Установка и способ для обеспечения буровых работ в открытом море - RU2139220C1

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к установке и способу для обеспечения буровых работ на нефть и газ в открытом море, а также в мелких внутренних морях или озерах.

Слово "мелкое" обозначает то, что глубина моря изменяется в диапазоне между 2 м и 10 м на пространстве, покрытом водной поверхностью. Такие моря могут иметь серьезные волновые условия. Таким типичным внутренним морем является Каспийское море. Под встречающимся в данном описании словом "море" следует понимать также пресноводные озера и конечно же любые внутренние водоемы. Известно, что в мелких внутренних морях и озерах осуществляется разведка и эксплуатация месторождений нефти и газа.

Обычные способы связаны с использованием так называемой топкой баржи или в другом случае так называемой буровой установкой с подъемным устройством тендерного бурового модуля, или с использованием платформенного бурового устройства, перемещаемого к фиксированной платформе и устанавливаемого там для бурения скважин.

Топкая баржа - это большое плоскодонное судно с большой площадью поверхности и малой осадкой. Как можно предположить из названия, она используется в основном на топких пространствах, где она перемещается к месту с буровой установкой на борту, расположенной на поднятой палубе. Бурение проводится, когда баржа находится в погруженном положении после приема балласта таким образом, что ее дно покоится на морском дне. Возможность выполнения операций ограничена глубиной моря, которая должна создавать возможность перемещения баржи по поверхности и в то же время быть не слишком большой, чтобы не заливать поднятую палубу.

Буровая установка с подъемным устройством - это плавающий модуль, на котором смонтирована буровая установка. Платформа имеет втягиваемые удлиняемые опоры. С втянутыми опорами платформа плавает по поверхности моря к месту бурения. После прибытия в требуемую точку опоры удлиняются так, чтобы поднять платформу над ожидаемым уровнем наиболее высоких волн, и после этого положение опор временно фиксируется. Так как опоры не должны задевать за морское дно в период, когда платформа перемещается к месту бурения, то этим ограничивается минимальная глубина моря в районе работ. В основном буровые установки с подъемными устройствами непригодны для очень мелкой воды.

Тендерный буровой модуль - это баржа, несущая буровую вышку и связанное с ним бурильное оборудование. Буровая вышка переносится на фиксированную платформу для выполнения бурения обслуживающим персоналом, находящимся на барже. Этот способ не используется на очень мелкой воде и применяется при работе с постоянно фиксированными платформами.

Вышеупомянутые способы позволяют бурить скважины в мелкой воде, но каждый способ ограничен соответствующим диапазоном глубин.

Бурение может также проводиться на фиксированной платформе, используя установленное на платформе буровое устройство, поднятое на платформу с этой целью. Платформа, однако, должна быть большой, чтобы разместить буровую вышку, и является постоянной конструкцией, устанавливаемой до начала бурильных работ, которые могут иметь заранее непредсказуемый результат.

В патенте США N 3793840, кл. E 02 B 17/00, от 26.02.1974, раскрыта установка для обеспечения буровых работ в открытом море, содержащая буровую вышку, опорную конструкцию для буровой вышки, имеющую основание для установки на морском дне, палубу для крепления буровой вышки и пустую полость, позволяющую опорной конструкции плавать к месту бурения и приспособленную к приему балласта внутрь полости таким образом и в таком количестве, чтобы заставить опорную конструкцию опуститься основанием вниз и оставаться на морском дне с палубой над поверхностью моря.

Данной установкой осуществляется способ обеспечения буровых работ в открытом море, включающий доставку по воде к месту бурения полой плавучей опорной конструкции, поддерживающей буровую вышку, имеющей основание для установки на морском дне, и палубу, удаленную от основания на расстоянии, достаточном для того, чтобы поддерживать буровую вышку над уровнем моря, когда основание находится на морском дне, наполнение опорной конструкции балластом в достаточной степени, чтобы заставить ее погрузиться так, чтобы ее основание находилось на морском дне, а палуба - над поверхностью моря.

Раскрытые в указанном патенте США установка и способ имеют те же недостатки, что и ранее описанные способы и установки.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание экономичных установки и способа для обеспечения буровых работ в открытом море, позволяющих осуществлять разведочное бурение и эксплуатацию скважин в воде на глубинах от 2 до 10 метров и использовать стандартные и предназначенные для бурения на твердой поверхности буровые вышки, требующие немного дорогостоящих модификаций.

Этот технический результат достигается тем, что установка для обеспечения буровых работ в открытом море, содержащая буровую вышку, опорную конструкцию для буровой вышки, имеющую основание для установки на морском дне, палубу для крепления буровой вышки и пустую полость, позволяющую опорной конструкции плавать к месту бурения и приспособленную к приему балласта внутрь полости таким образом и в таком количестве, чтобы заставить опорную конструкцию опуститься основанием вниз и оставаться на морском дне с палубой над поверхностью моря, согласно изобретению включает в себя тендерную баржу, приспособленную для перемещения к месту бурения при глубине воды более 1,5 м для обслуживания и обеспечения оборудованием буровой вышки.

Предпочтительно, чтобы тендерная баржа была выполнена с возможностью перемещения при глубине воды от 1,5 до 15 метров.

Желательно, чтобы опорная конструкция была выполнена на основе бетона и имела колодцы, проходящие вертикально через нее и предназначенные для прохождения через опорную конструкцию бура и труб.

Целесообразно, чтобы тендерная баржа имела ключевой паз, приспособленный для размещения в нем опорной конструкции и сцепления с ней.

Можно, чтобы тендерная баржа имела внутренний кожух из стали и внешний кожух из бетона. Это предохраняет баржу от серьезных морозов и льдов, имеющихся в некоторых областях мира зимой, в частности в России, включая Каспийское море.

Желательно, чтобы имелась по крайней мере одна опорная баржа, выполненная с возможностью последующего разъединения с тендерной баржей, и предпочтительно, если таких барж будет две.

Удобно, если имеется баржа для проживания экипажа, выполненная с возможностью соединения без зацепления с тендерной баржой.

Вышеуказанный технический результат достигается также и тем, что способ обеспечения буровых работ в открытом море, включающий доставку по воде к месту бурения полой плавучей опорной конструкции, поддерживающей буровую вышку, имеющей основание для установки на морском дне, и палубу, удаленную от основания на расстоянии, достаточном для того, чтобы поддерживать буровую вышку над уровнем моря, когда основание находится на морском дне, наполнение опорной конструкции балластом в достаточной степени, чтобы заставить ее погрузиться так, чтобы ее основание находилось на морском дне, а палуба - над поверхностью моря, согласно изобретению включает доставку по воде буровой вышки к опорной конструкции, размещение буровой вышки на палубе опорной конструкции и передвижение тендерной баржи к месту бурения при глубине воды более 1,5 м для обслуживания и обеспечения оборудованием буровой вышки.

Целесообразно использовать тендерную баржу, приспособленную для перемещения при глубине воды от 1,5 до 15 метров.

Желательно, чтобы опорная конструкция устанавливалась на тендерной барже перед отплытием к месту бурения и доставлялась на барже к месту ее установки в море.

Можно, чтобы буровая вышка устанавливалась на тендерной барже перед отплытием к месту бурения и затем перемещалась на опорную конструкцию, установленную в море.

Возможно после установки опорной конструкции в требуемом положении осуществить передвижение тендерной баржи к опорной конструкции для размещения последней в ключевом пазу тендерной баржи и сцепления с ней.

Предпочтительно, чтобы по крайней мере одна опорная баржа перемещалась к месту бурения для соединения без зацепления с тендерной баржей.

Можно, чтобы вторая опорная баржа также перемещалась к месту бурения для соединения без зацепления с тендерной баржей.

Желательно, чтобы баржа для проживания экипажа перемещалась к месту бурения для соединения без сцепления с тендерной баржей.

Вариант выполнения изобретения будет описан ниже со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 и фиг. 2 изображают схематически виды сбоку тендерной баржи и опорной конструкции установки для обеспечения буровых работ в открытом море согласно изобретению;
фиг. 3 изображает схематически вид в плане тендерной баржи и опорной конструкции;
фиг. 4 изображает вид сбоку баржи и буровой вышки при выполнении операций на месте.

Установка для обеспечения буровых работ в открытом море включает буровую вышку 1 (фиг. 4), опорную конструкцию и тендерную баржу 3.

Буровая вышка 1 является стандартной установкой, используемой для бурения на твердой поверхности для разведки и при эксплуатации, и поэтому далее описываться не будет.

Опорная конструкция является стандартной и выполнена в форме удлиненного пустого блока 2, в котором бетонные стенки образуют полость (не показана).

Блок 2 выполнен плавучим и может плавать по воде. Блок 2 имеет самое нижнее плоское основание 4 для размещения на дне 5 моря 6 и самую верхнюю плоскую палубу 7, на который устанавливается при ее использовании буровая вышка 1. Пустотелый блок 2 способен принимать балласт хорошо известным способом для установки на морском дне.

Через блок 2 проходят вертикально от его палубы до его основания четыре колодца (не показаны), конструкция которых хорошо известна. Эти колодцы открыты на одном конце на палубе 7 блока и на другом конце на основании 4 и, как хорошо известно, являются каналами для буровых коронок, буровых штанг и труб и обеспечивают доступ ко дну моря при бурении. Высота блока 2 должна быть выбрана так, чтобы при размещении его на месте палуба 7 находилась выше максимально ожидаемого уровня моря и воздействия волн.

Тендерная баржа 3 приспособлена для перемещения к месту бурения при глубине воды более 1,5 м, например от 1,5 до 15 метров. Она включает плоскодонное судно с большой площадью поверхности в соответствии с осадкой судна. Как показано более отчетливо на фиг. 3, баржа 3 имеет плоское дно 9, корму в общем случае в виде плоской стены 10, два плоских вертикальных борта 11 и 12 и нос 13, который образует расположенный по центру ключевой паз 14, приспособленный для размещения блока 2 и сцепления с ним. Дно, корма, борта и нос баржи 3 включают внутреннюю обшивку из стали и внешний кожух из бетона. Баржа 3 разделена на две палубы - нижнюю палубу 15 и верхнюю палубу 16. На нижней палубе 15 размещены службы поддержки бурения и склады. На верхней палубе 16 расположены стойки для труб, помещения и оборудование для бурения.

Как показано на фиг. 4, верхняя палуба 16 снабжена по окружности ограждением 17. Кран 18 на гусеничном ходу предназначен для перемещения компонент относительно верхней палубы 16 и с верхней палубы 16 баржи 3 на палубу 7 блока 2, а также с палубы 7 на палубу 16. Узел 19 стойки труб также показан на фиг. 4.

Для обеспечения бурения в открытом море блок 2 вначале устанавливается на барже 3 и потом доставляется на барже 3 от берега к выбранному месту и устанавливается в море (фиг. 1) посредством подъемных приспособлений, установленных на барже 3. Балласт вводится внутрь блока 2 известным способом так, чтобы опустить его основанием вниз на морское дно (фиг. 2).

Тендерная баржа 3, которая не имеет непосредственного контакта с блоком 2 во время его опускания на дно моря 5, потом перемещается в положение, когда блок 2 расположен между стенами паза 14.

Перед отплытием буровая вышка 1 также устанавливается на палубе баржи 3 и баржа 3 загружается другим необходимым оборудованием и материалами, включая кран 18 и другое уже упомянутое оборудование.

После того, как блок 2 установлен на дне моря, буровая вышка 1 по направляющим устанавливается в гнезда на палубе 7 блока 2. Тендерная баржа 3 после этого остается в положении, когда блок 2 находится внутри паза 13, при этом различное оборудование переносится с баржи на палубу 7 блока 2 для того, чтобы приступить к бурению.

Стандартная опорная баржа или две стандартных опорных баржи, не показанные на фиг. 1-4, могут плавать к тендерной барже для пополнения запасов оборудования и обеспечения других поставок. Одна из этих барж может возвращаться к берегу для пополнения запасов в то время, как другая загружает тендерную баржу.

В дополнение стандартная баржа для проживания экипажа может подходить к тендерной барже.

Опорные баржи и баржа для проживания экипажа могут быть соединены с тендерной баржей трапами или чем-то подобным для того, чтобы создать возможность свободного перехода экипажа между баржами с запасным оборудованием, другими материалами или без них.

Если разведочное бурение оказалось безрезультатным, блок может быть оставлен целым, а буровая вышка и тендерная баржа могут быть сняты и отцеплены и перемещены на другое место для дальнейшей разведки и, кроме того, блок может быть снят со дна моря и перемещен на другое место бурения.

Когда этап использования блока для бурильных работ заканчивается, блок может быть использован на эксплуатационной платформе.

Описанная установка может обеспечивать разведочное бурение и эксплуатацию скважин в воде на глубинах, изменяющихся от 2 до 10 метров.

Бетонный кожух на тендерной барже может обеспечивать защиту от льда толщиной до 1 метра, который обнаруживается в некоторых внутренних морях.

Способ позволяет использовать стандартные и предназначенные для бурения на твердой поверхности буровые установки, требующие мало дорогостоящих изменений.

В некоторых районах мира существуют ограниченные возможности производства или же их не существует вообще, и поэтому все компоненты любой обычной буровой или эксплуатационной платформы должны быть доставлены туда по высокой цене. Все компоненты оборудования, описанного в настоящем изобретении, могут быть изготовлены на местном низкотехнологичном производстве и поэтому цены будут ниже.

Опорная конструкция для буровой вышки может быть использована в качестве эксплуатационной платформы. Если в данном месте требуются дополнительные скважины, то можно добавить дополнительные опорные конструкции различных конфигураций для создания больших многоскважинных платформ. При этом расширение работ можно легко регулировать в зависимости от результатов бурения в данном месте, тем самым избегая рискованной установки больших платформ до получения знаний о реальном состоянии месторождения. Опорные конструкции без скважин могут также быть использованы различными способами в качестве дешевых компонентов эксплуатационных платформ в модульных разработках.

Реферат

Изобретение относится к судостроению, в частности к установкам и способам для обеспечения буровых работ в открытом море, а также в мелких внутренних морях и озерах. Установка для обеспечения буровых работ в открытом море содержит буровую вышку, опорную конструкцию для буровой вышки, имеющую основание для установки на морском дне, палубу для крепления буровой вышки, выполненную в форме бетонного блока, имеющего пустую полость, позволяющую блоку плавать к месту бурения и приспособленную к приему балласта таким образом и в таком количестве, чтобы заставить блок погрузиться основанием вперед и установиться на морском дне с палубой, расположенной над поверхностью моря. Установка имеет тендерную баржу, приспособленную для перемещения к месту бурения при глубине воды более 1,5 м для обслуживания и обеспечения оборудованием буровой вышки. Способ обеспечения буровых работ в открытом море включает доставку по воде к месту бурения полой плавучей опорной конструкции, доставку по воде буровой вышки к опорной конструкции, размещение буровой вышки на палубе опорной конструкции и передвижение тендерной баржи к месту бурения. Достигается создание экономичных установок, позволяющих осуществлять разведочное бурение и эксплуатацию скважин в воде на глубинах от 2 до 10 м. 2 с. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула