Самоподъемная платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах

010222 Изобретение относится к буровым платформам на подъемных опорах для разведки и добычи нефти в прибрежных водах. Согласно Форест Грей (Добыча нефти/пер. с англ. - М.: ЗАО Олимп-Бизнес, 2003, с. 32-34, 83-85) в настоящее время возникла проблема разведки и добычи нефти на мелководье прибрежных вод. Это связано с тем, что современные экологические законы ряда стран запретили создание для бурения и разведки нефтеносных слоев Земли искусственных стационарных сооружений (насыпных дамб, железобетонных пирсов, островов и платформ с постоянной опорой на дно водоемов), изменяющих экологию,биологическую среду обитания животного и растительного мира, естественный ландшафт водоемов, а также затрудняющих рыболовство и судоходство. Кроме того, разведка нефтеносных слоев связана с риском и необходимостью проведения множества бурений из-за неизвестности наличия нефти в районе поиска, месторасположения и форме нефтеносных слоев. Последнее приводит к неоправданным материальным затратам на строительство в водоемах стационарных платформ разведки и ухудшению в них экологической обстановки. Решение указанных экологических проблем при разведке нефти в прибрежных водах обеспечивают путем создания мобильных (перемещаемых по воде) платформ для буровых установок. В зависимости от глубины прибрежных вод в качестве мобильных платформ используют буровые судна; полупогружные установки; установки на фиксированной платформе; самоподъемные установки и баржи (Форест Грей. Добыча нефти/пер. с англ. - М.: ЗАО Олимп-Бизнес, 2003, с. 85-103). Ниже представлены конкретные примеры известных решений, близких по конструкции и элементной базе к заявленному изобретению. Известны платформы для разведки и добычи нефти в прибрежных водах (FR 2774967, кл. В 63 В 35/44; В 63 В 35/44, 1999; GB 849588, кл. В 63 В 21/50; В 63 В 21/00, 1960), включающие полупогружную плавающую платформу с дерриком (мачтовой вышкой) и якорную систему крепления платформы ко дну моря. Недостатком известной платформы является недостаточная устойчивость к волнениям водной среды. Известны самоподъемные платформы для разведки и добычи нефти в прибрежных водахUS5833396, кл. Е 02 В 17/00; Е 02 В 17/02; Е 02 В 17/08, 1998; FR2604413, кл. В 63 В 35/00; Е 02 В 17/00, 1998),включающие консольное самоподъемное основание с дерриком, самовыдвигающиеся опоры и устройство подъема основания над поверхностью воды. На каждой из опор установлен портал подъемника, включающего реечный домкрат, соединенный с электродвигателем или гидравлическим двигателем. Для защиты платформы от волн длины выдвижных опор платформы выполнены с возможностью подъема последней над поверхностью воды на высоту не менее 8 м. Для бурения на мягких грунтах опоры (выдвижные ноги платформ) снабжены общей горизонтальной пластиной (донной подушкой). Для перемещения платформ на место бурения применены преимущественно понтонные средства (для поддержания платформы на плаву) и мощные буксировочные суда. Из-за массогабаритных ограничений и ограниченной длины ног (Форест Грей. Добыча нефти/пер. с англ. - М.: ЗАО Олимп-Бизнес, 2003, с. 102) такие платформы могут использоваться на глубинах от 15,3 до 100 м. Недостатком известных платформ является глубокая осадка и трудность ее перемещения по мелководью, глубиной меньше 15 м. Известна платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах (GB756826, кл. Е 21 В 15/02; Е 21 В 15/00, 1956), выполненная в виде плавающей баржи с малой осадкой типа катамаран и с буровой установкой, обсадная труба которой является одновременно якорем баржи. Недостатком известной платформы является низкая устойчивость к волнениям водной среды, связанная с большой площадью взаимодействия днища баржи и водной среды. Известна самоподъемная платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах (US 6305881,кл. Е 02 В 17/00; E02D27/14; E02D27/52, 2001), включающая самозатопляемую баржу с установленными на ее палубе вертикальными стойками, платформу для установки бурильного оборудования и подъемный механизм для подъема платформы по стойкам над баржей и поверхностью воды. Недостатком известной платформы является недостаточная устойчивость к волнениям водной среды и невозможность ее использования на глубинах менее 25 футов (7,5 м) из-за большой осадки самозатопляемой баржи. Учитывая, что мелководье прибрежных вод, например Каспийского и Азовского морей, озера Сиваш, не превышает 6 м на расстояниях сотни метров-единицы километров от берега, остается проблема разведки и освоения газовых и нефтяных месторождений на мелководье прибрежных вод. Задачей изобретения является решение указанной проблемы, а именно обеспечение возможности разведки и освоения газовых и нефтяных месторождений на мелководье прибрежных вод с одновременным сохранением экологии окружающей среды. Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является уменьшение осадки самоподъемной баржи-платформы в транспортном положении (при движении по мелководью) и повышение ее устойчивости к штормовым нагрузкам в рабочем положении. Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечиваются тем, что самоподъемная платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах согласно изобретению выполнена в виде двух ортогонально расположенных самоподъемных барж, в торцевой части-1 010222 корпуса первой баржи выполнена выемка и горизонтально размещен деррик с консольным самоподъемным основанием, а вторая баржа снабжена оборудованием для приготовления бурового раствора, в ее боковой части выполнена выемка, аналогичная по размерам выемке первой баржи, и с возможностью образования отверстия под бурильную колонну при соединении барж между собой, кроме того, каждая из барж снабжена выдвижными опорами, стеллажами для хранения опор и механизмами подъема баржи над поверхностью воды. При этом механизм подъема баржи над поверхностью воды выполнен в виде блока подъемников, каждый из которых содержит жестко закрепленный на корпусе баржи реечный домкрат, кинематически соединенный с валом реверсивного двигателя. Выдвижные опоры баржи выполнены с переменным по длине круглым или прямоугольным поперечным сечением. Каждая самоподъемная баржа выполнена плоскодонной с возможностью раздельного перемещения по мелководью. Выполнение самоподъемной платформы не цельной конструкции, а в виде двух самоподъемных барж (с уменьшенными массогабаритными характеристиками) позволяет уменьшить осадку последних и транспортировать их по мелководью в виде раздельных транспортных барж. Снабжение каждой секции выдвижными опорами и механизмами подъема барж, а также выполнение в баржах выемок, образующих при ортогональном их соединении отверстие под бурильную колонну, позволяют поднять баржи над поверхностью воды на высоту, обеспечивающую защиту самоподъемной буровой платформы от штормовых волн, а также облегчить подъем барж и их стыковку на одном уровне над поверхностью воды. Ортогональное расположение барж в собранной платформе позволяет повысить устойчивость конструкции к штормовым нагрузкам. Размещение на одной барже деррика с консольным основанием, а на другой оборудования для приготовления бурового раствора позволяет равномерно распределить нагрузку между баржами и, тем самым, обеспечить равномерную осадку последних при перемещении их по мелководью. В целом, указанные технические преимущества позволяют достичь заявленного технического результата и решить проблему разведки и освоения газовых и нефтяных месторождений на мелководье прибрежных вод с одновременным сохранением экологии окружающей среды. На фиг. 1 представлен вид сбоку самоподъемной платформы в сборе,на фиг. 2 - вид ее сверху,на фиг. 3 - вид барж в транспортном положении. Самоподъемная платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах выполнена в виде двух ортогонально расположенных самоподъемных барж 1 и 2. Баржи 1 и 2 установлены на выдвижных трубчатых опорах 3 над поверхностью воды на высоте, исключающей возможность смыва платформы штормовыми волнами в месте разведки месторождений. На защищенном мелководье, например в лагунах или протоках рек, высота подъема платформы над поверхностью воды должна быть не менее 2 м, а на открытом мелководье морей - не менее 8 м. Для обеспечения плавучести на мелководье, при смене месторасположения платформы, каждая баржа 1 и 2 выполнена с плоским днищем и габаритами, обеспечивающими ее малую осадку. Учитывая глубину указанных выше мелководий, осадка (высота ватерлинии) барж 1 и 2 при полной нагрузке не должна превышать 2 м. Каждая баржа 1 и 2 снабжена выдвижными трубчатыми опорами 3 и механизмами подъема баржи над поверхностью воды, выполненными в виде блоков подъемников 4. Каждый подъемник 4 содержит жестко закрепленный на корпусе баржи 1 и 2 реечный домкрат, кинематически соединенный по входу с валом реверсивного двигателя, а по выходу с опорами 3, при установке их в направляющие трубы 5. Для обеспечения надежного зацепления речного домкрата подъемника 4 с выдвижными опорами 3, последние выполнены с переменным по длине круглым или прямоугольным поперечным сечением. Длина опор 3 для наихудших условий внешней среды (с учетом максимальной глубины мелководий 6 м и необходимой высоты подъема барж 1 и 2 над поверхностью воды 8 м) должна составлять не менее 14 м. Учитывая заболоченность и заиливание мелководий в устьях рек, впадающих в моря и озера, требуемая длина каждой опоры 3 может увеличиться не менее чем в 2 раза. Для обеспечения возможности перевозки и вертикальной установки выдвижных трубчатых опор 3 последние выполнены составными. Длина составных элементов опор 3 выбрана из условия возможности их размещения на стеллажах 6 в транспортном положении барж 1 и 2. Направляющие трубы 5 приварены вертикально с боковых сторон корпусов барж 1, 2 или пропущены через трюм последних. В последнем случаедля исключения попадания воды в трюм трубы 6 по окружности приварены, соответственно, в нижней части к днищу баржи 1, 2, а в верхней - к ее палубе. В торцевой, например в кормовой,части баржи 1 выполнена выемка 7, а в ортогонально установленной к ней барже 2, в боковой ее части,выполнена аналогичная по размерам выемка 8. Для повышения устойчивости собранной платформы к ветровым нагрузкам с одной или со всех сторон выемка 8 выполнена в борту баржи 2, соответственно,ближе к ее корме или в середине борта. Выемки 7 и 8 образуют при соединении барж 1 и 2 отверстие для размещения в ней бурильной колонны 9 и посадочное место для деррика 10 с консольным самоподъемным основанием 11. Для равномерного распределения нагрузки между баржами 1 и 2 в транспортном положении последних деррик 10 с консольным самоподъемным основанием 11 размещен горизонтально на барже 1, а на барже 2 размещено оборудование 12 для приготовления бурового раствора. Самоподъемная платформа работает следующим образом. Самоподъемную платформу, включающую баржу 1 и баржу 2, буксируют на место геологической разведки месторождения раздельно друг от друга. При прибытии на место разведки баржу 1 устанавли-2 010222 вают перпендикулярно барже 2 с таким расчетом, чтобы выемка 7 в барже 1 расположилась напротив выемки 8 баржи 2, образуя отверстие под бурильную колонну 9. В месте соединения баржи 1 и 2 скрепляют между собой. Затем через направляющие трубы 5 барж 1 и 2 вертикально опускают с помощью крана (на фигуре не показано) на дно водоема составные элементы опор 3, последовательно соединяя их между собой. При достижении дна водоема опор 3 включают подъемники 4. При этом валы реверсивных двигателей подъемников 4 начинают вращаться. Вращение валов двигателей подъемников 4 с помощью их реечных домкратов преобразуется в поступательное движение опор 3. При этом баржа 1 и баржа 2 отрываются от поверхности воды и поднимаются на требуемую высоту установки платформы. Затем палубы барж 1 и 2 выравнивают между собой путем последовательного включения соответствующих подъемников 4. После горизонтального выравнивания барж 1 и 2 над образованным выемками 7 и 8 отверстием 13 устанавливают с помощью плавучего крана (на фигуре не показано) консольное основание 11 с дерриком 10 и крепят его с помощью болтового соединения одновременно к палубам барж 1 и 2. При этом формируется жесткое основание для буровой установки с отверстием 13. После установки деррика 10 в вертикальное положение на его лебедку 14 навешивают бурильную колонну 9, доставляемую отдельной баржей. Одновременно на барже 2 оборудованием 12 готовят бурильный раствор, например суспензию глины с водой. Лебедкой 14 опускают бурильную колонну 9 на дно водоема. При достижении дна включают привод бурильной колонны 9 с одновременной подачей внутрь колонны бурового раствора. При этом буровой раствор проходит вниз колонны и возвращается на поверхность снаружи трубы,обеспечивая охлаждение бурового долота, вывод шлама из зоны бурения и образование прочной глинистой корки на стенках скважины. После проведения бурения и геологоразведочных работ производятся выемка бурильной колонны 9, цементирование выхода скважины, снятие бурильного оборудования, разборка самоподъемной платформы в порядке, обратном сборке, и приведение ее в транспортное положение (фиг. 3). Далее баржи 1 и 2 буксируют на новое место геологической разведки и процесс сборки платформы и геологической разведки повторяется. Изобретение разработано на уровне технического предложения и физического моделирования. Испытание модели показали возможность решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Самоподъемная платформа для разведки и добычи нефти в прибрежных водах, характеризующаяся тем, что она выполнена в виде двух ортогонально расположенных самоподъемных барж, в торцевой части корпуса первой баржи выполнена выемка и горизонтально размещен деррик с консольным самоподъемным основанием, а вторая баржа снабжена оборудованием для приготовления бурового раствора, в боковой части которой выполнена выемка, аналогичная по размерам выемке первой баржи, и с возможностью образования отверстия под буровую колонну при соединении барж между собой, кроме того, каждая из барж снабжена выдвижными опорами, стеллажами для хранения опор и механизмами подъема баржи над поверхностью воды. 2. Самоподъемная платформа по п.1, отличающаяся тем, что механизм подъема баржи над поверхностью воды выполнен в виде блока подъемников, каждый из которых содержит жестко закрепленный на корпусе баржи реечный домкрат, кинематически соединенный с валом реверсивного двигателя. 3. Самоподъемная платформа по п.1, отличающаяся тем, что выдвижные опоры выполнены с переменным по длине круглым или прямоугольным поперечным сечением. 4. Самоподъемная платформа по п.1, отличающаяся тем, что каждая самоподъемная баржа выполнена плоскодонной с возможностью раздельного перемещения по мелководью.