Установка и способ для обеспечения буровых работ в открытом море

 

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.

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.

Формула изобретения

1. 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, отличающаяся тем, что она 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.

2. Установка по п.1, отличающийся тем, что тендерная баржа выполнена с возможностью перемещения при глубине воды от 1,5 до 15 м.

3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена из бетона.

4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что опорная конструкция имеет колодцы.

5. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что тендерная баржа имеет ключевой паз, приспособленный для размещения в нем опорной конструкции и сцепления с ней.

6. Установка по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что тендерная баржа имеет внутренний кожух из стали и внешний кожух из бетона.

7. Установка по любому из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что имеет по крайней мере одну опорную баржу, выполненную с возможностью соединения без зацепления с тендерной баржей.

8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что имеет вторую опорную баржу.

9. Установка по любому из пп.1 - 8, отличающаяся тем, что имеет баржу для проживания экипажа, выполненную с возможностью соединения без зацепления с тендерной баржей.

10. 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 достаточно 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 падуба - над поверхностью моря, отличающийся тем, что он 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.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что используют тендерную баржу, приспособленную для перемещения при глубине воды от 1,5 до 15 метров.

12. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что опорная конструкция устанавливается на тендерной барже перед отплытием к месту бурения и доставляется на барже к месту ее установки в море.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что буровая вышка устанавливается на тендерной барже перед отплытием к месту бурения и затем перемещается на опорную конструкцию, установленную в море.

14. Способ по любому из пп.10 - 13, отличающийся тем, что после установки опорной конструкции в требуемом положении осуществляют передвижение тендерной баржи к опорной конструкции для размещения последней в ключевом пазе тендерной баржи и сцепления с ней.

15. Способ по любому из пп.10 - 14, отличающийся тем, что по крайней мере одна опорная баржа перемещается к месту бурения для соединения без зацепления с тендерной баржей.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что вторая опорная баржа также перемещается к месту бурения для соединения без зацепления с тендерной баржей.

17. Способ по любому из пп.13 - 15, отличающийся тем, что баржа для проживания экипажа перемещается к месту бурения для соединения без сцепления с тендерной баржей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4