Буровой понтон представляет собой сварную коробку, состоящую из жесткого металлического каркаса, обшитого листовой сталью толщиной 2—6 мм. Обычно плавучее основание собирают из двух понтонов (катамаран), соединенных между собой поперечными связями. Между понтонами оставляется зазор, в котором размещается устье скважины. Для размещения бурового агрегата, якорных лебедок, бурильных и обсадных труб рабочая площадь основания должна быть равна 70—90 м2.

При бурении в районах с часто повторяющимся волнением, в зоне приливов и отливов, на мелководье применяют понтоны с выдвижными опорами. На точке бурения опоры с помощью лебедок или домкратов опускают через отверстия в понтонах и устанавливают их на дно. Продолжая опускать опоры, основание поднимают на 0,5 м выше максимально возможного уровня воды. В таком положении понтон не испытывает качки и на нем можно работать, несмотря на волнение. По окончании бурения основание опускают на воду, а опоры поднимают наверх. Применять основания с выдвижными опорами невозможно в местах с вязким илистым дном.

При бурении на открытых прибрежных акваториях целесообразно использование судов водоизмещением 60—80 т. Буровое оборудование размещается в центре судна, в кормовой его прорези или в зазоре между двумя судами, соединенными поперечными связями. Для размещения оборудования в центре основания используются суда с открывающимися днищами. На судах, не имеющих такого днища, сооружается специальная шахта для пропуска бурильных и обсадных труб. Легкие буровые агрегаты могут быть размещены на площадке, выдвинутой над бортом судна.

Рис. 1. ПБУ с выдвижными опорами:
а — на плаву; б — во время отлива

При бурении на мелководье, когда глубина моря не превышает высоты основания, можно использовать затопляемые понтоны и баржи. Погружение такого основания на дно в точке, намеченной для бурения скважины, осуществляется заполнением водой емкостей в его корпусе или металлических баков, прикрепленных по бортам. По окончании бурения вода из емкостей откачивается и основание всплывает.

Удержание ПБУ над скважиной осуществляется с помощью четырех или шести якорей, устанавливаемых с кормы и носа.

На плавучем основании (желательно в центре) устанавливается буровая вышка. При круглосуточных работах в суровых климатических условиях вышки обшивают. Однако следует учитывать, что обшивка вышки увеличивает парусность, а следовательно, уменьшает устойчивость буровой установки. На буровых понтонах с выдвижными опорами обшивать вышки нельзя, так как приподнятый над водой понтон и без того имеет повышенную парусность.

Буровое здание на ПБУ представляет собой жесткий металлический каркас, обшитый каким-либо антикоррозийным и теплоизоляционным материалом. Буровое здание должно иметь две двери, открывающиеся наружу, и окна из небьющегося стекла. В палубе, настланной досками толщиной 40—50 мм или стальными рифлеными листами, делается прорезь для прохода бурильной и обсадных колонн. Прорезь, продленная до торца плавучего основания, позволяет отводить буровую установку от скважины без извлечения обсадных труб. На время работы прорезь перекрывается съемными щитами.

При работе в благоприятных климатических условиях применяют ПБУ без бурового задания, что улучшает обзорность и уменьшает парусность установки.

В настоящее время при морском бурении используются буровые агрегаты БУКС-ЛГТ, УПБ-100, УПБ-15М, УКБ-12/25, БСК-2М2-100, УКБ-200/300, УКБ-4, ЗИФ-650М, УКБ-5, УГБ-50М, вибробуровые машины, установки всасывающего эр-лифтного бурения и т. д.

В связи с тем, что в прибрежной зоне морей обычно залегают породы с резко отличающимися физико-механическими свойствами, при выборе бурового агрегата следует отдавать предпочтение такому, который позволяет бурить несколькими способами, соответствующими различному характеру пород разреза.

Приводом буровых агрегатов служат двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели. Наиболее целесообразен электропривод. Питание агрегата электроэнергией осуществляется от дизельных электростанций (ПЭС-15Л, ПЭС-12М, ДЭСМ-30, ДЭСМ-50 и др.), смонтированных в одном из отсеков плавучего бурового основания, в буровом здании или на автономном понтоне, который стыкуется с буровым основанием. Электроэнергия может подаваться к буровому агрегату от какого-либо источника на берегу по морскому кабелю, подвешенному к поплавкам.

Рис. 2. Схемы размещения бурового оборудования на судах:
а — судно с боковой рабочей площадкой; б — судно с центральным расположением бурового агрегата; в — судно с прорезью в кормовой части для бурового агрегата; г — двухкорпусное судно (катамаран): 1 — якорный канат; 2 — якорная лебедка; 3 — стеллаж для бурильных и обсадных труб; 4 — рабочая площадка

Рис. 3. Морская и направляющая колонны:
а — при отливе; б — во время прилива

Извлекаемые из скважины бурильные трубы укладывают в горизонтальное положение на стеллаж, расположенный перед станком вдоль палубы основания. При малых размерах рабочей площадки стеллаж с бурильными трубами размещают на отдельном понтоне, пришвартованном к буровому основанию. Запасные бурильные и обсадные трубы укладывают на стеллажи вдоль наружных стен бурового здания. Мелкий инструмент, коронки и запасные части размещают в отсеках основания.

Горюче-смазочные вещества хранят в баках, встроенных в корпус плавучего основания, или в бочках на специальной площадке кормовой части понтона.

Связь ПБУ со скважиной осуществляется водоотделяющей (морской) колонной обсадных труб. Эта колонна нижним концом заглубляется в грунт, а верхняя ее часть свободно пропущена через направляющую трубу, подвешенную к буровой установке. Во время колебаний уровня моря направляющая труба вместе с ПБУ перемещается в вертикальной плоскости, а морская колонна остается неподвижной. Длина погруженной части направляющей трубы должна быть на 1— 2 м больше максимального колебания уровня моря. Морская колонна при этом всегда будет находиться внутри направляющей трубы.

В качестве морской обсадной колонны используются толстостенные трубы муфтового соединения диаметром 127, 168, 219 мм или трубы ниппельного соединения диаметром 127 и 146 мм. Диаметр направляющей трубы должен быть на порядок больше диаметра морской колонны.

Морскую колонну обсадных труб погружают в грунт до встречи плотных пород. Если на поверхности дна залегают скальные породы, обсадную колонну устанавливают на дно, не заглубляя. При крутом падении скальных пород, обнажающихся на дне или перекрытых маломощной толщей рыхлых отложений, в качестве морской колонны используются трубы колонкового бурения диаметром 146 мм, забуриваемые в скальную породу на глубину 1—2 м без подъема керна, который извлекают при дальнейшем бурении снарядом меньшего диаметра.

Способ бурения скважины в прибрежно-морской зоне выбирается в зависимости от состава и свойства пород,, а также от глубины скважины и мощности слоя воды над ней.

Ударно-канатный способ применяют для бурения глинистых, песчаных, крупнообломочных и рухляковых скальных пород. В общем объеме буровых работ, выполняемых с ПБУ, ударно-канатное преобладает над другими способами бурения. Объясняется это его простотой, удовлетворительным качеством геологической документации и меньшим влиянием на процесс бурения неблагоприятных метеорологических факторов.

Однако ударно-канатное бурение в мелких и пылеватых песках, отличающихся в прибрежной зоне высокой плотностью, малопроизводительно из-за образования пробок и сильных прихватов обсадных труб. Поэтому при встрече указанных пород целесообразно переходить на бурение с подмывом, сущность которого заключается в следующем. Внутрь колонны ниппельных обсадных труб, установленных на забое, опускается колонна бурильных труб с подмывным наконечником на конце. От насоса через бурильную колонну на забой скважины подается вода, которая размывая породу, обеспечивает продвижение обсадной колонны. Подмывной – наконечник обычно опережает башмак обсадной колонны на 0,5—1 м. Размытая порода в виде пульпы по кольцевому пространству между обсадной и бурильной колоннами поднимается на поверхность, поступает в емкость и используется для опробования.

При подаче воды с расходом 2,5-3 м3/с под давлением 2—3 МПа колонна обсадных труб диаметром 127 мм погружается в очень плотные пески со скоростью 2—3 м/мин.

Колонковое бурение применяют в скальных породах и в грунтах, содержащих крупные обломки (валуны) твердых пород. После ударно-канатного бурения наиболее распространено колонковое при работе в прибрежной зоне морей. В зависимости от характера пород разреза бурение ведут твердосплавными или алмазными коронками, а также гидро- и пневмоударниками.

Использование каких-либо механизмов подачи для создания необходимой осевой нагрузки при колонковом бурении нецелесообразно, так как в связи с волнением моря нагрузка на коронку будет постоянно изменяться. Поэтому нагрузку на по-родоразрушающий инструмент создают массой УБТ.

В условиях приливно-отливных колебаний воды осложняется замер глубины и скорости углубления скважины. Приливы затрудняют также наблюдение за выходом промывочной жидкости из водоотделяющей колонны, верхний конец которой оказывается в нижней части направляющей трубы.

В акваториях, открытых морскому волнению целесообразна замена колонкового бурения бурением турбо- или электробурами, опускаемыми в скважину на шланго-кабеле, по которому подается промывочная жидкость, необходимая для очистки забоя скважины от разбуренной породы и привода турбобура. При работе электробуром шлангокабель снабжают проводниками для подвода электроэнергии к забойному двигателю. Шлангокабель, имеющий достаточное сопротивление растягивающим и крутящим нагрузкам, крепится к буровому снаряду, состоящему из породоразрушающего инструмента, колонковой трубы, турбо- или электробура и утяжеленных бурильных труб. Второй конец шлангокабеля намотан на специальный барабан и связан с буровым насосом. При извлечении снаряда из скважины шлангокабель натягивается специальным подъемником гусеничного типа.

Вибрационное бурение применяется при проведении неглубоких скважин в песчаных и глинистых породах. Часть колебаний, передаваемых вибромашиной через бурильную колонну на породоразрушающий инструмент, поглощается водной средой, в связи с чем применение вибрационного бурения ограничивается глубиной моря. Если бурят в породах, не требующих крепления обсадными трубами, при значительной глубине моря или скважины следует использовать забойные вибромашины.

Вращательное бурение с обратной всасывающей промывкой применяется для поисков и разведки россыпных месторождений при небольшой глубине воды (5— 12 м). Обратная циркуляция создается эжекторным насосом. Разбуренная в виде пульпы порода поступает по бурильным трубам в емкость и используется для опробования. В качестве породоразрушающего инструмента используются пикообраз-ные долота, армированные пластинками твердого сплава, или шарошечные. Буровой снаряд вращают со скоростью 0,3— 0,5 с-1. Опробование ведется параллельно с бурением. После проходки 1 м подачу снаряда прекращают, пока вся разбуренная с этого интервала порода не будет выдана в емкость для опробования. Затем бурение продолжают на такой же интервал и т. д.