Полупогружная буровая платформа катамаранного типа

Изобретение относится к конструкции глубоководных буровых нефтегазовых платформ, предназначенных для использования в условиях арктического шельфа. Полупогружная буровая платформа катамаранного типа размещена на двух понтонах, корпус которой поддерживают стабилизирующие колонны и натяжное вертикальное якорное крепление, с компьютерным динамическим позиционированием при использовании подводных движителей. Надводные палубные надстройки платформы выполнены в виде бурового, технологического, энергетического модулей и функциональных блоков. Интегрированные системы управления и безопасности оснащены средствами мониторинга технического состояния производственного оборудования и имеют технические средства ликвидации аварийных ситуаций, которые при возникновении фонтанирующей струи скважинного флюида дистанционно вводят в действие устройства нейтрализации зарядов статического электричества на буровой платформе. Повышается живучесть буровой платформы в условиях возможного газопроявления и фонтанирования скважинного флюида. 4 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к конструкции глубоководных буровых нефтегазовых платформ, предназначенных для использования в условиях арктического шельфа.

Общий технический уровень полупогружных буровых установок (Semisubmersible rig). [«Типы морских буровых установок». Электронный ресурс Режим доступа http://rig-s.ru/rigs Время обращения 01.12.2012].

Конструкция платформы включает опоры, которые обеспечивают плавучесть платформы и большой вес для сохранения вертикального положения. В процессе передвижения морской буровой установки производят закачивание и выкачивание воздуха из нижнего корпуса: когда воздух выкачивается, установка частично притапливается, но не достигает дна и остается на плаву. Этим обеспечивается возможность бурения на глубинах до 1500 метров. В процессе бурения для достижения необходимой устойчивости заполняют нижний корпус платформы водой и укрепляют платформу 10-тонными якорями. В бурных морских водах для позиционирования применяют активное рулевое управление.

Общий научно-технический уровень средств противоаварийной защиты при бурении морских скважин. «Герметизация устья разбуриваемой скважины обеспечивается противовыбросовым оборудованием. Дистанционное закрытие противовыбросового оборудования в аварийных ситуациях обеспечивается с основного пульта управления, размещенного в станции управления противовыбросовым оборудованием за пределами взрывоопасной зоны и с дистанционного пульта, размещенного в непосредственной близости от кабины бурильщика» [Реферат по технико-экономическому обоснованию ТЕО-проекта МЛСП «Приразломная». Электронный ресурс. Режим доступа: http.V/www.shelf-neft.gazprom.ru/images/materials/%.pdf Дата обращения 30.11.2012].

Известна плавучая полупогружная морская платформа (патент РФ №2163874), которая имеет надводную палубу и подводную часть. Между ними расположены колонны. Подводная часть представляет собой демонтированные подводные лодки. В колоннах выполнены шахты, соединяющие надводную палубу с подводными лодками. Платформа содержит дополнительные элементы решетки, связывающие подводные лодки. Технический результат реализации изобретения заключается в снижении материало- и трудозатрат на строительство морской платформы, а также в повышении ее судоходных качеств.

К недостатку аналога относится отсутствие решений по модернизации технологических модулей.

Известна многоцелевая полупогружная платформа типа Moss CS-50 Мк/11 со свободной палубой, спроектированная норвежской инжиниринговой компанией Moss Maritime As, имеющей патент на производство подобных платформ. Установка представляет собой самоходное плавучее сооружение катамаранного типа с двумя понтонами и шестью стабилизирующими колоннами, поддерживающими верхний корпус и верхнее строение. Такая платформа, палуба которой дооснащена буровым модулем и минизаводами для добычи и подготовки нефти, изготовлена на Выборгском судостроительном заводе по заказу «Газфлота» для освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения [Мурманск. «Первая полупогружная буровая платформа для Штокмана». Электронный ресурс Режим доступа: http://murmansk.russiaregionpress.ru/ Дата обращения 30.11.2012].

К недостатку аналога относится отсутствие современных технических решений по технологии глубоководного бурения.

Энергетический модуль первой в мире морской ледостойкой стационарной платформы "Приразломная", зарегистрированной в Судовом реестре Российской Федерации, предназначенной для бурения и капитального ремонта вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин, состоит из главной газотурбогенераторной установки (три газотурбогенератора типа LM2500) электрической мощностью 28 МВт каждый, размещенных со всеми вспомогательными системами в теплозвукоизолирующих контейнерах, которые рассчитаны на эксплуатацию на открытой палубе. На выхлопных патрубках трех ГТГ оборудованы блоки утилизации тепла выхлопных газов (котлы-утилизаторы тепловой мощностью по 25 МВт каждый), предназначенные для выработки тепла в составе системы [Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.shelf-neft.gazprom.ru/images/materials/%DO%.pdf).

Известны предложения по организации подводно-подледных буровых работ на шельфе Арктики с использованием атомных подводных крейсеров или ледоколов типа «Иван Папанин», переоборудованных в буровое судно [В. Ларин. «Подводный буровой комплекс с ядерной энергетической установкой для освоения нефтегазовых месторождений шельфа арктических морей России». Обзор «Беллоны». Электронный ресурс. Режим доступа: http://vmw.bellona.ru/filearchive/fil_Bellona__Wolking_Paper Время обращения 30.11.2012]. Предполагалось энергообеспечение подводного бурового комплекса электроэнергией по кабелю от расположенного на берегу источника. В качестве источника энергии предполагалось использовать две атомные электростанции. Одна - плавучая атомная электростанция мощностью 300 МВт (ПАЭС-300), вторая - подводная атомная электростанция мощностью 105 МВт.

Эксперты утверждают, что подобные проекты чрезвычайно аварийно опасны, а затраты на внедрение подобных проектов могут не окупиться стоимостью добытой нефти.

Ближайшим аналогом энергоблока платформы принята установка транспортировки газа по трубопроводам (патент на полезную модель №82290 F17D 1/04 опубл. 20.04.2009. Бюл. №11, автор Искуснов В.П.). Установка имеет атомный реактор, паровую турбину, генератор получения электрической энергии, охладитель пара и насос по нагнетанию воды в камеру атомного реактора, которые образуют замкнутый цикл получения перегретого пара для вращения паровой турбины, которая передает вращательный момент нагнетателю газа и генератору получения электрической энергии.

Буровая платформа МЛСП «Приразломная» не готова к эксплуатации на шельфе Печорского моря из-за опасности загрязнения окружающей среды, заявили представители Всемирного фонда дикой природы и Greenpeace на конференции ЭкоПечора в г Нарьян-Маре [Электронный ресурс. Режим flocTvna:http://neftegaz.ru/news/view/l04796. Дата обращения 30.11.2012].

Наиболее близким техническим решением по совершенству надстроек, интегрированных систем управления и безопасности, принятая авторами как прототип, - платформа Deepwater Horizon - полупогружная нефтяная платформа сверхглубоководного бурения с системой динамического позиционирования, построенная в 2001 году южнокорейской судостроительной компанией Hyundai Heavy Industries [Электронный ресурс. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon Дата обращения 30.11.2012).

Анализ практики ликвидации аварии на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе показал отсутствие комплексных научно-технических решений по ликвидации подобных катастроф. Оказались неэффективными или отсутствующими средства предотвращения взрыва и гибели буровой, имевшей совершенную автоматику технического мониторинга и пожаротушения. Причиной возникновения аварии считают отказ противоаварийного клапана, оборудованного контроллером давления (ВОР - blowout preventer), изготовленного фирмой Камерон. Кроме средств пожаротушения платформа не оснащена комплексом устройств по ликвидации аварий. Подобные научно-технические решения отсутствуют в мировой практике. Это подтверждается фактом беспомощности действий инженерного штаба British Petroleum, совершенно не знающих закономерностей фонтанирующей струи, включая опасности накопления огромных зарядов статического электричества и взрывного горения нефтегазового флюида, последствий мощного дроссель-эффекта и огромной кинетической мощности фонтанирующей струи.

Целью изобретения является повышение живучести буровой платформы в условиях возможного газопроявления и фонтанирования скважинного флюида.

Техническая задача решается тем, что полупогружная буровая платформа катамаранного типа, размещенная на двух понтонах, корпус которой поддерживают стабилизирующие колонны и натяжное вертикальное якорное крепление, с компьютерным динамическим позиционированием с использованием подводных движителей, надводные палубные надстройки платформы выполнены в виде бурового, технологического, энергетического модулей и функциональных блоков, при этом интегрированные системы управления и безопасности оснащены средствами мониторинга технического состояния производственного оборудования, согласно изобретению имеет спутниковое дублирование компьютерного динамического позиционирования платформы через навигационную систему «Глонасс»; причем силовые установки энергетического модуля энергообеспечены ядерным реактором, а система технического мониторинга снабжена дистанционным дублированием с береговых структур с возможностью реагирования на внештатные ситуации; причем интегрированные системы управления и безопасности имеют технические средства ликвидации аварийных ситуаций. При этом в интегрированные системы управления процессом бурения встроены алгоритмы экстренного использования устройств нейтрализации зарядов статического электричества фонтанирующей струи как адекватного способа предотвращения взрывного горения и спасения буровой платформы.

Устройство для деэлектризации струи содержит подвижные элементы, отводящие и нейтрализующие заряды статического электричества углеводородной струи, возникающие при ее трении о воздух и между потоками флюида, движущимися с различными скоростями, механизмы их поступательно-возвратного перемещения и элементы заземления, содержащее заземленные кольцевые разрядники, перемещаемые пневматическим подвижным механизмом вдоль струи по участку струи, предназначенному для введения запорного устройства. Конструкция устройства раскрыта в а.с. СССР №1106029, Н05F 3/04, авторы Герасимов Е.М. и Бабиев Г.Н. Отличительной особенностью заявляемого технического решения является наличие дистанционного устройства, приводящего в действие нейтрализатор зарядов струи непосредственно при возникновении фонтанирования.

Другим обязательным противоаварийным устройством, защищающим платформу от уничтожения при фонтанировании скважинного флюида, является устройство герметизации устья скважины в пределах роторного стола. При этом запорное устройство конической формы имеет движитель перевода кинетической энергии струи во вращательную и обратно-поступательную; при этом запорный элемент выполнен в виде конического корпуса с осевым и радиальными каналами и резцами-фиксаторами на его наружной поверхности. Детали устройства раскрыты в а.с. СССР №1327608, авторы Герасимов Е.М. и Бабиев Г.Н., а также в монографии Е.М.Герасимова «Аварийный газовый фонтан. Проблемы и пути их решения». Оренбург. ИПК ГОУ ОГУ, 2004, 204 с. Отличительной особенностью заявляемого устройства является наличие дистанционного управления устройством, непосредственно вводящим в струю запорное самонаводящееся устройство при возникновении аварийного фонтанирования. При этом введение в действие устройств нейтрализации зарядов струи и введение в струю самонаводящегося запорного устройства возможно как с пульта управления буровой лебедкой, так и дистанционно с берегового пульта контроля управления буровой платформой.

Программа автоматизированного управления позиционированием платформы в зависимости от изменяющейся ледовой или волновой ситуации, включающая изменение режимов работы подводных движителей, корректируется по информации со спутниковой системы мониторинга региональной ситуации без участия дежурного персонала на платформе.

Избыток электрической и тепловой энергии, производимой ядерным реактором, позволяет использовать ее для реализаций противоледовых мероприятий путем подогрева балластной воды в понтонах, а также для организации отопления бурового стола путем применения воздушного душирования рабочей зоны или посредством организации обогреваемого пола. На стадии предварительного проектирования планируется использование реактора типа КЛТ-40 разработки Нижегородского ОКБМ, мощностью 25-30 МВт, размещенного в модульном исполнении на наружной площадке платформы вдали от функциональных (жилых блоков), причем блок охладителя пара планируется разместить в одном из понтонов платформы.

Платформа предназначена для многоразового использования, и после откачки воды из понтонов способна перемещаться к новому месту бурения самостоятельно или на плавсредствах.

1. Полупогружная буровая платформа катамаранного типа, размещенная на двух понтонах, корпус которой поддерживают стабилизирующие колонны и натяжное вертикальное якорное крепление, с компьютерным динамическим позиционированием при использовании подводных движителей, надводные палубные надстройки платформы выполнены в виде бурового, технологического, энергетического модулей и функциональных блоков, при этом интегрированные системы управления и безопасности оснащены средствами мониторинга технического состояния производственного оборудования и имеют технические средства ликвидации аварийных ситуаций, которые при возникновении фонтанирующей струи скважинного флюида дистанционно вводят в действие устройства нейтрализации зарядов статического электричества на буровой платформе.

2. Платформа по п.1 отличается тем, что интегрированные системы управления и безопасности имеют технические средства ликвидации аварийных ситуаций, использующие кинетическую энергию фонтанирующей струи.

3. Платформа по п.1 отличается тем, что компьютерное динамическое позиционирование платформы имеет спутниковое дублирование через навигационную систему «Глонасс».

4. Платформа по п.1 отличается тем, что силовые установки энергетического модуля энергообеспечены ядерным реактором.

5. Платформа по п.1 отличается тем, что система технического мониторинга снабжена дистанционным дублированием с возможностью реагирования на внештатные ситуации.