Комплекс автономной буровой установки на трубчатом моноопорном основании включает колонну-монопод (моноопору) и смонтированную на ее верхнем конце большую (как правило, двухэтажную) рабочую платформу с буровой вышкой и полным комплектом буровых механизмов и оборудования. В этом случае моноопора монтируется из труб большого диаметра и снабжается донным опорным башмаком, выполняющим роль стабилизирующего груза. Моноопора дополнительно поддерживается в субвертикальном положении одним из 2-х следующих основных способов: подвеской рабочей платформы к порталу обслуживающего плавоснования или установкой системы растягивающих тросов, заякориваемых на морском судне.

Примером реализации первого способа может служить установка PWSPD, созданная специалистами Нидерландского государственного агентства по освоению шельфа (рис. 2.1). Она включает донный опорный башмак 1 диаметром 5 м и массой 40 т (в воздухе), к которому крепится моноопора 2 диаметром 0,25 м, снабженная в верхней части платформой 3 с установленным на ней комплектом буровых механизмов и оборудования.

Рабочая платформа подвешивается на тросах 4 к тросу крана 5 вспомогательного плавоснования (понтона) 6 через компенсатор вертикальной качки, обеспечивающий почти постоянное натяжение колонны по вертикали силой 50 МН. В инструкции по эксплуатации установки рекомендуется поднимать рабочую платформу на высоту не менее 2 м над уровнем моря.

Рис. 2.1. Принципиальная схема оснастки колонны-монопода буровой установки PWSPD (Нидерланды):

1 - донный опорный башмак; 2 - колонна-монопод; 3 - рабочая платформа; 4 - тросы; 5 - кран; 6 - понтон; 7 - обсадная колонна

Установка используется для бурения на глубинах воды до 40 м при течении со скоростью до 1,5 м/с. Бурение ведется ударно-забивным способом с применением обсадной колонны 7 диаметром 0,18 м. Для спуска и подъема обсадной колонны применяется гидравлический домкрат с усилием 200 кН.

Большее практическое применение получили установки этой группы с удержанием моноопоры в вертикальном положении при помощи системы заякоренных растягивающих тросов. Известны многочисленные модели таких установок, предназначенных для работы как на мелководье, так и при глубине моря до 70 м и более.

Примером легкой установки с системой заякоренных растягивающих тросов может служить комплекс, серийно выпускаемый американской фирмой "Сойлтест" и предназначенный для работы в мелководных зонах озер и заливов с использованием моноопоры из труб диаметром 0,102 м. Технические параметры основного бурового оборудования, используемого в этом комплексе, следующие: Буровой станок

Модель ДР-845

Максимальная глубина скважины, м 45

Диаметр скважины, 10^-3 м 46; 51

Ход подачи, м 0,89

Тип подачи Ручной

Диапазоны регулирования частоты вращения инструмента, об/мин:

I 0-587

1. I 0-1043

Мощность привода, кВт 4,5

Масса, кг 125

Лебедка

Модель ДР-386

Подъемное усилие, кН 2,27

Мощность, кВт 3

Масса, кг 45

Насос

Модель ДР-930

Подача, л/мин 55

Напор, МПа 2,76

Мощность, кВт 5

Мачта

Модель ДР-385

Тип Трехногая из алюминиевых труб

Высота, м 4,8

Масса, кг 43

Примером тяжелой установки этого типа является модель СТМ-2012 японской фирмы "Тоне Боринг", в которой применена опорная колонна из труб диаметром 0,5 м, обеспечивающая возможность бурения скважин глубиной до 200 м по породам при глубине моря до 70 м. Используемый в установке буровой станок типа 101 WL имеет два диапазона частоты вращения (0-80 об/мин и 0-240 об/мин) при крутящем моменте 3 кН-м. Максимальное усилие подачи бурового инструмента вниз 23 кН, вверх 35 кН. Суммарная мощность привода буровой установки 37 кВт.

Интерес представляет модульная система МСК-70/100 японской фирмы "Кокен Боринг". С 1984 г. эта система применялась в б. СССР при бурении на дальневосточном шельфе. Она включает семь видов модифицированных трубчатых модулей, из которых могут быть собраны 10 типоразмеров колонн- моноподов для бурения при глубинах моря от 18 до 70 м. Причем для бурения в любой точке акватории собирается колонна- монопод длиной, превышающей глубину моря на 12 м.

Модули представляют собой двойные полые кольцеобразные конструкции из труб наружным диаметром 1,8 м и внутренним - 0,3 м. Нижний конец моноопоры соединен с конусообразной опорной плитой диаметром около 7 м, внедряемой в донные отложения на глубину 2 м. В верхней части моноопоры монтируют квадратную двухэтажную рабочую платформу высотой 2 м и размерами сторон 6,5x6,5 м.

На рабочей платформе установлены буровой станок типа РК-3А, промывочный насос, буровая вышка высотой 9 м и другое оборудование, обеспечивающее бурение скважин глубиной до 100 м и диаметром 0,118 м по породам. Общая масса набора труб опорной колонны составляет 100 т, общая масса всего комплекса - 132 т.

Для бурения скважин при глубине моря до 300 м одна калифорнийская фирма запатентовала морскую буровую установку, состоящую из цилиндрической колонны и установлен-

ной на ее верхнем конце платформы с буровым оборудованием, смонтированной на двух горизонтальных понтонах трубчатой формы (рис.2.2).

Колонну собирают на суше из отдельных секций, представляющих собой герметические емкости, буксируют к месту бурения и переводят в рабочее положение плавучим краном. При этом нижние секции колонны или их специальные ниши заполняют песком, гравием или другим природным материалом, средние - водой, а верхние - оставляют заполненными воздухом.

В результате средние секции имеют почти нулевую плавучесть, верхние сообщают колонне усилие, направленное вверх, а нижние, имеющие отрицательную плавучесть, перемещ ают центр тяжести колонны вниз и предотвращают ее всплытие. Под действием усилий со стороны крайних секций средняя оказывается растянутой, что исключает продольный изгиб колонны. От заваливания колонну предохраняют растяжки, закрепленные на тяжелых якорях.