Sistem za stabilizaciju posude za bušenje. Istražni i istražni radovi na šelfu (geofizika). Elementi hidrogeološkog režima Stabilizacioni sistemi za bušaće brodove Petrova Červjakova
Moderna tehnički napredak u oblasti informacione tehnologije značajno proširuje taktičke i tehničke mogućnosti mobilnih objekata za različite namjene. Značajnu ulogu u ovom procesu igra rješavanje problema objektne orijentacije i navigacije na novom kvalitativnom nivou. Sistemi koji rješavaju ove probleme na brodu su kombinovani u informacijske i upravljačke sisteme za orijentaciju i navigaciju (CONS). Uz optimizaciju kontrolnog dijela KOH, opšti pravac Njihov razvoj posljednjih decenija je značajno povećanje tačnosti i pouzdanosti prepoznatih parametara informacija za orijentaciju i navigaciju, tj. poboljšanje informativnog dijela CON. Ove okolnosti u velikoj mjeri određuju povećanje efikasnosti i sigurnosti rada mobilnih objekata.
Potreba za stvaranjem KON-a kao kompleksa u kojima se rezultat u velikoj mjeri postiže osiguranjem redundantnosti informacija, optimizacijom njihove obrade, optimizacijom upravljačkog dijela, proizilazi iz činjenice da su samo konstruktivni i tehnički načini rješavanja problema orijentacije i navigacije na trenutnim nivo zahtjeva često dovodi do vanrednih troškova, a tempo njihove implementacije je znatno niži od potrebnog tempa povećanja informacione podrške. Istovremeno, još jedna fundamentalna činjenica u razvoju KOH-a je prelazak na tehnologije za uštedu resursa, što omogućava postizanje značajnih dobitaka u težinskim i veličinskim karakteristikama opreme, smanjenje troškova, potrošnju energije i povećanje pouzdanosti. Ovdje je jedno od glavnih rješenja minijaturizacija senzora, u odnosu na inercijalne sisteme, što se najjasnije ogleda u prijelazu, gdje je to prikladno, na mikromehaničke inercijalne senzorne elemente. Istovremeno, unapređuju se i tehnologije perspektivnih KOH makrosenzora, posebno inercijskih osjetljivih elemenata i gravitaciono-inercijalnih mjerača.
U većini slučajeva, informaciono jezgro savremenog i budućeg CS-a je sistem za navigaciju sa trakom, upotpunjen satelitskim navigacionim sistemom. Ovaj pristup se najpotpunije manifestuje, posebno, u sistemima upravljanja vazduhoplovstvom, čije se iskustvo u dizajnu široko koristi u monografiji.
Relevantnost teme
Zadatak izračunavanja koordinata objekta koji se kreće je relevantan jer Trenutno je potrebna visoka tačnost i pouzdanost položaja objekta. S tim u vezi, u toku su istraživanja za poboljšanje navigacijskih sistema i njihovo dovođenje na novi, viši nivo.
Naučni značaj rada
Naučni značaj ovog rada je u razvoju preciznije metode za određivanje koordinata objekta u pokretu i njegovo držanje u određenom prostoru.
Praktična vrijednost rezultata rada
U toku rada, nakon modeliranja poboljšanim metodama, očekuje se dobijanje optimalnije i pouzdanije metode za određivanje koordinata i držanje objekta u ograničenom prostoru. Generalizovana struktura KOH u obliku pet međusobno povezanih funkcionalnih modula (slika 1):
Slika 1 - Generalizirana struktura orijentacijsko-navigacijskih kompleksa.
U datoj strukturi informacionu osnovu KON je kompleks primarnih informacijskih izvora (PIS) koji mjere različite parametre kretanja i stanja objekta i prenose te informacije u analognom ili digitalnom obliku u računalni kompleks (CC). Na sl. 1 je naznačeno: VLASTITI - način unosa i prikazivanja informacija. CK - sredstvo za praćenje KON podsistema i kontroliranog objekta. IU - upravljački aktuatori.
Dinamičko pozicioniranje
Sistemi dinamičkog pozicioniranja otvorili su nove mogućnosti za intenzivan razvoj istraživanja mora, čiji rezultati čine neophodnu naučnu osnovu za sve vrste korištenja i razvoja Svjetskog okeana.
Ovisno o dubini posla, trenutno se uglavnom koriste dvije metode za držanje plovila u datom položaju: statički sistemi pozicioniranja (sistemi za držanje sidra) i sistemi za dinamičko pozicioniranje.
Plovila visoke mobilnosti su nezamjenjiva pri izvođenju istražnih radova naftnih i plinskih polja na velikim površinama mora, kada su potrebne česte promjene radnih površina. Na dubinama većim od 200 m, brodovi po pravilu koriste sisteme dinamičkog pozicioniranja koji omogućavaju prilično brzo i jednostavno postavljanje u datu tačku, mogućnost napuštanja pozicije kada se hidrometeorološki uslovi pogoršaju i visoku preciznost držanja plovila na mjestu. Dinamičko pozicioniranje se može izvesti automatski, poluautomatski ili ručno pomoću komandi operatera sa kontrolne table sistema za dinamičko pozicioniranje. U inostranstvu, vodeće pozicije u razvoju sistema dinamičkog pozicioniranja zauzimaju Norveška i Francuska. Takav sistem je prvi put kreirala francuska kompanija i instaliran 1964. godine na istraživačkom brodu Terebel. U SAD-u kompanija Honeywell razvija sisteme za dinamičko pozicioniranje. Sistem ove kompanije prvi put je instaliran na brodu za bušenje "Glomar Challenger", izgrađenom 1968. godine. Iskustvo u radu ovih sistema na brodovima "Terebel" i "Glomar Challenger" pokazalo je njihovu visoku efikasnost. Plovila su držana na određenoj tački pod uticajem vjetra i struje sa tačnošću od 3-6% dubine.
"Eureka" je bila prva u svijetu sa automatskom kontrolom dinamičkog pozicioniranja plovila. Bio je to polupotopni brod, izgrađen od strane naftne kompanije Shell za istražno bušenje i počeo je s radom u proljeće 1961. Sa jednom snagom motora za svaki od svojih 400 tona deplasmana, bio je vrlo uspješan u slanju topovskih kugli do 150 m u morsko dno. U prosjeku na dvije lokacije dnevno, izbušeno je do devet u jednom danu na dubinama do 1200 g.
Budući da je ovo prva operacija dinamičkog sistema pozicioniranja, prešli su dug put. Stari analogni (single thread sistemi) su tada prešli na digitalne računare sa dvostrukom, a zatim trostrukom redundansom. Stope kvarova su porasle od nekoliko mjesečno i više od 20 posto zastoja u prvoj godini do današnjeg srednjeg vremena između kvarova (MTBF) od oko tri godine za najbolje sisteme.
Razvoj uspjeha sistema dinamičkog pozicioniranja zahtijeva sredstva za provjeru performansi cijelog sistema od kontrole do odgovora plovila okruženje i sile motora na tijelo. Potpuna simulacija će dati performanse sistema korištenjem matematička analiza prije kupovine bilo kakve opreme. Zatim, uz pomoć detaljnog simulatora sistema, moguće je promijeniti kontrolne parametre sistema, hardverske karakteristike, dizajn propelera, pa čak i dizajn kućišta kako bi se postigle željene performanse u promjenjivim uvjetima, kao i kao odgovor na iznenadni kvar komponenti sistema. .
Kontrolni sistemi
Sistemi za dinamičko pozicioniranje u osnovi preuzimaju poziciju plovila u odnosu na ciljnu poziciju i usmjeravaju snagu različitih motora da isprave bilo kakve greške u položaju. Bez ikakve modulacije vuče i obezbeđivanja „mrtve zone“, sistem će se stalno previše prilagođavati. Vjerojatno najjednostavniji praktični sistem sastoji se od naredbe potiska i momenta proporcionalne (P) zbiru lokacije i smjera greške:
Dijagram osa sistema je prikazan na slici 4.1, sa ishodištem koordinata, S, iz zemljinih osa u sistemu koje još ulaze u površinu vode. 
Slika 2 - Dinamičko pozicioniranje osi sistema.
Matematički model
Za dinamičko pozicioniranje plutajuće konstrukcije nisu od interesa samo horizontalna kretanja valova niske frekvencije (K = 1), utjecaja (K = 2) i skretanja (K = 6). Motor mora uravnotežiti i prihvatiti valove, struju i opterećenje vjetrom. Osim toga, xŬ i Xf su strukture koje se polako mijenjaju. Ono što je ostalo je visokofrekventno talasno kretanje koje je integrisano ili filtrirano.
Opšti oblik tri nelinearne spregnute (Eulerove) jednačine kretanja u horizontalnoj ravni na talasima, ljuljanju i skretanju plovila sa dinamičkim pozicioniranjem - sa osama sistema određen je formulom: 
Relativna brzina i smjer vode:
Slika 3 – Simulacija jakog frontalnog i bočnog vjetra.
Procjena optimalnog stanja
Prije projektovanja dinamičkog sistema upravljanja pozicioniranjem, potrebno je izračunati procjenu stanja buke. Ovo se obično radi primjenom punila na procijenjeno Kalmanovo stanje i označeno Xl, Xh, Xc1, Xw. 
Slika 4 - Blok dijagram sistema za dinamičko pozicioniranje
Metode za određivanje koordinata objekta
Metoda pseudo daljinomjera.
Suština metode pseudo daljinomjera je odrediti udaljenosti između navigacijskih satelita i potrošača, a zatim izračunati koordinate potrošača. Za izračunavanje tri koordinate potrošača metodom pseudo daljinomjera, potrebno je znati udaljenosti između potrošača i najmanje tri navigacijska satelita. Ove udaljenosti se mjere između faznih centara predajne antene navigacijskog satelita i prijemne antene potrošača.
Izmjerena udaljenost između i-tog navigacijskog satelita i potrošača naziva se pseudo-domet do i-tog satelita. Pseudo-domet je, općenito govoreći, također izračunata vrijednost i izračunava se kao proizvod brzine prostiranja elektromagnetnih oscilacija i vremena za koje satelitski signal duž putanje satelit-potrošač stiže do potrošača. Ovo vrijeme se mjeri opremom. Izmjereni pseudo-domet do i-tog navigacijskog satelita određen je formulom:
PRi = c x ti
gdje je PR izmjereni pseudo-domet do i-tog navigacijskog satelita, km;
ti je vrijeme širenja signala duž putanje “i-ti satelit - potrošač” u vrijeme navigacijskih određivanja, s;
c je brzina prostiranja elektromagnetnih talasa u prostoru, km/s.
Jednačina (1) se može napisati kroz koordinate i-tog satelita i koordinate potrošača koristeći formulu:
gdje je PR izmjereni pseudo-domet do i-tog navigacijskog satelita, km;
(Xi, yi, zi) - koordinate i-tog satelita;
(X, y, z) - koordinate potrošača.
Diferencijalna metoda.
Diferencijalna metoda određivanja koordinata koristi se za poboljšanje točnosti navigacijskih određivanja u potrošačkoj opremi. Diferencijalna metoda se zasniva na poznavanju koordinata referentne tačke ili sistema referentnih tačaka, iz kojih se mogu izračunati korekcije za određivanje pseudo-dometa navigacionih satelita. Ako se ove korekcije uzmu u obzir u potrošačkoj opremi, tada se tačnost proračuna, posebno koordinata, može povećati na desetine puta.
Oprema uključena u zemaljski funkcionalni dodatak sastoji se od kontrolno-korekcionih stanica, VHF kanala za prijenos podataka u skladu sa slikom 5. Ugrađeni navigacijski GNSS prijemnik i VHF prijemnik signala instalirani na objektu u pokretu. 
Slika 5 - Kontrolno-korekciona stanica
Razlika između izračunatih i izmjerenih pseudo-dometa je korekcija pseudo-dometa odgovarajućeg navigacijskog satelita. Uzimajući u obzir ovu razliku u opremi potrošača, moguće je povećati točnost navigacijskih određivanja. U praktičnim sistemima, brzina promjene korekcija pseudo-dometa se prenosi do potrošača, uz čiju upotrebu se izračunavaju korigovani pseudo-opsezi.
Zaključak
Provedene studije, čiji su rezultati prikazani u radu, omogućavaju rješavanje urgentnog problema formiranja matematičkog modela plovila opremljenog SDP-om u ranim fazama projektiranja istraživanja. Najznačajniji rezultati uključuju sljedeće:
1. Analitički opisi hidroaerodinamičkih karakteristika plovila.
2. model nepromijenjenog dijela sistema kontrole dinamičkog pozicioniranja plovila koji omogućava:
- Osigurati provjeru valjanosti preliminarnih odluka;
- Doprinijeti formiranju potrebne baze podataka za automatizaciju i akumulaciju dizajna lično iskustvo dizajner;
- Služi kao osnova za razvoj softvera za automatizovani sistem za istraživačko projektovanje PSD;
- Unaprijediti proces razvoja PSD-a, smanjiti troškove rada i vrijeme projektovanja;
- Povećati efikasnost razvijenog modela.
3. Glavni algoritam za kontrolu dinamičkog pozicioniranja, koji određuje glavne računske operacije računskog uređaja.
4. Funkcionalni i fundamentalni dijagram PSD-a koji određuje neophodne funkcionalne elemente sistema i prirodu međusobnih veza između njih.
5. Zahtjevi za PSD mjerni podsistem, općenito, a posebno za brojila, koji određuju sastav i strukturu funkcionalnog dijagrama mjernog podsistema.
6. Metodologija formiranja matematičkog modela nepromjenjivog dijela sistema upravljanja dinamičkim pozicioniranjem plovila u fazi projektiranja istraživanja. 
Slika 6 - Simulacija plovila
(animacija: 124 KB, 3 kadra, kašnjenje 3 s, ponavljanje kadrova 4 puta)
Koristeći razvijenu metodologiju, simulacija plovila opremljenog SDP-om. Rezultati simulacije su praktično potvrdili ispravnost metodologije. Provedene studije su uvjerljivo pokazale realnu mogućnost formiranja matematičkog modela posude opremljene sistemom za kontrolu pritiska u uslovima nepotpunih i netačnih informacija, kada objekat upravljanja još ne postoji, a informacije o sistemu su minimalne.
Bilješka
U vrijeme pisanja ovog eseja, magistarski rad još nije završen. Datum konačnog završetka rada: 1. decembar 2011. Kompletan tekst rada i materijale na temu rada mogu se dobiti od autora ili njegovog mentora nakon navedenog datuma.
Bibliografija
- Struktura i principi rada sistema za dinamičko pozicioniranje
POSUDA ZA BUŠENJE (a. brod za bušenje; n. Bohrschiff; f. navire de forage; i. barso perforador) je plutajuća konstrukcija za bušenje bušotina na moru, opremljena centralnim prorezom u trupu, iznad kojeg se ugrađuje, i sistem za držanje plovila iznad glave bunara.
Bušenje pomoću broda za bušenje počelo je prvi put u Atlantskom oceanu 1968. (sa američkog broda Glomar Challenger). Moderni brodovi za bušenje (sl.), u pravilu, su samohodni, s neograničenim područjem plovidbe. Deplasman broda za bušenje je 6-30 hiljada tona, nosivost 3-8 hiljada tona, snaga elektrane koja obezbeđuje operacije bušenja, pozicioniranje i pogon broda je do 16 MW, brzina do 15 čvorova, rezerva autonomija je 3 mjeseca. Brod za bušenje koristi stabilizatore nagiba, koji omogućavaju bušenje bušotina u uvjetima mora od 5-6; u slučaju većih talasa bušenje prestaje i brod se nalazi u olujnom položaju sa pomakom od bušotine (udaljenost do 6-8% dubine mora) ili se bušaća kolona odvaja od glave bušotine. Za držanje broda za bušenje na datoj tački bušenja u granicama koje dozvoljava krutost bušaće kolone, koriste se 2 sistema pozicioniranja: statički (koristeći sidrenje broda) i dinamička stabilizacija (pomoću propelera i potisnika).
Sidreni sistem se koristi za brod za bušenje u dubinama mora do 300 m; uključuje sajle i lance, specijalna sidra težine 9-13,5 tona (8-12 komada), sidrena vitla sa silom od 2 MN, opremljena kontrolnom i mjernom opremom. Sidra se postavljaju i skidaju sa pomoćnih plovila. Za povećanje manevarske sposobnosti i smanjenje vremena rada pri napuštanju mjesta bušenja, tzv. sidreni sistemi za kružnu orijentaciju plovila (kupola posebno izgrađena u središtu trupa plovila s platformom na koju je montiran cijeli sidreni uređaj, uključujući vitla). Održavanje broda za bušenje na poziciji pomoću dinamičkog stabilizacionog sistema koristi se za plovila bilo koje klase na dubinama mora preko 200 m i vrši se automatski (ili ručno) putem mjernih, informaciono-komandnih i pogonsko-upravljačkih kompleksa.
Mjerni kompleks uključuje uređaje akustičkog sistema koji se koriste za stabilizaciju plovila u režimu bušenja, prilikom dovođenja plovila do bušotine, za određivanje položaja stuba uspona u odnosu na vrh bušotine. Rad akustičkog sistema zasniva se na snimanju impulsa koji se šalju sa donjih farova koji se nalaze u blizini glave bušotine i njihovom prijemu hidrofonima ispod dna plovila. Inklinometar se koristi kao rezervni sistem. Informaciono-komandni kompleks uključuje 2 računara koji istovremeno primaju informacije o položaju plovila i stanju okoline; u ovom slučaju, jedan od njih radi u komandnom režimu, kontrolišući motore, drugi (rezervni) radi automatski (ako prvi otkaže). Kompleks pogona i upravljanja uključuje glavne pogonske jedinice plovila, potisnike i njihov upravljački sistem. Uzdužne sile potiska na brodu stvaraju propeleri podesivog nagiba, a poprečne potiske stvaraju posebni propeleri podesivog koraka ugrađeni u poprečne tunele u trupu broda. Promjena veličine i smjera graničnika vrši se podešavanjem nagiba vijaka na komandu računara ili ručno sa kontrolne table pogonskog sistema.
Posuda za bušenje je opremljena i kontrolnom pločom, koja je dizajnirana da kontroliše položaj plovila i stuba uzlaznog stuba u automatskom stabilizacijskom režimu, i daljinsko ručno upravljanje prilikom postavljanja plovila u poziciju. Vrsta posude za bušenje - tzv. Pupčane posude namijenjene prvenstveno za geotehničko bušenje na dubini od 200 metara u dubinama mora do 600 metara. Opremljeni su sustavom za dinamičku stabilizaciju i fleksibilnim pupčanikom, zbog čega su zahtjevi za pomakom posude u odnosu na vrh bušotine manje strogi nego kada se koriste bušaće cijevi.
Osnovna svrha BS stabilizacionih sistema je da spreče njegove horizontalne pomake od glave bušotine do vrednosti većih od dozvoljenih kako bi se izbegao lom omotača i bušaćih cevi. Istovremeno, neke vrste stabilizacijskih sistema, uz odgovarajuću tehnologiju za njihovu upotrebu, takođe obezbeđuju značajno smanjenje nagiba BS-a.
Utjecaj vrste i parametara sistema stabilizacije plovila na njegov nagib i drift
Osnovna svrha stabilizacijskih sistema BS je da spriječi njegove horizontalne pomake sa ušća bušotine na vrijednosti veće od dozvoljenih kako bi se izbjeglo
kvarovi omotača i bušaćih cijevi. Istovremeno, obezbeđuju i neke vrste stabilizacijskih sistema, sa odgovarajućom tehnologijom za njihovu upotrebu
značajno smanjenje BS pitchinga.
Stabilizacija BS uz pomoć sidrenih pilota u potpunosti eliminira njegovo zanošenje i smanjuje nagib. Međutim, područje efikasne upotrebe sidrenih pilota
ograničeno dubinama vode do 8 m i morskim valovima do 3 boda.
Sistem sidra pokazuje maksimalan kapacitet držanja kada se sila iz sajle primjenjuje horizontalno na anker. Utvrđeno je da ako ugao
Kada se opterećenje primijeni više od 12° od horizontale, kapacitet držanja sidra se značajno smanjuje. Ako pretpostavimo da je sidreni kabel produžen na
prava linija, tada njena dužina da bi se dobio takav ugao nagiba mora biti 4,8 puta veća od dubine vode na mjestu bušenja.
Međutim, ne može se uložiti nikakav napor da se koso usmjereni kabel povuče u pravu liniju pod utjecajem gravitacije, on uvijek pada, a to se smanjuje
ugao nagiba pri približavanju sidru. Stoga se preporučuje da se dužina sidrenog kabla baci u vodu po mirnom vremenu, u nedostatku jakih
struje i fluktuacije vodostaja su 3-4 puta veće od dubine vodenog područja, a pri radu u nepovoljnim vremenskim uvjetima - 2-3 puta. Za povećanje
zadržavajući silu i poboljšavajući svojstva amortizacije sidrenog sistema, preporučuje se objesiti poseban
između sidra i sajle utovariti ili postaviti teški lanac dužine 2-3 m.
Sila iznenadnih opterećenja od vjetra i valova troši se prvenstveno na smanjenje progiba sidrenog kabela. Istovremeno sa smanjenjem progiba sajle, povećava se njegova sila zatezanja, što stvara moment koji sprječava naginjanje posude. Dakle, duga sidrena sajla ublažava iznenadna opterećenja i smanjuje prevrtanje, nagib i nagib broda.
Stabilizatori broda
Rad stabilizatora ljuljanja broda zasniva se na činjenici da oni stvaraju stabilizirajući moment samo kada nastupi moment otklona, tj. kada brod
već je dobio ugaoni nagib koji se razlikuje od njegove vrijednosti u mirnoj vodi. Stoga stabilizatori ne mogu u potpunosti eliminirati nagib. Ipak
Prigušivači kotrljanja djelomično kompenziraju uznemirujući trenutak kada se brod kotrlja, zbog čega se smanjuje njegova amplituda, brzina i ubrzanje. Ovo
ima blagotvoran učinak na rad brodskih mehanizama i dobrobit ljudi na brodu.
Prema principu upravljanja radom, stabilizatori nagiba se dijele na pasivne i aktivne. Pasivni nemaju umjetnu kontrolu momenta stabilizacije
i ne zahtijevaju nikakve posebne izvore energije. Aktivni amortizeri mijenjaju moment stabilizacije koristeći specijalne
mehanizama. Bočne i krajnje kobilice, kontrolirana bočna kormila, pasivni i aktivni umirujući žiroskopi i
tenkovi.
Bočne i krajnje kobilice su dugačke ploče postavljene na trup BS ispod vodene linije. Kobilice stvaraju dodatni otpor tokom kotrljanja i bacanja i doprinose
značajno smanjenje amplitude oscilacija (bočne i krajnje kobilice ne utiču na period kotrljanja). Upotreba bočnih kobilica racionalne površine dovodi do
smanjenje amplitude kotrljanja broda koji se brzo kreće za 20 - 30% (sa velikim površinama kobilice do 50%). Strukturno, kobilice jesu
najjednostavniji pasivni sedativi. Međutim, njihova upotreba dovodi do određenog gubitka brzine plovila.
Upravljiva bočna kormila su mala izdužena krila koja strše s obje strane plovila i opremljena su mehanizmima koji osiguravaju njihovo
rotacija, izvlačenje iz tela i čišćenje unutar njega. Takva kormila su klasifikovana kao aktivne šipke protiv prevrtanja. Posebno su efikasna bočna kormila
rade pri velikim brzinama broda, smanjujući amplitudu kotrljanja za nekoliko puta. Zahvaljujući tome, brzina plovila na uzburkanom moru se povećava, unatoč
činjenica da produžena kormila povećavaju otpor njegovom kretanju u mirnoj vodi.
Djelovanje žiroskopskog prigušivača nagiba temelji se na činjenici da masivni žiroskop, kada se brzo rotira, suprotstavlja promjenu smjera svog
osa rotacije u prostoru. Žiroskopski amortizeri su pasivni ili aktivni. Jednako su efikasne u ublažavanju kretanja dok se plovilo kreće i dok se pluta.
Nedostaci žiroskopskih stabilizatora uključuju značajnu težinu, nezgodnu lokaciju, visoku cijenu, složenost uređaja u
rad, labavljenje spojeva kućišta i opasnost od značajnijeg oštećenja u slučaju nezgode žiroskopa. Kao što je pokazalo provedena studija dizajna
Američki stručnjaci u odnosu na brod tipa AGOR-3 (deplasman -1400 tona), masa žiroskopskog stabilizatora trebala bi biti oko 70 tona, za njega
za postavljanje će biti potrebna površina od -145 m3, a potrošnja energije će biti 260 kW, tj. 35% ukupne snage brodske elektrane.
Rezervoari za smirenje su ili pasivni ili aktivni. Konstruktivno, ovi amortizeri su posebni spremnici za komunikaciju
voda koja teče u njih, smještena duž bokova broda. Princip rada takvog prigušivača je da se prilikom pumpanja izlijeva voda iz spremnika
jedna strana u rezervoar druge zaostaje za nagibom plovila. Ovo stvara stabilizirajući moment koji se suprotstavlja nagibu plovila.
Aktivni rezervoari za umirivanje omogućavaju gotovo potpuno smirivanje kotrljanja broda u svim omjerima između njegovog perioda i perioda talasa
(tj. sa nepravilnim uzbuđenjem). Efikasno rade dok se brod kreće i pluta, ali zahtijevaju složenu i skupu opremu (pumpa ili ventilator,
upravljački uređaji), dodatna potrošnja energije za njegov pogon. Na primjer, snaga motora pumpe aktivnih rezervoara instaliranih na
istraživački brod "Meteor" (Njemačka), jednak 110 kW.
Pasivni rezervoari za mirovanje su neefikasni u nepravilnim morskim uslovima, a njihova efikasnost zavisi od opterećenja broda. U isto vrijeme
Najrasprostranjeniji sistem stabilizacije za smanjenje kotrljanja na istraživačkim brodovima je sistem stabilizacije tipa Flume, koji se zasniva na
princip rada pasivnih rezervoara za smirenje. Glavni elementi Flume sistema su tri rezervoara: dva bočna i jedan srednji, međusobno povezani
sa kanalima i opremljen ventilacionim ventilima. Otprilike polovinu svoje visine, rezervoari i kanali su ispunjeni vodom.
Princip rada sistema je sledeći: voda teče iz srednjeg rezervoara u bočni rezervoar ili obrnuto tako da nivo vode bude
srednji rezervoar je ostao konstantan kada se brod naginjao. Tekuća voda stvara moment obnavljanja, koji prigušuje rolnu.
Promjenom količine vode u rezervoarima može se povećati ili smanjiti metacentrična visina, što je posebno važno za brodove za bušenje. BS ima značenje
metacentrična visina tokom bušenja može varirati i do 30 - 50% u zavisnosti od potrošnje rezervi goriva i uglavnom od toga gde
bušilica se nalazi u bušotini ili na palubi broda.
Flume sistem karakteriše njegova jednostavnost i visoka efikasnost, niski početni i operativni troškovi, relativno mala veličina i
težina (0,7 - 3% zapremine), mogućnost korištenja goriva kao radnog fluida. U normalnim uslovima, prema kompaniji Matson,
smanjuje amplitudu kotrljanja za 75 - 80%, au uslovima blizu rezonancije - do 90%. Prilikom testiranja sistema na modelu postignuta je redukcija
amplituda kotrljanja za 2-3 puta. Efekat korišćenja Flume sistema bio je toliko značajan da ugradnja bočnih kobilica nije značajno uticala na smanjenje kotrljanja modela.
Utjecaj omjera glavnih dimenzija plovila na parametre njegovog nagiba
Da bi se smanjio nagib i izdizanje, preporučljivo je projektirati brodove čija bi dužina bila veća od valne dužine na kojoj su
obezbediti bušenje (sa talasom od 4 tačke, talasna dužina je 25 - 40 m, 5 tačaka - 40 - 75 m). Na mjestu bušenja, BS bi trebao
stavi nos na talas. Međutim, tokom procesa bušenja bušotine, smjer vjetra može se promijeniti u skladu s
141 nekoliko puta. A budući da je teško sinhrono promijeniti položaj plovila na bušotini s promjenom smjera vala, plovilo može završiti u položaju
daska na talasu. Istovremeno se značajno povećava drift i smanjuje stabilnost plovila, tj. njegovi uglovi nagiba se povećavaju zbog opterećenja nagiba.
Povećanje stabilnosti broda postiže se spuštanjem njegovog centra gravitacije. Međutim, istovremeno se pogoršavaju radni i životni uslovi ljudi, od kada su na brodu
kotrljanje postaje brže, ubrzanije i teže.
Da bi se poboljšali uslovi života na brodu, mora se povećati period njegovog kotrljanja. Kao što slijedi iz izraza, to se može učiniti smanjenjem
metacentrična visina posude ili povećanje njene širine. Smanjenje metacentrične visine brodova postiže se izoštravanjem kontura u podvodnom dijelu
trupa i to uglavnom povećanjem težišta plovila. Ovo posljednje poboljšava uslove života na brodu, ali ga čini, kao što je već napomenuto, manje
stabilan.
Povećanjem širine BS povećava se stabilnost plovila i poboljšavaju se uslovi života na njemu. Na osnovu načina rada plovila (parking na mjestu bušenja
čini 85-90% cjelokupnog vremena), širina njegovog tijela može se povećati na bilo koju potrebnu veličinu. Uz to, oblik i širina tijela ne bi trebali
stvaraju veliki otpor kretanju plovila kroz vodu brzinom od 1 0-1 4 čvora.
Posljedično, uz različite efekte promjena metacentrične visine plovila na njegovu stabilnost i uslove života, te širine na stabilnost i
Brzina BS treba da bude projektovana tako da, uz dovoljnu stabilnost, period kotrljanja bude maksimalan. U radu se napominje da amplituda kotrljanja plutajuće bušaće opreme tokom bušenja ne bi trebala biti veća od 5 - 7° sa periodom od nekoliko desetina sekundi.
Tipično, relativna metacentrična visina (omjer metacentrične visine i maksimalne širine trupa) za teretne i putničke brodove na
puni pomak je približno 0,05; za istraživačke brodove (RV) dostiže 0,082. Period kotrljanja istraživačkog broda s jednim trupom širine 1
2 m (prosječna vrijednost širine specijaliziranih plovila za geološka i geofizička istraživanja šelfa), izračunato po formuli na
naznačena vrednost relativne metacentrične visine je samo 9,4-10,3 s, što očigledno nije dovoljno za normalne uslove života na brodu
ljudi.
Prethodno navedeno ukazuje da su mjere za smanjenje nagiba BS-a odabirom njegovog težišta, oblika kontura i dimenzija trupa ograničene
značaj i nisu dovoljno efikasni u uslovima talasa koji se stalno menjaju po jačini i smeru.
Metode za smanjenje amplitude i jačine valova koji djeluju na brod
Najmobilniji uređaji koji štite BS od velikih valova su lukobrani, odnosno lukobrani. Njihovo djelovanje zasniva se na činjenici da se kako se udaljavate
od površine do morskih dubina, sila valova slabi prema zakonu hx = h / e5.5(x/X)0′8,
gdje su h i hx visina vjetrovitog vala na površini mora i na dubini x od površine; X je talasna dužina.
Proračuni pokazuju da 75% energije morskog vala pada na njegov površinski sloj čija je dubina 10% valne dužine; u morskim dubinama,
jednaka polovini talasne dužine, talasi vetra su praktično odsutni.
Obično su lukobrani cilindrični kontejneri sa pozitivnim uzgonom, koji su zglobno povezani jedni s drugima ili postavljeni u mrežu.
školjka se postavlja u nekoliko redova oko plovila ili na morskoj strani i učvršćuje sidrima.
Da bi lukobrani efikasno radili, ose cilindričnih rezervoara moraju biti ispod nivoa vode, gde je energija talasa maksimalna. U tu svrhu izračunat
dio svake posude napuni se morskom vodom, a preostali dio komprimiranim zrakom. Efikasnost lukobrana raste sa povećanjem prečnika
cilindrične posude. Eksperimentalno, koristeći lukobrane, stručnjaci iz kompanija za bušenje u Engleskoj smanjili su amplitudu talasa sa 9 na 1,5 m.
Da biste suzili rezultate pretraživanja, možete precizirati svoj upit navođenjem polja za pretraživanje. Lista polja je prikazana iznad. Na primjer:
Možete pretraživati u nekoliko polja istovremeno:
Logički operatori
Zadani operator je I.
Operater I znači da dokument mora odgovarati svim elementima u grupi:
istraživanje i razvoj
Operater ILI znači da dokument mora odgovarati jednoj od vrijednosti u grupi:
studija ILI razvoj
Operater NE isključuje dokumente koji sadrže ovaj element:
studija NE razvoj
Vrsta pretrage
Kada pišete upit, možete odrediti metodu kojom će se fraza tražiti. Podržane su četiri metode: pretraživanje uzimajući u obzir morfologiju, bez morfologije, pretraživanje po prefiksu, pretraživanje po frazi.
Podrazumevano, pretraga se vrši uzimajući u obzir morfologiju.
Za pretraživanje bez morfologije, samo stavite znak "dolar" ispred riječi u frazi:
$ studija $ razvoj
Da biste tražili prefiks, morate staviti zvjezdicu nakon upita:
studija *
Da biste tražili frazu, morate upit staviti u dvostruke navodnike:
" istraživanje i razvoj "
Traži po sinonimima
Da biste uključili sinonime riječi u rezultate pretraživanja, morate staviti hash " #
" ispred riječi ili prije izraza u zagradama.
Kada se primijeni na jednu riječ, za nju će se pronaći do tri sinonima.
Kada se primijeni na izraz u zagradi, svakoj riječi će se dodati sinonim ako se pronađe.
Nije kompatibilno s pretraživanjem bez morfologije, pretraživanjem prefiksa ili pretraživanjem fraza.
# studija
Grupisanje
Da biste grupirali fraze za pretraživanje, morate koristiti zagrade. Ovo vam omogućava da kontrolišete Booleovu logiku zahteva.
Na primjer, trebate podnijeti zahtjev: pronaći dokumente čiji je autor Ivanov ili Petrov, a naslov sadrži riječi istraživanje ili razvoj:
Približno pretraživanje riječi
Za približna pretraga morate staviti tildu " ~ " na kraju riječi iz fraze. Na primjer:
brom ~
Prilikom pretraživanja naći će se riječi kao što su "brom", "rum", "industrijski" itd.
Možete dodatno odrediti maksimalni iznos moguće izmjene: 0, 1 ili 2. Na primjer:
brom ~1
Standardno su dozvoljena 2 uređivanja.
Kriterijum blizine
Da biste pretraživali po kriteriju blizine, morate staviti tildu " ~ " na kraju fraze. Na primjer, da pronađete dokumente sa riječima istraživanje i razvoj unutar 2 riječi, koristite sljedeći upit:
" istraživanje i razvoj "~2
Relevantnost izraza
Da biste promijenili relevantnost pojedinih izraza u pretrazi, koristite znak " ^
“ na kraju izraza, nakon čega slijedi nivo relevantnosti ovog izraza u odnosu na ostale.
Što je viši nivo, to je izraz relevantniji.
Na primjer, u ovom izrazu riječ “istraživanje” je četiri puta relevantnija od riječi “razvoj”:
studija ^4 razvoj
Podrazumevano, nivo je 1. Važeće vrednosti su pozitivan realan broj.
Traži unutar intervala
Da biste označili interval u kojem bi se vrijednost polja trebala nalaziti, trebali biste navesti granične vrijednosti u zagradama, odvojene operatorom TO.
Izvršit će se leksikografsko sortiranje.
Takav upit će vratiti rezultate sa autorom koji počinje od Ivanova i završava se sa Petrovom, ali Ivanov i Petrov neće biti uključeni u rezultat.
Da biste uključili vrijednost u raspon, koristite uglaste zagrade. Da biste isključili vrijednost, koristite vitičaste zagrade.
Udaljenost područja bušenja od obalnih baza, složenost i mala brzina vuče, kao i niska autonomija smanjuju efikasnost korištenja polupotopnih bušaćih uređaja . Stoga se za prospekcijsko i istražno bušenje u udaljenim područjima koriste brodovi za bušenje. (Sl. 11).
Glavni način rada brodova za bušenje je bušenje bušotine (85-90% ukupnog vremena rada broda). Stoga su oblik trupa i omjer glavnih dimenzija određeni zahtjevima stabilnosti i obezbjeđenja parkinga uz najmanja moguća kretanja. Istovremeno, oblik trupa mora odgovarati brzini plovila od 10-14 čvorova ili više. Karakteristična karakteristika za brodove za bušenje je mali omjer širine i gaza od 3-4.
| Rice. 11- Usidren brod za bušenje. |
Osim toga, postoji tendencija smanjenja ovog omjera (za plovila “Pelican”, “Saipem II” itd.), što se može objasniti proširenjem radnih područja i zahtjevima za povećanje sposobnosti za plovidbu. Izbor glavnih dimenzija plovila ovisi o potrebnoj nosivosti, koja je određena procijenjenom dubinom bušenja bušotine i autonomijom plovila.
U praksi bušenja istražnih bušotina na moru široko se koriste jednotrupna i višetrupna samohodna i nesamohodna plovila. Od sredine 50-ih do kraja 70-ih za bušenje su korišćena samo plovila sa sidrenim i sidrenim stabilizacionim sistemom, njihov udeo u floti plutajućih bušaćih platformi iznosio je 20-24%. Opseg primjene za brodove za bušenje sa sidrenim stabilizacijskim sistemom ograničen je na dubine mora do 300 m.
Nove perspektive u razvoju pučinskih polja otvorile su se 1970. godine zahvaljujući stvaranju dinamičkog sistema pozicioniranja, čija je upotreba omogućila postavljanje niza rekorda po dubini istraženih akvatorija. Od tog vremena, došlo je do relativno brzog povećanja svjetske flote brodova za duboko morsko bušenje.
Primeri stranih plovila sa dinamičkim stabilizacionim sistemom su "Pelikan" (do dubine mora do 350 m), "Sedko-445" (do 1070 m), "Discoverer Seven Seas" (do 2440 m), "Pelerin " (do 1000 m prve i do 3000 m druge generacije), "Glomar Challenger" (do 6000 m, zapravo je osvojio dubinu mora od 7044 m), "Sedko-471" (do 8235 m).
Samohodni brodovi za bušenje Postoje jednotrupni i dvotrupni (katamarani). Domaće proizvodne organizacije uglavnom koriste one za jedan slučaj. To je zbog nižih kapitalnih troškova njihove proizvodnje, budući da su nastali na temelju gotovih dizajna trupa za ribarska plovila.
Jednotrupni brodovi za bušenje tipa "Diorit", "Diabase", "Charoit", "Kimberlite", koji rade na proizvodnim ekspedicijama VMNPO "Soyuzmorinzhgeologiya", opremljeni su sistemom za stabilizaciju sidra, vretenastim bušaćim uređajima i tehnološkom opremom. za izvođenje inženjersko-geoloških istraživanja u dubokim vodama od 15 do 100 m.
Iskustvo u bušenju ovih brodova otkrilo je niz njihovih projektnih nedostataka, od kojih su glavni nepouzdan sistem stabilizacije na bušotini, mala veličina mjesta bušenja i ograničen broj sjedišta zbog upotrebe serijskih trupova ribarskih plovila. , nemogućnost prenosa potrebnog aksijalnog opterećenja na donju bušotinu pri bušenju vretenastim postrojenjima bez kompenzatora za vertikalne pomake bušotine, nemogućnost izvođenja kompleksa geotehničkih istraživanja bušotine i odabira monolita udubljivanjem zbog upotrebe bušotina geološkog istražnog asortimana prečnika 0,050 - 0,064 m Jedina vrsta istraživanja bušotina koja se može izvesti iz ovih posuda je pritisakometrija.
Tehnološki kompleks svakog plovila sastoji se od uređaja za bušenje, sistema za izvođenje geotehnoloških istraživanja bušotina (statičko sondiranje i uzorkovanje) i jedinice za probijanje dna. Upotreba bušaćeg provodnika (ulaznog stuba) na ovim plovilima nije predviđena. Pogon glavnih mehanizama za bušenje je hidraulički, operacije podizanja su mehanizovane.
U Rusiji trenutno ne postoje specijalizovani brodovi za bušenje istražnih bušotina na dubinama mora većim od 300 m.
Obećavajući tip plovila za bušenje istražnih bušotina su katamarani. U odnosu na jednotrupna plovila istog deplasmana, imaju niz prednosti: veću stabilnost (amplituda kotrljanja katamarana je 2-3 puta manja nego kod jednotrupnih plovila), što omogućava rad u boljim uvjetima u teškim morima (koeficijent radnog vremena ima više brodova s dvostrukim trupom nego jednotrupnih za najmanje 25%)); pogodniji oblik za rad i znatno veća (50%) korisna površina palube (s obzirom da se koristi međutrupni prostor), što omogućava postavljanje potrebne količine teške opreme za bušenje na palubu; plitki gaz i visoka manevarska sposobnost (svaki trup je opremljen olovnim zavrtnjem), što olakšava njihovu upotrebu u uslovima plitke vode. Troškovi izgradnje jednotrupnog broda s uporedivom radnom površinom palube su 20 - 30% veći od cijene katamarana.
 |
| Rice. 12- Brod za bušenje "Katamaran". |
Američka kompanija Reading and Bates izgradila je brod za bušenje Katamaran, koji se sastoji od dvije barže spojene zajedno sa devet nosača (slika 12). Dužina plovila je 79,25 m, širina 38,1 m. Može da buši bunare do 6000 m dubine na bilo kojoj dubini mora. Plovilo je opremljeno: bušaćom platformom visine 43,25 m sa silom dizanja od 4500 kN; rotor; vitlo s dvostrukim bubnjem koje pokreću dva dizel motora; dvije blatne pumpe koje pokreću dva druga dizel motora; jedinica za cementiranje; rezervoari za rastvor gline; osam sidrenih vitla sa električnim pogonom od dva dizel generatora naizmjenična struja snaga 350 kW; stambeni prostor za 110 osoba.
Od brodova za bušenje katamarana sa znatno manjim geometrijskim i energetskim parametrima treba istaknuti domaće katamarane "Geolog-1" i "Geolog Primorja", čije su tehničke karakteristike navedene u nastavku.
"Geolog-1" "Geolog Primorja"
Zapremina, t................. 330 791
Dužina, m................................ 24 35.1
Širina, m................................ 14 18.2
Gaz bez tereta, m................. 1,5 3.26
Visina nadvodnog boka, m 1,7 4,47
Snaga dizel agregata,
glavni................................. 2x106.7 2x225
pomoćni................... 2x50 2x50
Brzina putovanja, čvorovi................. 8 9
Morska sposobnost, bodovi...... 6 8
Uslovi rada:
udaljenost od obale, km......... Do 3 Do 360
minimalna dubina
rya, m......................................... 2 5
uzburkano more, tačke............ 3 4
Minimalna dubina mora na kojoj je moguće bušenje iz katamarana određena je njegovim gazom, maksimalna - dužinom sidrenih sajli. Moguće dubine za bušenje bunara ovise o vrsti bušaćih uređaja instaliranih na katamaranima.
Katamaran "Geolog-1" (Sl. 13) izgrađen je posebno za inženjersko-geološka istraživanja u obalnim vodama Crnog mora.
Katamaran je opremljen: instalacijom UGB-50M sa električnim pogonom za bušenje bušotina do 30 m dubine kroz stijene udarnim, jezgrom i pužnim metodama; podvodna i karotehnička stanica PSPK-69 za proučavanje fizičko-mehaničkih svojstava mekog tla i utvrđivanje litološke strukture morskog dna; seizmičko-akustička stanica "Grunt" za kontinuirano profiliranje u cilju dobijanja informacija o litološkoj strukturi morskog dna u cijeloj zoni između referentnih bušotina. Na istražnom mestu "Geolog-1" je obezbeđen sa četiri sidra, a na dubinama mora do 7 m - dodatno sa dva sidrena šipa dužine 8 m.
Nesamohodne plutajuće bušaće platforme nastaju na bazi nesamohodnih plovila (teglenice, gumenjaci, čamci), drvenih splavova ili metalnih pontona, katamarana i trimarana posebno napravljenih za bušenje.
Od nesamohodnih plovila najčešće se koriste teglenice. Od raznih vrsta teglenica, nisu svi prikladni za operacije bušenja na moru. Najprikladniji tip je barža za suhi teret sa otvorima koji se otvaraju na dnu, tako da se bušaća platforma može ugraditi u sredinu teglenice. Prije početka rada, barža se puni balastom kako bi se dobila veća stabilnost.
Ponekad se za bušenje koriste dvije teglenice istog tipa, uparene s poprečnim gredama. Katamaran se formira s razmakom između teglenica, u kojem se nalazi vrh bunara. Uparivanje barži omogućava korištenje teških bušaćih uređaja i bušenje u nepovoljnim hidrodinamičkim uvjetima mora.
Splavovi za bušenje su najlakše dostupni za proizvodnju. Teški splavovi su duboko u vodi. To povećava njihovu stabilnost, ali povećava gaz i ne isključuje mogućnost da opremu preplavi čak i mali val. Vremenom, splavovi gube svoju plovnost, a njihov vijek trajanja je relativno kratak.
Po svojoj pomjeri, metalni pontoni za bušenje dijele se na lake površine 30-40 m2 i teške površine 60-70 m2. Stabilnost pontona je niska, a koriste se uglavnom u zatvorenim akvatorijima sa morskim valovima do 2 boda.
U Rusiji, prilikom bušenja na polici dalekoistočnih mora, široko se koriste katamarani tipa Amur i trimarani tipa Primorets, koji su mala plovila s ograničenjem plovidbe u uvjetima morskih valova do 5. Prvi su nesamohodni. Potonji se mogu samostalno kretati brzinom do 4 čvora po mirnom vremenu na kratkim udaljenostima unutar istraženog zaljeva. Međutim, oni su također klasificirani kao nesamohodni, jer uvjeti rada u velikoj većini slučajeva prisiljavaju korištenje pomoćnih plovila za njihovo vuču. Navedene katamarane i trimarane razvio je SKV Dalmorgeologiya dd za bušenje istražnih bušotina specifičnih parametara udarnim i rotacijskim metodama i imaju sljedeće tehničke karakteristike:
Katamaran Trimaran
"Amur" "Primorets"
Dužina, m................................ 13,6 18,60
Širina, m................................. 9,0 11,80
Visina bočne strane, m................................ 1,5 1,85
Gaz, m................................ 0,8 0,95
Pomak, t................. 40 65
Broj i težina (kg) ankera......... 4x150 4x250
Sila dizanja bušenja
kula zavijanje, kN................. 200 300
Parametri bunara, m:
dubina vode................................. 25 50
dubina kamenja.......... 25 50
Maksimalni prečnik
cijev za kućište............ 0,146/0,166 0,219/0,243
Rice. 14- Plutajuća bušaća oprema Dalmorgeologiya dd:
A- PBU "Amur": 1 - sidreno vitlo, 2 - rezanje, 3 - bušenje crteža, 4 - oprema za bušenje; b- PBU "Primorets": 1 - nadgradnja, 2 - oprema za bušenje, 3 - bušenje crteža, 4 - putujuće vitlo, 5 - vibrator, 6 - rotator
Trimaran "Primorets" je MODU sa tri trupa serijskih brodova povezanih ravnim mostom od valjanog čelika (sl. 14, b). Pogonski motor i kormilarski mehanizam smješteni su u srednjem trupu, pomaknuti prema krmi u odnosu na bočne. Dizel generator i pumpa za ispiranje nalaze se u dva paralelna bočna trupa trimarana. Na palubi u krmenom dijelu instalacije nalazi se nadgrađe kućnih i uslužnih prostorija, u pramcu se nalazi oprema za bušenje koja sadrži bušaću platformu u obliku slova L, vitlo za udarno bušenje, opremu za hvatanje i vitlo za podizanje cijevi, rotator i vibrator.
Palube platformi Amur i Primorets imaju izreze u obliku slova U za pomicanje platforme od bušotine bez uklanjanja obložnih cijevi tokom oluje, loše vidljivosti ili popravka, a zatim približavanje bušotini radi nastavka bušenja. Nepotopivost i stabilnost ovih instalacija se održavaju kada je bilo koji odeljak poplavljen.
Katamaran "Amur" je PDU sa dva paralelna trupa serijskih čamaca za pecanje rakova, spojenih na vrhu ravnim mostom od valjanog čelika, čineći zajedničku palubu (Sl. 14, A). Snaga i pomoćna oprema instalacije smještena je u trupu katamarana, što je povećalo radnu površinu. Paluba je opremljena bušaćim stubom u obliku slova A, vitlom za udarno bušenje, vibratorom, cijevima za kućište, radnim alatom, kormilarnikom i četiri sidrena vitla.
Glavni: 2. [74-77], 3.
Dodati: 7.
Kontrolna pitanja:
1. Za šta su BS namijenjeni i na koje dubine?
2. Dizajn posude za bušenje.
3. Posebnost u dizajnu SSDR-a iz BS.
4. Šta se koristi za držanje BS?
5. Koje su prednosti BS?
