Модель плавучей буровой установки Советский патент 1981 года по МПК E21B7/128 

Изобретение относится к бурению с плавучих буровых установок, в част ности к исследованию условий работы и методов расчета морских буровых установок методом моделирования. Известна модель для исследования динамики плавучей буровой установки, содержащая крупномасштабную физическую модель бурового основания с системой измерения параметров смещения при удерживании ее системой позицион рования якорного типа f1, Недостатком этой модели является то, что не моделирует действие на буровое основание элементов подводного устьевого оборудования, т.е. морского стояка, компенсатора и других. Известна модель плавучей буровой установки, включающая плавучее основание, связанное с дчом водоема, мор кой стояк, выполненный из отдельных секций труб, связанных фланцамя и концентрично установленный на наружНОЙ поверхности стояка гидродинами- . ческий обтекатель, Морской стояк закреплен к морскому основанию и дну водоема неподвижно 21. Ввиду того, что верхняя опора морского стояка закреплена ко дну на жестких стойках она не дает возможности учесть влияния динамического состояния основания на морской стояк, кроме того, конструкция сплошного обтекателя искажает характер подобного иммитатора морского стояка. Целью изобретения является повышение точности определения влияния морских течений на морской стояк, Цель достигается тем, что обтекатель выполнен в виде тонкостенных стаканов, каждый из которых со стороны фланцев имеет утолщение, причем между фланцем и стаканом установлены эластичные уплотнения. Кроме того, плавучее основание связано с дном водоема гибкими связями, причем морской стояк может быть заполнен наполнителем высокой плотнести, например металлическими роликами или шариками. На фиг, 1 изображена модель, общий вид; на фиг. 2 морской стояк с разрезами; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 2, Модель плавучей буровой установки состоит из плавучего основания 1 с приборным отсеком 2, гибких якорных связей 3, удерживающих плавучее осно вание от-горизонтальных смещений, морского стояка 4, выполненного из отдельных секций труб 5, связанных .между собой фланцами 6. На наружной поверхности морского стояка концентр н6 устанавливается гидродинамический обтекатель, вьтолненньш в виде тонкостенных стаканов 7, каждый из кото рых со стороны фланцев имеет утолщение, причем между фланцем и стаканом установлены эластичные уплотнения 8, В верхней части морской стояк сна жен телескопическим компенсатором 9 и щаровым шарниром 10, Внутренняя поверхность фланцев выполнена на конус, что позволяет зажать между двумя фланцами вкладыши 1J и втулку с уплотнениями .12, внутри которой поме щаются стыки труб морского стояка. Морской стояк присоединяется у дна водоема через шаровой шарнир J 3 к анкеру J4 имитирующему подводное устье. Часть веса морского стояка разгружается пневмонатяжителем J5, которым создает постоянное натяж,ение. приложенное к верхней части стояка через гибкие тяги 16. Измерение напряженного состояния морского стояка производится, например, тензометрическими датчиками 17, прикрепленными к наружной поверхности труб 5. В.нутренняя полость труб заполняется подвижным наполнителем J например металлическими роликами или шариками J 9. При вьшолнении модели масштабный коэффициент подобия, определяющий ра мерение элементов модели,принимается из условия обеспечения автомодельное ти по Рейнольдсу. Толщина стенок труб стояка приним ется минимально допустимой из практи ческих соображений, а наружньй диаме трубы, полученный по условию гидроди намического обтекания, значительно меньше масштабного, поэтому в модель вводится обтекатель 7. Сочетание 74 размеров трубы и обтекателя позволяет моделировать как гибкость стояка по критерию подобия Фруда, так и гидродинамику обтекания его по критерию Рейнольдса. Второстепенные детали модели,не влияющие существенно на напряженное состояние стояка, как например с шанцы, угловые и телескопические компенсаторы значительно но переупрочнёны, что гарантирует их работоспособность в предельных условиях, Работа модели осуществляется следующим образом, Модель устанавливают в водоеме, в котором создаются необходимые гидравлические условия, меняя усилие натяжения гибких тяг J6, регистрируют характеристики влияния подводного устьевого оборудования на динамическое состояние модели плавучей буровой установки и зависимость параметров напряженнргЬ состояния морского стояка от внешних воздействий. Для моделирования влияния воздействия буровогораствора различной плотности замещают один вид подвижного наполнителя 13 на другой паполнитель. например, ролики на шарики или на вязкую жидкость. Меняя обтекатели 7 моделируют влияние распределенной массы колонны стояка, а также обтекание.различных типоразмеров обтекателей жидкостью. Данные измерения регистрируются индикаторами и записьшающими приборами, смонтированными в приборном отсеке 2. Испытание проводят при различных значениях скорости течения, высоты волн, смещениях модели от центра подводного основания и др. факторов. Изобретение позволяет моделировать действительную физическую картину ди-намического воздействия на плавучую буровую установку полной системы внешних сил, соответствующую реальным условиям эксплуатации. Проведение физического моделирования значительно сокращает Сроки проектирования и отработки систем и уэлов плавучей, буровой установки, првьш1ает надежностьи безаварийность работы, что дает положительный экономический эффект. Формула изобретения 1. Модель плавучей буровой установки, включающая плавучее основание

связанное с дном водоема, морской стояж, выполненный из отдельных секций труб, связанных фланцами и кон--центрично установленный на наружной поверхности стояка гидродинамический обтекатель, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения влияния морских течений на морской стояк, гидродинамический обтекатель выполнен в виде тонкостенных стаканов, каждый из которых со стороны фланцев имеет утолщение, причем между фланцем и стаканом установлены эластичные уплотнения,

2. Модель по п. J, отличающаяся тем, что плавучее основание связано с дном водоема гибкими свя-зями.

3. Модель поп, 1,отличающ а я с я тем, что морской стояк заполнен подвижньм наполнителем высокой плотности, например металлическими роликами или шариками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Экспериментальные исследования, динамики плавучей полупогруженной буровой платформы на крупномасштабной модели, Горьковский политехнический институт им. А, А-, Жданова, 1978,

2,Саркисов В, Г, Исследование условий работы и разработка методов расчета водоотделяющей колонны морс5кого стояка на море, Дис, на соиск, учен, степени кандидата технических наук, М,, 1970 (прототип).

фиг.

1

I I