способ строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах

Формула изобретения

1. Способ строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах, включающий подготовку свайного куста и установку на него ростверков с образованием площадки, отличающийся тем, что для подготовки свайного куста устанавливают заглубленные сваи-опоры с оголовками, которые располагают, как минимум, двумя парными симметричными рядами, на сваи-опоры устанавливают опорные стойки, на них производят монтаж ростверков, которые изготавливают в заводских условиях в виде коробчатых блоков с разделением плит верхних оснований, транспортируют их к месту монтажа, где устанавливают на подготовленный свайный куст коробчатые блоки, на которые на месте монтажа укладывают консольно нависающими с двух сторон над коробчатыми блоками плиты верхних оснований, которые состыковывают боковыми и торцевыми гранями, после чего производят заделку стыков и замоноличивание швов, при этом на площадке ростверки устанавливают с образованием между ними технологического проема, а к образованной ростверками площадке, которую составляют, по меньшей мере, из двух состыкованных между собой ростверков, подводят эстакадные дороги, при этом по внешним сторонам эстакадных дорог и площадки устанавливают ограждающие конструкции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ограждающие конструкции выполняют в виде герметичных бордюров для исключения выхода производственно-ливневых стоков за пределы основания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что свайный куст готовят в зимнее время.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что технологический проем выполняют в плане в форме прямоугольника.

5. Способ по п.1 или 4, отличающийся тем, что для подготовки технологического проема используют ростверки с односторонним консольным нависанием плит верхнего основания.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в коробчатой части ростверков, расположенных по периметру технологического проема, устанавливают коммуникации, необходимые в процессе разработки и эксплуатации нефтегазового месторождения.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что после окончания буровых работ технологический проем частично перекрывают плитами с образованием окон для выхода арматуры.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сваи-опоры, установленные по периметру возведенного основания, выполняют с защитной конструкцией от действия льда.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что защитную конструкцию свай-опор от действий льда устанавливают на различной высоте.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сваи-опоры и опорные стойки выполняют железобетонными.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сваи-опоры и опорные стойки выполняют металлическими.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что на площадке основания и эстакадных дорогах устанавливают сборные трапы, связанные посредством трубопроводов с емкостями для сбора с поверхности основания производственных и атмосферных стоков.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что пары опорных стоек симметричных рядов выполняют с раскосами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений в затопляемых зонах.

Известен близкий по функциональным признакам способ строительства кустовых площадок в зонах высоких паводковых вод (См. С.Н.Бастриков. Строительство скважин с кустовых площадок на месторождениях Западной Сибири. Тюмень: Изд. "Вектор Бук", с.136-141), включающий отсыпку, в том числе намыв, земляного основания высотой до пяти метров, его укрепление, обваловку, гидроизоляцию, строительство подъездных путей.

Недостатком известного способа являются высокая себестоимость, связанная с транспортировкой грунта, нарушение гидрологического режима, низкие надежность, функциональные и эксплуатационные возможности, высокая экологическая незащищенность, особенно во время строительства основания, когда полностью уничтожается почвенный покров не только на территории основания, но и на близлежащих 1-2 км к основанию территориях и на подъездных дорогах, по которым транспортируют огромное количество грунта и бетона.

Известен способ крупноблочного строительства стационарной буровой платформы (см., например, описание к авторскому свидетельству СССР 1245629, М. кл. Е 02 В 17/00, опубл. 23.07.87), включающий транспортировку блоков к месту сборки по продольным и поперечным стапельным линиям, причем блоки изготавливают разделенными продольными и поперечными стыками, устанавливают блоки левого борта, блоки средней части, блоки правого борта на параллельных стапельных линиях и производят предварительную подгонку блоков между собой по поперечным стыкам, затем блоки по одному перемещают на дополнительную стапельную линию, перпендикулярно параллельным стапельным линиям, производят предварительную подгонку блоков по продольным стыкам, после чего блоки транспортируют к месту окончательной сборки.

Недостатком известного способа крупноблочного строительства стационарной буровой платформы являются полная незащищенность в случае паводковых вод, нарушение гидрологического режима при подготовке фундамента буровой платформы, низкие надежность, функциональные и эксплуатационные возможности.

Причины указанных недостатков обусловлены технологическими особенностями способа, осложнениями, связанными с транспортировкой собранных блоков и их дальнейшей эксплуатацией в случае паводковых вод и дополнительной установкой незапланированных блочных составляющих, отсутствие возможности ведения бурения и эксплуатации куста скважин с одного основания.

Известен также принятый за прототип способ установки свайного фундамента, конструкция которого защищена патентом РФ 2002899, М. кл. Е 02 D 27/12, опубл. 15.11.93, бюл. 41-42), включающий установку ростверка на свайный куст, который предварительно выполняют из центральной и периферийной свай с ребристым стволом, боковую поверхность которого выполняют из прямолинейных участков, ростверк выполняют треугольным в плане, одну сваю располагают по его центру с ориентацией ребер в направлении вершин сечения ростверка, а остальные сваи располагают по углам сечения ростверка, при этом одно из ребер каждой периферийной сваи обращают к соответствующей вершине сечения ростверка.

Недостатком известного способа установки свайного фундамента являются низкие надежность, эксплуатационные и функциональные возможности, техника безопасности, высокая экологическая незащищенность, трудоемкость и стоимость строительства.

Техническим результатом, обеспечиваемым настоящим изобретением, является уменьшение трудоемкости и стоимости строительства, увеличение эксплуатационных и функциональных возможностей, повышение надежности и техники безопасности, сохранение окружающей среды в затопляемой зоне.

Поставленный технический результат достигается тем, что в известном способе строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах, включающем подготовку свайного куста, и установку на него ростверков с образованием площадки, согласно изобретению для подготовки свайного куста на расчетную глубину устанавливают заглубленные сваи-опоры с оголовками, которые располагают, как минимум, двумя парными симметричными рядами, на упомянутые сваи-опоры на заданную высоту устанавливают опорные стойки, на которые производят монтаж ростверков, которые изготавливают в заводских условиях в виде коробчатых блоков с разделением плит верхних оснований, транспортируют их к месту монтажа, где устанавливают на подготовленный свайный куст коробчатые блоки, на которые на месте монтажа укладывают консольно нависающими с двух сторон над коробчатыми блоками плиты верхних оснований, которые состыковывают боковыми и торцевыми гранями, после чего производят заделку стыков и замоноличивание швов, при этом в запланированном месте площадки ростверки устанавливают с образованием полого технологического проема, а к образованной ростверками площадке, которую составляют, по меньшей мере, из двух состыкованных между собой ростверков, подводят эстакадные дороги, при этом по внешним сторонам эстакадных дорог и площадки устанавливают ограждающие конструкции и герметичные бордюры для исключения выхода производственно-ливневых стоков за пределы основания, свайный куст готовят в зимнее время, полый технологический проем выполняют в плане в форме прямоугольника, для подготовки полого технологического проема используют ростверки с односторонним консольным нависанием плит верхнего основания, в коробчатой части ростверков, расположенных по периметру полого технологического проема, устанавливают коммуникации, необходимые в процессе разработки и эксплуатации нефтегазового месторождения, после окончания буровых работ полый технологический проем частично перекрывают плитами с образованием окон для выхода устьевой арматуры, опоры, установленные по периметру возведенного основания, снабжают защитной конструкцией от действия льда, которая устанавливается на различной высоте опор, причем для свай-опор и опорных стоек применяют железобетонные или металлические опоры, на площадке основания и упомянутых эстакадных дорог устанавливают сборные трапы, связанные посредством трубопроводов со специальными емкостями для сбора с поверхности основания производственных и атмосферных стоков, пары опорных стоек симметричных рядов оснащают раскосами.

Между отличительными признаками и достигнутым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Строительство основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемой зоне на сваях-опорах, на которых устанавливают опорные стойки, позволяет в минимальной степени использовать площадь почвенного покрова, не нарушать его в процессе эксплуатации месторождения, не нарушать природный баланс почвы в виде сохранения гидрологического режима. Под таким свайным основанием может гнездиться птица, протекать речка, в которой мигрирует и нерестится рыба. Выполнение из состыкованных ростверков площадки, содержащей полый технологический проем с коммуникациями, позволяет производить кустовое бурение и эксплуатацию неограниченного количества скважин в кусте, при этом выполнение непосредственно самой базовой части в плане в форме прямоугольника, например вытянутого, дает возможность проводить одновременно бурение скважин, подготовку скважин к эксплуатации, эксплуатацию и ремонт на одном кусте, что увеличивает функциональные и эксплуатационные возможности основания, снижает себестоимость разработки нефтегазовых месторождений. Выполнение площадки основания, по меньшей мере, из двух состыкованных между собой ростверков дает возможность неограниченно увеличивать ее размеры в нужных направлениях и форме в плане, что также позволяет экономить средства и время на транспортировку буровой техники, исключая ее монтаж-демонтаж. Выполнение каждого ростверка в виде коробчатого блока, верхнее основание которого представляет собой консольно нависающую над упомянутым коробчатым блоком плиту, обеспечивает надежность и долговечность основания в целом, т.к. коробчатая конструкция блока обеспечивает дополнительную жесткость и прочность верхнему основанию ростверка. Кроме того, коробчатая конструкция ростверка обеспечивает проведение всех коммуникаций (электричество, связь и т.д.), что не только снижает себестоимость обустройства и разработки месторождений, но и повышает экологию, исключая нарушение почвенного покрова, например, при установке опор линии электропередачи или рытья траншей для кабеля связи, и, в свою очередь, повышает надежность последних в случае паводка, ураганов и т.д., не нарушает гидрологического равновесия. Выполнение свайного куста в зимнее время и в виде, по меньшей мере, двух симметричных рядов свай-опор, на верхних торцах которых установлено нижнее основание коробчатого блока, обеспечивает возможность установки основания площади любого размера, в любых зонах затопления, в том числе и на вечной мерзлоте, не повышая себестоимости разработки за счет краткосрочности работы, а использование минимальных площадей для эстакадных дорог сокращает время освоения нефтегазовых месторождений. Снабжение опор, установленных по периметру возведенного основания, защитной конструкцией от действия льда на различной высоте позволит повысить надежность основания, расположенного недалеко от основного русла рек на путях подвижки льда в ранний весенний период и когда сильные ветра во время одновременного ледохода и подъема воды могут подогнать к основанию лед из русла реки. Установка по внешним сторонам эстакадной дороги и площадки основания ограждающих конструкций и герметичных бордюров исключает выход производственно-ливневых стоков за пределы основания, а также повышает технику безопасности при строительстве. Установка сборных трапов, связанных посредством трубопроводов со специальными емкостями, для сбора с поверхности основания также обеспечивает полный сбор производственных и атмосферных стоков, сохраняет экологию, исключая попадание загрязнений на почву и в водоемы.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого изобретения "Способ строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах" не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения "Способ строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах" критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована при реализации способа строительства оснований для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах с получением технического результата, заключающегося в снижении себестоимости, сроков строительства и повышении функциональных возможностей возведенного объекта, улучшении его эксплуатационных качеств и повышении надежности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Сущность заявляемого изобретения поясняется примером конкретного выполнения, где:

- на фиг.1 схематически изображено свайное основание для кустового бурения и эксплуатации нефтегазовых месторождений в затопляемых зонах с технологическим проемом;

- на фиг.2 изображен технологический проем в разрезе;

- на фиг.3 изображена эстакадная дорога;

- на фиг.4 - то же, вид сверху;

- на фиг.5 - коробчатый блок ростверка.

Способ осуществляли следующим образом.

Свайный куст готовили в зимнее время. При подготовке свайного куста 1 на расчетную глубину пробуривали направляющие скважины легкой мобильной буровой установкой, устанавливали в них сваи-опоры 2, затем, используя копер (бабу копра) или другую сваебойную технику, забивали заглубленные сваи-опоры 2 с оголовками 3 на расчетную глубину. Сваи-опоры 2 располагали тридцатью парными симметричными рядами 4 при длине каждого ряда, равной длине десяти состыкованных ростверков. На сваи-опоры 2 на заданную (расчетную) высоту 3,0 м устанавливали опорные стойки 5, на которые производили монтаж ростверков 6. Ростверки 6 изготавливали в заводских условиях в виде плит верхних оснований 7 и коробчатых блоков 8 с их полным разделением. Коробчатые блоки 8 и плиты верхних оснований 7 ростверков 6 транспортировали к месту монтажа, куда предварительно были доставлены и установлены сваи-опоры 2 и опорные стойки 5. Коробчатые блоки 8 устанавливали, используя грузоподъемную технику, на подготовленный свайный куст 1 таким образом, что каждый коробчатый блок 8 монтировали на две пары опорных стоек 5 одного парного ряда 4. После монтажа коробчатых блоков 8 на них, для образования площадки 9, укладывали консольно нависающими с двух сторон по продольной оси плиты верхних оснований 7, которые состыковывали боковыми и торцевыми гранями, после чего производили заделку стыков и герметичное замоноличивание швов. При монтаже ростверков в запланированном месте площадки их устанавливали с образованием полого технологического проема 10, над которым будет в дальнейшем устанавливаться буровая вышка для бурения куста скважин. Полый технологический проем 10 выполняли в плане в форме прямоугольника. Для подготовки полого технологического проема 10 использовали ростверки с плитами верхнего основания 11 меньшими по ширине, чем плиты верхнего основания 7 у ростверков для подготовки других частей площадки. Плиты верхнего основания 11 устанавливали с односторонним консольным нависанием над коробчатым блоком 8 ростверков 6, таким образом, не меняя расстановки парных рядов свай-опор, образовывали полый технологический проем. В коробчатом блоке 8 ростверков 6 по периметру полого технологического проема устанавливали коммуникации (на схеме не показаны), необходимые в процессе разработки и эксплуатации нефтегазового месторождения. К образованной смонтированными на опорные стойки ростверками площадке подводили эстакадные дороги 12, подготовленные аналогичным монтажом ростверков 6 на один парный ряд опорных стоек. По внешним сторонам эстакадных дорог и площадки устанавливали ограждающие конструкции 13 и герметичные бордюры 14 для исключения выхода производственно-ливневых стоков за пределы основания. После окончания буровых работ полый технологический проем 10 предполагают частично перекрыть плитами 15 с образованием окон для выхода устьевой арматуры. На опоры, установленные по периметру возведенного основания, устанавливали в два ряда на различной высоте защитную конструкцию от действия льда 16. Для свай-опор и опорных стоек применяли железобетонные опоры. На площадке основания и упомянутых эстакадных дорогах устанавливали сборные трапы 17, связанные посредством трубопроводов 18 со специальными емкостями 19 для сбора с поверхности основания производственных и атмосферных стоков. На ростверк 6, как минимум на одну пару опорных стоек симметричных рядов, устанавливали раскосы 20.

Предложенный способ строительства основания для кустового бурения и эксплуатации скважин нефтегазовых месторождений в затопляемой зоне обладает высокими функциональными возможностями, эксплуатационными качествами, надежностью, повышает технику безопасности, снижает трудоемкость и стоимость строительства, сохраняет окружающую среду в затопляемой зоне.