Возведение буровых вышек и морских платформ для добычи нефти и газа

Буровые (наземные) вышки. Они предназначены для бурения скважин на нефть и газ, имеют высоту до 60м и их монтируют способами поворота вокруг шарнира или наращиванием (см. выше) с использованием различных грузоподъемных средств (за исключением прислоненного крана). В труднодоступных районах обычно используют средства воздухоплавания.

Морские платформы. Особо сложную инженерную задачу представляют сборка, доставка и установка в проектное положение морских нефтедобывающих платформ из-за значительных размеров и массы, достигающих иногда соответственно 350м и нескольких сотен тысяч тонн. По различным зарубежным данным, 22-30 % мировой добычи нефти и газа приходится на скважины, обслуживаемые морскими платформами. В России подводная добыча нефти началась почти 60 лет назад в Каспийском море, так как имеет наиболее протяженный в мире континентальный шельф, в связи с чем программе строительства платформ для добычи нефти и газа на морских акваториях было уделено большое внимание. Для реализации этой программы в России был построен завод глубоководных оснований, на котором изготовлялись платформы для морской добычи нефти со 100-, 150- и 200-метровой глубин.

Первая отечественная платформа состояла из двух пространственных опорных блоков Б-1 и Б-2 (рис. 9.32), а также 10 блоков (модулей) палубы. Платформу после погружения крепили к свайному основанию.

Опорные блоки Б-1 и Б-2 платформы представляют собой четырехгранные пирамиды высотой 110м с размерами нижнего основания 71х38 и верхнего 49х16м. Масса блоков по 2220т, палубы – 1920т, свай (на два блока) – 2630т. Конструктивно блок состоит из плоских панелей, соединенных между собой вставками межпанельного заполнения из стальных труб диаметром до 1,42м. Конструкции модулей палубы в основном выполняют из широкополочных балок, соединения – сварные.

Сборку конструкций панелей блоков, а также кантовку и подъем панелей выполняли с помощью четырех кранов «Демаг СС-2000» максимальной грузоподъемностью по 300т, используя три крана в стреловом исполнении (с длиной стрелы 48м) и один – в башенно-стреловом исполнении (с длиной стрелы 48 и гуськом 54м) для монтажа элементов межпанельного заполнения. Собранные панели устанавливали на стапель поочередно с левого и правого стендов, причем первую панель после установки на стапель закрепляли двумя жесткими подкосами; следующие

Рис. 9.32. Конструктивная схема морской нефтедобывающей платформы:

1,6– опорные блоки Б-1 и Б-2; 2 – палуба; 3 – вертолетная площадка; 4 – жилой блок; 5 – буровая установка

панели крепили к ранее установленной панели посредством проектных распорок внизу и специальных установочных мостиков вверху. Установленные на стапель панели опирали на шпальные выкладки высотой 0,7м и балки балансиров.

Элементы заполнения устанавливали в направлении снизу вверх с подмостей, навешенных на панели до их подъема. Конструкции направляющих скважин (КНС) устанавливали монтажными блоками, предварительно укрупненными на специальных стендах-кондукторах, обеспечивающих проектное взаимное расположение направляющих воронок КНС всех диафрагм.

Полностью собранный опорный блок, оснащенный системой балластировки и другими устройствами для установки на месторождении, посредством напорно-тянущих механизмов перемещали по стапелю к воде (рис. 9.33, а). В процессе перемещения блок опирался на балансир и шпальные выкладки. Поверхность стапельного металлического листа, по которому перемешались балансир и шпальные выкладки, обильно смазывали солидолом. Коэффициент трения в этом случае может быть доведен до 0,08; при использовании дорогостоящего покрытия из фторопласта он снижается до 0,04.

Под нависшую над водой часть перемещенного блока подводили и закрепляли понтон (рис. 9.33, б), с помощью которого блок несколько отрывали от стапеля, чтобы его дальнейшее перемещение происходило с опиранием на балансир и понтон. После окончания сдвижки блока балансир демонтировали с помощью трех кранов «Демаг СС-4000» (максимальной грузоподъемностью по 650т), конец блока отрывали от стапеля (рис. 9.33, в), напорно-тянущим механизмом выводили блок за кромку причала и опускали кранами на воду (рис. 9.33, г). Учитывая, что спускаемый кранами на воду блок одним концом находится на воде (в неустойчивом положении) и возможна продольная и поперечная качка, в схему строповки включена специальная уравнительная траверса, обеспечивающая равномерную загрузку кранов. Для исключения перекоса блока в горизонтальной плоскости при сдвижке и спуске па воду применяли систему расчаливания блока, оснащенную полиспастами грузоподъемностью по 80т.

Опорные блоки буксировали к месту установки, используя свойство плавучести (рис. 9.33, д).

Рис. 9.33. Последовательность спуска опорного блока на воду:

а – перемещение опорного блока по стапелю напорно-тянущим механизмом; б – подведение понтона и строповка опорного блока тремя кранами «Демаг СС-4000» грузоподъемностью 650т;

в – частичное затопление понтона; г – окончательная сдвижка блока, опускание его кранами на воду и

подведение транспортного понтона; д – транспортировка буксировщиком опорного блока к месту установки

Модули палубы собирали на площадке, расположенной вдоль причала в зоне действия плавучего крана грузоподъемностью 2500 т на вылете 10 м, осуществлявшего их перевозку в море к месту установки и монтаж на опорные блоки.

Опыт изготовления и монтажа морских нефтедобывающих платформ за рубежом богат. Около 40 стран добывают нефть и газ в морских акваториях и более 100 стран ведут работы по разведке нефтегазовых месторождений в море.

Морская платформа состоит из двух основных частей: одной или нескольких палуб с буровым и эксплуатационным оборудованием (обычно эта часть называется надводным сооружением) и несущей конструкции с основанием. Первые стационарные сооружения для бурения скважин и добычи нефти и газа в открытом море (морские платформы) состояли

Рис. 9.34. Конструктивные схемы и типы крупнейших морских зарубежных нефтедобывающих