Подводная буровая установка

 

Изобретение относится к судостроению, а более конкретно к техническим средствам освоения океана в части добычи полезных ископаемых из-под воды. Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении безопасности производства буровых работ, обеспечения возможности их проведения в районах с тяжелыми гидрометеорологическими условиями, в том числе и покрытых льдами, на глубинах свыше 30 м, а также применении бурового оборудования и технологии, широко апробированных в наземных условиях. Сущность изобретения: в буровой установке, включающей корпус, внутри которого размещается буровое оборудование, запасы и обслуживающий персонал, и которая имеет в нижней части корпуса люк, указанный люк корпуса соединен с морским дном с помощью трубы, заполненной "тяжелой" жидкостью с удельным весом, большим, чем у морской воды для разгрузки стенок от внешнего гидростатического давления путем выравнивания давления в трубе и окружающей среде. Удельный вес заполняющей трубу жидкости определяется из приведенного соотношения. Использование изобретения при освоении морских месторождений углеводородов позволит существенно упростить конструкцию, повысить технологичность изготовления и снизить трудоемкость создания буровых средств, а также использовать для изготовления таких установок существующие мощности конверсируемых судостроительных предприятий без их значительной модернизации. 1 ил.

Изобретение относится к судостроению, а более конкретно к конструкции технических средств освоения океана.

Для обеспечения эффективной работы морских буровых установок в тяжелых гидрометеорологических условиях, в том числе в районах, покрытых льдами, считается целесообразным применение подводных сооружений различных типов (см. например, Лукошков А.В. Техника исследования морского дна. Л. Судостроение, 1984, стр. 154-167).

К подводным буровым установкам предъявляется комплекс требований по размещению необходимого оборудования, запасов и обслуживающего персонала, обеспечению прочности, надежности, безопасности, подачи необходимой для работы энергии. Совместная реализация этих требований в конструкции подводной буровой установки связана со значительными проектными, техническими и технологическими трудностями.

Из технической литературы известны два типа подводных буровых установок, отличающихся величиной давления воздуха внутри корпуса.

Наиболее простыми являются подводные буровые установки с корпусами типа "колокол", внутри которых создается давление, равное забортному, а бурение производится через открытый нижний люк. (См. рис. 4.17. на стр.162, упомянутой книги: Лукошков А.В. Техника исследования морского дна. Л. Судостроение, 1984). Ввиду ограничений возможности нахождения человека в воздушной среде с повышенным давлением, а также определенных сложностей обеспечения работоспособности бурового оборудования в этих условиях, установки этого типа используются при заглублении их под поверхность воды не более чем на 20-30 м.

Подводные буровые установки другого типа (см. рис. 4.18, стр. 165, упомянутой книги: Лукошков А. В. Техника исследования морского дна. Л.Судостроение, 1984) имеют корпус, в котором постоянно поддерживается давление воздуха, равное атмосферному, и обеспечиваются наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности обслуживающего персонала и работы бурового оборудования прототип. Однако для подводных буровых установок этого типа сложным является создание сальниково-превенторных узлов, которые обеспечили бы возможность безопасной работы обслуживающего персонала и надежную герметизацию корпуса подводной буровой.

Задачей заявляемого изобретения является получение технического результата, заключающегося в повышении безопасности производства буровых работ, обеспечения возможности их проведения в районах с тяжелыми гидрометеорологическими условиями, в том числе и покрытых льдами, на глубинах свыше 30 м, а также применения бурового оборудования и технологии, широко опробированных в наземных условиях.

Для этого в известной подводной буровой установке, включающей корпус, внутри которого размещается буровое оборудование, запасы и обслуживающий персонал и имеющей в нижней части корпуса люк, указанный люк корпуса соединен с морским дном с помощью трубы, заполненной "тяжелой" жидкостью с удельным весом большим чем у морской воды для разгрузки стенок трубы от внешнего гидростатического давления путем выравнивания давления в трубе и окружающей среде.

Причем удельный вес заполняющей трубу жидкости определяется из соотношения γ_ж= где Н глубина моря в месте установки подводной буровой; Δ Н глубина погружения подводной буровой под поверхность воды; γ_в удельный вес воды в месте установки подводной буровой; γ_ж удельный вес жидкости в трубе.

Предложенное решение основано на использовании классического закона гидростатики закона сообщающихся сосудов, гласящего, что в сообщающихся сосудах соотношение высоты столбов жидкостей обратно пропорционально соотношению удельных весов жидкостей В рассматриваемом случае в качестве сообщающихся сосудов выступает окружающая морская среда и труба, заполненная "тяжелой" жидкостью взаимодействующие через регулятор давления.

Соединение открытого люка с морским дном трубой, заполненной "тяжелой" жидкостью и оснащенной в нижней части регулятором давления позволяет установить подводную буровую на глубине, исключающей влияние волнения и плавучих льдов при сохранении в корпусе буровой нормального (атмосферного) давления, что в свою очередь обеспечивает возможность использования оборудования традиционного наземного типа и комфортные условия работы обслуживающего персонала.

Предлагаемое изобретение имеет следующие существенные отличительные от прототипа признаки: люк, через который проводится бурение, соединен с морским дном трубой, имеющей жесткую или гибкую конструкцию; труба, соединяющая люк с морским дном, заполнена жидкостью тяжелее морской воды, что обеспечивает заглубление буровой установки на величину, исключающую влияние гидрометеорологических, в том числе и ледовых условий; бурение производится через открытый люк при давлении внутри корпуса буровой установки равном атмосферному.

Поскольку указанные отличительные от прототипа признаки весьма существенны, предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретательского уровня.

Предложение поясняется чертежом, на котором представлена схема подводной буровой установки, размещенной на морском дне.

Буровая установка, содержит корпус 1, имеющий открытый люк 2, соединенный с дном водоема трубой 3, полость которой частично заполнена "тяжелой" жидкостью для выравнивания давления в окружающей среде и внутри трубы. Внутри трубы проходит бурильная колонка с бурильными трубами 4. Установка позиционируется с помощью якорной системы 5.

Использование данного предложения при освоении морских месторождений углеводородов позволит существенно упростить конструкцию, повысить технологичность изготовления и снизить трудоемкость создания буровых средств, а также использовать для изготовления таких установок существующие мощности конверсируемых судостроительных предприятий без их значительной модернизации.

Формула изобретения

ПОДВОДНАЯ БУРОВАЯ УСТАНОВКА, включающая корпус, внутри которого размещены буровое оборудование, помещения для обслуживающего персонала и запасов, обеспечивающих жизнедеятельность обслуживающего персонала и работу бурового оборудования, при этом корпус в нижней части имеет люк, отличающаяся тем, что люк корпуса соединен с дном водоема посредством трубы, внутренняя полость которой заполнена жидкостью с удельным весом, превышающим удельный вес воды в месте размещения подводной буровой установки и определяемым из соотношения

где H глубина водоема в месте размещения подводной буровой установки, м;
ΔH расстояние от поверхности воды в водоеме до верхнего уровня жидкости в трубе, м;
γ_ж удельный вес жидкости в трубе, т/м³;
γ_в удельный вес воды в месте размещения подводной буровой установки, т/м³.

РИСУНКИ

Рисунок 1