Буровая установка, установленная на морском дне и предназначенная для бурения нефтяных и газовых скважин - RU2365730C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к буровой установке для бурения нефтяных и газовых скважин. Более конкретно, изобретение относится к буровой установке, установленной на морском дне, предназначенной для бурения нефтяных и газовых скважин и оборудованной буровым модулем и по меньшей мере одним магазином для бурильных труб. Водонепроницаемая цилиндрическая главная конструкция установки содержит концентрические цилиндрические конструкции и снабжена множеством бункеров для хранения бурильных труб, при этом верхние части цилиндрических конструкций и бункеров снабжены соответствующими уплотняющими люками для установки и извлечения оборудования.

Нефтяные и газовые месторождения в подземной формации разрабатывают путем бурения скважины для извлечения нефти и газа на поверхность.

Оборудование, используемое для бурения скважин, состоит главным образом из буровой вышки, имеющей форму конструкции из стальных ферм. На вышке расположены подъемно-транспортные машины с тросами для спуска и подъема бурильных труб. Используется также различное оборудование для перемещения бурильных труб и установки в скважину обсадной колонны.

Морские нефтяные и газовые месторождения разрабатывают, используя плавучие или фиксированные платформы, оснащенные буровым оборудованием. Эти платформы являются большими и дорогими конструкциями, поскольку буровое оборудование имеет большие габариты и массу. Помимо самого бурового оборудования между платформой и морским дном необходимо установить водоотделяющую колонну, обеспечивающую возможность циркуляции бурового раствора во время бурения. Плавучие платформы необходимо также оснащать тяжелыми компенсаторами для предотвращения перемещения платформы относительно морского дна, вызываемого волнами. Часто приходится прерывать операции бурения во время непогоды, что связано с опасностью для персонала и большими расходами. Операции, которые необходимо проводить в плохих погодных условиях и при высокой волновой нагрузке, связаны с большим риском.

Общим недостатком известных методов бурения на больших морских глубинах является то, что они требуют дорогих плавучих платформ, дневная ставка аренды которых очень высока.

Для решения этих проблем и создавалось настоящее изобретение, целью которого является создание буровой установки, которую можно установить на морское дно для выполнения бурения без применения плавучей буровой платформы.

Альтернативой бурения с плавучих буровых платформ является установка буровой установки непосредственно на морском дне, тем самым устраняя необходимость в больших и дорогих платформах.

В современной нефтяной отрасли разработано много видов оборудования для дистанционного управления морскими операциями. Такая технология доступна и может использоваться для дистанционного управления операциями, в которых буровое оборудование установлено непосредственно на морском дне.

Установка буровой установки на морском дне сокращает потребность в морских судах, позволяет использовать меньшие суда ограниченного водоизмещения.

Так, в публикации WO 2004/018826 описана буровая установка, установленная на морском дне, где картриджи с трубами подаются на буровую установку с надводного судна. Эта установка состоит из открытой конструкции, что затрудняет замену любого оборудования кроме картриджей с трубами.

Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение по меньшей мере одного из недостатков известной установки.

Согласно настоящему изобретению эта цель достигается посредством признаков, описанных ниже и приведенных в прилагаемой формуле изобретения.

Буровая установка, установленная на морском дне и предназначенная для бурения нефтяных и газовых скважин, согласно настоящему изобретению снабжена буровым модулем и по меньшей мере одним магазином бурильных труб и отличается тем, что содержит водонепроницаемую цилиндрическую главную конструкцию, имеющую концентрические первую и вторую цилиндрические конструкции, и множество бункеров для хранения бурильных труб, при этом верхние части цилиндрических конструкций и бункеров снабжены соответствующими уплотняющими люками для установки и извлечения оборудования.

Буровой модуль спроектирован как отдельный модуль, содержащий, помимо прочего, буровую машину и механизмы перемещения бурильных труб, которые расположены центрально в цилиндрической главной конструкции. Буровой модуль может проходить в главную конструкцию через отверстия, выполненные сверху. Буровой модуль содержит главную конструкцию, снабженную подъемными цилиндрами, и буровую машину и робот для перемещения труб, оснащенный подъемным и захватным устройствами. Буровой модуль может перемещаться через люк в первой цилиндрической конструкции.

Бурильные трубы также проходят в люки в верхних частях бункеров, а другое оборудование загружается через отверстия во второй цилиндрической конструкции.

На раме основания на морском дне установлен противовыбросовый превентор. Нижняя часть буровой установки снабжена цилиндрической юбкой, выполненной с возможностью зацепления с соответствующей цилиндрической конструкцией на раме основания, тем самым охватывая противовыбросовый превентор.

Буровая установка закреплена на морском дне посредством заранее спущенной рамы основания или непосредственно на морском дне, например, самозасасывающимися якорями. Множество гидравлических стоек прикрепляют буровую установку к раме основания, расположенной на морском дне.

Между судном и буровой установкой проходят гибкие кабели и шланги для управления и мониторинга работы буровой установки. Как упоминалось выше, вся установка заключена в корпус, предотвращающий выбросы в окружающую среду. Бурильные трубы и другое оборудование транспортируются вниз в модули и загружаются в установку через люки.

Управления операциями буровой установки осуществляется дистанционно и с помощью известных транспортных средств с дистанционным управлением.

Преимущественно, буровая установка оснащена элементами плавучести для облегчения операции погружения во время процесса установки на морском дне.

Кроме того, буровая установка выполнена с возможностью проведения ремонтных работ на скважинах и любых работ, необходимых в связи с тампонированием выводимых из эксплуатации скважин.

Далее следует описание неограничивающего примера предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает буровую установку, установленную на морское дно и соединенную с надводным судном гибкими кабелями и шлангами;

фиг.2 - буровой модуль, готовый к проходу в главную конструкцию через люк;

фиг.3 - вид в увеличенном масштабе бурильных труб, готовых к проходу в главную конструкцию через люки;

фиг.4 - вид в увеличенном масштабе бурового модуля;

фиг.5 - бурильный станок перед установкой на морское дно, у рамы основания, к которой прикреплен противовыбросовый превентор.

На фиг.1 показано легкое судно 2, находящееся на поверхности 5 моря, с установленным подъемно-транспортным оборудованием 4. Между судном 2 и буровой установкой 1, установленной на морское дно 6, проходят гибкие трубы и кабели 3 управления.

Главная конструкция буровой установки 1 содержит первую цилиндрическую конструкцию 10 и вторую цилиндрическую конструкцию 1а, расположенную концентрично с первой цилиндрической структурой 10, при этом первую цилиндрическую структуру 10 окружают несколько цилиндрических бункеров 8, и для пропускания магазинов 23 бурильных труб в верхней части бункеров 8 выполнены люки 12.

Нижняя часть второй цилиндрической структуры 1а снабжена гидравлическими опорными стойками 9, которые зацепляются с рамой 7 основания.

Вокруг поверхностной оболочки второй цилиндрической конструкции 1а расположены люки 13 для обслуживающего и ремонтного оборудования (не показано) с использованием дистанционно управляемого транспортного средства 36, оснащенного захватным устройством 38, дистанционно управляемым по кабелю 37.

В верхней части второй цилиндрической конструкции 1а выполнены люки 14 для прохода насосов 32 бурового раствора (фиг.5) и другого вспомогательного оборудования.

Буровое устройство 1 снабжено элементом 15 плавучести для компенсации веса.

Полный буровой модуль 17, показанный на фиг.2 и 3, можно спускать и поднимать центрально, через люк 11 в верхней части первой цилиндрической конструкции 10.

Буровой модуль 17 оснащен всем оборудованием, необходимым для операций бурения.

В этом предпочтительном варианте буровой модуль 17 содержит главную конструкцию 18, для которой имеются круглые концевые детали 30, позволяющие всему буровому модулю вращаться вокруг его продольной оси. В главной конструкции 18 выполнены удлиненные пазы 31, служащие направляющими для бурильной машины 19, связанной с бурильной трубой 27.

Бурильная машина 19 поднимается и спускается гидравлическими цилиндрами 25.

На вершине штока поршня цилиндра 25 имеются шкивы 22. Через эти шкивы 22 проходит трос 26, один конец которого прикреплен к концевой детали 30, а второй - к бурильной машине 19. Такая конструкция позволяет получить ход подъема, вдвое превышающий рабочий ход цилиндра 25.

Буровой модуль 17 снабжен роботом для перемещения бурильных труб 27, который содержит вертикальную колонну 29, прикрепленную к концевой детали 30 и захватным и подъемным устройствами 28, 26, которые перемещаются по цилиндрической колонне и могут перемещаться вертикально и поворачиваться вокруг вертикальной оси колонны для перемещения бурильных труб 27 между центром скважины и пространством для хранения в бункере 8.

Магазины 23 бурильных труб с цилиндрическими крепежными приспособлениями 24 (фиг.3) спускают в бункер 8 через люки 12, расположенные в верхней части бункеров 8.

Нижняя часть второй цилиндрической конструкции 1а снабжена цилиндрической юбкой 34 (фиг.5), которая сцеплена с ответной цилиндрической деталью 35 на раме 7 основания, благодаря чему противовыбросовый превентор закрыт для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Реферат

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин на морском дне, а именно к буровым установкам. Техническим результатом является снижение трудоемкости транспортировки и техобслуживания установки при эксплуатации. Буровая установка устанавливается на морском дне для бурения нефтяных и газовых скважин и дистанционно управляется с надводного судна по трубам и сигнальным кабелям. Главная конструкция буровой установки выполнена из двух цилиндрических конструкций, с которыми соединены несколько бункеров для хранения магазинов бурильных труб. Весь буровой модуль можно спускать и извлекать через люк в верхней части первой цилиндрической конструкции. Буровая установка устанавливается на раме основания посредством гидравлических стоек. При этом установка снабжена цилиндрической юбкой, выполненной с возможностью сцепления с ответной цилиндрической конструкцией на раме основания. Цилиндрическая юбка окружает противовыбросовый превентор для предотвращения загрязнения окружающей среды. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула