Направляющий раструб бурового научно-исследовательского судна для бурения без использования райзера

Изобретение относится к буровым научно-исследовательским судам (БНИС) для бурения без использования райзера. БНИС сборной конструкции состоит из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты. Каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и подъем производится по вертикальным направляющим, установленным на крышках люков, при помощи гидроприводов. Обеспечивается увеличение ресурса бурильных труб при бурении глубоководных скважин. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к судостроению, а точнее к буровым научно-исследовательским судам (БНИС) для бурения без использования райзера.

При бурении без использования райзера бурильная колонна (БК) является единственной механической связью, соединяющей судно со скважиной, и испытывает огромные напряжения: растягивающие от собственного веса, изгибные от действия течения воды, скручивающие от вращательного момента.

Наиболее нагруженной является верхняя часть БК от ротора до нескольких метров под днищем судна, испытывающая знакопеременные (циклические) изгибные напряжения, вызванные качкой судна. С целью уменьшения этих циклических напряжений на БНИС используются направляющие раструбы, идущие от верхней (главной) палубы до днища судна.

Направляющие раструбы конструктивно выполняются с внутренней поверхностью большого радиуса (R). Раструбы ограничивают поперечные перемещения БК при ее изгибах, вызванных качкой судна, и, соответственно, уменьшает циклические изгибные напряжения.

Наличие в конструкции БНИС направляющего раструба значительно увеличивает циклическую прочность БК, а срок службы БК увеличивается с 3 до 4 лет, причем предельное количество циклов линейно зависит от кривизны внутренней поверхности раструба (1/R) (Шостак В.П. «Эффективность техники освоения океана. Направления проектных исследований», Киев: Наукова Думка, 2002).

На отечественном БНИС проекта 16281 «Наука» раструб вварен в корпус, что не позволяет организовать на судне буровую шахту для спуска крупногабаритного оборудования к устью скважины - воронки повторного ввода.

Известно американское БНИС «Joides Resolution» (http://www-odp.tamu.edu/publications/tnotes/tn31/jr/fig_02.htm), имеющее буровую шахту с двумя сдвижными закрытиями и направляющим раструбом (http://joidesresolution.org/node). Направляющий раструб выполнен сборным из двух блоков: верхнего съемного, устанавливаемого на нижний блок на главной палубе, и нижнего, состоящего из двух половинок, закрепленных на крышках сдвижных люков для закрытия буровой шахты и размещенных в ней.

Для обеспечения спуска крупногабаритного оборудования, в первую очередь воронок повторного ввода, верхний блок раструба снимается с нижнего, люки закрытия буровой шахты с закрепленными на них половинами нижнего блока раструба раздвигаются в стороны, и буровая шахта открывается для выполнения спускоподъемных операций.

К недостаткам конструкции раструба, примененного на судне «Joides Resolution», можно отнести следующие:

- сдвижные половины нижнего блока раструба установлены на торцы крышек закрытия буровой шахты; при раскрытии крышек половины раструба сдвигаются к стенкам буровой шахты, остаются в рабочей зоне и уменьшают ее полезный объем;

- на нижний блок раструба на главной палубе предусматривается установка верхнего съемного блока, что требует полного подъема бурильной колонны и освобождения места на главной палубе для монтажа;

- установка верхнего блока на нижний - это отдельная технологическая операция, для выполнения которой требуется дополнительное время.

Геометрия раструба выбирается из следующих условий:

- касательная к образующей поверхности раструба в верхней части - вертикальная (для безызгибного входа БК в раструб при ее спуске через ротор);

- у днища угол между касательной к образующей и вертикалью (α) составляет около 8 градусов (складывается из расчетного угла крена судна 5 градусов и угла около 3 градусов между осью БК и вертикалью при максимально возможном расчетном смещении судна над точкой бурения 5% от глубины моря);

- радиус внутренней поверхности направляющего раструба (R) определяется по формуле (следует из определения синуса угла):

где Н - расстояние от ротора до нижней кромки раструба.

Из формулы следует, что раструб, выходящий за днище судна, должен иметь большую высоту, соответственно больший радиус внутренней поверхности и более эффективно снижать напряжения в БК по сравнению с раструбом, установленным внутри судна.

Целью настоящего изобретения является создание конструкции направляющего раструба с увеличенным радиусом внутренней поверхности за счет увеличения расстояния от ротора до нижней кромки раструба, но не вызывающей увеличение сопротивления движению судна.

Цель изобретения достигается за счет выполнения раструба сборной конструкции, состоящего из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты. Каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и подъем производятся по вертикальным направляющим, установленным на крышках люков, при помощи гидроцилиндров.

Буровая шахта оборудована фиксаторами в его выдвинутом и поднятом положении.

На фиг.1 приведена схема размещения направляющего раструба на БНИС.

БНИС имеет буровую шахту 1 с днищевым вырезом 2 и вырезом 3 на главной палубе 4, имеющим крышки люков 5 и 6, раздвигающиеся в разные стороны по продольным направляющим 7 при помощи специальных приводов. Крышки люков 5 и 6 имеют вырезы для прохода симметричных половин 8 и 9 раструба, оборудованных вертикальными направляющими 10 для спуска-подъема половин 8 и 9 по направляющим роликам 11, устанавливаемых на крышках люков 5 и 6, при помощи гидроцилиндров 12. Поворотные фиксаторы 13 производят раскрепление направляющего раструба в буровой шахте 1.

На главной палубе 4 размещается крупногабаритное оборудование, например воронка повторного ввода 14, которая при помощи средств малой механизации, например тельферов 15, может быть перемещена в центр над буровой шахтой для последующего спуска к устью скважины. Бурильная колонна 16 опускается в скважину через ротор 17, установленный на буровой палубе 18. Проходя через направляющий раструб, БК изгибается и ложится на внутреннюю поверхность 19 раструба радиуса R.

На фиг.2 показан направляющий раструб в опущенном положении.

Увеличение расстояния Н от ротора 17 до нижней кромки раструба за счет выдвижения раструба позволяет увеличить радиус R внутренней поверхности раструба и тем самым уменьшить напряжения в бурильной колонне 16.

На фиг.3 показано раскрытие буровой шахты для спуска крупногабаритного оборудования.

Направляющий раструб предлагаемой конструкции может быть применен на буровых судах и на полупогружных платформах для увеличения ресурса бурильных труб при бурении глубоководных скважин.

1. Направляющий раструб БНИС для бурения без использования райзера сборной конструкции, состоящий из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты, отличающийся тем, что каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и подъем производится по вертикальным направляющим, установленным на крышках люков, при помощи гидроприводов.

2. Направляющий раструб по п. 1, отличающийся тем, что буровая шахта оборудована фиксаторами в его выдвинутом и поднятом положениях.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области шельфового бурения. Буровое судно содержит первый бурильный центр, включающий в себя хранилище для хранения первых водоотделительных колонн, второй бурильный центр для бурения второй скважины с того же самого судна, включающий в себя хранилище для хранения вторых водоотделительных колонн.

Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно в арктических условиях, и может быть применено для подводного бурения и заканчивания скважин независимо от погодных условий и ледовой обстановки на поверхности.

Изобретение относится к области подводного бурения. Подводная система привода для бурения, добычи или переработки содержит электродвигатель с регулируемым числом оборотов, выполненный с возможностью подведения электропитания, реверсивный гидравлический насос, приводимый в действие двигателем, гидравлическую поршневую компоновку, соединенную с насосом и содержащую первую камеру, вторую камеру и поршень, разделяющий первую и вторую камеры и выполненный с возможностью приведения в действие клапана в подводной системе, резервуар текучей среды, соединенный с насосом и гидравлической поршневой компоновкой, и компенсатор давления.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым установкам, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин на шельфах арктических морей в условиях их долговременного ледового покрытия.

Группа изобретений относится к области бурения на морской акватории при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. Устройство для морского бурения содержит судно, опорную платформу, систему спуска и подъема бурового инструмента, механизм подачи и вращения буровой колонны, энергетическую установку в виде дизель-электрогенератора.

Группа изобретений относится к области бурения. Устройство и способ бурения, отбора керна и испытаний образцов и измерений на дне моря и водоемов, включающие в себя вертикально перемещающуюся и горизонтально стационарную поперечную балку, лебедку с намотанным на нее канатом, неподвижно закрепленную на поперечной балке, и вращатель шпинделя, установленный на поперечной балке, шпиндель с выполненным в нем каналом, приводимый в действие вращателем шпинделя, и овершот, имеющий один конец, соединенный с канатом, и другой конец, проходящий через канал в шпинделе для прикрепления к бурильному инструменту бурильной колонны и открепления от него.

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано для бурения либо наземных, либо морских новых расположенных на одной линии нефтяных, газовых, минеральных и водяных скважин или для обслуживания расположенных на одной линии непродуктивных скважин с устьями скважин, выступающими, по крайней мере, на три метра над уровнем грунта.

Изобретение относится к области бурения скважин на акваториях, а именно к устройствам для погружения в породы колонны обсадных труб ударами по придонной муфте колонны.

Изобретение относится к судостроению и предназначено, преимущественно, для применения в районах с экстремальными метеорологическими и ледовыми условиями. .

Изобретение относится к области геологоразведки и добычи полезных ископаемых на дне моря, а именно к подводному бурению скважин. .

Группа изобретений относится к области добычи углеводородов в арктических условиях. Мобильная буровая установка содержит верхний элемент, на котором расположена буровая вышка и который выполнен с возможностью транспортировки на плаву для перемещения к различным буровым площадкам и с возможностью разъемного соединения с башенным элементом, расположенным на базовом элементе фундаментного элемента. Указанный башенный элемент имеет часть, проходящую выше ожидаемого уровня льда, а фундаментный элемент выполнен с возможностью балластировки или дебалластировки так, что он может транспортироваться на плаву к месту монтажа. Верхний элемент содержит выдвигаемые стойки для подъема верхнего элемента из воды и его опускания в воду и выполнен с возможностью фиксирования сверху на указанном башенном элементе так, что выдвигаемые стойки могут быть подняты из воды после соединения верхнего элемента с башенным элементом. Обеспечивается повышение эффективности противостояния сильному поперечному дрейфу льда. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для отбора проб. Установка для бурения с борта подводного аппарата включает консольную раму с направляющими штангами, подвижный подпружиненный вращатель с выходным валом, подвижную траверсу и колонковую трубу с буровой коронкой. Гидроцилиндр подачи усилия на ось бурения установлен параллельно оси бурения и соединен с неподвижным кронштейном с одной стороны, а с другой - с кронштейном подвижной траверсы с поджатым к ней посредством пружин вращателем, снабженным насосом для промывки буровой коронки, выполненным с возможностью всасывания воды из окружающей среды и дальнейшего нагнетания ее в скважину через колонковую трубу, установленную в люнет. Обеспечивается улучшение качества получаемых образцов. 8 ил.

Изобретение относится к строительству подводных аппаратов и может быть использовано при выполнении подводных буровых работ. Для строительства подводной буровой системы изготавливают общий корпус с различными робототехническими устройствами и отдельных элементов полых сосудов сферической формы. Общий корпус выполняют тороидальной формы. В нижней боковой части корпуса равномерно по кругу фиксируют полые сосуды сферической формы. Гребные винты выполняют спиралевидной формы. Один конец гребного винта с возможностью совместного вращения соосно фиксируют со штопором, а другой - с возможностью разворота в вертикальной плоскости функционально соединяют с редуктором привода, который герметично фиксируют внутри полых сосудов сферической формы. Достигается возможность увеличения глубины погружения и возможность фиксации подводного аппарата на донной поверхности. 2 ил.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для шельфового бурения. Установка для шельфового бурения содержит платформу, такую как судно, понтон, самоподъемная буровая установка, и бурильную колонну, соединенную с указанной платформой с возможностью передачи приводного усилия и дополнительно снабженную компенсатором вертикальной качки. На нижнем конце бурильная колонна снабжена буровым долотом, а к платформе подвешена донная опорная плита, выполненная с возможностью размещения на морском дне. На донной опорной плите установлены зажимные средства для крепления к ней бурильной колонны, представляющие собой цангу, выполненную с возможностью зажима бурильной колонны, допуская при этом ее вращение. При этом цанга содержит корпус, опирающийся на донную опорную плиту и снабженный клиновыми зажимами. Причем клиновые зажимы соединены с указанным корпусом с возможностью вращения. Также раскрыт способ шельфового бурения. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности шельфового бурения. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к самоподъемным системам для бурения и добычи на морских участках, подверженных воздействию льда. Технический результат – обеспечение поддержки самоподъемного узла. Самоподъемная система с опорной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию, множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции, буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли, две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне, и множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с рабочей палубной конструкцией. При этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка формируют самоподъемный буровой узел. Способ заключается в том, что во время процесса сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией множество подвижных опор проходят от рабочей палубной конструкции до верхней поверхности указанных двух или более опорных основных конструкций, в то время как множество опорных колонн обеспечивают поддержку самоподъемного бурового узла, и после сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией указанные две или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку рабочей палубной конструкции через подвижные опоры, а указанное множество опорных колонн извлечено из воды в необходимое положение. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Группа изобретений относится к самоподъемным системам для бурения и добычи на морских участках, подверженных воздействию льда. Технический результат – обеспечение поддержки самоподъемного узла, простота демонтажа для повторного использования после завершения бурения необходимых скважин. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию, множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции, буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли, одну или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне, и множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с основной палубной конструкцией. При этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка образуют самоподъемный буровой узел. Способ заключается в том, что во время первоначальной сборки самоподъемной системы множество опорных колонн опущено на морское дно так, чтобы поднять рабочую палубную конструкцию с необходимым возвышением. Во время процесса сборки самоподъемной системы множество подвижных опор проходит от рабочей палубной конструкции к указанным одной или более опорным основным конструкциям так, чтобы указанные одна или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку массы основной рабочей палубной конструкции при замене одной или более из указанного множества опорных колонн. Причем указанные одна или более из множества опорных колонн, заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как не поддерживающие вес опорные колонны, а остальные из множества опорных колонн, не заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как поддерживающие вес опорные колонны. После сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией эти не поддерживающие вес опорные колонны извлечены из воды в необходимое положение, а поддерживающие вес опорные колонны вместе с указанными одной или более опорными основными конструкциями через подвижные опоры поддерживают рабочую палубную конструкцию. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области горного дела, а именно к разведочному бурению при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых на шельфах морей. Подводная буровая установка выполнена в виде подводной лодки с отсеками и межбортным пространством. Подводная лодка снабжена спускоподъемным устройством и грузонесущими кабелями, размещенными в межбортном пространстве, например в носовой части, основание с выдвижными опорами, подвижный вращатель, бурильные и колонковые трубы, керноприемники, насос для подачи промывочной жидкости, механизм извлечения керноприемников из бурильных труб, гидрозахват бурильных и колонковых труб объединены в буровой станок, который размещен в межбортном пространстве, например в носовой части, и соединен со спускоподъемным устройством грузонесущими кабелями, служащими для постановки бурового станка на грунт, в том числе с уклоном, а также для обеспечения бурового станка необходимыми видами энергии и передачи сигналов управления, буровой станок снабжен гидроакустическим сигнализатором, размещенным, например, в его верхней части и служащим для контроля положения бурового станка относительно подводной лодки, буровой станок также снабжен манипулятором, размещенным, например, в кормовой части бурового станка, служащим для передачи контейнера с керноприемниками на подводную лодку. Технический результат заключается в повышении эффективности подводной буровой установки. 4 ил.

Изобретение относится к способу бурения скважин с судна и судно для него. Судно включает в себя буровую установку для бурения скважины. Установка содержит буровой пол, окружающий осевую линию ствола скважины, первый пилон вышки, расположенный на палубе судна, содержащий стержневую конструкцию с двумя удлиненными пустотелыми корпусами, которые проходят параллельно продольной оси стержневой конструкции и жестко соединяются друг с другом соединительными элементами, при этом стержневая конструкция устанавливается на стороне бурового пола так, что продольная ось стержневой конструкции проходит параллельно осевой линии ствола скважины и так, что продольная ось и осевая линия ствола скважины, по существу, центрируются друг с другом в направлении ширины стержневой конструкции. Дополнительная опора пилона вышки расположена между палубой судна и позицией верхнего расположения на первом пилоне вышки. Два устройства хранения для хранения бурильных труб в вертикальном положении, два устройства подачи и укладки труб, каждое устройство подачи и укладки труб связано с одним из двух устройств хранения, и каждое устройство подачи и укладки труб выполнено с возможностью перемещения бурильных труб между связанным с ним устройством хранения и осевой линией ствола скважины, при этом два устройства хранения устанавливаются на противоположных сторонах бурового пола так, что устройства хранения и буровой пол центрируются друг с другом в направлении толщины стержневой конструкции, и при этом каждый из корпусов стержневой конструкции первого пилона вышки несет одно из двух устройств подачи и укладки труб. Технический результат заключается в повышении эффективности буровой установки, находящейся на судне. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к буровым научно-исследовательским судам для бурения без использования райзера. БНИС сборной конструкции состоит из двух симметричных половин, закрепленных на сдвижных крышках люков буровой шахты. Каждая половина выполнена выдвижной из днища судна, а их выдвижение и подъем производится по вертикальным направляющим, установленным на крышках люков, при помощи гидроприводов. Обеспечивается увеличение ресурса бурильных труб при бурении глубоководных скважин. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх