В учебном пособии приведены результаты многолетних исследований в области проектирования и строительства самоподъемных плавучих буровых установок (СПБУ), используемых для бурения поисково-разведочных и эксплуатационных нефтегазовых скважин на шельфах морей и океанов. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................. .. 11 ГЛАВА 1. СРЕДСТВА ОСВОЕНИЯ ШЕЛЬФА.......................................................................12 1.1 Насыпные острова................................................................................................................13 1.2 Эстакадные буровые установки...........................................................................................13 1.3 Платформенные буровые установки....................................................................................15 1.4 Стационарные буровые установки.......................................................................................16 1.4.1 Ферменные основания со свайным креплением................................................................16 1.4.2 Свайно-гравитационные основания....................................................................................17 1.4.3 Гравитационные основания.................................................................................................17 1.5 Буровые баржи.......................................................................................................................18 1.6 Тендерные платформы..........................................................................................................19 1.7 Полупогружные буровые установки...................................................................................19 1.8 Установки на оттяжках.........................................................................................................21 1.9 Установки на натяжных связях типа ТЬР...........................................................................21 1.10 Самоподъемные плавучие буровые установки.................................................................22 1.11 Буровые суда........................................................................................................................30 ГЛАВА 2. НОРМАТИВНАЯ БАЗА.............................................................................................31 ГЛАВА 3. ОБЗОР ПАРКА СПБУ (Лившиц Б. Р., Халикова Д. Ф., Крупное Г. К.)...............36 3.1 Общие сведения о современных СПБУ.............................................................................36 3.2 Возрастной состав СПБУ....................................................................................................40 3.3 Распределение СПБУ по основным характеристикам.....................................................42 3.4 Основные характеристики мелкосидящих СПБУ.............................................................43 3.4.1 Общие сведения по зарубежным мелкосидящим СПБУ...............................................43 3.4.2 Распределение мелкосидящих зарубежных СПБУ.........................................................45 3.4.3 Основные характеристики мелкосидящих СПБУ в бывшем СССР..............................50 3.5 Классификация СПБУ..........................................................................................................51 3.6 Архитектурный тип СПБУ..................................................................................................62 3.7 Деление на взрывоопасные зоны.........................................................................................69 ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СПБУ.............................4 4.1 Проектирование корпуса......................................................................................................74 4.1.1 Общие сведения.................................................................................................................74 4.1.2 Выбор материала корпуса СПБУ......................................................................................80 4.1.3 Толщина металла................................................................................................................80 4.1.4 Дополнительные критерии выбора материала.................................................................81 4.1.5 Стальные сплавы для низких температур........................................................................81 4.2 Опорно-подъемное устройство (ОПУ)................................................................................83 |4.2.1 Общие сведения об ОПУ.................................................................................................83 4.2.2 Опорные колонны..............................................................................................................85 4.2.3 Определение нагрузок на СПБУ от окружающей среды..............................................88 4.2.4 Детерминистическая методика.........................................................................................89 4.2.5 Вероятностная методика..................................................................................................91 4.2.6 Определение внутренних усилий в элементах ОПУ.....................................................94 4.2.7 Распределение нагрузки между элементами узла соединения.....................................98 4.2.8 Нагрузки при ударе опоры о морское дно.....................................................................99 4.2.9 Использование метода конечных элементов..................................................................99 4.3 Башмаки опорных колонн.................................................................................................102 4.4 Механизм опорно-подъемного устройства......................................................................104 4.5 Порталы опорно-подъемного устройства........................................................................106 ГЛАВА 5. БУРОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ................................................................................107 5.1 Буровое оборудования........................................................................................................107 5.2 Понятие о скважине.............................................................................................................107 5.3 Классификация способов бурения....................................................................................110 5.4 Наклонно-направленные скважины..................................................................................112 5.5 Цикл строительства скважины..........................................................................................114 5.6 Гидравлический расчет при бурении скважины..............................................................117 5.7 Промывка скважин..............................................................................................................118 5.8 Назначение оборудования..................................................................................................119 5.9 Состав бурового комплекса................................................................................................120 5.10 Буровая вышка.....................................................................................................................123 5.11 Буровые насосы...................................................................................................................126 5.12 Подвышечное основание.....................................................................................................127 5.13 Буровая лебедка...................................................................................................................128 5.14 Система верхнего привода..................................................................................................129 5.15 Система пневмотранспорта....................................... .........................................................130 5.16 Спецустройства...................................................................................................................131 5.17 Оборудование циркуляционной системы..........................................................................131 5.18 Склад сыпучих материалов.....................................................................................132 5.19 Станция геолого-технологического контроля (СГТ.К)....................................................133 5.20 Каротажная станция.............................................................................................................133 5.21 Комплект оборудования для испытания и опробования скважины................................ 133 5.22 Система сжатого воздуха низкого давления.....................................................................133 5.23 Система сжатого азота высокого давления.......................................................................134 5.24 Оборудование для предотвращения загрязнения окружающий среды отходами бурения и цементирования.............................................................................................135 5.25 Система контроля за скважиной........................................................................................135 5.26 Цементировочный агрегат..................................................................................................139 5.27 Системы бурового и технологического комплекса..........................................................141 ГЛАВА 6. ЖИЛОЙ МОДУЛЬ СПБУ....................................................................................... 142 6.1 Требования к жилому модулю...........................................................................................142 6.2 Типы помещений жилого блока.........................................................................................150 6.3 Общественные помещения..................................................................................................150 6.4 Медицинский блок...............................................................................................................150 6.5 Санитарно-бытовые помещения.........................................................................................151 6.6 Санитарно-гигиенические помещения...............................................................................151 6.7 Камбузный блок....................................................................................................................151 6.8 Помещения технической эксплуатации СПБ 6.9 Требования к системам водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и к другим системам...................................................................151 6.10 Система централизсванного теплоснабжения..................................................................154 6.10.1 Система теплоснабжения.................................................................................................154 6.10.2 Система пароснабжения...................................................................................................154 6.10.3 Система отопления...........................................................................................................154 6.11 Система вентиляции жилого модуля.................................................................................155 6.12 Система кондиционирования воздуха................................................................................155 ГЛАВА 7. ВЕРТОЛЕТНАЯ ПЛОЩАДКА............................................................................... 156 ГЛАВА 8. КРАНОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.............................................................................. 159 ГЛАВА 9. СУДОВЫЕ УСТРОЙСТВА....................................................................................... 163 9.1 Спасательные средства.......................................................................................................163 9.2 Якорное устройство.............................................................................................................164 9.3 Швартовное устройство......................................................................................................168 9.4 Причальное устройство.......................................................................................................169 9.5 Буксирное устройство..........................................................................................................169 9.6 Специальные устройства....................................................................................................171 9.7 Устройство подъема и спуска колонн погружных насосов забортной воды.................172 ГЛАВА 10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА.....................................................................173 ГЛАВА 11. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ.................................................................................178 11.1 Основные параметры..........................................................................................................178 ! 1.2 Электроэнергетическая система. Источники и преобразователи электроэнергии.......178 11.3 Генерирование и распределение электроэнергии............................................................179 11.4 Коммутация, система защиты и индикация......................................................................180 11.5 Контроль сопротивления изоляции...................................................................................180 11.6 Электрооборудование бурового комплекса.......................................................................180 11.7 Электрооборудование механизмов общесудовых систем...............................................181 11.7.1 Распределение электроэнергии.......................................................................................181 11.7.2 Электрооборудование судовых механизмов..................................................................182 11.7.3 Осветительная установка.................................................................................................182 11.8 Основное и аварийнее освещение напряжением 220 В..................................................182 11.9 Эвакуационное освещение.................................................................................................183 11.10 Освещение переносное низковольтное.............................................................................183 11.11 Кабельные сети....................................................................................................................183 11.12 Защита от статического электричества.............................................................................185 11.13 Мероприятия по молниезащите.........................................................................................185 11.14 Сварочная сеть и сварочное оборудование.......................................................................185 Самоподъемные плавучие буровые установки ГЛАВА 12. СУДОВЫЕ СИСТЕМЫ...........................................................................................86 12.1 Общие сведения...................................................................................................................186 12.2 Система водяного пожаротушения......................,,........",..................................................187 12.3 Система пенотушения.........................................................................................................187 12.4 Система водяного орошения и водяных завес жилого Модуля ......................................188 12.5 Система водяного орошения...............................................................................................188 12.6 Система углекислотного пожаротушения высокого давления........................................188 12.7 Система спринклерная......................................... ................................................................189 12.8 Балластная система...............................................................................................................190 12.9 Система балластировки при задавливания опор в грунт...................................................190 12.10 Осушительная система......................................... ...............................................................191 12.11 Система сбора нефтесодержащих вод................................................................................191 12.12 Воздушные и измерительные трубы..................................................................................192 12.13 Система пресной бытовой воды.........................................................................................192 12.14 Система бытовой забортной воды.......................................................................................193 12.15 Система сточная..................................................................................................................193 12.16 Шпигаты открытых палуб..................................................................................................194 12.17 Система подачи забортной водынаСПБУ.........................................................................194 12.18 Системы пресной технологической воды.........................................................................195 12.19 Система размыва грунта.....................................................................................................195 12.20 Система балластировки башмака......................................................................................195 12.21 Система противохимической вентиляции........................................................................196 12.22 Система противодымной вентиляции...............................................................................196 12.23 Система парового отопления, хозяйственного теплоснабжения, подогрева жидкостей и пропаривания цистерн....................................................................................................................196 12.24 Система технологической вентиляции..............................................................................197 12.25 Система вентиляции машинных и энергетических помещений.....................................199 12.26 Система общесудовой вентиляции....................................................................................200 12.27 Система кондиционирования воздуха...............................................................................202 ГЛАВА 13. АВТОМАТИЗАЦИЯ СПБУ....................................................................................203 13.1 Организация управления на СПБУ....................................................................................203 13.2 Размещения основных постов управления.........................................................................205 13.3 Элементная база систем АСУ.............................................................................................207 ГЛАВА 14. СРЕДСТВА СВЯЗИ, НАВИГАЦИИ И С