в случае их использования для контроля устьевого оборудо­вания.

В зарубежной практике Американский нефтяной институт (API), обобщив многолетний опыт работы буровых компаний, раз­работал практические рекомендации по применению противо­выбросового оборудования API RP-53 для наземного и морского бурения с подводным расположением устья скважин.

Для обозначения узлов стволовой части принят специальный код: А - универсальный превентор; G - вращающийся превентор; R - однокорпусной плашечный превентор; ra - двухкорпусной пла-шечный превентор; Rt - трехкорпусной плашечный превентор; X -универсальный плашечный превентор; S - крестовина; Сн - муфта высокого давления для соединения блока превенторов с колонной головкой или отдельных узлов в общей сборке стволовой части ПУО; C_L - муфта низкого давления для соединения морского стоя­ка с блоком превенторов.

В зависимости от рабочего давления подводное противовыбро-совое оборудование подразделяется на две группы: на рабочее давление 14 и 21 МПа и рабочее давление 35, 70 и 105 МПа.

 

Контрольные вопросы:

1. Назначение и типы устьевого оборудования морских скважин?

2. Какие  способы расположения устьевого оборудования и связанных с ним конструкций?

3. Типы устьевого оборудования скважин?

4. Назначение и типы подводного устьевого оборудования?