Мобильный комплекс разведки и добычи нефти в прибрежных водах

011938 Изобретение относится к мобильным комплексам разведки и добычи нефти в прибрежных водах. В настоящее время возникла проблема разведки и добычи нефти на мелководье прибрежных вод(Форест Грей. Добыча нефти /Пер. с англ. -М.: ЗАО Олимп-Бизнес, 2003, с. 102). 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 формы нефтеносных слоев. Последнее приводит к неоправданным материальным затратам на строительство в водоемах стационарных платформ разведки, загрязнению водоемов буровым шламом и,как следствие, ухудшению в них экологической обстановки. Решение указанных экологических проблем при разведке нефти в прибрежных водах обеспечивают путем создания мобильных (перемещаемых по воде) комплексов разведки и добычи нефти. В зависимости от глубины прибрежных вод в качестве мобильных комплексов разведки и добычи нефти 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. 85103). Ниже представлены конкретные примеры известных решений, близких по конструкции и элементной базе к заявленному изобретению. Известны мобильные комплексы разведки и добычи нефти в прибрежных водах (FR 2774967, кл. 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 известных мобильных комплексов является недостаточная устойчивость к волнениям водной среды. Известны мобильные комплексы разведки и добычи нефти в прибрежных водах (GB 763864, кл. Е 02 В 17/02; Е 21 В 35/00; Е 02 В 17/00, 1956; US 4103503, кл. Е 02 В 17/02; Е 02 В 17/00, 1978; US 5833396,кл. Е 02 В 17/00; Е 02 В 17/02; Е 02 В 17/08, 1998; FR 2604413, кл. В 63 В 35/00; Е 02 В 17/00, 1998), включающие водные средства транспортировки, 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 штормовых волн выдвижные опоры платформы выполнены с возможностью ее подъема 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 (Форест Грей. Добыча нефти /Пер. с англ. - М.: ЗАО Олимп- Бизнес, 2003, с. 102) такие мобильные комплексы используются в водоемах с глубиной не менее 15 м. Недостатком известных мобильных комплексов разведки и добычи нефти является глубокая осадка и трудность ее перемещения по мелководью, глубиной меньше 15 м. Известен мобильный комплекс для разведки и добычи нефти в прибрежных водах (GB 756826, кл. Е 21 В 15/02; Е 21 В 15/00, 1956), выполненный в виде плавающей баржи с малой осадкой типа катамаран и с буровой установкой, обсадная труба которой является одновременно якорем баржи. Недостатком мобильного комплекса является низкая устойчивость к волнениям водной среды, связанная с большой площадью взаимодействия ее с днищем баржи. Известен мобильный комплекс для разведки и добычи нефти в прибрежных водах (US 6305881, кл. Е 02 В 17/00; E02D 27/14; E02D 27/52, 2001), включающий 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 известного мобильного комплекса является недостаточная устойчивость к волнениям водной среды и невозможность ее использования на глубинах менее 25 фут (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 м - единицы км от берега, остается проблема разведки и освоения газовых и нефтяных месторождений на мелководье прибрежных вод. Задачей изобретения является решение указанной проблемы, а именно обеспечение возможностиразведки 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 мобильных средств комплекса в транспортном положении (при движении по мелководью), повышение устойчивости его бурильной установки к штормовым нагрузкам в рабочем положении и сбор бурильного шлама. Решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата обеспечивается-1 011938 тем, что мобильный комплекс разведки и добычи нефти в прибрежных водах согласно изобретению содержит две самоподъемные баржи - платформы с возможностью соединения их между собой под прямым углом, четыре вспомогательные баржи и плавучий кран, каждая самоподъемная баржа снабжена выдвижными опорами и механизмами подъема баржи над поверхностью воды, на первой самоподъемной барже установлено бурильное оборудование и уложен горизонтально деррик с консольным самоподъемным основанием, в торцевой части корпуса первой самоподъемной баржи выполнена выемка, а вторая самоподъемная баржа снабжена оборудованием для приготовления бурового раствора и в боковой ее части выполнена выемка, аналогичная по размерам выемке первой баржи и с возможностью образования отверстия под обсадную колонну при соединении самоподъемных барж между собой, одна из вспомогательных барж оборудована стеллажами для транспортировки труб буровой установки, вторая - системами энергоснабжения, приготовления цементного раствора и пожаротушения, третья - лабораторным оборудованием для проверки качества нефти, а четвертая - оборудованием для сбора и транспортировки шлама бурения. При этом каждый механизм подъема самоподъемной баржи над поверхностью воды 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 баржа комплекса выполнена плоскодонной с возможностью раздельного перемещения по мелководью. Выполнение мобильного комплекса разведки и добычи нефти не цельной конструкции, а в виде двух самоподъемных барж и четырех вспомогательных барж (с уменьшенными массогабаритными характеристиками) позволяет уменьшить осадку последних за счет равномерного распределения по весу оборудования комплекса и транспортировать его раздельно по мелководью. Снабжение каждой самоподъемной баржи выдвижными опорами и механизмами подъема барж, а также выполнение в их корпусах выемок, образующих при ортогональном соединении барж буровую платформу с отверстием под обсадную 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 бурильного оборудования и деррика с консольным основанием, а на другой - оборудования для приготовления бурового раствора, а также введение двух дополнительных барж для размещения технологического оборудования комплекса позволяет равномерно распределить нагрузку между баржами и тем самым обеспечить равномерную осадку последних при перемещении их по мелководью, исключить повреждение флоры и фауны водоема и повысить экологичность мобильного комплекса в целом. Введение в мобильный комплекс третьей дополнительной баржи для сбора и транспортировки шлама бурения к месту его утилизации позволяет исключить загрязнение водоема продуктами бурения и дополнительно увеличить экологичность мобильного комплекса. В целом указанные технические преимущества позволяют достичь заявленного технического результата и решить проблему разведки и освоения газовых и нефтяных месторождений на мелководье с глубиной прибрежных вод до 1,5-2 м с одновременным сохранением экологии окружающей среды. На фиг. 1 представлена функциональная схема мобильного комплекса разведки и добычи нефти, на фиг. 2 - вид сбоку бурильной платформы в сборе из двух самоподъемных барж, на фиг. 3 - вид платформы сверху, на фиг. 4 - вид самоподъемных барж в походном положении. Мобильный комплекс разведки и добычи нефти содержит две самоподъемные баржи - платформы 1 и 2, четыре вспомогательные баржи 3, 4, 5, 6 и плавучий кран 7. Баржи - платформы 1 и 2 выполнены с возможностью подъема над водой и механического соединения (сочленения) между собой под прямым углом. Каждая самоподъемная баржа 1 и 2 снабжена выдвижными трубчатыми опорами 8 и механизмами 9 подъема баржи 1, 2 над поверхностью воды. На первой самоподъемной барже 1 размещено бурильное оборудование 10 с дерриком (бурильной вышкой) 11. Деррик 11 снабжен консольным самоподъемным основанием 12 и в транспортном положении размещен на барже 1 горизонтально. Самоподъемная баржа 1 с торцевой части корпуса снабжена выемкой 13, а втораясамоподъемная баржа 2 в боковой части корпуса снабжена выемкой 14, аналогичной по размерам выемке 13 первой баржи 1 и с возможностью образования отверстия 15 под бурильную колонну деррика 11 при соединении самоподъемных барж 1 и 2 между собой. В рабочем положении баржи 1 и 2 установлены на выдвижных трубчатых опорах 8 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. Каждый механизмам 9 подъема баржи 1, 2 над поверхностью воды содержит жестко закрепленный на корпусе баржи 1 и 2 реечный домкрат, кинематически соединенный по входу с валом реверсивного двигателя, а по выходу - с опорами 8, установленными подвижно в направляющих трубах 16. Для обеспечения надежного зацепления речного домкрата механизма 9 с выдвижными опорами 8 последние выполнены с переменным по длине круглым или прямоугольным поперечным сечением. Длина опор 8 для наихудших условий внешней среды (с учетом максимальной глубины мелководий 6 м и-2 011938 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 8 может увеличиться не менее чем в 2 раза. Для обеспечения возможности перевозки и вертикальной установки выдвижных трубчатых опор 8 последние выполнены составными. Длина составных элементов опор 8 выбрана из условия возможности их размещения на стеллажах 17 вспомогательной баржи 3. Направляющие трубы 16 приварены вертикально с боковых сторон корпусов барж 1 и 2 или пропущены через трюм последних. В последнем случае для исключения попадания воды в трюм трубы 16 по окружности приварены соответственно в нижней части к днищу баржи 1, 2, а в верхней - к ее палубе. Для повышения устойчивости собранной платформы к ветровым нагрузкам с одной или со всех сторон выемка 14 выполнена в борту баржи 2 соответственно ближе к ее корме или в середине борта. Выемки 13 и 14 образуют при соединении барж 1 и 2 отверстие 15 для размещения в ней обсадной колонны 18 и посадочное место 19 для деррика 11 с консольным самоподъемным основанием 12. Первая вспомогательная баржа 3 оборудована стеллажами 17 для транспортировки составных элементов опорных труб 8, труб обсадной колонны 18 и труб бурильного оборудования 10, вторая 4 - системами 20 энергоснабжения, приготовления цементного раствора и пожаротушения, третья 5 - лабораторным оборудованием 21 для проверки качества добытой нефти, а четвертая 6 - оборудованием 22 для сбора и транспортировки шлама бурения. Для перевода мобильного комплекса из походного положения в рабочее и наоборот последний снабжен плавучим краном 7 серии Ганц. Он помогает поднимать и устанавливать вертикально деррик 11 на собранной из барж 1 и 2 самоподъемной платформе и подавать на нее в процессе бурения обсадные и бурильные трубы с баржи 3. Для обеспечения плавучести на мелководье при смене месторасположения платформы каждая баржа 1-6, а также плавучий кран 7 выполнены с плоским днищем и габаритами, обеспечивающими их малую осадку. Учитывая глубину указанных выше мелководий, осадка (высота ватерлинии) барж 1 и 2 при полной нагрузке не должна превышать 1,5-2 м. Мобильный комплекс разведки и добычи нефти работает следующим образом. Мобильный комплекс, включающий баржи 1-6, буксируют на место геологической разведки месторождения по элементам раздельно друг от друга. При прибытии на место разведки баржу 1 устанавливают перпендикулярно барже 2 с таким расчетом, чтобы выемка 13 в барже 1 расположилась напротив выемки 14 баржи 2, образуя отверстие 15 под обсадную колонну 18. В месте соединения баржи 1 и 2 скрепляют между собой. Затем через направляющие трубы 16 барж 1 и 2 вертикально опускают с помощью крана 7 на дно водоема составные элементы трубчатых опор 8, последовательно соединяя их между собой. При достижении дна водоема опорами 8 включают механизм 9 подъема. При этом валы реверсивных двигателей механизмов 9 начинают вращаться. Вращение валов двигателей механизмов 9 с помощью их реечных домкратов преобразуется в поступательное движение опор 8. 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 механизмов 9. После горизонтального выравнивания барж 1 и 2 над образованным выемками 13 и 14 отверстием 15 устанавливают с помощью плавучего крана 7 консольное основание 12 с дерриком 11 и крепят его с помощью болтового соединения одновременно к палубам барж 1 и 2. При этом формируется жесткое основание для буровой установки с отверстием 15 для обсадной колонны 18. После установки деррика 11 в вертикальное положение и закреплении его болтовым соединением на посадочном месте 19 на лебедку 23 деррика 11 навешивают обсадную колонну 18 из составных элементов 17, подаваемых с баржи 3 краном 7. Одновременно к буровой платформе 24, собранной из поднятых над водой барж 1 и 2 буксируют вспомогательные баржи 4-6,фиксируют их положение на плаву с помощью якорей вокруг платформы 24. После фиксации барж 4-6 оборудование приготовления цементного раствора системы 20, лабораторное оборудование системы 21 и оборудование приготовления бурового раствора системы 22 соединяют шлангами 25 с бурильным оборудованием 10 и патрубками деррика 11 буровой платформы 24. Одновременно на барже 2 оборудованием 13 готовят бурильный раствор, например суспензию глины с водой, а на барже 4 смесительным оборудованием системы 20 - цементный раствор. Лебедкой 26 опускают обсадную колонну 18 на дно водоема. При достижении дна включают сваебойный привод колонны 18. После установки обсадной колонны 18 устанавливают в ней, собирая поэлементно из составных элементов 17 меньшего диаметра, буровую колонну 27 с долотом и бурят с ее помощью в дне водоема скважину с одновременной подачей в скважину через полость колонны 27 бурового раствора, приготовленного оборудованием 13 баржи 2. При этом буровой раствор по буровой колонне 27 проходит вниз скважины и возвращается вверх на оборудование 10 и 13 (для очистки от бурового шлама) между внешней поверхностью буровой 27 колонны и внутренней поверхностью обсадной колонны 18. Этим обеспечивается исключение попадания бурового шлама в водоем. При этом за счет циклической прогонки бурового раствора через зону бурения обеспечивается охлаждение бурового долота, вывод шлама из зоны бурения и образование прочной глинистой корки на стенках скважины. Твердые фракции шлама бурения отфильтровываются в сепараторах оборудования 10 и 22 и загружаются в трюмы баржи 6. После проведения бурения и геологоразведочных работ производится выемка буровой колонны 27 и обсадной колонны 18, цементирование выхода скважины,-3 011938 разборка бурильного оборудования, разборка самоподъемной платформы 24 в порядке, обратном сборке,и приведение мобильного комплекса в транспортное положение (фиг. 4). Далее баржи 1-5 буксируют на новое место геологической разведки, а баржу 6 - на место утилизации и переработки шлама для исключения загрязнения окружающей среды. После выгрузки шлама баржа 6 буксируется в новое месторасположение барж 1-5 и процесс сборки платформы 24 и геологической разведки нефти повторяется. Изобретение разработано на уровне технического предложения и физического моделирования. Испытание модели показало возможность решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Мобильный комплекс разведки и добычи нефти в прибрежных водах, характеризующийся тем,что он содержит две самоподъемные баржи-платформы с возможностью соединения их между собой под прямым углом, четыре вспомогательные баржи и плавучий кран, каждая самоподъемная баржа снабжена выдвижными опорами и механизмами подъема баржи над поверхностью воды, на первой самоподъемной барже установлено бурильное оборудование и уложен горизонтально деррик с консольным самоподъемным основанием, в торцевой части корпуса первой самоподъемной баржи выполнена выемка, а вторая самоподъемная баржа снабжена оборудованием для приготовления бурового раствора и в боковой ее части выполнена выемка, аналогичная по размерам выемке первой баржи и с возможностью образования отверстия под обсадную колонну при соединении самоподъемных барж между собой, одна из вспомогательных барж оборудована стеллажами для транспортировки труб буровой установки, вторая - системами энергоснабжения, приготовления цементного раствора и пожаротушения, третья - лабораторным оборудованием для проверки качества нефти, а четвертая - оборудованием для сбора и транспортировки шлама бурения. 2. Мобильный комплекс по п.1, отличающийся тем, что каждый механизм подъема баржи над поверхностью воды содержит жестко закрепленный на корпусе баржи реечный домкрат, кинематически соединенный с валом реверсивного двигателя. 3. Мобильный комплекс по п.1, отличающийся тем, что выдвижные опоры выполнены с переменным по длине круглым или прямоугольным поперечным сечением. 4. Мобильный комплекс по п.1, отличающийся тем, что каждая баржа и плавучий кран выполнены плоскодонными.