ПОДВОДНАЯ ОБИТАЕМАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к подводной добыче нефти и газа и касается средств обеспечения подводных буровых работ.

Известна, например, подводная обитаемая буровая станция, оборудованная устройством для сообщения с поверхностью, включающим плавучую надводную базу, рассчитанную на восприятие ледовых нагрузок и оснащенную воздухозаборниками, гибкие направляющие, по которым при помощи транспортной капсулы в подводную станцию доставляются необходимые материалы и осуществляется смена персонала, и шланги для подачи воздуха и отвода отработанных газов.

Недостатками подводного обитаемого бурового средства подобного типа являются громоздкость плавучей надводной базы при необходимости обеспечения стойкости к воздействию значительных ледовых нагрузок, потребность в оснащении системы направляющих тросов средствами компенсации вертикальной качки при использовании на свободной воде, а также подверженность сносу надводной базы под действием ледовых или ветро-волновых нагрузок, затрудняющему использование транспортной капсулы.

Задачей изобретения является получение технического результата, заключающегося в уменьшении зависимости подводной обитаемой буровой установки от гидрометеорологических, в том числе ледовых условий.

Для этого в подводной обитаемой буровой установке, включающей буровую платформу, устройство для сообщения с поверхностью, содержащее всплывающую камеру с воздухозаборниками, связи, соединяющие платформу с устройством для сообщения с поверхностью и питающие воздушные шланги для подачи воздуха с поверхности к буровой платформе. Связь всплывающей камеры с буровой платформой выполнена в виде витой пружины, изготовленной из цилиндрической трубы, подкрепленной ребрами жесткости, причем внутри трубы оборудованы водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство, например вентиль, с окружающей водной средой, проложены питающие воздушные шланги и размещены трапы для перемещения обслуживающего персонала. При этом всплывающая камера выполнена с заостренной оконечностью для проламывания льда, и внутри нее оборудованы водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство с окружающей водной средой.

Выполнение связи всплывающей камеры с буровой платформой в виде вертикально установленной витой пружины позволяет использовать упругие свойства пружины для вспарывания ледового покрова снизу и повысить устойчивость устройства к нагрузкам, отклоняющим его от вертикали.

Изготовление пружины из полого трубного материала позволяет разместить в полостях трубы водяные цистерны, заполняемые и осушаемые для нагрузки и разгрузки пружины, трапы для перемещения обслуживающего персонала, питающие воздушные шланги. Наличие наполняемых водой цистерн в всплывающей камере и в теле пружины позволяет за счет сжатия пружины притапливать устройство при угрозе возникновения опасных ветро-волновых или ледовых нагрузок и повысить безопасность ее работы, а за счет растяжения ее при опорожнении цистерн использовать пружину для вспарывания ледового покрова. Выполнение пружины из трубы цилиндрического сечения повышает ее надежность от действия внешних гидростатических нагрузок. Заостренная оконечность всплывающей камеры облегчает процесс взламывания льда снизу. Подкрепление трубы ребрами жесткости увеличивает упругость пружины.

На 1 и 2 представлена схема подводной буровой обитаемой установки соответственно в погруженном положении (водяные цистерны заполнены) и в рабочем состоянии (цистерны осушены).

Установка состоит из буровой платформы 1, жесткой связи 2, соединяющей буровую платформу с устройством 3 для сообщения с поверхностью (всплывающей камерой) и выполненной в виде витой, вертикально расположенной пружины, изготовленной из цилиндрической трубы с ребрами жесткости 4 и оборудованной водяными цистернами 5. В всплывающей камере 3 также оборудованы водяные цистерны 6.

Указанные конструктивные особенности обеспечивают снижение материалоемкости и упрощение конструкции обитаемых подводных буровых установок за счет отказа от громоздкой плавучей надводной базы, обладающей стойкостью к воздействию значительных ледовых и ветро-волновых нагрузок и оснащенной сложной системой направляющих тросов, снабженной средствами компенсации вертикальной качки, а также решить вопрос с подверженностью подводной базы сносу под действием ледовых и ветро-волновых нагрузок.

Возможность и целесообразность использования подводной обитаемой буровой установки предлагаемого типа, имеющей в составе своей конструкции связь, соединяющую ее с устройством сообщения с поверхностью, выполненную в виде витой пружины, работающей под действием сил плавучести, создаваемых приемом или продуванием водяного балласта, обусловлена возможностью обеспечения значительных изменений длины пружины при растяжении-сжатии под действием небольших нагрузок и высокой устойчивости к действию изгибающих моментов, что, в свою очередь, обеспечивается соответствующей жесткостью пружины, определяемой соотношением ее геометрических параметров и прочностными характеристиками материала, из которого она изготовлена.

Практическая возможность реализации данного предложения иллюстрируется приведенными в таблице результатами расчета пружины, обеспечивающей осевое перемещение, равное 30 м.

Расчеты выполнены применительно к цилиндрической пружине, изготовленной из стальных цилиндрических неподкрепленных обечаек.

Как видно из таблицы, обеспечение необходимого осевого перемещения достигается при небольших величинах растягивающих нагрузок для пружин, изготовленных из обычных судостроительных сталей (относительный вес q 0,2 т/М³, допустимые касательные напряжения [τ] ≃ 3000 кг/см²). Для повышения допустимых нагрузок, воспринимаемых пружиной, необходимо увеличение жесткости пружины за счет применения материала с лучшими прочностными характеристиками и/или утолщения обечайки (второй путь приводит к утяжелению конструкции).

Однако в том случае, если требуется приложение весьма значительных усилий, например, для разрушения ледового покрова, целесообразно использование не реакции пружины, а сил плавучести. При этом для исключения возможности разрушения пружины она должна быть оснащена специальными устройствами, ограничивающими относительное перемещение витков, например в виде гидравлических либо пневматических цилиндров. Восприятие пружиной большей осевой нагрузки обеспечивается также при уменьшении диаметра образующего цилиндра, но при этом снижается ее устойчивость к действию изгибающих моментов. С другой стороны, увеличение диаметра образующего цилиндра целесообразнее в случае необходимости обеспечения заданного перемещения при сокращении числа витков пружины либо для увеличения опорной поверхности при взламывании льда силой плавучести, также не всегда возможно по конструктивным соображениям.

Использование данного предложения при создании стационарных обитаемых подводных объектов, в первую очередь подводных буровых и добычных комплексов на месторождениях нефти и газа, расположенных на шельфе арктических морей, в том числе подо льдом, обеспечит их сообщение с поверхностью для надежного и эффективного снабжения воздухом, оборудованием и расходными материалами, смены персонала, передачи на поверхность добытого продукта в условиях неблагоприятных гидрометеоусловий, а также при необходимости взламывание ледового покрова.

Использование: в области подводной добычи газа и нефти и касается средств обеспечения подводных буровых работ. Задача изобретения уменьшение зависимости подводной обитаемой буровой установки от гидрометеорологических условий, в том числе ледовых. Сущность изобретения: в подводной обитаемой буровой установке, включающей буровую платформу, устройство для сообщения с поверхностью, содержащее всплывающую камеру с воздухозаборниками, связи, соединяющие платформу с устройством для сообщения с поверхностью, и питающие воздушные шланги для подачи воздуха с поверхности к буровой платформе, связь всплывающей камеры с буровой платформой выполнена в виде витой пружины, изготовленной из цилиндрической трубы, подкрепленной ребрами жесткости, причем внутри трубы оборудованы водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство, например вентиль, с окружающей водной средой, проложены питающие воздушные шланги и размещены трапы для перемещения обслуживающего персонала. При этом всплывающая камера выполнена с заостренной оконечностью для проламывания льда, и внутри нее оборудованы водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство с окружающей водной средой. Использование данного предложения при создании обитаемых подводных объектов для добычи газа и нефти, расположенных на шельфе арктических морей, в том числе подо льдом, обеспечит эксплуатационные возможности установки и повышение надежности работы при неблагоприятных гидрометеоусловиях, а также при необходимости и взламывание ледового покрова для сообщения с поверхностью моря. 2 ил. 1 табл.

ПОДВОДНАЯ ОБИТАЕМАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА, включающая подводную буровую платформу, устройство для сообщения с поверхностью акватории, содержащее всплывающую камеру с воздухозаборниками, связи, соединяющие платформу с устройством для сообщения с поверхностью акватории, и питающие воздушные шланги для подачи воздуха с поверхности акватории к буровой платформе, отличающаяся тем, что всплывающая камера связана с буровой платформой с помощью вертикально расположенной витой пружины, выполненной из цилиндрической трубы, подкрепленной ребрами жесткости, причем в трубе размещены водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство, например вентиль, с окружающей установку водной средой, проложены воздушные шланги и размещены трапы для перемещения обслуживающего персонала, при этом всплывающая камера имеет заостренную верхнюю часть для проламывания льда и в ней также размещены водяные цистерны, сообщенные через запорное устройство с окружающей установку водной средой.