Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПЛАТФОРМА МОРСКОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН
ПЛАТФОРМА МОРСКОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

ПЛАТФОРМА МОРСКОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения и разработки морских месторождений. Сущность изобретения заключается в том, что платформа дополнительно снабжена якорем спокойной воды, стыковочный узел которого выполнен в виде двух колес - нижнего и верхнего, верхнее колесо соединено с плавсредством тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов, нижнее колесо стыковочного узла соединено с каркасом якоря рассредоточенными тяговыми органами, колонка буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали, буровая площадка установлена над плавсредством через стойки с шарнирами, механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающегося узла, закрепленного на каркасе и связанного с датчиком угла отклонения колонны буровых труб от вертикали и компенсаторов перемещений, установленных в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством, а вышка вынесена за внешнюю границу каркаса. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости морской платформы, безопасности ее эксплуатации и увеличение рабочей глубины дна моря. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2166611
Класс(ы) патента: E21B15/02, E21B19/09
Номер заявки: 2000104300/03
Дата подачи заявки: 23.02.2000
Дата публикации: 10.05.2001
Заявитель(и): Открытое акционерное общество научно-технологическая компания Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача"
Автор(ы): Зайцев С.И.; Ефремова Н.А.
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество научно-технологическая компания Российский межотраслевой научно-технический комплекс "Нефтеотдача"
Описание изобретения: Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения и разработки морских месторождений как при малой, так и при большой глубинах морского дна.
Известна погружная морская буровая установка, связанная посредством тросов с якорями на дне моря [1].
Недостатками буровой установки являются ограниченная рабочая глубина моря с предельным значением порядка 350 м из-за большой длины удерживающих тросов и возможность нарушения техники безопасности при круговом вращении платформы, связанная со схлестыванием тросов и опутыванием буровой колонны.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин, включающая плавсредство, буровую площадку, вышку, буровой станок, колонну буровых труб и механизм компенсации в виде рычага с тросом, один конец которого закреплен на подводном устьевом оборудовании, а другой конец связан гибкой связью с платформой [2].
Недостатком прототипа является необходимость кинематической связи компенсатора перемещений с дном моря через башмачную биту и водоотделяющую колонну, что делает установку неустойчивой, небезопасной в эксплуатации, ограничивает рабочую глубину дна моря и увеличивает стоимость затрат на ее строительство.
В изобретении решается задача повышения устойчивости морской платформы и безопасности ее эксплуатации, увеличения рабочей глубины дна моря и снижения стоимости затрат на ее строительство.
Решение задачи достигается тем, что платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин, включающая плавсредство, буровую площадку, вышку, буровой станок, колонну буровых труб и механизм компенсации, согласно изобретению дополнительно снабжена якорем спокойной воды, состоящим из оболочки торообразной формы, заполненной морской водой и разделенной перегородками на отсеки, из каркаса отжимного подкаркасника и из стыковочного узла в виде двух колес - нижнего и верхнего, насаженных на один вал, причем оболочка размещена внутри каркаса и контактирует с каркасом и отжимным подкаркасником, плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов, каркас соединен с нижним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, колонна буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали, буровая площадка установлена над плавсредством через стойки с шарнирами, механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла, закрепленного на каркасе и связанного с датчиком угла отклонения колонны буровых труб от вертикали и компенсаторов перемещений, установленных в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством, а вышка вынесена за внешнюю границу каркаса.
Признаками изобретения являются:
1. Плавсредство.
2. Буровая площадка.
3. Вышка.
4. Буровой станок.
5. Колонна буровых труб.
6. Механизм компенсации.
7. Якорь спокойной воды, состоящий из оболочки торообразной формы, каркаса, откидного подкаркасника и из стыковочного узла.
8. Оболочка торообразной формы заполнена морской водой.
9. Оболочка торообразной формы разделена перегородками на отсеки.
10. Стыковочный узел в виде двух колес - нижнего и верхнего, насаженных на один вал.
11. Оболочка размещена внутри каркаса и контактирует с каркасом и отжимным подкаркасником.
12. Плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами.
13. Каркас соединен с нижним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами.
14. Плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов.
15. Колонна буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали.
16. Буровая площадка, установленная над плавсредством через стойки с шарнирами.
17. Механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла и компенсаторов перемещений.
18. Подводный перемещающий узел закреплен на каркасе и связан с датчиком угла отклонения от колонны буровых труб от вертикали.
19. Компенсаторы перемещений установлены в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством.
20. Вышка вынесена за внешнюю границу каркаса.
Признаки 1-6 являются общими с прототипом, признаки 7-20 являются существенными отличительными признаками.
Сущность изобретения
Сущность изобретения состоит, во-первых, в использовании в качестве основного конструкционного материала морской воды. Этим обеспечивают невысокую стоимость сооружения при неограниченном расходовании материала.
Во-вторых, используют такую особенность состояния моря, при которой поверхностные возмущения в виде волн, штормов и цунами имеют ограниченное распространение по глубине с постепенным затуханием.
На глубины порядка 40-60 м и глубже поверхностные возмущения практически не доходят. Эту зону "спокойной воды" используют в предлагаемом изобретении для фиксации на ней платформы взамен того, чтобы прикреплять ее на тросах ко дну моря, как это предусмотрено в известных технических решениях. Благодаря этому условия крепления платформы не зависят от глубины дна.
Преимущество в сравнении с якорным креплением платформы за дно моря состоит в увеличении жесткости закрепления платформы. При якорном креплении платформы длины тросов составляют 300-400 м и имеют большие деформации. По предлагаемому способу длина тяговых органов определяется расстоянием до зоны "спокойной воды", т.е. порядка 30-40 м. Расчеты показывают, что при увеличении длины тяговых органов свыше 1000 м, при модуле упругости 2·106 кг/см2, деформации тяговых органов составляют несколько метров, что указывает на невозможность их использования в качестве фиксирующих тяговых органов при таких глубинах и обуславливает необходимость перехода к системам крепления другого вида, одна из которых представлена в предлагаемом способе.
Решением задачи является закрепление платформы за "спокойную воду".
В качестве основы крепления используют каркас, охватывающий оболочку с морской водой. Усилие, связанное с перемещением платформы при волнении моря, по предлагаемому способу передают на объем воды, заключенный в оболочку, значительно превышающий (в 100 раз) по весу вес самой платформы. Для такого объема воды усилие, передаваемое от платформы, оказывается незначительным и поэтому оно полностью гасится.
Фиксация объема воды, удерживающего платформу, заключением его в оболочку, создает новое тело, механически отделенное от остальной воды. После помещения его в каркас крепление к каркасу будет служить искомой фиксированной опорой для морской платформы, что условно называют якорем спокойной воды.
Сама оболочка может быть как полностью непроницаемой, так и проницаемой. При этом передаваемое на каркас усилие от платформы не успевает привести к заметному истечению морской воды из замкнутого объема, ограниченного оболочкой. Поэтому для изготовления оболочки можно использовать плетеные, тканые изделия из материалов, инертных по отношению к морской воде, например из полипропилена.
Охваченный оболочкой объем морской воды может быть сколь угодно большим и поэтому при любых весовых и технических характеристиках платформы он может быть подобран для обеспечения ее устойчивости.
Использование морской воды в качестве якоря дает значительные преимущества в стоимости предлагаемого сооружения.
Возможность подбора весовых, геометрических параметров и моментов инерции якоря для любой конструкции буровой платформы способствует повышению ее стабильности и обеспечению более благоприятных условий бурения. При этом центр масс системы платформа+якорь спокойной воды приходится на заполненную морской водой оболочку.
В случае проявления глубинных течений и смещения якоря спокойной воды в горизонтальной плоскости его возвращают в первоначальное горизонтальное положение с использованием механизма компенсации, представленного подводным перемещающим узлом и компенсаторами. Величину необходимого перемещения для возврата в первоначальное горизонтальное положение определяют по датчику угла отклонения буровой колонны от вертикали, в котором использован, например, принцип отвеса.
При вертикальном перемещении якоря спокойной воды срабатывают датчики усилия натяжения, установленные на тяговых органах. Компенсацию вертикальных перемещении обеспечивают либо с помощью того же механизма компенсации, что и при горизонтальных перемещениях, либо регулированием длины тяговых органов, например, с помощью лебедки, установленной на плавсредстве, до тех пор, пока не восстановится первоначальная величина усилия натяжения тяговых органов.
Такое регулирование положения якоря спокойной воды позволяет избежать затопления платформы морского бурения при движении якоря спокойной воды вниз или избежать потери устойчивости платформы морского бурения при всплытии якоря спокойной воды.
Форму объема воды, ограниченного оболочкой, выбирают из условия наиболее эффективной работы якоря спокойной воды. Если объем делать полностью замкнутым, то в нем будут возникать под воздействием колебаний внутренние течения в замкнутом пространстве с отражениями от границ, нарушающие его устойчивое положение. В предлагаемом изобретении предусматривают устранение спонтанных внутренних потоков установкой перегородок, разделяющих объем на отсеки.
При рассмотрении эффективности работы различных участков замкнутого объема, морской воды внутри оболочки выясняют, что центральная часть объема практически не используется для стабилизации платформы. Дело в том, что усилие от платформы при колебаниях моря воздействует на центральную часть посредством изгиба, а вода, как известно, не работает на изгиб. Поэтому центральную часть объема отбрасывают как неэффективную. При этом необходимо сохранить связность объема морской воды по периферии, что достигается формой объема в виде тора. Поперечный и кольцевой радиусы тора выбирают из условия обеспечения устойчивости удерживаемой платформы.
Каркас для якоря спокойной воды может иметь несколько разновидностей конструкции, например в виде оплетки из металлических полос. Такие полосы при демонтаже и транспортировке компактно складываются в плоские спирали.
В данном изобретении выбран вариант конструкции каркса в виде продольных пластмассовых трубок с утяжелителями - так называемых стренгеров и поперечных трубок - шпангоутов.
Отжимный подкаркасник выполнен в виде секционного кольца, набранного из металлических секций, закрепленных на двух ободах и служит для отжима морской воды из оболочки по завершению бурения.
Для устранения последствий поворота платформы вокруг оси, связанных с перехлестыванием тросов и опутыванием колонны буровых труб, предлагаемая конструкция выполнена с возможностью вращения платформы вокруг вертикальной оси на любое число оборотов без каких-либо нарушений ее состояния и с продолжением непрерывного бурения.
Такие возможности работы платформы обеспечивают введением в конструкцию стыковочного узла, создающего возможность вращения платформы при сохранении неподвижного состояния замкнутого объема морской воды и размещением бурового станка за пределами каркаса.
Стыковочный узел выполнен в виде пары колес, установленных на общем валу, с возможность их вращения относительно оси вала. При этом нижнее колесо соединяют с каркасом, а верхнее колесо - с верхней частью платформы.
Круговое вращение плавсредства с буровой площадкой приводит к повороту верхнего колеса, а нижнее колесо и связанный с ним замкнутый объем морской воды остаются неподвижными.
Чтобы буровая колонна не задевала платформу при ее вращении вокруг вертикальной оси, площадку с вышкой выносят за пределы каркаса.
Следующей особенностью конструкции платформы является установка буровой площадки на плавсредства на стойках, с шарнирами и компенсаторами перемещений, соединенных как с буровой площадкой, так и с плавсредством. В результате такого соединения перемещения площадки при волнениях моря становятся значительно меньшими, чем перемещения плавсредства. Тем самым установка компенсаторов способствует стабилизации платформы.
Функции плавсредства при производстве буровых работ состоят в том, что оно воспринимает непосредственно воздействие морских волн и других возмущений, тогда как остальные узлы морской платформы не подвержены подобным воздействиям. При переезде на новое место бурения его используют как транспортное средство и как монтажную площадку.
Плавсредство имеет гораздо меньший вес, чем вес замкнутого объема морской воды внутри оболочки, и поэтому воспринимаемые им воздействия гасятся сопротивлением якоря спокойной воды.
При принятой конструкции стыковочного узла обеспечивают фиксированное положение точки подвеса плавсредства, аналогичное якорному креплению ко дну моря на той же глубине, что и глубина погружения стыковочного узла. Этого достигают посредством крепления стыковочного узла к каркасу не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами и креплением плавсредства к стыковочному узлу также не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами. При этом остается неизменным расстояние от дна моря до бурового станка, а выталкивающая сила, действующая на плавсредство, способствует стабилизации вертикального положения оси платформы. Рабочий объем воды, заполняющий оболочку, выбирают со значительным превышением по весу весовых характеристик платформы. При этом объем рабочей воды в оболочке находится в равновесном состоянии с внешней средой и имеет нулевую выталкивающую силу.
Вследствие подобранной таким образом превосходящей массы якоря спокойной воды в сравнении с массой плавсредства вместе с буровой площадкой возмущающее морское воздействие оказывается незначительным и не нарушает стабильности положения морской платформы.
На фиг. 1 представлена в общем виде платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин. На фиг. 2 показано сечение А-А платформы. На фиг.3 представлен фрагмент "Б" платформы в увеличенном виде со стойкой в наклонном положении.
Платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин включает плавсредство 1, буровую площадку 2, вышку 3, буровой станок 4, колонну буровых труб 5 с датчиком 6 угла их отклонения от вертикали, механизм компенсации, якорь спокойной воды.
Якорь спокойной воды состоит из оболочки 7 торообразной формы, заполненной морской водой 8 и разделенной перегородками 9 на отсеки 10, из каркаса 11, отжимного подкаркасника 12, из стыковочного узла.
Стыковочный узел включает два колеса - нижнее 13 и верхнее 14, насаженные на один вал 15. Верхнее колесо 14 соединено с плавсредством 1 тяговыми органами 16, а нижнее колесо 13 через тяговые органы 17 соединено с каркасом 11. Тяговые органы 16 снабжены датчиком усилия натяжения 18.
Буровая площадка 2 установлена над плавсредством через стойки 19 с шарнирами 20.
Механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла 21, закрепленного на каркасе 11 и связанного с датчиком 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали и компенсаторов перемещений 32, установленных в местах соединения шарниров 20 стоек 19 с буровой площадкой 2 и плавсредством 1. Вышка 3 вынесена за внешнюю границу каркаса 11.
Платформа морского бурения работает следующим образом. Плавсредство 1 доставляют своим ходом или буксиром к месту бурения куста морских скважин. На борту монтируют якорь спокойной воды. Для этого собирают каркас 11 с подкаркасником 12 и помещают внутрь каркаса 11 оболочку 7 торообразной формы в расправленном виде. Собирают стыковочный узел из двух колес 13 и 14, установленных на валу 15. Соединяют верхнее колесо 14 стыковочного узла с плавсредством 1 тяговыми органами 16. Соединяют нижнее колесо 13 стыковочного узла с каркасом 11 тяговыми органами 17.
Каркас 11 с оболочкой 7 и стыковочным узлом спускают в море до заданной глубины "спокойной воды" и оболочку 7 заполняют морской водой. На этом сборку платформы заканчивают.
После сборки начинают бурение скважины.
Во время шторма особенности конструкции платформы проявляются в следующем виде. Плавсредство 1 воспринимает удары волн. Остальные узлы платформы не подвержены воздействию возмущений моря. При этом объем морской воды 8, заключенный в оболочке 7 внутри каркаса 11, остается в зоне "спокойной воды". Перегородки 9, разделяющие оболочку 7 на отдельные отсеки 10, препятствуют круговым течениям морской воды 8 внутри оболочки 7 торообразной формы. Вследствие этого стыковочный узел находится в фиксированном положении и его положение не зависит от глубины моря. Благодаря этому оказывается возможным увеличение рабочей глубины дна моря.
Закрепленное к стыковочному узлу сверху плавсредство 1 оказывается в условиях, аналогичных якорному креплению ко дну моря на глубине погружения стыковочного узла.
Фиксированное положение стыковочного узла достигается тем, что стыковочный узел прикреплен к каркасу 11 не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами 17.
Выталкивающая сила, действующая на плавсредство 1, способствует выравниванию оси платформы по вертикали благодаря креплению плавсредства 1 к стыковочному узлу не менее чем тремя тяговыми органами 16.
Предусматривают два вида компенсации перемещений, с чем связано выполнение механизма компенсации в виде двух узлов. Первое из них связано с компенсацией перемещения якоря спокойной воды под влиянием глубинных течений, для чего выполнен подводный перемещающий узел 21, установленный на каркасе 11.
Результаты случайного дрейфа якоря спокойной воды в горизонтальном направлении определяют по показанию датчика 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали и компенсируют его работой подводного перемещающего узла 21. При этом возвращают платформу в исходное состояние приведением колонны буровых труб в вертикальное положение.
Результаты случайного дрейфа якоря спокойной воды 2 в вертикальном направлении определяют по показанию датчика усилия натяжения 18, установленного на тяговом органе 15. Компенсируют перемещения якоря спокойной воды в вертикальном направлении либо посредством подводного перемещающего узла 21, либо посредством изменения длины тяговых органов 16. Перемещения якоря спокойной воды в вертикальном направлении либо регулирование длины тяговых органов 16 продолжают до тех пор, пока показания датчика усилия натяжения 18 не вернутся к первоначальным значениям.
Второй узел механизма компенсации - компенсаторы перемещений 22, установленные в месте шарнирного соединения (шарниров 20) стоек 19, срабатывают при ударном воздействии морской стихии на плавсредство 1. Часть усилия воспринимают компенсаторы перемещений 22, при этом стойки 19 перекашиваются под углом к буровой площадке 2 (фиг. 3), а также под углом к плавсредству 1 и принимают вид граней косоугольного параллелепипеда. После снятия нагрузки на плавсредство 1 стойки 19 возвращаются в вертикальное положение под действием компенсаторов перемещений 22 (их пружин).
Благодаря компенсаторам 22 перемещения плавсредства 1 преобразуют в колебания буровой площадки 2 меньшей амплитуды, что способствует большой устойчивости ее работы.
При вращении платформы вокруг вертикальной оси обеспечивают технику безопасности проведения работ посредством стыковочного узла. При вращении происходит поворот верхнего колеса 14 стыковочного узла, тогда как нижнее колесо 13 сохраняет первоначальное положение.
Вследствие того что буровой станок 4 вынесен за пределы каркаса 11, спускаемая колонна буровых труб 5 совершает оборот вместе с буровой площадкой 2, не задевая других частей платформы.
Колонна буровых труб 5 не испытывает значительных механических воздействий типа сжатия и растяжения, поскольку расстояние от бурового станка 4 до места бурения на дне моря остается неизменным.
В этих условиях осуществляют бурение нефтяной или газовой скважины.
По завершению бурения освобождают оболочку 7 от заполняющей ее морской воды 8. Для этого включают в работу отжимный подкаркасник 12 вращением относительно основного каркаса 11 с удержанием оболочки 7. При таком движении оболочка 7 скручивается в жгут и освобождается от заполняющей ее морской воды 8. После этого якорь спокойной воды поднимают на борт плавсредства 1 и перемещаются на новое место бурения.
Таким образом осуществляют многократность применения платформы.
Пример применения платформы морского бурения
Определяют в заданном месте бурения газовой скважины в Баренцевом море посредством зондирования глубину зоны "спокойной воды", равную 50 м. Исходя из этой глубины определяют длины тяговых органов 16, 17 якоря спокойной воды.
Предварительно определяют размеры оболочки 7. Исходят из веса буровой площадки 2 вместе с плавсредством 1, равного 8 т. Превышение веса якоря спокойной воды в сравнении с ними задают в 100 раз, откуда определяют вес морской воды 8, заполняющей оболочку 7, равный V = 800 т.
Удельный вес морской воды равен d = 1,26 т/м3, откуда объем заполненной оболочки 7 должен составлять
W=V/d=800/1,26 = 635 м3
Выбирают диаметр поперечного сечения оболочки 7 - торообразной формы D = 4 м. Определяют радиус тора Rk, m по формуле:

Внешний радиус оболочки 7 Rвн, м, равный радиусу каркаса 11, определяют по формуле
Rвн = Rk + D/2 = 8+4/2 = 10 м
Осуществляют вынос бурового станка 4 на расстояние, равное вн, и для запаса еще на 2 м, т.е. всего на 12 м от центра буровой площадки 2, при этом буровой станок 4 и спускаемая колонна буровых труб 5 оказываются за пределами каркаса 11.
Стыковочный узел устанавливают таким образом, чтобы его расстояние от плавсредства 1 составляло h = 8 м. Тогда длину верхнего тягового органа 16 - LB , м определяют, при ширине плавсредства S =10 и, из формулы

Длину тягового органа 17 от стыковочного узла до каркаса 11 - LH, м, определяют по формуле, при общем расстоянии от плавсредства 1 до зоны "спокойной воды", равном L = 50 м

Оболочку 7 изготавливают из синтетического материала полипропилена формы тора с внешним круговым диаметром 10 м и диаметром поперечного сечения 4 м. Материал устойчив к воздействию морской воды и имеет плетеную структуру с промежутками в местах плетения, обеспечивающими проникновение морской воды через оболочку 7.
Оболочку 7 размещают внутри каркаса 11 и соединяют с ним. Собирают якорь спокойной воды соединением тяговыми органами 16 и 17 расчетной длины Lв и Lн со стыковочным узлом.
Опускают якорь спокойной воды 2 в море, где оболочка 7 заполняется морской водой через промежутки в полипропилене.
Платформа готова к выполнению буровых работ.
Обеспечивают устойчивое положение платформы морского бурения благодаря якорю спокойной воды. Точка крепления платформы к якорю спокойной воды находится на глубине 8 м, тогда как глубина самого моря значительно больше.
Во время шторма платформа морского бурения работает следующим образом. Платформа морского бурения, закрепленная на якоре спокойной воды, остается с ним на одном уровне из-за ничтожного малого веса (1%) плавсредства вместе с буровой площадкой в сравнении с весом якоря спокойной воды. Хотя при этом штормовые волны могут достигать нескольких метров.
Перемещения плавсредства 1 под воздействием шторма можно подразделить на колебательные и вращательные.
Вращательные движения вокруг вертикальной оси реализуются в виде поворота плавсредства 1 и находящейся на нем буровой площадки 2 благодаря верхнему колесу 14 стыковочного узла и они не приводят к нарушению функционирования платформы морского бурения в рабочем режиме. При этом вышка 3 вместе с колонной буровых труб 5 может переместиться на противоположную сторону или будет продолжать описывать дугу вокруг вертикальной оси платформы морского бурения.
Большие волновые нагрузки приходятся на плавсредство 1. Однако ударный импульс, воздействующий на плавсредство 1, благодаря использованному в изобретении механизму компенсации передается в значительно ослабленном виде на буровую площадку 2, вышку 3 и колонну буровых труб 5. Это происходит благодаря установке механизма компенсации в местах шарнирного соединения (шарниров 20) стоек 19 с плавсредством 1 и буровой площадкой 2. Ударный импульс частично гасится в компенсаторах перемещений 22 механизма компенсации, приводя при этом к перекашиванию стоек 19. При этом, например, двухметровые броски плавсредства 1 под действием морской стихии обращаются в перемещении буровой площадки величиной в 30 см.
После прекращения ударного импульса усилием компенсаторов перемещений 22 механизма компенсации перекошенные стойки 19 принимают вертикальное положение.
В географическом месте бурения скважины ожидался приток струи океанического течения Гольфстрима, к приходу которого буровики были готовы.
Притекшие к месту погружения якоря спокойной воды потоки теплой воды нарушили состояние глубинных вод. Нарушение состояния представлено двумя факторами: дрейфом якоря спокойной воды, увлекаемого течением, и повышением температуры окружающей морской воды.
Дрейф якоря спокойной воды приводит к смещению платформы морского бурения. Смещение в горизонтальном направлении обнаруживают по показаниям датчика 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали. По тем же показаниям определяют длину пути и направление возврата в первоначальное положение. В примере применения длина пути оказалась равной 130 м. Для ее возврата включают подводный перемещающий узел 21 и сдвигают платформу морского бурения на 130 м, возвращая на прежнее место.
Другим фактором воздействия является нагрев окружающей морской воды, приводящий к погружений якоря спокойной воды под действием силы, обусловленной разницей в плотностях воды, заключенной внутри оболочки и вне ее. Тем самым создается риск затопления платформы морского бурения, увлекаемой в море погружающимся якорем спокойной воды.
Погружение якоря спокойной воды из-за повышения температуры окружающего моря увеличивает усилия натяжения тяговых органов 16, соединяющих якорь спокойной воды с плавсредством 1. По датчику 18 усилия натяжения фиксируют его увеличение с величины 0,07 до 0,12 т. Дальнейшее увеличение усилия может привести к аварийной ситуации. Чтобы этого избежать, изменяют длину тяговых органов 16 с помощью лебедки (на чертеже не показана), расположенной на плавсредстве 1. Тяговые органы 15 удлиняют до тех пор, пока усилие натяжения не уменьшится до первоначального значения 0,07 т.
Применение предлагаемой платформы морского бурения обеспечивает повышение ее устойчивости благодаря тому, что она крепится к якорю спокойной воды, расположенному на малом расстоянии от поверхности моря, техники безопасности ведения буровых работ посредством введения в конструкцию платформы морского бурения стыковочного узла с независимо вращающимися колесами, увеличение рабочей глубины морского дна, вследствие того, что место крепления платформы морского бурения к якорю не зависит от глубины моря, и снижение ее стоимости благодаря использованию такого конструкционного материала, как морская вода, и благодаря возможности многократного использования платформы.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1416652 кл. E 21 В 7/12, опубл. в 1988 г.
2. Авторское свидетельство СССР 1335671 кл. E 21 В 19/09, опубл. в 1987 г. - прототип.
Формула изобретения: Платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин, включающая плавсредство, буровую площадку, вышку, буровой станок, колонну буровых труб и механизм компенсации, отличающаяся тем, что платформа дополнительно снабжена якорем спокойной воды, состоящим из оболочки торообразной формы, заполненной морской водой и разделенной перегородками на отсеки, из каркаса, отжимного подкаркасника и стыковочного узла в виде двух колес - нижнего и верхнего, насаженных на один вал, причем оболочка размещена внутри каркаса и контактирует с каркасом и отжимным подкаркасником, плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов, каркас соединен с нижним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, колонна буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали, буровая площадка установлена над плавсредством через стойки с шарнирами, механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла, закрепленного на каркасе и связанного с датчиком угла отклонения колонны буровых труб от вертикали и компенсаторов перемещений, установленных в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством, а вышка вынесена за внешнюю границу каркаса.