Изобретение относится к морским платформам для бурения нефтяных и газовых скважин. Изобретение позволяет обеспечить экономичное энергоснабжение потребителей энергии на морской платформе.

Буровые платформы в основном несамоходные, допустимая скорость их буксировки 4-6 узлов (при волнении моря до 3 баллов, ветра 4-5 баллов). В рабочем положении на точке бурения буровые платформы выдерживают совместное действие волнения при высоте волн до 15 м и ветра со скоростью до 45 м/с. Эксплуатационная масса плавучих буровых платформ (с технологическими запасами 1700-3000 т) достигает 11 000-18 000 т, автономность работы по судовым и технологическим запасам 30-90 суток. Мощность энергетических установок буровой платформы 4-12 МВт. В зависимости от конструкции и назначения различают самоподъёмные, полупогружные, погружные, стационарные буровые платформы и буровые суда. Самоподъёмные плавучие буровые платформы используют для бурения главным образом при глубине моря 30-100 м. Они представляют собой водоизмещающий трёх- или четырёхопорный понтон с производственным оборудованием, поднятый над поверхностью моря с помощью подъёмно-стопорных механизмов на высоту 9-15 м. При буксировке понтон с поднятыми опорами находится на плаву; в точке бурения опоры опускаются. По способу подъёма различают подъёмники шагающего действия (в основном пневматические и гидравлические) и непрерывного действия (электромеханические). Конструкция опор обеспечивает возможность постановки буровых платформ на грунт с несущей способностью не менее 1400 кПа при максимальном заглублении их в грунт до 15 м. Опоры имеют квадратную, призматическую и сферическую форму, по всей длине оборудуются зубчатой рейкой и заканчиваются башмаком.
Морская платформа (рис. 1…9) содержит опоры 1, на которых установлено основание 2 . Опор 1 может быть применено две, три или четыре. Применение большего числа опор не исключено, но при этом стоимость конструкции значительно возрастает.
Основание 2 содержит палубу 3 в виде прямоугольного металлического листа. На основании 2 установлены буровая вышка 4, имеющая устьевое оборудование 5 и буровое оборудование 6. В состав бурового оборудования 6 входит насос бурового раствора и другое оборудование, потребляющее электроэнергию. Кроме того, на основании 2 установлен дизель-генератор 7 и аккумуляторы 8.

Опоры 1 выполнены телескопическими и имеют внутреннюю секцию 9, верхняя часть которой установлена выше палубы 1 и внешнюю секцию 10, которая имеет нижний торец 11. К нижнему торцу 11 прикреплен трос 12, который перекинут через блок 13 и соединен с лебедкой 14, имеющей привод 15. В каждой опоре применен фиксатор 16 для исключения опускания секций опор 1 при обрыве троса 12. Выполнение опор 1 телескопическими позволит уменьшить их длину, при транспортировке установить ниже основания, обеспечить низкое расположение центра тяжести и исключить опрокидывание морской буровой платформы при шторме.
Основание 2 выполнено с возможностью подъема над уровнем воды и содержит (рис. 1) механизм подъема: зубчатую рейку 17, связанное с ней зубчатое колесо 18, с которым соединен привод 19. Опоры 1 оборудованы устройствами фиксации 20, выполненными например в виде болтов. Основание 1 содержит четное число понтонов 21, установленных параллельно. На основании 2 установлены сооружения 22. По периметру основание 2 имеет борт 23.

Морская буровая платформа (фиг. 2) может оборудована килем 24, установленным в средней части основания параллельно понтонам 21.

Киль 24 может быть выполнен из двух частей для размещения между ними устьевого оборудования 5. В нижней части киля размещен балласт 25, а в верхней – трюм 26. В палубе 3 выполнены герметичные люки 27( рис. 2…4).
Морская буровая платформа может быть оборудована, по меньшей мере, одной дополнительной вышкой 28 (рис. 3). При этом эти дополнительные вышки 28 установлены над опорами 1 для согласования симметричного расположения центра тяжести морской буровой платформы и содержат, установленные в верхней части дополнительные генераторы 29 с воздушными лопастями 30, установленными на валу 31. К дополнительному генератору (генераторам) 29 присоединены силовые кабели 32. Кроме того, на основании 2 может быть установлен, по меньшей мере один кран 33. Кран (краны) 33 установлены над опорами 1.

Дизель-генератор 7 (рис. 4) состоит из дизеля 34, который валом 35 соединен с генератором 36. Генератор 36 силовым кабелем 32 соединен с коммутатором 37, коммутатор 37 силовым кабелем 32 соединен с аккумуляторами 9. Морская буровая платформа может быть оборудована блоком управления 38, который электрическими связями 39 соединен с нефтяным оборудованием 6 и другими агрегатами, которыми необходимо управлять.

На рис. 5 приведена опора 1 в исходном положении, все секции опоры 1 вложены друг в друга и понтоны 21 находятся частично ниже уровня возы 40.

На рис. 6 приведено промежуточное рабочее положение опоры 1. В этом случае понтоны 21 находится также частично ниже уровня воды 40, а внешняя секция 10, точнее ее нижний торец 11 находится на поверхности грунта 41.

В рабочем положении (рис. 7) понтоны 21 находятся выше уровня воды 40.

Эксплуатация морской буровой осуществляется следующим образом.
В исходном положении пред буксировкой (рис. 1…3) элементы опоры 1 морской буровой платформы вложены друг в друга и размещены внизу относительно основания 2. В этом случае опрокидывающий момент буровой платформы минимален. После буксировки морской буровой платформы расфиксирут фиксаторы 16 и опоры 1 устанавливают на место (рис. 6). Устанавливают фиксирующие устройства 20 (рис. 6) и поднимают основание 2 при помощи приводов 19 (рис. 7).

При эксплуатации морской платформы практически всегда дует ветер. Ветер приводит в действие воздушные лопасти 30, которые через вар приводят во вращение якорь дополнительного генератора 29. ((якорь на фиг. 3 не показан). При этом вырабатывается электрический ток. (фиг. 3), Вырабатываемая электрическая энергия поступает по силовым кабелям 32 через блок коммутации 37 одновременно к потребителям энергии: буровому оборудованию 6, приводам 15 и 19, к сооружениям 22 для освещения и к аккумулятору 9. При отсутствии ветра и течения при помощи стартера (на фиг. 1…9 не показан ) запускают дизель-генератор 7, генератор 36 вырабатывает электроэнергию, которая расходуется потребителями энергии. При аварии в системе энергоснабжения питание потребителей энергии осуществляется от аккумуляторов 9.

Перекоммутацию источников энергоснабжения (генератора 36, дополнительных генераторов 29 и аккумуляторов 9) осуществляет автоматически блок коммутации 37 путем постоянного измерения напряжения на выходе всех источников электроэнергии и их сравнения между собой и с заданным номинальным значением.
Применение изобретения позволит:
— обеспечить непотопляемость платформы при буксировке в штормовую погоду, это достигнуто выполнением опор телескопическими из секций, установка этих секций концентрично ниже основания, значительно ниже и симметричное расположение центра тяжести морской буровой платформы и предотвращение ее опрокидывание при наклоне в 60…75 град к горизонту и предотвращение затопления при ее заполнении водой до уровня бортов,
— обеспечить хранение больших количеств нефти в понтонах,
— обеспечить морскую буровую платформу дешевой электроэнергией в течение длительного (несколько лет) времени. При этом обеспечивается высокий КПД дополнительных генераторов, их минимальные габариты и минимальный уровень шума воздушных лопастей.

Авторы статьи:

Патентный поверенный РФ Болотин Николай Борисович

Нефедова Елена

Болотина Марина