Многофункциональная многоствольная буровая установка - RU2507366C2
Код документа: RU2507366C2
Чертежи
Описание
Предпосылки создания изобретения
Настоящее изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин в пласте, и в некоторых определенных аспектах к бурению и заканчиванию множества скважин посредством одной буровой установки, и в некоторых определенных аспектах к бурению и заканчиванию множества скважин так, чтобы они располагались относительно близко друг к другу.
Описание существующего уровня техники
Известны самые разнообразные буровые установки и способы, предназначенные для бурения нефтяных и газовых скважин в пласте. При многих известных системах и способах буровая установка бурит только одну скважину, а затем для бурения другой скважины буровую установку перемещают в новое место, часто находящееся рядом с пробуренной скважиной.
На фиг.1А и 1В показана известная буровая установка, в которой известная система TDS1 верхнего привода в буровой вышке 140 подвешена на блоке с грузоподъемным устройством 18, обычным образом подвешенным на буровой вышке 140. Может использоваться стандартный блок и крюк для зацепления стандартного грузоподъемного устройства. Подъемник 74 поддерживает свечу 142 труб, которая включает в себя две или три части бурильной трубы 143. Свеча 142 перемещается с площадки верхового 145 со множеством подготовленных свеч 149 в положение, аксиально совмещенное со скважиной 147. Для подготовки свеч может использоваться, например, шурф 144 для наращивания. Буровой мастер управляет бурением с пульта 141 управления. Стойки 149 располагаются на площадке ST подсвечника. Дополнительно система может включать в себя аварийную тормозную систему и/или аварийное выключающее устройство, причем одно из них или оба могут управляться с пульта 141 управления.
На фиг.2 также показана буровая установка, хорошо известная в технике как система TDS2, которая включает в себя вертлюг с приводом 30 и направляющий механизм 50, установленный на мачте 102 обычной передвижной наземной буровой установки, обозначенной в целом позицией 100. Как будет более полно описано далее, вертлюг с приводом 30 шарнирно крепится посредством плавающего стопорного кронштейна, называемого кареткой 70, к паре круглых оправок 75, которые могут перемещаться в продольном направлении по направляющей 50, установленной на мачте 102. Механизм направляющей 50 проиллюстрирован на фиг.7-9, а каретка 70, проиллюстрированная на фиг.10 и 11, образует систему ограничения крутящего момента.
Буровая установка 100 является обычной 118-футовой (36 м), установленной на транспортном средстве гидравлической раздвижной буровой вышкой, имеющей наклонную мачту 102 с нагрузкой на крюк, достигающей, например, 365 тыс. фунтов (165 т). Мачта обычно наклонена под небольшим углом 119, равным 3½ градуса относительно вертикальной оси 125, центрированной над скважиной.
Мачту 102 шарнирно устанавливают на прицепе 104 и перевозят в горизонтальном положении, при верхней секции 120 мачты, введенной в нижнюю секцию 110 мачты. При установке мачты в вертикальное положение выдвижные секции 110 и 120 поворачивают приблизительно на 90 градусов относительно горизонтальной оси в вертикальное положение с помощью гидравлического подъемника 106. После того, как опоры нижней секции 110 мачты входят во взаимодействие с грунтом или другой несущей поверхностью, рабочую жидкость подают в гидравлические цилиндры, которые поднимают верхнюю секцию 120 мачты в положение, показанное на фиг.1, причем только нижний конец верхней секции 120 проходит вниз в верхний конец нижней секции 110.
Установленное на прицепе оборудование включает в себя буровую лебедку с одним барабаном 105 с приводом от дизельных двигателей через обычные передачи и трансмиссию. Ходовой конец 107 проходит от буровой лебедки 105 вверх через кронблок 108, как показано на фиг.1, для образования ряда линий 109, которые несут на себе талевый блок 112, соединенный с вертлюгом с приводом 30 в системе верхнего привода 20. Рядом с наклонной телескопической мачтой 102 установлены обычная складная подсистема 140, оборудованная покатом 142, рабочим помостом 145, и две группы стеллажей для труб (не показаны), параллельные и помещенные рядом с рабочим помостом.
Система сборки свеч состоит из оттяжного блока 21 консольного хомут-элеватора верхней части буровой установки, установленного непосредственно над шурфом для наращивания, вспомогательного троса 22, вращающегося вертлюжного узла 23 и хомут-элеватора 148. Система постоянно установлена в составе оборудования для использования в любое время.
Вспомогательный трос 22 предназначен для быстрого присоединения к существующим буксировочным канатам с гидравлическим или пневматическим приводом и используется для опускания хомута 24' со стенда для труб в шурф для наращивания, и для подъема всей свечи 25 из шурфа для наращивания к мосткам для установки свечей 136 и для установки свечи 25 обратно на площадку подсвечника SK.
Хомут-элеватор 148 является специально спроектированным элеватором, обладающим, например, грузоподъемностью 2000 фунтов (907 кг) для быстрого соединения и отделения от буровой трубы. Он присоединяется к вспомогательному тросу 22 с использованием вращающегося вертлюжного узла 23 для того, чтобы предотвратить скручивание троса во время схождения свечи 25 при свинчивании в шурфе для наращивания.
В процессе работы свечу 25 соединяют или отделяют от бурильной колонны 150 с использованием элеватора 48.
Направляющая 50 является жесткой и непрерывной и проходит вдоль мачты 102. Направляющая 50 образуется, по меньшей мере, двумя участками: нижним участком 52 и верхним участком 54, прикрепленными к нижнему участку 110 мачты и верхнему участку 120 мачты соответственно (см. фиг.1). Показанная направляющая 50 может состоять, например, из секций трубы 3½ дюйма (89 мм), каждая длиной приблизительно 20 футов (6 м)(для облегчения манипулирования). Однако следует учитывать, что направляющая 50 может быть сформирована из элементов, имеющих некруглое поперечное сечение, таких как двутавровый профиль, без отклонения от базового принципа системы ограничения крутящего момента.
Процедура формирования свечи 25 и ее добавление к бурильной колонне хорошо известна специалистам в данной области техники и здесь не описана.
Известна процедура одновременного бурения множества скважин в пределах ограниченного участка. Обычно в качестве границ бурового устройства применяется структура, имеющая проходящие вертикально стенки, поднимающиеся от буровой площадки. Бурят несколько скважин, причем для каждой применяется отдельный вращающийся стол бурового ротора и отдельная буровая лебедка, установленная со смещением по вертикали от связанного с ней бурового ротора. Предпочтительно отдельные буровые лебедки, связанные с отдельными вращающимися столами буровых роторов, используются только для подачи бурильных труб в сборе в скважину и для содействия самой операции бурения. Для извлечения сборок бурильных труб используют центральную буровую лебедку, вертикально установленную над буровыми лебедками, связанными с конкретными столами буровых роторов. Кроме того, буровые лебедки предпочтительно помещаются на мостках, которые устанавливаются с возможностью вращения относительно вертикальной центральной опоры, так что мостки могут поворачиваться вокруг вертикальной опоры и каретки, образующих часть лебедок, могут двигаться вдоль мостков так, что каретки могут перемещаться и радиально, и вертикально относительно вертикальной опоры. Ограничительная структура из вертикально проходящих стенок делает устройство для бурения скважин пригодным для установки с целью применения для бурения скважин на дне водного объема и для использования при бурении множества скважин в густо населенной местности. Эта гибкость достигается путем сооружения устройства для бурения скважин с внешними стенками ограничивающей структуры в форме фасада, напоминающего коммерческое здание, или в форме водостойкого кессона, который может быть опущен на водное тело, простираясь от дна до поверхности. В одном аспекте этот патент описывает устройство для бурения скважин, расположенное внутри ограничивающей структуры, имеющей цилиндрические кольцевые вертикально проходящие стенки, поднимающиеся с буровой площадки и заключающие в себе множество вращающихся столов буровых роторов, смещенных в сторону друг от друга рядом с указанной буровой площадкой и внутри границ указанных стенок, размещенных так, чтобы вмещать в себя отдельные буровые компоновки, включающие в себя бурильную трубу для бурения отдельных скважин на пространственно разделенных местах на указанной буровой площадке; вертикальную опору, идущую вверх относительно буровой площадки внутри указанной ограничивающей структуры, и отдельные буровые лебедки, связанные вращающимися столами буровых роторов и установленные со смещением по вертикали от каждого из них для манипулирования бурильной трубой и другими частями буровой компоновки, применяемой с соответствующим вращающимся столом бурового ротора, причем каждая из отдельных буровых лебедок установлена на отдельном мостке, проходящем в сторону от вертикальной опоры и опирающемся на вертикально проходящие стенки на расстоянии, превышающем вращающийся стол бурового ротора, с которым она связана.
В некоторых ситуациях желательно бурить скважины для нефти и газа рядом друг с другом, то есть на расстоянии от 8 до 12 футов (2,4-3,6 м) друг от друга (или больше)(платформы часто располагаются в пределах 16-32 футов (4,8-9,6 м) друг от друга). С некоторыми типичными путями бурения скважин, расположенных рядом друг с другом, связаны различные проблемы и недостатки. Часто при использовании установки, предназначенной для бурения одной скважины с последующим перемещением установки для бурения другой скважины, большая часть суммарного времени, израсходованного на бурение множества скважин, не является временем, затраченным на само бурение.
Краткая сущность изобретения
Настоящее изобретение предлагает в некоторых аспектах системы и способы бурения и заканчивания множества скважин, например множества нефтяных или газовых скважин с одной буровой установкой без перемещения всей установки. В одном конкретном аспекте такие системы и способы включают в себя бурение множества скважин для нефти и газа, расположенных рядом друг с другом.
В некоторых аспектах такие системы и способы включают в себя механизмы отдельной установки для бурения скважины для нефти или газа и для заканчивания скважин. В некоторых аспектах механизмы для заканчивания скважины включают в себя механизмы для бурения скважины и/или расцепления бурильной трубы и буровой коронки в пробуренной скважине или вне ее и/или для крепления скважины обсадными трубами, механизмы для установки нагревателя и/или механизмы для цементирования обсаженной скважины и/или механизмы для получения верхней части (которую иногда называют «скважиной для спуска направляющей колонны») скважины, то есть механизмы, применявшиеся ранее для получения скважин для спуска направляющей колонны, скважин с обсадной колонной и/или шурфов для наращивания, но не ограничиваясь ими, например подобные описанным в патентной заявке США № 12/009328, поданной 17 января 2008 и полностью включенной сюда для всех целей.
В одном аспекте буровой станок перемещается в новое положение на установке для начала бурения новой скважины (без перемещения установки) в то время, когда спуско-подъемный механизм помещается над пробуренной скважиной и начинает извлечение бурильной трубы и буровой коронки, которые использовались с буровым станком для бурения пробуренной скважины. В другом аспекте, при котором таким образом были пробурены две скважины, над первой пробуренной скважиной устанавливается цементирующий механизм, который начинает операцию цементирования на месте обсадной трубы, установленной спуско-подъемным механизмом или установленной механизмом для спуска обсадной колонны, отличным от спуско-подъемного механизма, в то время как спуско-подъемный механизм перемещается ко второй пробуренной скважине для извлечения бурильной трубы и буровой коронки из второй скважины, в то время как буровой станок бурит третью скважину. В системах и способах согласно настоящему изобретению могут быть использованы одноразовые или сменные коронки. Кроме того, часть скважины может быть пробурена, например, буровой коронкой на бурильной трубе и частью с использованием способа бурения на обсадных трубах.
В одном определенном аспекте буровой станок является станком для бурения на обсадных трубах, не требующим спуско-подъемного механизма. В некоторых системах и способах согласно настоящему изобретению существует множество (по меньшей мере два) станков для бурения на обсадных трубах на одной буровой установке.
В некоторых аспектах буровые станки, спуско-подъемные механизмы и механизмы для спуска обсадной колонны согласно настоящему изобретению имеют систему укладки труб, как обычно, расположенную перед механизмом (механизмами)(например, как во многих случаях, при которых намеченная к бурению скважина помещается между буровым станком и системой укладки труб и площадкой подсвечника); однако в других аспектах согласно настоящему изобретению система укладки труб располагается позади механизма вместо того, чтобы быть перед механизмом. В некоторых аспектах согласно настоящему изобретению в системе укладки труб используется механизм подъема колонны буровой установки, предназначенный управлением системы укладки труб. В других аспектах бурильная труба поддерживается не плашками, а двумя сторонами замкового соединения. Механизм подъема поднимается на других двух сторонах замкового соединения для устранения потребности в плашках.
В некоторых аспектах множественные механизмы и множественные места расположения скважин размещаются так, что из одной кабины бурового мастера на установке могут быть видны и могут отслеживаться все механизмы и все места расположения скважин на этапах бурений, подъема и цементирования множества скважин. В одном аспекте предлагается система кабины, при которой кабина бурового мастера может перемещаться в разные положения на буровой установке или поперек установки, или по ее периферии. В одном аспекте каждый из множества механизмов (или только один или два из них) может перемещаться по установке, или поперек установки, или по ее периферии. В любой системе согласно настоящему изобретению буровой мастер может также перемещаться в кресле по кабине бурового мастера и, в одном аспекте, он помещается в центре площадки, а кресло поворачивается так, чтобы было можно видеть каждую скважину.
В одном аспекте установка согласно настоящему изобретению включает в себя механизм установки нагревателя, предназначенный для установки нагревательных устройств, приборов, труб и/или конструкции для скважины.
В некоторых аспектах системы и способы согласно настоящему изобретению применяют буровые станки, в которых буровое устройство перемещается, форсируется или опускается для облегчения бурения скважин для нефти или газа. В одном отдельном аспекте буровой станок с приводом от цилиндра согласно настоящему изобретению включает в себя один, два или больше приспособлений с приводом от цилиндра, которые тянут буровое устройство вниз для вдавливания его в грунт.
В некоторых аспектах настоящее изобретение описывает буровой станок с центральной опорой, когда буровой станок установлен с возможностью вращения на центральной опоре, т.е. центральном столбе, так что он может поворачиваться на центральной опоре для того, чтобы располагаться на множестве мест для скважин. В других аспектах дополнительные механизмы (спуско-подъемные, для спуска обсадной колонны, установки нагревателя и/или цементирования) также устанавливаются с возможностью вращения на центральной опоре. Один механизм может устанавливаться над другим или под ним и/или располагаться в шахматном порядке на центральной опоре.
В некоторых аспектах настоящего изобретения перемещающее устройство перемещает отдельные механизмы (буровой, спуско-подъемный, для спуска обсадной колонны, цементирования и/или установки нагревателя) вокруг буровой установки и в одном из аспектов перемещающее устройство может поднимать механизм для его перемещения. В одном отдельном аспекте им является кран, краны или подъемный механизм.
В некоторых аспектах согласно настоящему изобретению предусмотрен дорожный блок, прилегающий к одному месту со множеством шурфов или проходящий на несколько мест со множеством шурфов. В одном аспекте кран и/или кабина бурового мастера подвижно устанавливается на дорожном блоке, и многофункциональная многоствольная установка согласно настоящему изобретению (или несколько из них) располагается рядом с дорожным блоком и может перемещаться относительно дорожного блока из одного места со множеством скважин к другому.
В некоторых аспектах настоящее изобретение предлагает системы и способы, при которых многофункциональная многоствольная установка, предназначенная для бурения и заканчивания скважин для нефти и газа, включает в себя множество механизмов, перемещающихся на самой установке к каждому из нескольких мест расположения шурфов без перемещения всей установки путем перемещения механизмов вокруг или по периферии установки. В некоторых особых аспектах такая установка имеет при наблюдении сверху периферию, не являющуюся прямоугольной, но обычно круглой, эллиптической, овальной, восьмиугольной, шестиугольной, пятиугольной, треугольной, многоугольной или с криволинейной конфигурацией, хотя и не ограничивается этим вариантом. Механизмы могут перемещаться по пути или дорожке вокруг такой периферии, или отдельная подвижная опора, поддерживающая механизмы, может двигаться для перемещения механизмов вокруг периферии от одного места расположения шурфа до другого. В одном аспекте в такой установке кабина бурового мастера помещается по центру, в то время как в другом аспекте кабина бурового мастера также может перемещаться по периферии установки; или перемещаться поперек буровой площадки. В одном аспекте кабина бурового мастера находится на периферии установки, но является стационарной.
В одном аспекте таких установок с одним, двумя, тремя или более механизмами, перемещающимися по периферии установки, один, два, три или больше механизмов и/или кабина бурового мастера могут перемещаться поперек части буровой площадки из одного положения в другое.
В одном аспекте настоящего изобретения предлагается буровая установка, в которой механизм или некоторые механизмы перемещаются по периферии установки, и механизм или некоторые механизмы перемещаются поперек части установки, например, в установке согласно настоящему изобретению буровой станок и цементирующий механизм перемещаются по периферии установки, а спуско-подъемный механизм может перемещаться поперек установки от одного места расположения шурфа к другому. В одном аспекте механизмы, кроме бурового станка, могут перемещаться по периферии установки, а буровой станок может перемещаться поперек установки от одного места расположения шурфа к другому.
Соответственно настоящее изобретение включает в себя признаки и преимущества, которые, как предполагается, позволяют ему совершенствовать технологию бурения скважин для нефти и газа. Характеристики и преимущества изобретения, описанные выше, и дополнительные признаки и преимущества являются очевидными для специалистов в данной области техники из следующего подробного описания предпочтительных вариантов реализации со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Некоторые варианты реализации изобретения не ограничиваются любым особым отдельным признаком, описанным здесь, но включают в себя их сочетания, отличающиеся от существующих технических решений для их конструкции, назначения и/или достигнутых результатов. Признаки изобретения описаны в широком смысле, так что можно лучше понять следующие далее подробные описания в порядке, при котором можно лучше оценить вклад этого изобретения в технику. Существуют, конечно, дополнительные аспекты изобретения, описанные ниже и которые могут быть включены в предмет пунктов настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники, которые видят пользу от этого изобретения, его положений и предложений, поймут, что принципы этого описания могут быть использованы в качестве креативной основы для проектирования других конструкций, способов и систем для реализации и практического применения настоящего изобретения. Формула настоящего изобретения должна рассматриваться как включающая любые законно эквивалентные устройства или способы, которые не отступают от существа и объема настоящего изобретения.
Далее изложены некоторые, но не все цели этого изобретения. В дополнение к конкретным целям, перечисленным ниже для, по меньшей мере, некоторых предпочтительных вариантов реализации, имеются цели и задачи, которые могут быть вполне очевидными для специалиста в данной области техники, обладающие преимуществами, связанными с положениями и описаниями настоящего изобретения. Поэтому целью, по меньшей мере, некоторых предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения является предложение новых, уникальных, эффективных, не имеющих явных недостатков буровых установок, предназначенных для бурения и заканчивания множества располагающихся рядом отдельных скважин.
Настоящее изобретение направлено на решение проблемы и удовлетворение потребностей в этой области и предлагает решение этих проблем и удовлетворение потребностей, связанных с различными возможными вариантами реализации и их эквивалентами. Для специалиста в данной области техники, знакомого с преимуществами, которые дает реализация, принципы, описания и предложения, связанные с настоящим изобретением, другие цели и преимущества будут понятны из следующего описания некоторых предпочтительных вариантов реализации, приведенных с целью раскрытия изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Реферат, который является частью описания, предназначен для того, чтобы позволить публике в целом, а также ученым, инженерам, исследователям и практическим работникам в этой области техники, не знакомым с патентной терминологией или юридической терминологией, быстро определить исходя из реферата область настоящего изобретения. Реферат ни в коем случае не направлен на определение изобретения, каковую задачу выполняет формула изобретения и на ограничение каким-либо образом объема изобретения или его формулы.
Понятно, что различные варианты реализации изобретения могут включать в себя одно, несколько или все раскрытые, описанные и/или перечисленные усовершенствования и/или технические преимущества и/или элементы формулы настоящего изобретения.
Некоторые аспекты, варианты реализации и предпочтительные признаки изобретения представлены здесь. Возможно использование любой комбинации аспектов или признаков, показанных в любом аспекте или варианте реализации, за исключением случаев, когда такие аспекты или признаки взаимно исключают друг друга.
Краткое описание чертежей
Более конкретное описание вариантов реализации изобретения приведено ниже со ссылками на чертежи, которые образуют часть этого описания изобретения. Эти чертежи иллюстрируют некоторые предпочтительные варианты реализации и не ограничивают объем изобретения.
На фиг.1А показан вид сбоку известной буровой установки;
на фиг.1В показан вид сверху установки с фиг.1А;
на фиг.2 показан вид сбоку известной буровой установки;
на фиг.3 показан перспективный вид буровой установки для бурения скважин под нефть и газ согласно настоящему изобретению;
на фиг.4 показан перспективный вид буровой установки для бурения скважин под нефть и газ согласно настоящему изобретению;
на фиг.5А показан перспективный вид буровой установки для бурения скважин под нефть и газ согласно настоящему изобретению;
на фиг.5В показан вид сбоку установки с фиг.5А;
на фиг.5С показан вид в боковой проекции установки с фиг.5А;
на фиг.5D показан вид сверху установки с фиг.5А;
на фиг.6А показан перспективный вид системы бурения для бурения скважин под нефть и газ согласно настоящему изобретению;
на фиг.6В показан вид сверху системы с фиг.6А;
на фиг.7А показан схематический вид сверху, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием установки согласно настоящему изобретению;
на фиг.7В показан схематический вид сверху, демонстрирующий этап способа с фиг.7А;
на фиг.8 показан перспективный вид системы согласно настоящему изобретению;
на фиг.8А показан вид сверху дорожного блока согласно настоящему изобретению;
на фиг.9А показан схематический вид сверху, показывающий места положения многих скважин, которые должны быть пробурены и закончены;
на фиг.9В показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению для бурения в местах, показанных на фиг.9А;
на фиг.9С показан схематический вид сверху, показывающий этапы при бурении и цементировании скважин в местах, показанных на фиг.9А;
на фиг.10 показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению;
на фиг.11 показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению;
на фиг.12 показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению;
на фиг.13 показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению;
на фиг.14 показан схематический вид сверху системы бурения согласно настоящему изобретению;
на фиг.15 показан перспективный вид системы согласно настоящему изобретению;
на фиг.15А показан перспективный вид пола установки и резервуара для бурового раствора системы с фиг.15;
на фиг.15В показан перспективный вид кабины бурового мастера на полу с фиг.15А;
на фиг.15С показан перспективный вид крана на полу с фиг.15А;
на фиг.15D показан перспективный вид частей системы с фиг.15В с системой циркуляции бурового раствора;
на фиг.16А показан перспективный вид, демонстрирующий этап сооружения пола установки с фиг.15А;
на фиг.16В показан перспективный вид, демонстрирующий этап сооружения пола установки с фиг.15А;
на фиг.16С показан перспективный вид, демонстрирующий этап сооружения пола установки с фиг.15А;
на фиг.17А показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17В показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17С показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17D показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17E показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17F показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17G показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17H показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17I показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17J показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17K показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17L показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17M показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17N показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17О показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17P показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17Q показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17R показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.17S показан перспективный вид, демонстрирующий этап способа согласно настоящему изобретению с использованием системы с фиг.15;
на фиг.18 показан перспективный вид системы согласно настоящему изобретению;
на фиг.19 показан перспективный вид системы согласно настоящему изобретению;
на фиг.20А показан перспективный вид системы согласно настоящему изобретению;
на фиг.20В показан перспективный вид системы с фиг.20А;
на фиг.20С показан вид сверху системы с фиг.20А.
Предпочтительные в настоящее время варианты реализации изобретения показаны на перечисленных выше фигурах и подробно описаны ниже. Различные аспекты и признаки вариантов реализации изобретения описаны ниже и некоторые представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. Любые сочетания аспектов и/или признаков, описанные ниже или показанные в зависимых пунктах, могут использоваться за исключением тех случаев, когда такие аспекты и/или признаки взаимно исключают друг друга. Следует понимать, что прилагаемые чертежи и их описания относятся к предпочтительным вариантам реализации и не должны ограничивать изобретение или прилагаемую формулу изобретения. Напротив, существует намерение охватить все модификации, эквиваленты и альтернативы, отвечающие существу и объему изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения. При показе и описании предпочтительных вариантов реализации одинаковые или схожие числовые позиции используются для обозначения одинаковых или схожих элементов. Фигуры не обязательно выполнены в масштабе и некоторые признаки и некоторые виды фигур показаны в увеличенном масштабе или схематично ради наглядности и краткости.
Применяемые здесь и во всех различных частях настоящей заявки термины «изобретение», «настоящее изобретение» и их варианты означают один или более вариантов реализации, и не должны означать заявленное изобретение по любому прилагаемому пункту (пунктам) или по всей формуле изобретения. Соответственно предмет или тема каждой такой ссылки не является и не должна являться автоматически или обязательно частью любого определенного пункта (пунктов) просто из-за такой ссылки. При условии, что они не являются взаимно исключающими или противоречивыми, любой аспект или признак или сочетание аспектов или признаков в любом варианте реализации, описанном здесь, могут использоваться в любом другом варианте реализации, описанном здесь.
Подробное описание изобретения
На фиг.3 показана система 10 согласно настоящему изобретению, которая имеет основание или пол 12 установки с опорами 14, к которому прикреплен вертикальный столб 20. Необязательно применяемый кожух 16 (со сторонами, показанными пунктиром), предназначенный для использования, например, в тяжелых погодных условиях, охватывает большую часть пола 12 установки и имеет верх 17. Кран 18 установлен с возможностью вращения на верхнем конце 21 столба 20. Платформа 13 отходит от пола 12.
На полу 12 выполнено шесть отверстий 15, причем каждое отверстие соответствует и располагается над тем местом на грунте под полом 12, в котором должна быть пробурена и закончена скважина. Возможно размещение любого желательного количества таких скважин (для любого желательного количества скважин).
Буровой станок 30 подвижно устанавливается для перемещения вверх и вниз по балке 31, которая является частью опоры 32, установленной с возможностью вращения на столбе 20. Поперечины 33 соединяются с кольцами 34, которые охватывают столб 20 и вращаются на нем. Буровая лебедка 40 устанавливается на нижней поперечине 33. Балка 35, которая соединяется с нижней поперечиной 33, проходит вниз до верхней поверхности пола 12.
На полу 12 установлена кассета 50 с трубами 52 в ней (например, бурильными трубами). В одном аспекте кассета 50 может перемещаться вокруг пола 12 так, чтобы быть рядом с нужным механизмом. Как показано на фиг.3, кассета 50 располагается рядом с буровым станком 30. Любое и нужное буровое оборудование и приспособления могут располагаться на полу 12, например, устройство 58 для механизированной подвески и развинчивания труб.
Дополнительное оборудование 56 для обработки воздуха на полу 12 подает в систему нагретый или охлажденный воздух 10. Оборудование 56 может располагаться рядом с системой 10, но не на полу 12. Любая система согласно настоящему изобретению, описанная здесь, может иметь оборудование, подобное оборудованию 56. В ковше В собирают буровой раствор, поступающий из ствола скважины.
На фиг.4 проиллюстрирована системе 10а, подобная системе 10 на фиг.3, и одинаковые позиции обозначают одинаковые детали. Дополнительная опора 32а поддерживает дополнительный механизм 30а (показан схематически). Механизм 30а может быть буровым станком, спуско-подъемным механизмом, цементирующим механизмом, механизмом для спуска обсадной колонны, механизмом для установки нагревателя или любым другим механизмом, применяемым или полезным на буровой установке.
Механизм 30а может быть помещен на том же кольце 34, что и механизм 30, или возможно применение отдельных колец для опоры 32а для механизма 30а и его буровой лебедки.
Возможна установка на столбе 20 дополнительного механизма (не показан) на дополнительной опоре (не показана).
На фиг.5А-5D показана система 100 согласно настоящему изобретению, которая имеет пол 102 на четырех опорах 104 (показаны три). Дополнительно система 100 является передвижной (как и система 10) и установленной на колеса 106 (показаны схематически пунктиром; вместо колес могут применяться гусеницы). Пол 102 имеет по всей площади шесть отверстий 108. Каждое из шести отверстий 108 располагается над тем местом на грунте G, в котором хотят пробурить и закончить скважину под нефть и газ. Буровой станок 120 размещается рядом с одним из отверстий 108 и пробуривает ствол скважины долотом 114 на бурильной колонне 112.
Буровой станок 120 может перемещаться вверх и вниз по направляющей 122. Стеллаж 130 для труб позади бурового станка 120 держит бурильную трубу 132 (или, при желании, насосно-компрессорную или обсадную трубу) для использования в бурильной колонне 112. Возможно, как показано пунктиром на фиг.5С, система имеет кожух 136 для плохих погодных условий и дополнительную систему 138 подготовки воздуха (показана схематически) для нагрева или охлаждения воздуха.
Бурильный станок 120 может быть спускающимся буровым станком, цилиндрической установкой или станком с приводом от буровой лебедки.
Спуско-подъемный механизм 140 (фиг.5В) на полу 102 располагается рядом с отверстием 108, через которое уже пробурен буровым станком 120 ствол скважины 109. Спуско-подъемный механизм 140 извлекает из скважины 109 бурильную трубу 132, которая использовалась буровым станком 120. В некоторых случаях этот спуско-подъемный механизм может подвешивать бурильную трубу на бурильном замке, перевернутом на полу, вместо использования плашек. Механизм подъема находится с каждой стороны точки подвешивания.
Механизм 150 цементирования (схематически показан на фиг.5А) помещают для цементирования ствола скважины 111, предварительно пробуренного буровым станком 120 и из которого предварительно спуско-подъемным механизмом 140 извлекли бурильную трубу (или для цементирования при использовании обсадного бурения, когда обсадной трубой манипулирует спуско-подъемный механизм или механизм для спуска обсадной колонны).
Кабина 160 бурового мастера располагается на полу 102. Персонал, находящийся в кабине, например, буровой мастер, может видеть каждое отверстие 108 и каждый механизм, расположенный рядом с отверстием.
Линия 128 обозначает варианты перемещения каждого из механизмов 120, 140, 150. Возможно использование любой подходящей линии перемещения и любого подходящего движущего устройства, предназначенного для перемещения механизмов.
Механизм 140 имеет стеллажную систему 142 для труб, прилегающую к нему, и механизм 150 имеет стеллажную систему 152 для труб, прилегающую к нему. Как показано на фиг.5В, например, стеллаж 130 для труб помещается позади бурового станка 120. Это полностью отличается от известных стеллажных систем для труб, которые располагаются перед буровой системой и в которых отверстие, через которое пробуривают скважину, помещается между буровой системой и стеллажной системой для труб. Размещение стеллажной системы для труб позади бурового станка (или позади другого станка) имеет ряд преимуществ, например, экономию пространства и возможность наблюдения без помех за несколькими операциями и/или несколькими скважинами. Кроме того, в некоторых аспектах настоящего изобретения частью стеллажной системы для труб является подъемная система.
В одном особом аспекте буровой станок 120 является опускающимся агрегатом с приводом от силового цилиндра, показанным, например, на фиг.5В. Силовые цилиндры 127 имеют штоки 129, соединенные с пластиной 133, которая движется по направляющим 137. Силовые цилиндры 127 соединяются с буровым агрегатом 120а. Продвижение штоков 129 вверх ведет к подъему шкивов, которые затем поднимают верхний привод или спуско-подъемный механизм. Отвод штоков 129 ведет к опусканию других шкивов, которые затем опускают верхний привод или спуско-подъемный механизм. Силовые цилиндры могут быть удобными по сравнению, например, с типичным верхним приводным агрегатом в отношении экономии пространства, облегчения управления и возможности не допустить столкновения верхнего привода с полом или с верхней рамой. В одном особом аспекте буровой станок 120 имеет верхний привод или вертлюг с приводом массой от 50 до 75 тонн. В других аспектах при любой системе согласно настоящему изобретению буровой станок является системой верхнего привода массой от 50 до 1250 тонн.
На фиг.6А показана система 200 согласно настоящему изобретению, которая включает в себя несколько систем 100 (любое нужное количество, на участке 201 показано две), прилегающих к дорожному блоку 300 согласно настоящему изобретению. Системы 100 пробуривают и заканчивают множество скважин 210.
Дорожный блок 300 включает в себя соединенные дорожные секции 302, опирающиеся на опоры 304. В одном аспекте опоры проходят вниз к породе на участке 201 (например., не ограничиваясь этим, сквозь верхний слой почвы, тундру, болото, торф, песок, неустойчивый грунт или материал и/или лед). Дополнительно на дорожных секциях 302 полупостоянно или подвижно устанавливают кран 310 для использования при работе любой из систем 100.
Каждая система 100 может содержать все механизмы, требуемые для бурения и заканчивания множества скважин, или, возможно, каждая система 100 может иметь только механизмы определенного назначения. Например, но не в качестве ограничения, механизм 100 справа на фиг.6А может иметь буровой станок 120b и связанную с ним стеллажную систему 120с для труб и спуско-подъемный механизм 140b со связанной с ним стеллажной системой 140с для труб, в то время как буровой станок слева на фиг.6А (который должен перемещаться слева направо вслед за буровым станком 100 в правой части фиг.6А) имеет механизм для спуска обсадной колонны 150с (с его стеллажной системой 150е для труб) и цементирующий механизм 150d (с его стеллажной системой 150f для труб). Первая буровая система 100 (помещенная справа на фиг.6А) пробуривает стволы скважин и извлекает бурильную трубу, в то время как вторая система устанавливает в стволах скважин обсадные трубы и цементирует обсадные трубы на месте. В одном аспекте каждая установка может выполнить все операции, необходимые для получения всей скважины. После завершения бурения скважины немедленно к ней доставляют обсадные трубы. Согласно настоящему изобретению одна установка может бурить и т.д. всю скважину, или одна установка может бурить одну секцию обсаженной скважины и цементировать ее, после чего пододвигается другая (следующая) установка и бурит следующую секцию этой скважины и т.д. Каждая система 100 может иметь все необходимые механизмы для бурения и заканчивания скважины и может иметь механизм для установки нагревателей, предназначенный для установки нагревателей в стволе скважины.
На фиг.7А и 7В проиллюстрирован один вариант применения бурового станка 100 в системе для последовательной работы на многих скважинах. Как показано на фиг.7А, требуется пробурить шестнадцать скважин (1-8 на линии А и 1-8 на линии В). Как показано на фиг.7А, система 100 бурит все скважины под отверстиями 1-4 на линии А и отверстиями 1-4 на линии В, и заканчивает (или извлекает трубу) отверстия 1А и 1В (или только одно из них). В одном аспекте система 100 заканчивает скважины на линиях 1-3 и частично заканчивает скважины на линии 4. После этого систему перемещают так, что она оказывается над местами расположения стволов скважин 4-7 на линии А и 4-7 на линии В. Таким образом, в то время как различные механизмы работают над уже пробуренными отверстиями, механизм может бурить стволы скважин в местах 5А и 5В, и так для всех шестнадцати стволов скважин.
На фиг.8 показана система 260 с системами 10а согласно настоящему изобретению и система дорожного блока 300. Системы 10а опускают площадку 301 (слева направо на фиг.8) бурения и заканчивания многих стволов скважин, соответствующих множеству отверстий 261, 262, 263 и т.д. (шесть отверстий для каждой группы из нескольких отверстий, шесть показаны для участка размещения отверстий 263, пять показаны для участка размещения отверстий 261; но объем настоящего изобретения допускает наличие такого количества отверстий, которое нужно, включая, но не ограничиваясь этим, два отверстия, три отверстия, четыре отверстия, пять отверстий, семь отверстий или восемь отверстий). Как показано на иллюстрации, система 10а может иметь любую нужную высоту, достаточную для получения стволов скважин нужной глубины. На фиг.8А показан в поперечном разрезе один вариант реализации дорожного блока согласно настоящему изобретению, опирающегося на столбы Р. Облегченное дорожное покрытие LD, которое непосредственно опирается на столбы Р, поддерживает тяжелое дорожное покрытие HD. Тяжелое дорожное покрытие HD является необязательным или, в случае его наличия, оно может по желанию убираться. С другой стороны облегченное дорожное покрытие LD может по желанию удаляться или исключаться.
На фиг.9А показан участок с несколькими местами под скважины W1, W2, W3 и W4. В пределах объема настоящего изобретения возможно наличие любого нужного количества мест под скважины на одном участке (например, два, пятьдесят, двести и т.д.). Во многих случаях они могут быть размещены на расстоянии 10 футов (3 м) друг от друга, но объем настоящего изобретения допускает меньшие (и большие) промежутки между ними.
На фиг.9В показана система 400 согласно настоящему изобретению, которая включает в себя кабину 402 бурового мастера на основании 404, из которой персонал, например буровой мастер, может все время видеть множество механизмов, размещенных по периферии системы. Буровой станок 410, спуско-подъемный механизм 420, механизм 430 для цементирования (который может также выполнять функции установки обсадных труб, или может использоваться отдельный механизм для опускания колонны обсадных труб). Каждый механизм может устанавливаться для перемещения по пути 406 (например, гусеничной, желобковой или рельсовой системе), или же основание 404 может иметь путь 406, установленный с возможностью вращения вокруг, и весь путь 406, поддерживающий механизмы, может вращаться относительно основания 404. Возможно вращение основания 404. Кроме того, как показано выше, может вращаться кресло бурового мастера.
Дополнительно, и это справедливо для любой системы, описанной здесь согласно настоящему изобретению, включая системы, показанные на фиг.3-8, но не ограничиваясь ими, система 400 может включать в себя механизм 440, предназначенный для установки нагревателя, действующего в любом стволе скважины, пробуренном системой 400, или рядом с ним (или с любой системой согласно настоящему изобретению). Механизм 440 может устанавливать нагреватели в уже пробуренном стволе скважины.
На фиг.9С проиллюстрирована система 400, применяемая с буровым станком 410, бурящим ствол скважины W1, спуско-подъемным механизмом 420, поднимающим бурильную трубу из уже пробуренного ствола скважины W4, и механизмом 430 для цементирования, на месте цементирующим обсадную трубу (установленную ранее или механизмом для цементирования, который включает в себя приспособление для опускания колонны обсадных труб, и т.д. или отдельным приспособлением для опускания обсадных труб 450 (дополнительным к системе 400, показанной на фиг.9С). Следующим стволом скважины, который должен быть пробурен, будет ствол скважины W2.
В другом варианте реализации, в системе 500 согласно настоящему изобретению, как показано на фиг.10, буровой станок 510 находится на пути 506 (подобном пути 406), и спуско-подъемный механизм 520 и механизм 530 для цементирования (и механизм для установки нагревателя в случае его наличия) перемещаются на основании 504 (подобно основанию 404). На пути 506 может также располагаться механизм для установки нагревателя. Стеллажная система 508 для труб помещается позади бурового станка 510 (или соединяется с путем 506 или другой соседней структурой). С другой стороны, применяется кран или лебедка.
Как показано на фиг.11, дополнительно в системе 560 согласно настоящему изобретению буровой станок 562 может перемещаться поперек основания 564, и спуско-подъемный механизм 566 и механизм 568 для цементирования помещены на пути 569. Дополнительно (что справедливо для любой системы согласно настоящему изобретению) с любой из систем может использоваться механизм для опускания колонны обсадных труб с фиг.9А-13.
Как показано на фиг.12, кабина бурового мастера может быть помещена в фиксированном положении, будучи соединенной с основанием системы или с какой-либо другой прилегающей к ней структурой. В одном аспекте кабина бурового мастера помещается так, что находящийся в ней персонал может видеть все действующие механизмы и/или все места размещения скважин одновременно. В одном аспекте наблюдение возможно по прямой линии, через камеру (камеры) и/или при вращении кресла бурового мастера для занятия нужного положения для наблюдения.
На фиг.13 показано возможное расположение кабины 403 бурового мастера. Кабина 403 бурового мастера находится на пути 406 (и может располагаться в любом месте на пути 406) и может перемещаться относительно основания 404, как и любой из механизмов. Кран или другое устройство может перемещать кабину 403 бурового мастера в любое нужное место на пути 406. Как показано на фиг.14, кабина 403а бурового мастера может иметь собственный, специально предназначенный для нее путь 406а, который в одном аспекте движется относительно и пути 406, и основания 404.
На фиг.15 показана система 600 согласно настоящему изобретению, которая включает в себя развертываемую конструкцию 602 буровой установки с полом 604, под которым находится множество вибросит 606 с отстойником 606р для бурового раствора (см., например, фиг.15А), и дополнительно, как показано на фиг.15А, со шнековым устройством 606а, предназначенным для перемещения материала в отстойник 606р и из него. Вибросита и отстойник помещаются между местами 611-614 расположения стволов скважины и могут по желанию перемещаться к ним и от них. Для каждого места расположения скважины возможно применение оборудования контроля давления (например, промысловый трубопровод, противовыбросовое устройство и/или отводное устройство 608). Как показано, несколько блоков противовыбросовых устройств 608 помещаются каждый над местом расположения 611-614 ствола скважины. В некоторых особых аспектах скважины, которые должны быть пробурены в местах 611-614, разделяются расстоянием не менее восьми футов (2,4 м) и не более двадцати пяти футов (7,5 м), но любой желательный промежуток соответствует объему настоящего изобретения. В одном особом аспекте скважины разделяются расстоянием около пятнадцати футов (4,5 м). Виброситы 606 опираются на конструкцию 602.
С системой 600 могут использоваться различные механизмы, включая любой механизм из многих систем, показанных на фиг.3-20А, но не ограничиваясь ими. В одном аспекте два буровых станка DM1 и DM2 соединяются или прилегают к конструкции 602 буровой установки, и спуско-подъемный механизм ТМ1 соединяется или прилегает к конструкции 602 буровой установки. Любой механизм может перемещаться в положение над любым местом для скважины. Дополнительно и избирательно механизмы могут поддерживаться оборудованием для контроля давления и/или рамой вокруг любого такого оборудования (например, рамой 608f, показанной на фиг.15, часть которой охватывает устье 608w скважины). В таких случаях буровые нагрузки (груз бурового станка и/или трубной колонны, соединенной с буровым станком, и/или оборудования, соединенного с трубной колонной) поддерживаются оборудованием контроля давления (например, комплектом противовыбросового устройства и/или рамой вокруг него, но не ограничиваясь ими). Дополнительно, как показано, например, на фиг.17N, механизмы опираются на оборудование 608 и не находятся на пути кабины 616 бурового мастера, если она движется по конструкции 602.
Кабина 616 бурового мастера соединяется с конструкцией 602 буровой установки, а другая кабина 618 (или продолжение кабины 616) соединяется с выдвижной конструкцией 622 над системой удаления бурового раствора 620 установки (которая может включать в себя конструкцию отстойника для бурового раствора). Выдвижная конструкция 622 включает в себя приспособления фиксации на месте 621 и силовые выдвижные устройства 623, 624 (например, устройства с силовыми цилиндрами, устройства с ходовыми винтами и/или механизированные устройства, но не ограничиваясь ими). Возможно, что кабина 616 может перемещаться с одного конца конструкции до другого.
Как показано на фиг.15В, кабина 616 бурового мастера помещается на полу 604 конструкции 602 буровой установки и соединяется с ней. Как показано на фиг.15С, кран 630 помещается и соединяется с рельсами 604r на полу 604. Кран 630 на основании 630b имеет роликовые приспособления 632, которые движутся по рельсам 604r. На фиг.15D проиллюстрировано положение активной системы 620 удаления бурового раствора и ее соединение с конструкцией 602 установки (при полностью развернутой конструкции 602 установки).
На фиг.16А-16С проиллюстрированы шаги по развертыванию конструкции 602 установки. Устройства 624 с силовыми цилиндрами присоединяются между верхом 602а и низом 602b конструкции 602 установки. Как показано на фиг.16А, устройства 624 включают, и конструкция 602 установки начинает подниматься. Как показано на фиг.16В, конструкция 602 установки продолжает подниматься. Как показано на фиг.16С, конструкция 602 установки достигает своей полной высоты и фиксируется на месте фиксирующими приспособлениями 625.
Конструкция 602 установки имеет четыре составные опоры 605, каждая из которых состоит из основания 605а, шарнирно соединенной средней секции 605b и верхней части 605с.
На фиг.17А-17S проиллюстрированы операции способа согласно настоящему изобретению по использованию системы 600.
Как показано на фиг.17А, блок противовыбросового устройства 608 поднимают подъемным устройством, например, краном 630 и помещают над местом 613 расположения скважины.
Буровой станок DM1 перемещают к концу конструкции 602 установки и кран 630 начинает подъем бурового станка DM1 (фиг.17В). На фиг.17С показан кран 630, поднимающий буровой станок DM1, а на фиг.17D проиллюстрирован кран 630, держащий буровой станок DM1 вертикально на конце конструкции 602 установки.
На фиг.17Е показан кран 620, перемещающий буровой станок DM1 по рельсам 604r пола 604, поддерживая его. На фиг.17F показан буровой станок DM1 в положении над блоком 608 в то время, когда буровой станок DM1 все еще соединен с краном 630.
На фиг.17G проиллюстрировано устройство 640 укладки труб с трубами для операций спуска, которые перемещаются к месту 613 расположения скважины, например, для подачи трубы для бурения буровым станком DM1 или трубы, например, обсадной трубы для операций спуска.
Как показано на фиг.17Н, кран 630 устанавливает другой блок противовыбросового устройства в положение над местом 614 расположения скважины. Кран 630 присоединяет и поднимает второй буровой станок DM2 (фиг.17I) и помещает его на место над местом 614 расположения скважины (фиг.17J). В то же время буровой станок DM1 осуществляет бурение ствола скважины на месте 613 расположения скважины (фиг.17I-17К).
Как показано на фиг.17К, устройство 640 укладки труб помещают рядом с местом 614 расположения скважины для подачи бурильной трубы для бурения буровым станком DM2, и кран 630 перемещается к концу пола 604, противоположному концу, на котором помещается кабина 616 бурового мастера.
В то время, когда буровые станки DM1 и DM2 начинают бурение, кран 630 помещает другой блок противовыбросового устройства 608 над местом 611 расположения скважины (фиг.17L) и другое устройство 640 укладки труб помещается рядом с местом 611 расположения скважины.
После бурения ствола скважины на месте 613 расположения скважины буровой станок DM1 перемещается краном на место над блоком 608 на месте 611 расположения скважины (фиг.17М), в то время как бурение буровым станком DM2 продолжается.
Как показано на фиг.17N, кран 630 помещает спуско-подъемный механизм ТМ1 на место 613 расположения скважины, и спуско-подъемный механизм начинает спуско-подъемную операцию, например, извлечение бурильной трубы или опускание обсадной трубы в ствол скважины на месте 613 расположения скважины; а бурение продолжают буровой станок DM1 (место 611 расположения скважины) и буровой станок DM2 (место 614 расположения скважины).
Кран 630 перемещает блок противовыбросового устройства 608 (или другое оборудование для контроля давления, если оно применяется) в положение над местом 612 расположения скважины, и устройство 640 укладки труб помещают на этом месте расположения скважины (фиг.17О). В то же время механизмы DM1, DM2 и ТМ1 продолжают свою работу.
На фиг.17Р проиллюстрировано перемещение бурового станка DM2 краном 630 по направлению к месту 612 расположения скважины после того, как кран переместит спуско-подъемный механизм на место 614 расположения скважины. В то же время механизм DM1 продолжает работу, как и спуско-подъемный механизм ТМ1 и механизм для цементирования СМ1 (предварительно перемещенный на место краном) цементирует обсадные трубы, помещенные в ствол скважины.
Как показано на фиг.17Q, буровой станок DM2 начинает бурение ствола скважины на месте 612 расположения скважины в то время как механизмы DM1, DM2, и ТМ1 продолжают свою работу.
На фиг.17R показан спуско-подъемный механизм ТМ1 (после перемещения краном 630), выполняющий подъемную операцию на месте расположения скважины 611 в то время, когда буровой станок DM2 продолжает бурение ствола скважины на месте расположения скважины 612. В то же время кран 630 перемещает буровой станок DM1 к новому месту 615 расположения скважины (после перемещения туда блока 608 и после установки там устройства 640 укладки труб). Механизм для цементирования СМ1 после перемещения на место 614 расположения скважины цементирует обсадные трубы, помещенные в ствол скважины 614.
Как показано на фиг.17S, буровой станок DM1 начинает бурение ствола скважины на месте 615 расположения скважины; буровой станок DM2 завершает операцию бурения в месте 612 расположения скважины и механизм СМ1 для цементирования завершает работу по цементированию ствола скважины.
Дополнительно в любом месте расположения скважины на фиг.17А-17S используется, как нужно, механизм для цементирования. В это время происходит бурение стволов скважин в местах 611 и 613 расположения скважин и установки в них обсадных труб.
На фиг.18 показана система 700 согласно настоящему изобретению с конструкцией 702 установки (подобно конструкции 602 установки) и с кабиной 716 бурового мастера (подобно кабине 616 бурового мастера). Кабину 716 бурового мастера устанавливают на основании 720, которое может перемещаться по полу 704 конструкции 702. Основание 720 имеет множество роликовым приспособлений 722 (четыре, по два с каждой стороны, показаны два), предназначенных для облегчения перемещения основания 720 по полу 704.
Любая описанная здесь система согласно настоящему изобретению может иметь передвижную кабину бурового мастера (например, такую, как описанная для системы 700).
На фиг.19 проиллюстрирована система 730 согласно настоящему изобретению, которая имеет конструкцию 732 установки (подобно конструкциям 602 или 702 установки) с полом 734, под которым может помещаться ряд вибросит 736. Два крана 731, 733 подвижно установлены на полу 734. Каждый кран имеет основание 735 и роликовые приспособления 738.
Система 730 может иметь кабину бурового мастера, как и в любой системе, описанной здесь (например, как в системах, показанных на фиг.15А-18, но не ограничиваясь ими), или она может иметь кабину 739 бурового мастера, помещенную отдельно от конструкции 732 установки, но помещенную так, чтобы видеть всю конструкцию 732 установки и операции, выполняемые на ней (как многие другие системы согласно настоящему изобретению имеют кабину 739 бурового мастера вместо кабины, описанной выше, для каждой такой системы).
Любая система, описанная здесь согласно настоящему изобретению, может иметь несколько подвижных кранов (например, подобно системе 730).
На фиг.20А-20С показана система 750 согласно настоящему изобретению, которая имеет конструкцию 752 установки с полом 754 и возможной крышей 756. Система 750 может быть полностью закрытой, как описано для таких систем выше. Несколько работающих на скважине механизмов подвижно установлены на конструкции 752, включая любой механизм или механизмы, описанные для любой системы согласно настоящему изобретению, описанному выше. Как показано на фиг.20С, система 750 имеет буровые станки 760, спуско-подъемный механизм 762 и механизмы 764 для цементирования. Верхняя часть конструкции 758 поддерживает передвижной кран 770, который может перемещать любой из механизмов в нужное положение. Система 750 располагается над несколькими местами расположения скважин, причем каждое из мест расположения скважины соответствует каждому из шести механизмов, показанных на фиг.20С. Кабина 772 бурового мастера подобна любой кабине бурового мастера, описанной выше, и, в одном аспекте, с механизмами, отведенными с пути, она может быть опущена на пол 754.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает многофункциональные буровые установки, предназначенные для получения множества разделенных промежутками буровых скважин с многофункциональной установки, причем многофункциональная установка в некоторых аспектах включает в себя: основание, перекрывающее несколько мест расположения буровых скважин; несколько механизмов на основании; каждый механизм из нескольких механизмов предназначен для выполнения задачи создания буровой скважины; каждый механизм, перемещающийся по основанию и относительно его в положения, прилегающие к нескольким местам расположения стволов скважин для работы на этих местах так, что несколько стволов скважин могут получаться без перемещения установки от одного места расположения ствола скважины к другому месту; перемещающее устройство, подвижно установленное на основании для перемещения механизмов относительно основания. Такая установка может содержать один или несколько, в любом возможном сочетании, из следующих элементов: несколько механизмов, включая несколько буровых станков и, по меньшей мере, один спуско-подъемный механизм и/или, по меньшей мере, один механизм для цементирования и/или, по меньшей мере, один вспомогательный буровой станок для бурения проводящей части стволов скважин; несколько механизмов, включая, по меньшей мере, один механизм для установки нагревателей; несколько механизмов, включая, по меньшей мере, один механизм бурения на обсадных трубах; несколько механизмов, включая, по меньшей мере, один механизм опускания колонны обсадных труб; несколько механизмов, включая, по меньшей мере, одно устройство трубоукладчика, причем, по меньшей мере, одно устройство трубоукладчика помещается позади (а не между механизмом и местом расположения скважины) механизма из числа нескольких механизмов; кабину бурового мастера, из которой можно видеть все механизмы из нескольких работающих механизмов; кабину бурового мастера, способную перемещаться по основанию для наблюдения установки и/или несколько работающих механизмов; основание является в целом прямоугольным или нет; каждый из полученных стволов скважин является цементированным стволом скважины с обсадной трубой; оборудование для контроля давления, оперативно помещенное на каждом месте расположения скважины; оборудование для контроля давления является одним из промыслового трубопровода, противовыбросового устройства и отводного устройства; оборудование для контроля давления поддерживает буровые нагрузки (например, нагрузки поддерживаются противовыбросовым устройством, рамой вокруг него и/или оборудованием устья скважины); несколько механизмов способны выполнять несколько операций одновременно на, по меньшей мере, двух местах расположения скважины; устройство трубоукладчика, которое является трубоукладчиком с ориентированными в целом вертикально трубами или трубоукладчиком с ориентированными в целом не вертикально трубами; вспомогательный буровой станок, предназначенный для бурения верхней части стволов скважин; прибор системы управления, предназначенный для избирательного управления несколькими механизмами; прибор системы управления, управляющей несколькими механизмами для обеспечения автоматического выполнения их функций; вибросита и отстойник или отстойники для бурового раствора в конструкции установки, избирательно выдвигаемые из нее и, в одном аспекте, вибросита и отстойник (отстойники) для бурового раствора, которые могут выдвигаться из основания независимо от любых устройств контроля давления и/или остального оборудования на каждом месте расположения скважины.
Настоящее изобретение и описанные здесь варианты реализации и то, что охватывается прилагаемой формулой изобретения, хорошо приспособлены для осуществления целей и изложенных пунктов. Некоторые изменения могут быть внесены в предмет обсуждения без отклонения от существа и объема этого изобретения. Понятно, что в объем этого изобретения возможно внесение изменений, и каждый элемент или этап, изложенный в любом из следующих пунктов, должен рассматриваться как относящийся буквально к этому этапу и/или ко всем равнозначным элементам или этапам. Пункты формулы изобретения определяют объем изобретения в юридическом смысле настолько широко, насколько это возможно, в любой форме, в которой оно может использоваться.
Реферат
Группа изобретений относится к системам и способам для бурения и заканчивания множества нефтяных и газовых скважин с одной буровой установкой без перемещения всей установки. Многофункциональная многоствольная буровая установка включает в себя конструкцию буровой установки и множество механизмов для выполнения функций буровой установки. Конструкция буровой установки приспособлена для размещения над и вблизи множества скважин. Множество механизмов функционально соединены с конструкцией и выполнены с возможностью поддержания их, по меньшей мере, одним из оборудования устья скважины и оборудования для контроля давления. По меньшей мере, один из множества механизмов приспособлен для перемещения относительно конструкции буровой установки без перемещения буровой установки. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, сокращение суммарного времени, затрачиваемого на операцию. 5 н. и 88 з.п.ф-лы, 56 ил.
