Menu

Обоснование целесообразности бурения с моноопорного основания

Морское буровое основание - элемент морской буровой установки (МБУ), на котором размещаются механизмы, оборудование и специальная аппаратура для выполнения комплекса работ по бурению скважин на море. К настоящему времени известно большое количество типов МБУ и оснований, обладающих различными эксплуатационно-техническими возможностями (рис. 1.4).

Бурение на море скважин любого целевого назначения наиболее качественно и производительно с опорных о морское дно оснований. Процесс бурения с опорных оснований не зависит от волнения моря. Наибольшее распространение среди опорных оснований получили самоподъемные. Они, в отличие от опорных стационарных, передвижные и позволяют буксировать их для бурения в разные районы без демонтажа с основания буровых механизмов.

Самоподъемные передвижные основания в отличие от стационарных опираются на дно моря выдвигающимися трубчатыми или ферменными опорами, которые при буксировке основания по морю подняты вверх и не касаются дна. Число опор может достигать 10 и более в зависимости от несущей способности донных грунтов и волнения моря в районе бурения, площади опорной поверхности опор и рациональной величины их заглубления в грунт. В настоящее время самоподъемные основания для бурения на глубинах моря до 40 м имеют преимущественно четыре опоры, а для бурения на больших глубинах - чаще три опоры.

Самоподъемные буровые основания традиционных конструкций - дорогостоящие, и возможности каждой из них ограничены конкретными интервалами глубин моря, для которых они сконструированы. Стоимость самоподъемных установок для бурения скважин глубиной 6000-9200 м на глубинах моря до 60-90 м составляет 7-18,5 млн. долл. Стоимость их эксплуатации достигает 15-20 тыс. долл. в сутки, т.е. 5-7 млн. долл. в год [29]. Стоимость сравнительно легкого самоподъемного основания для бурения инженерно-геологических и поисково- разведочных скважин на твердые полезные ископаемые глубиной до 100 м по породам на глубинах моря до 20 м составит по данным судостроительного завода г. Астрахани ориентировочно 6 млн. долл.

Использование самоподъемных буровых оснований традиционных конструкций сопряжено с большими затратами средств и времени на следущее: предварительные инженерные изыскания донных грунтов (в том числе бурением) в районе заложения скважины; буксировку основания на точку бурения; перевод основания из транспортного положения в рабочее и наоборот; надлежащий контроль за состоянием основания в процессе его эксплуатации; ликвидацию различного рода аварий с основанием.

[image]

Рис. 1.4. Классификация типов оснований и установок для разбуривания подводных площадей

 

Наиболее ответственными при эксплуатации самоподъемных установок являются операции по их стабилизации на точке бурения и снятию с нее. При выполнении этих операций происходит около 30 % всех аварий самоподъемных установок. Еще около 30 % всех аварий происходит при буксировке самоподъемных установок [29].

Применение самоподъемных оснований экономически оправдано преимущественно для бурения разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин. Их глубины достигают нескольких тысяч метров, а время сооружения каждой из них исчисляется месяцами и годами. Здесь стоимость самоподъемного основания, приходящаяся на 1 м бурения скважины, составляет 1-2 тыс. долл.

С увеличением глубины и времени бурения каждой скважины сокращается частота постановок основания на точку, снятий с нее и буксировок на новую точку бурения. Соответственно уменьшается число аварийных ситуаций с самоподъемными установками.

Самоподъемные установки для бурения глубоких скважин рассчитаны на круглосуточную работу людей на них в любую, в том числе штормовую, погоду. Они оснащены вертолетными площадками, что позволяет снимать людей с установки в аварийных ситуациях при помощи вертолетов.

Глубины бурения разведочных скважин на море составляют преимущественно 10-200 м по породам. Время их бурения составляет от нескольких часов до максимум 3 сут. Бурить такие скважины целесообразно со сравнительно легких и дешевых оснований, но которые гарантировали бы соблюдение требований качества, безопасности и экологичности работ на море.

Самоподъемные основания, рациональные при бурении нефтегазовых скважин, применять для бурения разведочных экономически невыгодно. Стоимость даже сравнительно легкого самоподъемного основания, приходящаяся на 1 м бурения разведочной скважины, в 30-100 раз больше стоимости самоподъемного основания, приходящейся на 1 м бурения нефтегазовой скважины.

Легкие самоподъемные основания не позволяют монтировать на них вертолетные площадки. Поэтому в соответствии с требованиями техники безопасности при волнении моря в 3 балла, плохой видимости из-за тумана или окончания светового дня буровые работы с легкого самоподъемного основания прекращают, оборудование крепят по-штормовому и всех людей с основания переводят на самоходное судно.

Швартовка к самоподъемному основанию судна и перемещение на него людей при волнении моря свыше 3 баллов опасны для их жизни, целостности судна и основания, так как судно при шторме качается на волне порывисто и непредсказуемо. Эта опасность усиливается в условиях плохой видимости.

Иногда для завершения бурения и ликвидации скважины требуется всего 1-2 ч работы. Но из-за наступления темноты или опасности усиления волнения моря люди вынуждены покинуть установку. При этом не обеспечивается выполнение общеизвестного в бурении правила: скважину от начала до конца желательно бурить беспрерывно.

Длительные перерывы в процессе бурения скважины приводят к осложнениям: происходит адгезия пород, контактирующих с погружаемыми в целик обсадными трубами, и после отстоя значительно труднее производить их погружение; породы интервалов стенок скважины, не закрепленные трубами, набухают, обваливаются, скважина заплывает породами или зашламовывается. Поэтому после нескольких часов отстоя много времени затрачивается на восстановление как скважины, так и рациональных режимов ее бурения.

Средняя повторяемость возникновения волн силой более 3 баллов, вынуждающих прекращать бурение с легкого самоподъемного основания, составляет по шельфам морей, омывающих берега России, около 0,4 (см. табл. 1.1). Дополнительно увеличивается время простоев самоподъемной установки и затраты на бурение скважин на море из-за плохой видимости (ночь, туманы и пр.).

Самоподъемные основания небольших размеров и масс иногда используют для бурения разведочных скважин в закрытых и полузакрытых бухтах, где волнение моря редко достигает 3 баллов, причем только в светлое время суток. Частое, непредсказуемое во времени изменение гидрометеорологических условий моря, необходимость каждый вечер снимать людей с такого основания и каждое утро высаживать их на него вынуждают постоянно удерживать при основании в процессе бурения самоходное судно. Его содержание дополнительно увеличивает материальные затраты на бурение.

Таким образом, легкие самоподъемные основания характеризуются высокой стоимостью, недостаточной безопасностью работающих на них людей и низким коэффициентом использования, значение которого в большой степени зависит от погодных и гидродинамических условий моря. Поэтому практического применения при бурении разведочных скважин на открытых акваториях шельфа такие основания не получили.

Оценка известных типов морских буровых установок по основополагающим критериям их выбора для бурения разведочных скважин показывает, что наиболее полно отвечают требованиям безопасности, мобильности и стоимости выполнения буровых работ на море самоходные суда [12, 35]. На них имеются условия для работы, отдыха, питания и проживания бурового персонала. Поэтому при наступлении темноты или усилении волнения моря людей с самоходных буровых установок не снимают. Бурение с таких установок и контроль за состоянием скважины можно вести круглосуточно или прекращать работы на время шторма только после завершения бурения и ликвидации разведочной скважины.

Комфортные и безопасные условия пребывания людей на самоходных судах позволяют увеличить продолжительность бурового сезона (начинать в более ранние весенние месяцы и заканчивать в более поздние осенние) и работать даже в ледовой обстановке. В осенние и зимние месяцы, когда на шельфе часто бывают неблагоприятные для бурения метеорологические и штормовые условия, самоходные буровые суда могут использоваться для выполнения геологоразведочных работ, предъявляющих менее жесткие требования к стабилизации и устойчивости судна: отбора проб донных отложений породоотборни- ками, буксировки сейсмокос, магнитометров и другой аппаратуры.

Буровые установки на самоходных судах являются автономными и в отличие от буксируемых установок способны работать и переходить с одной точки бурения на другую без вспомогательных плавсредств. При правильной организации геологоразведочных работ на море самоходные суда используют почти круглогодично, чередуя бурение, пробоотбор, геофизические исследования, транспортировку грузов и другие операции в зависимости от времени года и гидрометеорологических условий моря.

Неблагоприятные особенности бурения скважин с судов - их качка и дрейф, вызываемые изменяющимися во времени по силе и направлению ветрами, волнением и течениями находящегося над устьем скважины водного пространства. Качка и дрейф судна создают при бурении ряд трудно решаемых проблем. Вертикальные перемещения и горизонтальный снос судна от оси скважины вызывают вертикальные и угловые перемещения бурового станка и бурильной колонны. Из-за этого трудно поддерживать рациональные режимы бурения и обеспечивать надежность работы бурового оборудования, получать качественный керн и высокую производительность бурения традиционными способами, техническими средствами и технологиями, признанными рациональными для бурения скважин аналогичного назначения на суше.

Качка вызывает более частые, чем при бурении на суше, поломки буровых снарядов, отрицательно сказывается на работоспособности находящихся на судне людей, вынуждает прекращать бурение на время шторма, снижает производительность и повышает стоимость бурения.

Для устранения влияния качки судна на качество и производительность бурения с него необходимо разрабатывать новые эффективные технологические схемы и технические средства бурения.

В результате многолетних работ в этом направлении зарубежных и отечественных специализированных научных и конструкторских организаций разработано большое количество оригинальных схем бурения, в том числе с применением следующих элементов: компенсаторов перемещений обсадной и бурильной колонн; подвешиваемых на мачте судна буровых площадок; системы динамической стабилизации судна; различного типа успокоителей качки судна и т.д. Эти разработки лишь частично уменьшают качку судна и ее влияние на процесс бурения, так как создают силы и моменты, стабилизирующие судно или буровые механизмы, только при уже состоявшемся угловом отклонении или изменении положения судна по вертикали от его положения и значения углового отклонения на тихой воде [36].

Бурение с плавсредств, оснащенных даже компенсаторами их качки и системой динамической стабилизации, сопровождается частыми поломками буровых снарядов и низким выходом керна. Особенно затруднено качественное исследование грунтов пенетрационно-каротажными методами при бурении с судов инженерно-геологических скважин.

При традиционных методах статического зондирования и пенетрационного каротажа вдавливанием в грунт соответствующих зондов и снарядов на бурильных трубах качественные результаты исследований обеспечиваются только при абсолютно неизменном положении вдавливающих буровых механизмов. Достичь такого положения при размещении этих механизмов на качающемся и дрейфующем из-за морского волнения судне невозможно.

Исследования специалистов Московского геологоразведочного института в направлении уменьшения влияния качки плавучей буровой установки на качество и производительность бурения привели к следующим выводам [12, 36]:

для эффективного бурения разведочных скважин одной из рациональных является схема бурения с моноопорного основания;

наиболее простая и дешевая конструкция моноопорного основания - обсадная колонна труб, предварительно погруженная в породы ударным (или вибрационным) способом для перекрытия водонасыщенных грунтов и являющаяся одновременно направляющей и водоотделяющей колонной;

схемы и технику вращательного и вдавливающего способов бурения разведочных скважин необходимо разрабатывать с учетом наличия на скважине предварительно погруженной в породы обсадной колонны (опоры) и использовать ее для стабилизации на ней исполнительных буровых механизмов (вращатель, гидроцилиндры, лебедка, мачта и т.п.);

каждый исполнительный механизм, установленный на моноопоре, с целью исключения его жесткой связи с качающимся на волнах судном должен оснащаться индивидуальным силовым приводом.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:2871 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:5801 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:2955 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Натурные обследования и длительные иссле…

Натурные обследования проводят перед реконструкцией зданий и сооружений, в связи с их физическим износом или моральным устареванием. Длительные исследования зданий и сооружений выполняют с целью изучения их действительной работы и...

19-03-2013 Просмотров:3793 Обследование и испытание сооружений

Покровы (покровные и эксплозивные фации)

Покровы образуются при излиянии лав или выбросах пирокластического материала на более или менее ровную поверхность суши или морского дна. По составу покровы могут быть лавовые, пирокластические и игнимбритовые. Лавовые покровы, как...

14-10-2010 Просмотров:5006 Геологическое картирование, структурная геология

Экстремальные принципы определения парам…

Рассмотрим вантовую сеть, представленную мгновенно-жесткой шарнирно-стержневой системой. Топология системы задана матрицей инценденций стержней и узлов Аа1, где а — 1, 2,..., т — число стержней; г = 1, 2 п — число узлов...

20-09-2011 Просмотров:3503 Вантовые покрытия