Курсовая работа (т): Полупогружная плавучая буровая установка

Полупогружная плавучая буровая установка

Министерство образования и науки, молодежи и сорта Украины

Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова

Херсонский филиал

Кафедра морских технологий

Полупогружная плавучая буровая установка

Курсовой проект

по дисциплине «Океанотехника»

Выполнила: студентка группы 1111ст

Дудык Наталия Сергеевна

Руководитель: д.т.н. професор

Зайцев В. В.

Херсон 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

. Описание конструкции ППБУ расчет сил и нагрузок действующих на ППБУ

. Особенности эксплуатации ППБУ

. Расчет площади парусности ППБУ; расчет смоченной поверхности ППБУ, расчет нагрузок, которые действуют на ППБУ

4. Выбор типа многоякорной системы позиционирования

. Оценка смещения плавучего сооружения под действием нагрузок

6. Оценка надежности многоякорной системы удержания ППБУ

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Освоение человеком технологии морского бурения является огромным прорывом, положительные результаты которого трудно оценить. Ни для кого не секрет, что наземные запасы нефти иссякают очень быстрыми темпами, к тому же, ситуация усложняется отсутствием или несовершенством техники и технологии глубокого бурения. Это говорит о том, что с каждым годом нам будет всё тяжелее поднять нефть на поверхность, и наступит момент, когда оставшиеся запасы станут недосягаемыми.

Добыча углеводородного вещества (нефти) на морском и океаническом шельфе также не лишена проблем. Они связаны с необходимостью огромных капиталовложений для проектирования буровых комплексов и проведения разведки, применения специального морского оборудования для транспортировки нефти. Большие проблемы возникают при оборудовании устья скважины и обслуживании оборудования. Однако, вследствие того, что на морском шельфе сконцентрировано до 55% запасов нефти, необходимость решения всех проблем и проведения разработки морских месторождений является актуальной.

Добыча полезного ископаемого в условиях морского шельфа мало чем отличается от добычи на суши. Принцип один и тот же, отличие лишь в конструктивном исполнении оборудования. Так, для бурения в море применяются специальные плавучие буровые платформы.

1. ОПИСАЕИЕ КОНСТРУКЦИИ ППБУ; АСЧЕТ СИЛ И НАГРУЗОК, ЧТО ДЕЙСТВУЮТ НА ППБУ

Полупогружная плавучая буровая установка предназначена для добычи полезных ископаемых на покрытых водой территориях. Она включает в себя опорные понтоны, буровую платформу и соединяющие их стойки. Буровая платформа выполнена плавучей. Буровая платформа и понтонная часть выполнены разъединяемыми между собой с возможностью независимого перемещения в воде и по твердой поверхности. Разъем между платформой и понтонной частью смещен в сторону платформы. Понтонная часть выполнена разделяемой на части с возможностью независимого перемещения. Достигается использование буровой установки на любых глубинах, на акваториях, покрывающихся льдом, а также для использования на суше.

Поскольку основным эксплуатационным режимом ПБУ является бурение скважин, конструкция установки должна в первую очередь обеспечивать выполнение технологических процессов по проводке скважины, включая;

1)  строительство и обустройство устья скважины;

2)  бурение скважины заданной глубины;

3)  приготовление, хранение, циркуляцию и дегазацию бурового раствора, очистку бурового раствора от выбуренной породы (шлама);

4)  исследование и анализ кернов выбуренной породы и бурового раствора;

5)  приготовление цементного раствора для заливки обсадных колонн;

6)  цементирование обсадных колонн: кондуктора, промежуточных и эксплуатационных колонн;

прием и транспортировку пневмотранспортом сыпучих материалов (цемента, барита, бентонита) к потребителям и хранение сыпучих материалов в бункерах;

7)  электрометрические каротажные работы в процессе бурения скважины;

8)  опробование нефтеносных пластов на приток нефтепродуктов:

9)   сбор выбуренной породы (шлама) для нейтрализации или последующего вывоза на береговые приемные пункты с целью предотвращения загрязнения морской среды; .

10)сжигание продуктов опробования скважины с целью предотвращения загрязнения морской среды.

На ПБУ должно быть предусмотрено оборудование для сбора, очистки и нейтрализация сточных вод с целью предотвращения загрязнения морской среды.

Известны типы ППБУ

"Ныряющего" типа, которые при отсутствии льда находятся частично над поверхностью воды, а при прохождении ледовых полей полностью погружаются под ледовый покров. Устройство достаточно эффективно при бурении на большой и средней глубинах. Однако при работе в ледовых условиях комфортность и безопасность работы обслуживающего персонала существенно снижается. Кроме того, подобные устройства не могут быть использованы в зимний период на малых глубинах.

Полупогружные установки типа «катамаран»

Среди морских полупогружных установок катамаранного типа значительное распространение получили установки «Акер Н-3» (рис. 3.1). Первая из таких установок (платформ) была построена к концу 1973 г. в Бергене (Норвегия). В течение 1974-1976 гг. было построено 11 установок «Акер Н-3» (в основном в Норвегии и Финляндии). Стальная конструкция установки включает верхнее надводное строение, погружную часть из двух плавучестей (понтонов) и соединительную конструкцию из 8 стабилизационных колонн с раскосами. Плавучести имеют прямоугольную форму в поперечных сечениях, что упрощает устройство соединений с цилиндрическими колоннами.

Рис. 1.1. Полупогружная морская буровая установка типа катамаран «Акер 11-3», «Акер Н-5»

полупогружной плавучий буровой установка

Якорная система удержания включает 8 судовых якорей с массой каждого по 13,6 т, 8 якорных цепей калибра 76,2 мм (по 2 цепи, отходящих от каждой угловой колонны), 4 лебедочные станции, цепные ящики в угловых колоннах и другие устройства. Лебедочные станции располагают на площадках над угловыми колоннами, оборудованы двухбарабанными лебедками, стопорными устройствами, индикаторами контроля натяжения цепей. В походном положении якоря на концах выбранных цепей подвешивают на специальных наклонных площадках, находящихся на нижних раструбах угловых колонн.

Внутри и на палубах надводного строения расположены машинные и насосные установки, электростанция, буровая заваливающаяся вышка (высота 47 м), буровые лебедки, площадки для труб, два крана, вертолетная площадка (размеры в плане 25,3x25,3 м), служебные, жилые н складские помещения, пост управления. В каждой плавучести имеются машинные отделения.

Полупогружные установки типа «тримаран»

Полупогружные морские буровые установки с треугольной формой в плане и тремя плавучестями (рис. 1.2).

Установки «Седко» стальные, каждая из них включает надводное строение, погружную часть из трех отдельных плавучестей (понтонов), соединительную конструкцию из трех стабилизационных колонн с системой связей и раскосов. Каждая из плавучестей имеет эллиптическую форму в плане, изготовлена из стали толщиной 31,5 мм и разделена на 6 отсеков.

Рис. 1.2. Полупогружная морская буровая установка типа тримаран «Седко»

Стабилизационные колонны поддерживают верхнее строение, обеспечивают остойчивость сооружения при эксплуатации па плаву и устойчивость при работе с грунта. В качестве якорных канатов применяют как якорные цепи, так и стальные тросы (табл. 6). Лебедочные станции располагают па площадках над колоннами, причем станция включает по три лебедки, каждая, из которых обеспечивает натяжение и другие операции с одним якорным канатом. Имеется общий автоматизированный пост дистанционного управления лебедками.

В отсеках плавучестей и стабилизационных колонн размещают насосные станции и другие машинные установки, топливо, буровые растворы, цемент. На палубах и внутри надводного строения размещают буровую вышку, палубные краны (2 крана грузоподъемностью по 40 т и один край грузоподъемностью 72 т), площадку для вертолетов, электростанцию, площадки для труб, склады, служебные и жилые помещения., посты управления. Три лебедочные станции размещены на площадках над колоннами, имеют по три лебедки, каждая из которых обеспечивает работу одной якорной линии. Работа лебедок регулируется с центрального поста управления. Барабан каждой лебедки позволяет наматывать более 2 км троса.

Полупогружные установки типа «тетрамаран»

В конструктивном отношении отличие установок типа «тетрамаран» от других типов заключается в наличии 4 параллельных удлиненных горизонтальных плавучестей (понтонов) и большего числа колонн. Установка «Оушен Проспектор» (рис 1. 3.) включает надводное строение, подводную погружную часть из 4 цилиндрических плавучестей и соединительную конструкцию из 16 вертикальных стабилизационных колонн с системой связей. Длины средних и крайних плавучестей различны. Отличаются также между собой диаметры колонн.

Якорная система каждой установки включает 8 судовых якорей с массами по 13,6 т, 8 якорных цепей, 4 лебедочные станции «Оушен Проспектор» с двухбарабанными лебедками, цепные ящики и другие устройства. Управление работой лебедок автоматизировано и осуществляется дистанционно с центрального поста управления. Управление работой насосами с целью изменения осадок установки, выравнивания крена и др. автоматизировано.

Рис. 1.3. Полупогружная морская буровая установка типа «тетрамаран».

На палубах надводного строения, а также внутри его располагаются раздвижная буровая, вертолетная площадка, палубные краны, прямоугольного поперечного сечения, соединительную конструкцию из 16 колони с системой горизонтальных и наклонных связей. Надводное строение колони с системой горизонтальных и наклонных связей. Надводное строение имеет 3 палубы

Рис. 1.4. Якорная система плавучего полупогружного сооружения «Акваполиса»

Якорная система удержания «Акваполиса» сложная (рис. 3.5) и включает 16 якорных линий с якорями и буями. Анкерные опоры устроены в виде забитых в грунт дна трубчатых свай со специальными наголовниками для крепления якорных канатов (стальных тросов). Каждый якорный канат включает поддерживающий стальной буй. Расстояния в плане между якорями и буями указаны на рис. 1.4. Расстояния между платформой и буями также разные (350, 90, 65 и 40 м).

На нижней палубе надводного строения размещены основные механические системы и устройства (электростанция, главные двигательные агрегаты, якорно-швартовные устройства и др.) На средней палубе расположены административные помещения, центр управления, вычислительный центр, узел связи, жилые помещения. На верхней палубе имеется площадка для вертолетов, прогулочные площадки, спортивные корты.

Полупогружные установки типа «Пентагон» и перекрестные

Полупогружные морские пятиопорные буровые установки с пятиугольной формой в плане (рис. 1.5.) эксплуатируются на акваториях различных морей. Первая из этой серии установок («Пента 81») Полупогружная установка «Пента 85 » включает трехъярусное надводное строение, погружную часть из 5 плавучестей (понтонов) обтекаемой формы и соединительную конструкцию из 5 цилиндрических колонн и системы горизонтальных и наклонных связей из труб.

На большинстве установок плавучести имеют цилиндрическую форму в плане при диаметрах 21,9 м и высотах 7,5 м. Однако, например, на установке «Пента 81» плавучести имеют обтекаемую несколько удлиненную форму, при этом размеры каждой плавучести в плане 25,0x16,5 м, высоты по 7,5 м. Диаметры колони 9,5 м, высоты 35,0 м; диаметры связей из стальных труб 2,60 м и 2,20 м. Периоды собственных колебаний установки при вертикальной качке 20,0 с, при бортовой в процессе бурения. Удержание установки на месте бурения достигается якорной системой.

Установка «Трансоушен 3» может производить бурение не только в состоянии на плаву с удержанием якорной системой, но и с грунта, опираясь колоннами с опорными понтонами на грунт дна. Подъем надводного строения по колоннам и его опускание осуществляются гидравлической системой, которая включает насосные установки, гидроцилиндры, балластировочные емкости. С поднятым над водой верхним строением установка может эксплуатироваться при высотах волн до 12,0 м. Основные характеристики установки «Трансоушен 3» такие же, как и установки «Риг 61» (см. табл. 9 и 10). Якорная система включает 6 якорных канатов с якорями. Три якорные цепи отходят от носовой части, а три другие - от кормовой части главного корпуса. Применены судовые якоря с массами по 13,6 т. Длины якорных цепей по 910 м, а калибры 69,8 мм. Лебедочные станции и цепные ящики расположены в носовой и кормовой частях главного корпуса. Работа якорной системы регулируется с автоматизированного пункта управления лебедками.

Рис. 1. 6. Морская буровая перекрестная установка

Рис. 1. 7.Полупогружная морская буровая установка с кольцевым понтоном.

Якорная система удержания включает 8 якорных цепей с 8 судовыми больше-габаритными якорями, 4 лебедочные станции, от каждой из которых по колонне отходят по 2 якорные цепи.

Полупогружные установки с растянутыми тросовыми канатами

В последнее десятилетие появились проектные разработки полупогружных установок, удержание которых достигается системой натянутых гибких канатов с малой собственной погонной массой. В качестве якорных канатов обычно применяют стальные проволочные тросы, реже - канаты из органических и искусственных волокон. На некоторых установках буровая вышка по соображениям oбщей компоновки несколько сдвинута от мидель-шпангоута («Пэйссеттер»). Имеются установки с кормовым расположением вышки, например «Ха-куриу-ІІ» типов.

В последнее время строят преимущественно установки с двумя расположенными параллельно нижними понтонами. Около 20% общего числа ППБУ приходится на долю установок с тремя и пятью стабилизирующими колоннами, а остальные 20% составляют установки более сложной конструкции, строившиеся, в основном, в начальный период создания полупогружных платформ.

. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛАТАЦИИ ППБУ

Полупогружные буровые установки транспортируются к месту работы обычно в таком положении, когда ватерлиния пересекает нижние понтоны, имея при этом максимально возможную площадь парусности.

Возвышение верхнего корпуса над водой при транспортировке достигает у некоторых установок 40 м. С целью уменьшения парусности при перегоне часто применяются укладывающиеся горизонтально буровые пышки. На установке во время буксировки обычно находится некоторое количество технологических и судовых запасов, оставшихся после завершения проходки скважины. Допустимость этого количества определяется по соображениям остойчивости и обеспечении требуемой транспортной осадки. В пределах одного участка бурения при благоприятной погоде перегон может осуществляться и при осадке бурения, т. с. без всплытия Установки.

Плавучую полупогружную буровую установку транспортируют обычно два-три мощных буксира. В случае, если перегоняют несамоходную ППБУ, кроме тяговых буксиров используют также сдерживающий буксир. Якорные цепи при перегоне убирают цепные ящики, а якоря укладывают на специальные кроншейны. Буксирные тросы закрепляют на нижних понтонах ППБУ. Известна схема буксировки полупогружных платформ за носовые якорные цепи, при этом якоря либо подтягивают к буксировщику, либо укладывают на его палубу, а цепи закрепляют в специальном yстройстве.

Буксировку ППБУ осуществляют с ограничениями по погодным условиям, обычно волнение ограничивается 5-6 баллами, а ветер 7-8. В мировой практике отмечены перегоны полупогружных буровых установок из района Австралии или Сингапура в Северное море и к Атлантическому побережью Канады. Аварии при перегоне, как правило, связаны с получением пробоин в следствии дрейфа установки при недостаточной мощности буксиров пли потери управляемости при обрыве буксирного троса.