свая морской нефтегазовой платформы

Формула изобретения

Свая морской нефтегазовой платформы, содержащая связанные между собой пустотелые трубные секции с клапанами-кингстонами, в совокупности представляющие собой балластную систему сваи, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в нижней части сваи гидравлическим двигателем, к валу ротора которого присоединены винтовые лопасти и буровой шарошечный щит, а также подсоединенной к гидравлическому двигателю водяной нагнетательной линией, выходящей на верхнюю часть сваи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин на материковом шельфе, а именно, к строительству в море платформ, на которых монтируется буровое и нефтедобывающее оборудование.

Известна конструкция нефтяной платформы, использующейся для строительства скважин в водах глубиной 100 350 м. Она включает связанные между собой пустотелые трубные секции с клапанами кингстонами, в совокупности представляющими собой балластную систему сваи. Монтаж платформы осуществляется с плавучих кранов готовыми секциями, либо платформа строится как готовое сооружение на берегу и постепенно достраивается во все более глубоких водах. Вывод платформы в море осуществляется буксирами. Постановка на дно происходит за счет заполнения водой и цементным раствором ее балластных систем [1]

При такой методике строительства и постановки на грунт оснований приходится ограничивать рабочую и вспомогательную поверхность платформ из-за чрезвычайно большого увеличения их стоимости.

Изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности использования рабочих поверхностей платформ и уменьшению стоимости их строительства. При использовании изобретения обеспечивается индивидуальное заглубление в дно несущих свай и монтаж необходимого оборудования с плавучих вспомогательных судов.

Для этого в свае морской нефтегазовой платформы, содержащей связанные между собой секции и балластные системы с клапанами-кингстонами, в нижней ее части установлен гидравлический двигатель, к валу ротора которого присоединены винтовые лопасти и буровой шарошечный щит. Гидравлический двигатель имеет водяную линию, выходящую к верхней части сваи, причем последняя имеет понтоны, размещенные под уровнем моря.

Гидравлический двигатель с буровым шарошечным щитом в нижней части сваи обеспечивают заглубление последней в дно моря на необходимую величину, а винтовые лопасти создают осевую нагрузку на буровой щит.

Водяная линия, выходящая к верхней части сваи, обеспечивает подачу рабочего агента в двигатель и цементирование в скважине сваи.

Понтоны обеспечивают натяжение сваи.

На фиг.1 изображена свая в транспортном положении (во время вывода в море на плаву буксиром); на фиг.2 вид сверху на поверхности моря во время установки сваи.

Свая состоит из связанных между собой секций 1, которые представляют собой трубчатую рамную конструкцию. Каждая секция имеет положительную плавучесть. Секции крепятся между собой на сварке и болтовых соединениях 2, торец верхней секции оборудуется рабочей площадкой 3, на которой в дальнейшем может монтироваться подъемный кран. Каждая секция сваи оборудуется клапанами 4 (кингстонами), через которые можно проводить закачку трубных полостей балластных систем (цементным раствором и водой) с одновременным вытеснением воздуха. Нижняя секция несущей ноги оборудуется буровым шарошечным щитом 5, подобным тому, с помощью которого проходятся стволы шахт.

Буровой щит 5 прикрепляется к валу 6 ротора гидравлического двигателя. Корпус 7 статора двигателя неподвижно крепится к нижней секции сваи.

Верхняя полость рабочих органов гидравлического двигателя соединена с подводящей водяной линией 8, каждая одиночная труба которой крепится на секции сваи с помощью опорных подшипников или кронштейнов 9, которые при монтаже отдельных секций в несущую сваю позволяют каждую одиночную трубу каждой секции соединить в единую водяную линию на резьбовых соединениях или на сварке. На расстоянии примерно в 40 50 м от верхнего торца собранной ноги-сваи монтируются (на одной из секции) один или несколько понтонов 10, назначение которых натянуть сваю после ее забуривания и цементирования в дне моря. Над буровым щитом 5 на валу 6 ротора крепятся винтовые лопасти 11.

Гидравлический (водяной) двигатель, предпочтительно 20 50 ступенчатая осевая или радиально-осевая турбина, выполняется таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая фиксация его ротора относительно статора, что достигается с помощью осевого подшипника-пяты и радиальных опор качения или скольжения (на чертеже не показаны).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Соединенные между собой секции сваи, обладая положительным запасом плавучести, выводятся буксиром в море и подводятся к точке, на которой предполагается оборудовать платформу. Емкости-танки нижних секций сваи через подсоединенные к клапанам-кингстонам 4 резиновые рукава (на чертеже не показаны) заполняются цементным раствором и свая в положении на плаву переводится в вертикальное положение. Дальнейшим заполнением цементным раствором, а далее водой, обеспечивается минимальный запас плавучести сваи. С вспомогательного плавучего судна 12 с помощью гибкого резинового рукава 13 высокого давления гидравлическая линия 8 сваи соединяется с водяными насосами плавучего вспомогательного судна 12.

Верхняя площадка 3 сваи с помощью двух оттяжек-концов 14 крепится к буксирам 15. Затем включаются водяные насосы плавучего вспомогательного судна 12 и ротор гидравлического двигателя начинает вращать буровой щит 5 и лопасти 11, которые создают тягу осевую нагрузку на буровой щит 5. Регулируя производительность насосов, можно отрегулировать и необходимую величину осевого усилия на щит 5. При этом буксиры 15 через оттяжки-концы 14 воспринимают реактивный момент с корпуса гидравлического забойного двигателя и сваи. Буровой щит 5 углубляется в дно моря. Очистка забоя образующейся скважины и самого щита 5 осуществляется подающейся к гидравлическому двигателю по водяной линии 8 водой и работой лопастей 11.

После заглубления сваи в дно моря на необходимую величину, танки секций заполняются цементным раствором, а вся свая цементируется в своей скважине-гнезде через водяную линию 8, гидравлический двигатель и буровой щит 5.

В дальнейшем для того, чтобы удерживать сваю в натянутом состоянии, освобождаются от водяного балласта (за счет продувки сжатым воздухом) понтоны 10 сваи. Затем таким же образом устанавливается необходимое количество свай, которые обвязываются на высоте 15 30 м над уровнем моря специальными фермами и строится площадка платформы, на которую в дальнейшем с плавучих средств монтируется буровое и эксплуатационное оборудование.