Но как обеспечить удержание бурового судна в заданной точке над скважиной при выполнении буровых работ? Ведь ветер, волны, течения все время стараются сместить судно от устья скважины. А большое смещение может привести к недопустимому изгибу и обрыву бурильной колонны.
Конструкторы разработали оригинальную систему удержания судна в точке бурения. Для этого на нем разместят пять водометных подруливающих устройств (ПУ) – три в носовой оконечности и два в кормовой. Управлять их работой будет система динамической стабилизации.
Каждое ПУ представляет собой Т-образный канал в корпусе судна, в вертикальной части которого устанавливается винт регулируемого шага с электродвигателем мощностью 1400 кВт для забора воды из-под киля судна и создания упора за счет выброса воды через один из горизонтальных отростков за борт.
Теперь познакомимся с назначением каждой составляющей сложной системы динамической стабилизации. При подготовке к бурению на грунте в выбранном районе у места будущей скважины установят три гидроакустических маяка-ответчика на расстоянии не более 4000 м друг от друга.
На судне будет находиться гидроакустическая система «Сухона», предназначенная для измерения времени распространения акустических сигналов от маяков до судовых гидроакустических антенн. Затем ЭВМ системы «Сухона» пересчитает время прохождения сигналов в наклонные дальности. При этом будет учитываться заданный оператором профиль вертикального распределения скорости звука в воде, измеренный заранее специальной аппаратурой. Полученная информация о наклонных дальностях передается в автоматизированный высокоточный навигационный комплекс «Поиск» для отображения на индикаторе и дальнейшей обработки.
Судовые гидроакустические антенны установят в специальных звукоизолированных от судовых помещений выгородках в междудонном пространстве в вершинах квадрата со стороной 20 м, а центр квадрата будет совпадать с осью ствола бурильной установки.
В комплексе «Поиск» будут вырабатываться данные о географических координатах гидроакустических маяков-ответчиков и самого судна, а затем эти данные будут переданы в систему управления техническими средствами динамической стабилизации (СУ ТС ДС) «Сельвинит».
Но это еще не все. Непрерывное обеспечение СУ ТС ДС информацией о смещении судна от заданной точки в промежутках между коррекциями от комплекса «Поиск» производит специальный гироинерциальный комплекс «Скиф», где интегрируются ускорения судна в трех координатных плоскостях при его перемещении от заданной точки бурения.
СУ ТС ДС на основе полученной от «Поиска» и «Скифа» информации об отклонении координат и курса судна от заданных оператором, а также с учетом данных о скорости и направлении ветра формирует и выдает управляющие сигналы в локальные системы управления главными двигателями с винтами регулируемого шага и водометными ПУ. Принцип работы системы динамической стабилизации бурового судна состоит в активном противодействии (при помощи работы в нужном направлении винтов главных двигателей и водометных ПУ) возмущающим воздействиям на судно ветра, течения и волн.
Система должна обеспечить удержание судна над скважиной во время операции бурения при глубинах океана до 6000 м с отклонением от заданной точки не более 3 % от глубины (что в два раза более точно, чем на «Гломар Челленджер»). Она определит и будет автоматически удерживать значение курса судна, при котором минимизируется расход мощности на компенсацию внешних возмущений.
Помимо буровой установки, на судне будет размещен комплекс научных лабораторий для обработки, изучения и хранения добытого керна. При подъеме на поверхность керн в первую очередь распиливается на камнерезных станках в продольном направлении. Таким образом получают его коллекционную и рабочую части. Коллекционная часть упаковывается в ящики и помещается в зернохранилище. А рабочую часть ученые начинают изучать.
Оки в первую очередь фотографируют образцы, измеряют их плотность и влажность, проводят отбор газов и петрографическое описание (при этом уточняется структура, условия залегания и минералогический состав).
Очень важно точно определить акустические свойства образцов керна, скорость распространения звуковых колебаний в нем. Это крайне необходимо для того, чтобы по известным акустическим характеристикам образцов керна определить характер осадочных и подстилающих слоев по скорости прохождения акустических волн, характеру их преломления и отражения при сейсмических исследованиях.
Из образцов керна изготавливают шлифы для микроскопического изучения структуры. Определяются механические свойства образцов. Особо важно изучение образцов керна в судовой палеонтологической лаборатории. Там исследуется видовой состав остатков живых организмов и определяется время их проживания, то есть определяется время образования осадочного слоя, откуда взят образец керна. Так же много важной информации дает определение характера намагничивания образца. Многое проясняется при этом из истории подстилающих слоев. Ведь базальтовые породы сохраняют ту магнитную ориентацию, которую они получили во время выхода из земных недр расплавленной массы и ее застывания.
Конечно, все эти исследования предусматривается проводить прямо на буровом судне в судовых лабораториях во время экспедиционного рейса.
Ученые, разрабатывая методику научных исследований на борту бурового судна, предусматривают установку там комплекса аппаратуры и оборудования для выполнения геофизических исследований непосредственно в скважинах, что во много раз увеличит точность и информативность применяемых геофизических методов за счет исключения искажающего влияния слоев грунта, пройденных буром.
Даже из приведенного краткого описания видно, что будет построено действительно уникальное специализированное НИС, в конструкции и оснащении которого наглядно проявятся все достижения науки и техники в нашей стране за последние годы.
Как раскрывают тайны полярных шапок земли
Рассказывая об исследованиях океана, о советских НИС, работающих там, необходимо хотя бы вкратце упомянуть о тех из них, которые специально предназначены для исследования полярных стран. Традиционен интерес советской науки к изучению полярных шапок нашей планеты. Уже первое советское НИС – легендарный «Персей» – предназначалось именно для изучения северных окраинных морей, освоение которых было исключительно важно для развития народного хозяйства страны.
На протяжении многих лет советские научные экспедиции в северные моря отправлялись на ледоколах и транспортных судах ледового плавания, не предназначенных непосредственно для научных исследований. В 50-х гг. в связи с началом советских антарктических экспедиций были построены и оборудованы специальные научно-экспедиционные суда.
Главным назначением этих судов была доставка людей и грузов на береговые научно-исследовательские станции в Антарктиде. Параллельно с этим, используя судовые научные лаборатории и палубные лебедки, ученые проводили исследования в Северном Ледовитом океане и в морях, омывающих Антарктиду.
Одним из первых таких судов был дизель-электроход «Обь» водоизмещением 12 600 т. Построенная в 1954 г. «Обь» в следующем году была переоборудована в экспедиционное судно с девятью научными лабораториями.
5 января 1956 г. судно доставило к берегам Антарктиды состав Первой комплексной антарктической экспедиции АН СССР. С этого времени по 1976 г. оно являлось флагманом советского научного антарктического флота, доставляло ежегодно людей и грузы для антарктических научно-исследовательских станций, выполняло экспедиционно-исследовательские рейсы в Арктике. В 1956–1959 гг. судно участвовало в океанографической съемке антарктических морей.
В 1976 г. «Обь» сменил новый флагман советского научного антарктического флота «Михаил Сомов». Новое судно, построенное в 1975 г, было названо в честь известного советского океанолога и полярного исследователя Героя Советского Союза M. M. Сомова (1908–1973). Михаил Михайлович в 1950–1951 гг. являлся начальником дрейфующей станции «Северный полюс-2», а в 1955–1957 гг. возглавил первую советскую антарктическую экспедицию. Неоценим вклад М. М. Сомова в изучение ледового режима полярных морей.
На научно-экспедиционном судне «Михаил Сомов» водоизмещением 14 185 т размещено 18 научных лабораторий для комплексного изучения антарктических морей и берегов ледового континента. Судно до настоящего времени активно используется для обеспечения советских исследований в Антарктиде и доставки туда на научно-исследовательские станции полярников и грузов.
Серьезным испытанием для экипажа и самого судна явился беспримерный дрейф в зимний период у берегов Антарктиды с 15 марта по 26 июля 1985 г. Экипаж «Михаила Сомова» проявил подлинное мужество и отвагу, а корпус корабля выдержал натиск льдов с первого до последнего дня испытаний, до дня, когда ледокол «Владивосток» помог судну вырваться из ледового плена.
