RU2711663C1 - Drilling research vessel - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, namely, to drilling vessels. Disclosed is a drilling research vessel having a housing, a drilling rig, a drilling shaft for lowering a drill string, equipped with deck and bottom closures, made in the form of rectangular rotary covers, at that, semi-rings are welded into rotary covers. In closed position they form limiting rings for drill string passage, and their inner diameters ensure bending of drill string along large radius at ship rolling, in other words, bend of drill string is limited.EFFECT: covers do not occupy space in working zones of vessel and allow to perform operations with large-size equipment.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а точнее к буровым научно-исследовательским судам (БНИС). БНИС оборудованы устройствами для ограничения изгиба бурильной колонны при качке судна. При бурении бурильная колонна (БК) испытывает огромные напряжения: растягивающие от собственного веса, изгибные от действия течения воды и качки судна, скручивающие от вращательного момента.The invention relates to shipbuilding, and more specifically to drilling research vessels (BNIS). BNIS are equipped with devices for limiting the bending of the drill string when the ship is rocking. When drilling, the drill string (BK) experiences tremendous stresses: tensile from its own weight, bending from the action of the flow of water and the pitching of the vessel, twisting from the torque.

Наиболее нагруженной является верхняя часть БК, располагающаяся между ротором и днищем судна, испытывающая знакопеременные (циклические) изгибные напряжения, вызванные качкой судна. С целью уменьшения этих циклических напряжений на БНИС используются направляющие раструбы, идущие от верхней (главной) палубы до днища судна.The most loaded is the upper part of the BC, located between the rotor and the bottom of the vessel, experiencing alternating (cyclic) bending stresses caused by the rolling of the vessel. In order to reduce these cyclic stresses on the BNIS, guide sockets are used that extend from the upper (main) deck to the bottom of the vessel.

Направляющие раструбы конструктивно выполняются в виде вертикальной трубы с увеличивающимся вниз диаметром и с внутренней поверхностью большого радиуса (R). БК при крене судна ложится на эту поверхность, при этом изгиб БК происходит с большим радиусом, что уменьшает деформацию и, соответственно, уменьшает циклические изгибные напряжения.The guide sockets are structurally made in the form of a vertical pipe with a diameter increasing downward and with an inner surface of large radius (R). When the roll of the vessel, the BC lies on this surface, while the BC bends with a large radius, which reduces deformation and, accordingly, reduces cyclic bending stresses.

Наличие в конструкции БНИС направляющего раструба значительно увеличивает циклическую прочность БК, а срок службы БК увеличивается с 3 до 4 лет, причем предельное количество циклов линейно зависит от кривизны внутренней поверхности раструба (1/R) (Шостак В.П. «Эффективность техники освоения океана. Направления проектных исследований», Киев: Наукова Думка, 2002).The presence of a guide bell in the BNIS design significantly increases the cyclic strength of the BC, and the service life of the BC increases from 3 to 4 years, and the maximum number of cycles linearly depends on the curvature of the inner surface of the bell (1 / R) (Shostak V.P. “Ocean development technology efficiency . Directions of design research ", Kiev: Naukova Dumka, 2002).

На отечественном БНИС проекта 16281 «Наука» раструб вварен в корпус, что не позволяет организовать на судне буровую шахту для спуска крупногабаритного оборудования к устью скважины - воронки повторного ввода.At the domestic BNIS project 16281 “Science”, the socket was welded into the hull, which does not allow organizing a drilling shaft on the vessel for lowering large equipment to the wellhead, a re-entry funnel.

Известно американское БНИС «Joides Resolution)) (http://www-odp.tamu.edu/publications/tnotes/tn31/jr/fig_02.htm), имеющее буровую шахту с двумя сдвижными закрытиями и направляющим раструбом. Направляющий раструб выполнен сборным из двух блоков: верхнего съемного, устанавливаемого на нижний блок на главной палубе, и нижнего, состоящего из двух половинок, закрепленных на крышках сдвижных люков для закрытия буровой шахты и размещенных в ней.The well-known American BNIS “Joides Resolution)) (http://www-odp.tamu.edu/publications/tnotes/tn31/jr/fig_02.htm), which has a drill shaft with two sliding closures and a guiding socket. The guide bell is made of prefabricated two blocks: the upper removable, mounted on the lower block on the main deck, and the lower, consisting of two halves, mounted on the covers of the sliding hatches to close the drill shaft and placed in it.

Для обеспечения спуска крупногабаритного оборудования, в первую очередь воронок повторного ввода, верхний блок раструба снимается с нижнего, люки закрытия буровой шахты с закрепленными на них половинами нижнего блока раструба раздвигаются в стороны, и буровая шахта открывается для выполнения спускоподъемных операций.To ensure the descent of large-sized equipment, primarily the re-entry funnel, the upper bell block is removed from the lower one, the closures of the drill shaft with the halves of the lower bell secured to them are moved apart, and the drill shaft is opened for hoisting operations.

К недостаткам судна «Joides Resolution)), можно отнести следующие:The disadvantages of the vessel "Joides Resolution)), include the following:

- сдвижные половины нижнего блока раструба установлены на торцы крышек закрытия буровой шахты; при раскрытии крышек половины раструба сдвигаются к стенкам буровой шахты, остаются в рабочей зоне и уменьшают ее полезный объем;- movable halves of the lower block of the socket mounted on the ends of the covers of the closure of the drill shaft; when the covers are opened, half the socket moves to the walls of the drill shaft, remain in the working area and reduce its usable volume;

- на нижний блок раструба на главной палубе предусматривается установка верхнего съемного блока, что требует полного подъема бурильной колонны и освобождения места на главной палубе для монтажа;- on the lower bell block on the main deck, it is planned to install the upper removable block, which requires the complete lifting of the drill string and freeing up space on the main deck for installation;

- установка верхнего блока на нижний - это отдельная технологическая операция, для выполнения которой требуется дополнительное время.- installation of the upper block to the lower one is a separate technological operation, which requires additional time to complete.

- блоки раструба являются крупногабаритным оборудованием, что загромождает рабочие пространства судна, для компенсации уменьшения объемов требуется соответствующее увеличение подвышечного пространства, увеличения размеров буровой шахты и соответственно в конечном итоге габаритов судна.- the bell blocks are bulky equipment, which clutters the working spaces of the vessel, to compensate for the reduction in volume, a corresponding increase in the sub-space, an increase in the size of the drill shaft and, consequently, in the final dimensions of the vessel, are required.

Известен также БНИС (Библиографическое описание: Гамсахурдия Г.Р., Басович Д.В., Бачурин А.А. Технология разведочного бурения нефть и газ с бурового научного - исследовательского судна //Технические науки: теория и практика: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). - Чита: Издательство Молодой ученый, 2014. - С. 65-74. - URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/, который принят в качестве аналога.BNIS is also known (Bibliographic description: Gamsakhurdia G.R., Basovich D.V., Bachurin A.A. Technology for exploratory drilling of oil and gas from a drilling scientific - research vessel // Technical Sciences: Theory and Practice: Materials of the Second International Scientific Conf. (Chita, January 2014). - Chita: Publishing House Young Scientist, 2014. - P. 65-74. - URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/ , which is adopted as an analogue.

БНИС - аналог выполнен с буровой шахтой увеличенного размера по длине, которая имеет днищевые и палубные закрытия в виде поворотных крышек, а направляющий раструб выполнен сдвижным и размещен в кормовой части буровой шахты.BNIS - an analogue is made with an extended length drill shaft that has bottom and deck closures in the form of rotary covers, and the guide bell is movable and placed in the aft part of the drill shaft.

К недостатку БНИС-аналога можно отнести следующее:The disadvantage of the BNIS analogue is the following:

- наличие сдвижного раструба, размещающегося в буровой шахте, требует соответствующего увеличения ее размеров, что приводит к увеличению размерений судна и его цены.- the presence of a movable socket located in the drill shaft requires a corresponding increase in its size, which leads to an increase in the dimensions of the vessel and its price.

- для передвижения раструба из походного положения (из кормовой части буровой шахты) в рабочее положение (под буровую вышку в центр буровой шахты) требуются установка в буровой шахте устройств передвижения раструба и установка устройств стопорения раструба, что усложняет конструкцию судна в целом.- for the movement of the socket from the stowed position (from the aft of the drilling shaft) to the working position (under the drilling tower to the center of the drilling shaft), installation of the bell-moving devices in the drilling shaft and installation of bell-locking devices are required, which complicates the design of the vessel as a whole.

Из теории прочности балок с большим удлинением (В.В. Давыдов, Н.В. Маттес, И.Н. Свирцев - Учебный справочник по прочности судов внутреннего плавания: издание второе, переработанное и дополнительное - Издательство «Речной транспорт», Москва - 1958 г.), известно, что в случае изгиба балки, имеющую с одной стороны жесткую заделку, и лежащую на опорах и загруженную поперечными силами с другой стороны от опор, касательные напряжения, возникающие от реакции этих опор, в суммарных нормируемых напряжениях составляют малую величину (до 5%) и ими можно пренебречь.From the theory of the strength of beams with high elongation (V.V. Davydov, N.V. Mattes, I.N. Svirtsev - Training Guide on the Strength of Inland Navigation Vessels: second edition, revised and additional - River Transport Publishing House, Moscow - 1958 d), it is known that in the case of a beam bending, which has a rigid seal on one side, and which lies on the supports and is loaded with transverse forces on the other side of the supports, the tangential stresses arising from the reaction of these supports in the total normalized stresses are small ( up to 5%) and they can be neglected speech.

При этом линия изгиба балки между опорами и жесткой заделкой может быть приближена к дуге большого радиуса. За счет сдвижки опор в перпендикулярном оси балки направлении. Следовательно, для БК, которая представляет собой балку сверхбольшого удлинения, ее малую кривизну и соответственно незначительную деформацию в районе входа БК в судно можно обеспечить несколькими кольцами, оказывающими на БК точечное воздействие и обеспечивающими изгиб БК по дуге большого радиуса.In this case, the line of bending of the beam between the supports and the hard seal can be approximated to an arc of large radius. Due to the shift of the supports in the direction perpendicular to the axis of the beam. Therefore, for a BC, which is an ultra-large elongation beam, its small curvature and, correspondingly, slight deformation in the area of the BC entry into the vessel can be provided with several rings that have a point effect on the BC and ensure the BC bending along a large radius arc.

Целью настоящего изобретения является предложить БНИС, имеющее буровую шахту с закрытиями, выполненными в виде поворотных крышек с устройством для ограничения изгиба бурильной колонны при качке судна, не занимающем место в рабочих зонах судна.The aim of the present invention is to propose BNIS having a drill shaft with closures made in the form of rotary covers with a device to limit the bending of the drill string when the ship is rolling, not taking up space in the working areas of the ship.

Цель изобретения достигается за счет замены на БНИС направляющего раструба для БК с большими габаритами на ограничительные кольца с малыми размерами, через которые проходит БК при выполнении буровых работ и которая при изгибах от качки судна ложится на внутренние поверхности этих колец как на опоры, при этом ограничительные кольца устанавливаются на створках крышек устройства закрытия буровой шахты, а внутренний диаметр колец выбирается из условия обеспечения изгиба БК по дуге большого радиуса.The purpose of the invention is achieved by replacing the BNIS guide bell for large with large dimensions on the restrictive rings with small sizes, through which the BC passes when performing drilling operations and which, when bent from the roll of the vessel, rests on the inner surfaces of these rings as supports, while limiting the rings are installed on the flaps of the covers of the device for closing the mine shaft, and the inner diameter of the rings is selected from the condition of ensuring bending of the BC along an arc of large radius.

Предлагаемое изобретение поясняется на чертеже (фиг. 1), на котором изображен общий вид БНИС.The invention is illustrated in the drawing (Fig. 1), which shows a General view of the BNIS.

БНИС 1 имеет корпус 2, в котором под буровой вышкой 3 размещена прямоугольная буровая шахта 4, выгороженная водонепроницаемыми поперечными переборками 5 и продольными переборками 6. На уровне главной палубы 7 буровая шахта 4 закрывается двумя прямоугольными поворотными крышками 8, в каждую из которых вварены полукольца 9 диаметра d₁.BNIS 1 has a body 2, in which a rectangular drill shaft 4 is placed under the derrick 3, enclosed by waterproof transverse bulkheads 5 and longitudinal bulkheads 6. At the level of the main deck 7, the drill shaft 4 is closed by two rectangular rotary covers 8, each of which is welded in half rings 9 diameter d ₁ .

В закрытом положении крышек 8 полукольца 9 образуют верхнее ограничительное кольцо. Днищевой вырез буровой шахты 4 имеет для закрытия днищевые прямоугольные поворотные крышки 13, в каждую из которых вварены полукольца 14 d₂, большего, чем d₁. В закрытом положении днищевых крышек 13 полукольца 14 соединяются и образуют единое днищевое ограничительное кольцо.In the closed position of the covers 8, the half rings 9 form an upper restrictive ring. The bottom cutout of the drill shaft 4 has bottom rectangular rotary covers 13 for closing, each of which is welded with half rings 14 d ₂ larger than d ₁ . In the closed position of the bottom covers 13, the half rings 14 are connected and form a single bottom restrictive ring.

При начале бурения, БК 10 опускаются из буровой вышки 3 через ротор 11 и спайзер 12 и затем через верхнее ограничительное кольцо, образованное полукольцами 9, и днищевое ограничительное кольцо, образованное полукольцами 14.At the beginning of drilling, BC 10 are lowered from the derrick 3 through the rotor 11 and the spacer 12 and then through the upper restrictive ring formed by half rings 9 and the bottom restrictive ring formed by half rings 14.

При качке БНИС 1, буровые трубы БК 10 изгибаются по большому радиусу R, за счет контакта с верхним ограничительным кольцом, в точке 1 и контакта с днищевым ограничительным кольцом, в точке 2. Диаметр d₁, верхнего ограничительного кольца и диаметр d₂ днищевого ограничительного кольца выбираются из условия обеспечения изгиба БК 10 с наибольшим радиусом R.When pumping BNIS 1, drill pipes BK 10 are bent over a large radius R, due to contact with the upper restrictive ring, at point 1 and contact with the bottom restrictive ring, at point 2. Diameter d ₁ , upper restrictive ring and diameter d _{2 of the} bottom restrictive rings are selected from the condition of ensuring the bend of BK 10 with the largest radius R.

На чертеже (фиг. 2) показан поперечный разрез БНИС 1 по буровой шахте 4 с открытыми крышками 8 и 13 для спуска через шахту 4 крупногабаритного оборудования 15 (райзера, блока превенторов, воронки для повторного ввода и другого оборудования). Крышки 8 и 13 показаны в открытом положении.The drawing (Fig. 2) shows a cross-section of the BNIS 1 along the drill shaft 4 with open covers 8 and 13 for lowering large equipment 15 (riser, preventer block, funnel for re-entry and other equipment) through the shaft 4. Covers 8 and 13 are shown in the open position.

Claims (1)

Буровое научно-исследовательское судно, имеющее корпус, буровую вышку, буровую шахту для опускания бурильной колонны, оборудованную палубными и днищевыми закрытиями, выполненными в виде прямоугольных поворотных крышек, отличающееся тем, что в поворотные крышки вварены полукольца, которые в закрытом положении образуют ограничительные кольца для прохода бурильной колонны, а их внутренние диаметры обеспечивают при качке судна изгиб бурильной колонны по большому радиусу.A drilling research vessel having a hull, a drill rig, a drill shaft for lowering the drill string, equipped with deck and bottom closures made in the form of rectangular rotary covers, characterized in that half rings are welded into the rotary covers, which form restrictive rings in the closed position for the passage of the drill string, and their inner diameters provide when the ship is rolling the bend of the drill string over a large radius.

Images