ПОГРУЖНОЙ ПЕРЕДВИЖНОЙ КЕССОН, ОБЛАДАЮЩИЙ ЛЕДОВЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ, ДЛЯ МОРСКОГО БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН В АРКТИКЕ Российский патент 1996 года по МПК E02D23/00 E02B17/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а более точно касается погружного передвижного кессона, обладающего ледовым сопротивлением и предназначенного для использования в акватории открытого океана со сложными ледовыми условиями, не обладающими ледовым сопротивлением передвижных морских буровых и нефтедобывающих установок.

Арктические морские районы рассматриваются как последний рубеж гигантского проекта развития месторождений нефти и газа. Там находятся обширные нетронутые нефтеносные районы, простирающиеся от Канады и американского моря Бофорта вокруг Северного полярного круга и далее по нефтеносным районам России. В этих районах наблюдалась значительная активность, однако, была осуществлена незначительная добыча в открытом море. Отсутствие добычи в этой области обусловлено главным образом капиталловложениями, чтобы обеспечить добычу на фоне снижающихся в настоящее время цен на нефть. Поэтому, любая разработка месторождения в Арктике продолжает оставаться неэкономичной. Однако, существующие залежи в Арктике делают их разработку стоящим делом. Учитывая способ, которым обычные морские буровые и эксплуатационные системы адаптируются к более низким ценам на нефть, настало время разработать экономически выгодный подход к изыскательским работам, бурению и добыче нефти из морских нефтяных скважин в Арктике.

При подходах, применяющихся не в арктических районах морского бурения и добычи, интерес может представить тот факт, чтобы сделать эти проекты экономически выгодными. Эти подходы могут быть реализованы в виде подводных опорных плит для бурения, бурения с помощью тендерного судна /БТС/ и самоподъемных платформ устьевого оборудования. Концепция подводных опорных плит для бурения работает достаточно успешно в открытом море, однако, она будет неприемлема в Арктике в виде потенциальных проблем, обусловленных размыванием льда на дне моря и последующих ударов об опорную плиту. Кроме того, этот подход не стыкуется с очень ограниченным сезоном бурения в Арктике, который может составлять порядка 100-120 дней. За этот период в лучшем случае можно пробурить и завершить две неглубокие скважины, тогда как фактически для разработки месторождения может потребоваться от 20 до 40 скважин.

Бурение с помощью тендерного судна устраняет проблемы, связанные с буровым оборудованием, расположенным на эксплуатационных платформах. Однако, эти системы не пригодны для использования в Арктике, так как они очень чувствительны к ледовому давлению.

Самоподъемные платформы устьевого оборудования, являющиеся разновидностью бурения с помощью тендерного судна, пригодны для мелководья и районов с благоприятной окружающей средой. Хотя эти системы являются экономичными, однако, они чувствительны к воздействию льда и не пригодны для использования в незащищенном виде в Арктике.

Попытки достичь круглогодичного бурения и эксплуатации до некоторой степени были удовлетворены пятью основными системами, которые либо уже не используются, либо имеют ограниченное применение:
1. ледяные острова;
2. убыточные береговые острова;
3. буровые суда усиленного ледового класса;
4. острова, удерживаемые с помощью неглубоких кессонов;
5. передвижные глубокие кессоны для Арктики.

Ледовые острова имеют очень ограниченное применение, в частности, на глубинах не более 15 м. Общая проблема для ледовых островов заключается в их тенденции к разрушению, и, следовательно, в проблеме поддержания устойчивости ледяной платформы в летние месяцы. Убыточные береговые острова возможны на глубинах от 15 до 20 м. Такие острова являются очень дорогостоящими при их создании и не обладают никакой подвижностью, кроме как того, что может возникнуть потребность в перемещении бурового и/или эксплуатационного оборудования. Кроме того, небольшой уклон в конструкции острова создает проблему с набегающими волнами, в результате чего необходимо постоянно укреплять остров. Могут использоваться буровые суда усиленного ледового класса, однако, они предназначены или для полномасштабного арктического бурения или развитию добычи. Такие установки почти целиком посвящены разведке или эксплуатационному бурению и не имеют практического применения в качестве эксплуатационных установок. Удерживаемые мелкими кессонами острова представляют собой другое возможное решение, однако, они как и убыточные прибрежные острова, подвержены потенциально волновой эрозии. Они также не обладают эффективной конструкцией подводного борта и, как результат, имеют ограниченное применение.

Глубоководные передвижные арктические кессоны нашли до некоторой степени применение при бурении и/или добыче в Арктике. Такие устройства могут работать на глубинах от 40 до 50 м, но предпочтительно в пределах 20 м. Такие устройства являются очень крупными и обычно сочетают бурение с ограниченной способностью пробной эксплуатации. Однако, пространство, занимаемое буровыми системами, является постоянным и составляет порядка 50% от имеющейся площади палубы, в результате чего после завершения бурения это пространство теряется для дальнейшего использования.

Примеры установок такого типа существуют. Ледовые конструкции описаны в патенте США N 4.699.545. Ледовый остров возводится путем распыления воды. Однако, учитывая размер создаваемого ледяного острова, эта процедура является очень продолжительной при условии, что применяется она только зимой. Другой способ создания крупных масс льда, который может использоваться при морском бурении, описан в патенте США N 4.431.346. В патенте США N 4.596.291 описывается плавучая полупогружная буровая платформа, предназначенная для бурения нефтяных скважин. Буровая установка является до некоторой степени подвижной на платформе, чтобы осуществлять бурение из различных мест. Система защищена от льда путем монтажа платформы на погружном понтоне, который может быть выполнен из бетона. С наступлением зимы система поднимается и ее бетонная часть противостоит ударам льда. Для защиты буровой системы в зимние месяцы она может помещаться в одну из колонн, соединенную с понтонной частью, тем самим защищая буровую систему от льда в зимние месяцы. Очевидно, однако, что эта система будет иметь ограниченное использование в районах с тяжелым льдом, как например, в Арктике. Другой вид передвижного полупогружного кессона для использования при бурении скважин описан в патенте США N 5.098.219. Эта система включает погружение кессона под воду, при этом буровая система находится внутри кессона. Экипаж всегда находится внутри кессона, где он перемещается в свои жилые помещения и из них с помощью подъемников. Эта конечно не способствует проведению продолжительного бурения из-за погруженного характера системы.

Полупогружная эксплуатационная система описана в патенте Великобритании N 2.185.446. Система выполнена в виде восьмиугольника, который образует прочную коробчатую конструкцию, окружающую ряд производственных палуб. Однако, эта система связана троcами и, следовательно, не пригодна для использования в Арктике. Кроме того, здесь почти не уделено внимания конструкции подводного корпуса понтона.

Плавучие кессоны, способные погружаться и располагаться на дне океана и пригодные для использования в Арктике, описаны в патенте России N 1.700.138 и канадском патенте N 1.178.812. В соответствии с русским патентом конструкция имеет круглую форму, усиленную по ее периметру и заполненную наполняющим материалом для стабилизации балластированной конструкции. Аналогично кессон по канадскому патенту балластируется для размещения его на дне океана и затем его центральная часть заполняется наполняющим материалом, который поддерживается в незамороженном состоянии. Периметр кессона образует опору, на которой выполняется несущая палуба. Бурение и добыча могут осуществляться с рабочей палубы. Периметр или окружность кессона выполняется с наклонной поверхностью, обеспечивающей движение льда вверх, его разрушение и падение в сторону от кессона. Кессон, находясь в положении, обеспечивает круглогодичное бурение и в любой момент, когда Арктика становится достаточно свободной от ледяного покрова, может всплывать и перемещаться в другое место. Однако в процессе своего использования система может применяться или для эксплуатационного бурения, или для бурения и добычи с последующим увеличением капитальных вложений.

До некоторой степени требования, предъявляемые к буровым и эксплуатационным устройствам, удовлетворялись известными устройствами, в частности, погружным кессоном по канадскому патенту N 1.178.812. Однако капитальные вложения, связанные с этим типом конструкции кессона, требующей своей собственной буровой и/или эксплуатационной установки, остаются по-прежнему слишком большими, делающими поэтому ее использование неэкономичным в условиях Арктики для эксплуатации нефтяной скважины.

В патенте США N 4.786.210 раскрыт погружной передвижной кессон, обладающий ледовым сопротивлением и предназначенный для использования в акватории открытого океана со сложными ледовыми условиями не обладающих ледовым сопротивлением передвижных морских буровых и нефтедобывающих установок. Он включает образованную неподвижными вертикальными передней, боковыми и задней стенками конструкцию с бассейном внутри нее, с палубами, верхняя из которых расположена выше уровня воды в погруженном положении кессона, с наклонным участком на наружной поверхности конструкции, размещенным в погруженном положении кессона выше и ниже уровня воды для направления вверх движущегося на кессон льда и с вырезом в задней стенке. Высота кессона превышает глубину океана в месте погружения.

Однако вышеописанный кессон не способен противостоять большим разрушающим усилиям в течение всей арктической зимы из-за отсутствия у него полного основания и четырех сторон. Лед будет заходить в бассейновую честь кессона и разрушать ее внутреннюю часть в суровые зимние периоды. Поэтому в этих условиях невозможно будет поддерживать воду в бассейне незамерзающей и избежать разрушений.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Этот технический результат достигается тем, что погружной передвижной кессон, обладающий ледовым сопротивлением, предназначенный для использования в акватории открытого океане со сложными ледовыми условиями не обладающих ледовым сопротивлением передвижных морских буровых и нефтедобывающих установок и включающий образованную неподвижными вертикальными передней, боковыми и задней стенками конструкцию с бассейном внутри нее, с палубами, верхняя из которых расположена выше уровня воды в погруженном положении кессона, с наклонным участком на наружной поверхности конструкции, размещенным в погруженном положении кессоне выше и ниже уровня воды для направления вверх движущегося не кессон льда и с вырезом в задней стенке, причем высота кессона превышает глубину океана в месте погружения, согласно изобретению кессон снабжен основанием в виде размещенной по периметру кессона под его стенками окружной опоры и днища, выполненных из сплошного армированного строительного материала, входным затвором, установленным в вырезе, нижняя часть которого ограничена основанием, и внутренними стенками, установленными по периметру кессона и на входном затворе с образованием зазора между наружными и внутренними стенками, при этом палубы размещены между внутренними и наружными стенками, наружная поверхность кессона армирована для противостояния разрушающим усилиям плавающего в океане льда, стенки кессона выполнены с высотой, достаточной для отражения максимальной расчетной волны при погруженном положении кессона, в основании кессона и между внутренними и наружными стенками выполнены балластные отсеки, большая часть каждого из которых расположена ниже уровня воды в погруженном положении кессона, верхняя палуба вдоль каждой из боковых сторон имеет по меньшей мере один люк для бурения и/или добычи, каждая из боковых частей окружной опоры кессона выполнена с проходящей вертикально через нее системой буровых шахт, совмещенных с соответствующим люком, а основание кессона размещено относительно верхней палубы на расстоянии, обеспечивающем вход и выход морских буровых и/или нефтедобывающих установок в плавающем положении кессона при открытом затворе.

Передвижной кессон, выполненный согласно настоящему изобретению, обеспечивает следующее:
1. быстрое достижение первой даты добычи нефти;
2. легкое строительство, установку и присоединение арматуры;
3. использование преобразуемых передвижных морских буровых установок;
4. разделение буровых и эксплуатационных функций по желанию;
5. потенциальное использование законсервированных скважин;
6. применение спаренных буровых установок, что невозможно на других передвижных кессонах, с дополнительным преимуществом, заключающемся в возможности бурения вспомогательной скважины;
7. сведение к минимуму ударной нагрузки бурового оборудования на конструкцию платформы;
8. бурение нескольких скважин благодаря отдельным опорным плитам, т.е. многощелевое бурение;
9. независимую систему;
10. экспорт добытой нефти;
11. возможность перемещения в любой требуемый район Арктики.

Другие аспекты настоящего изобретения и его преимущества станут более понятными из последующего подробного описания со ссылками на чертежи, на которых: фиг.1 изображает перспективный вид погружного передвижного кессона в cooтветствии с настоящим изобретением; фиг.2 изображает передвижной кессон, показанный на фиг.1 со стороны заднего затвора; фиг.3 изображает вид сбоку кессона, показанного на фиг.2, балластированного для его установки на дно океана; фиг.4 изображает перспективный вид передвижного кессона согласно настоящему изобретению, показывающий дополнительные детали окружной конструкции рабочей палубы и отсеков для балласта и хранения; фиг.5 изображает схематически процесс бурения четырех законсервированных скважин с помощью передвижных морских буровых установок; фиг.6 изображает в увеличенном масштабе вид опорной плиты пробуренных законсервированных скважин с бетонным бункером, выполненным в дне океана; фиг.7 изображает вид сверху двух расположенных на расстоянии друг от друга опорных плит с местами расположений промежуточных скважин; фиг.8 изображает перспективный вид передвижного кессона согласно настоящего изобретения, приближающего к законсервированным скважинам, над которыми должен разместиться кессон; фиг.9 изображает вид в сечении, выполненном по буровой шахте кессона, имеющей наклонные кромки, гарантирующие, что нагрузки при установке кессона будут расходиться в стороны от основной зоны бетонного бункера, тем самым гарантируя ему минимальную помеху; фиг.10 изображает частичное сечение задней части кессона с затвором в плавающем положении, удаленном от кессона; фиг.11 изображает частичное сечение задней части кессона с затвором, балластированным в закрытом положении на кессоне; фиг.12 изображает вид сверху в плане кессона с передвижной морской буровой установкой внутри его периметра, защищенной от окружающей среды, и с передвижной морской буровой установкой, разгружающей буровое оборудование на рабочую платформу кессона; фиг.13 изображает перспективный вид кессона, имеющего два буровых устройства, установленных в положение над соответствующими буровыми шахтами, а оставшиеся две передвижные морские буровые установки покидают место с наступлением зимы. фиг.14 изображает размещение подвижной морской буровой установки, производящей бурение на боковой стороне кессона для получения дополнительных скважин в процессе эксплуатации; фиг.15 изображает вход в кессон через открытые задний затвор чувствительной к воздействию льда полупогружной эксплуатационной системы; фиг.16 изображает вид сбоку, показывающий эксплуатационную систему, находящуюся внутри кессона и защищенную от окружающей среды, с самоподъемной установкой, приближающейся к кессону; фиг.17 изображает самоподъемную установку, показанную на фиг. 14 в положении рядом с кессоном для осуществления дополнительного бурения, при продолжении добычи в кессоне; фиг.18 изображает вид сбоку кессона с буровой вышкой в положении на платформе, при этом боковые панели буровой вышки, направленные внутрь кессона, ослаблены относительно других панелей так, что при фонтанировании внутренние панели освобождаются, направляя нефть внутрь кессона для сдерживания и отделения от воды; фиг.19 изображает нефтяной танкер для приема нефти с передвижного кессона; фиг.20 изображает перспективный вид, показывающий выгрузку нефти из передвижного кессона в нефтяной танкер.

Погружной передвижной кессон 10, показанный на фиг.1, находится в плавающем положении, когда он буксируется с помощью буксира 12, соединенного с ним буксировочными тросами 14. У кессона, находящегося на плаву, его задний затвор может быть открыт для обеспечения входа 16 в бассейн 18 кессона 10. Однако при буксировке кессона затвор находится в положении, чтобы закрыть бассейн 16, как показано на фиг.1, где затвор 60 /частично/ закрывает заднюю часть кессона. Кессон 10 имеет противостоящие боковые стенки 20 и 22, соединенные с помощью передней стенки 24. Задняя стенка имеет части 26 и 28, между которыми располагается затвор, завершающий периметр конструкции кессона. Противостоящие боковые стенки, передняя и задняя стенки соединены угловыми частями для образования по существу четырехстороннего кессона, имеющего выполненные под углом угловые части 30, 32, 34 и 36. Периметр кессона является опорой для U-образной рабочей палубы 38, имеющей переднюю часть 40 и противостоящие боковые части 42 и 44 /фиг.12/. На каждой стороне рабочей платформы расположена опорная плита 46 и 48, которая определяет бурение и консервацию эксплуатационных скважин с помощью соответствующей буровой установки.

Передние угловые части 30 и 32 снабжены верхней секцией 48 и 50, которые могут шарнирно откидываться наружу для обеспечения доступа к передним частям боковых палуб 42 и 44 и передней палубе 40 для загрузки самоподъемной буровой установки, как будет описано ниже со ссылками на фиг.12.

Высота кессона является такой, чтобы обеспечить бурение/добычу в открытом море, а когда кессон находится в погруженном положении, как показано на фиг.3, то приемлемые глубины составляют порядка до 50 м Берма или аналогичный фундамент может выполняться для поддержания кессона, когда он погружен на большую глубину.

На фиг. 2 показан кессон 10, находящийся на плаву, при глубине океана, составляющей от 10 до 50 м и обозначенной буквой Д. Кессон 10 в плавающем небалластированном состоянии находится на высоте Н над дном 52 океана. Уровень воды L может находиться выше поверхности 54 основания 56 кессона. Высота воды в бассейне 16, как обозначено буквой Z, может составлять 3-5 м. Будет очевидно, что в зависимости от плавучего положения кессона высота Z уровня воды в бассейне 16 будет изменяться. Необходимость изменения этой высоты станет понятна при рассмотрении перемещения передвижных морских буровых установок и других полупогружных устройств в бассейн 16 кессона и из него.

Кессон 10, когда находится в положении над дном 52 океана, балластируется для погружения в направлении стрелки 58, как показано на фиг.3. Кессон может погружаться с закрытым затвором или находящимся в другом положении. После установки затвора он не предназначен для обеспечения герметичного уплотнения, а просто служит в качестве открывающихся ворот, обладающих ледовым сопротивлением, чтобы обеспечить вход и выход чувствительных к воздействию льда передвижных морских буровых установок и конструкций. Уровень воды в бассейне 16 будет таким же, как уровень воды h. Для погружения кессона 10 его балластные отсеки заполняются балластной жидкостью по крайней мере до тех пор, пока кессон 10 не начнет погружаться. При погружении устойчивость кессона поддерживается буксирами и буксировочными тросами для направления его ориентации. За счет испольэования соответствующих насосов скорость погружения может регулироваться так, чтобы гарантировать требуемое размещение кессона на дне 52 океана. Когда кессон погружается, то высота H между его основанием 56 и дном океана уменьшается до тех пор, пока днище 62 основания 56 не ляжет на дно океана. Кессон выполнен так, что глубина Д образует уровень воды L в районе идущей с наклоном внутрь поверхности 64 баковой стенки 22 или, как показано, на противолежащей боковой идущей с наклоном внутрь поверхности 66 боковой стенки 20. Назначение этой идущей с наклоном внутрь поверхности, как то 64 и 66, будет описано более подробно со ссылками на фиг. 18 при рассмотрении противодействия и разрушения молодого и старого льда, а также участие в отражении волн. Выше наклоненных внутрь поверхностей расположены вертикальные поверхности, например, поверхности 68 и 70, противостоящих боковых стенок 20 и 22. Над этими поверхностями установлены с наклоном наружу участки 72 и 74. Как отмечалось со ссылками на фиг.1, выполненный с наклоном наружу козырек 30, включающий участки 72 и 74, располагается по всему периметру и служит для отражения максимальной расчетной волны, которая может быть от 20 до 30 м, чтобы избежать переливания ее через периметр кессона. Обычно кессон имеет полную высоту 45 м, хотя она может изменяться в зависимости от особых условий местоположения. Желательно, что уровень воды L пересекал идущие с наклоном внутрь поверхности в точке 76 для поверхности 64, чтобы обеспечить по крайней мере 5 м выше и ниже метки 76, которые определяют прилив и отлив. Другие размеры кессона включают: высоту А основания, составляющую примерно 10 м, высоту В идущей с наклоном внутрь стенки 17,5 м, высоту С вертикальной стенки 13,5 м и высоту Е козырька палубы примерно 4 м. Внутри кессона высота рабочих палуб 42, как они представлены рабочими поверхностями 78, 80 и 82, может составлять от 5 до 5,5 м между палубами 73 и 80 и между палубами 80 и 82, чтобы обеспечить общую высоту в пределах 11-12 м от палубы 78 до палубы 82. Верхняя палуба 82 с размерами, выполненными в соответствии с фиг.2, находится на высоте 34 м от днища 62 основания кессона. Будет очевидно, что эти размеры являются только примером и что в зависимости от района, для которого рассчитан кессон, высота может пропорционально увеличиваться или уменьшаться для компенсации глубины Д океана. Будет очевидно также, что рабочие палубы 78 и 80 обычно закрыты наружной обшивкой, например обшивкой 79. Такая обшивка может быть постоянной, но иметь открывающиеся участки, чтобы обеспечить доступ сбоку на палубы 78 и 80.

Когда кессон правильно сбалансирован, то он имеет достаточный вес для размещения его на дне океана таким образом, чтобы обеспечить круглогодичное бурение и/или эксплуатацию скважин без какого-либо смещения кессона по дну океана. Когда требуется, то кессон может дебалластироваться для обеспечения плавучести или его перемещения на другое место работы. Кроме того, как будет описано, задний затвор 60 может открываться, при этом кессон находится в погруженном состоянии, как показано на фиг.3. Когда затвор открыт, то довольно просто заплывать и выходить из бассейна различным передвижным морским буровым установкам и/или эксплуатационным установкам, в результате чего, находясь в бассейне 16, они защищены от окружающей среды. Это, в частности, является важным в зимнее время, когда необходимо защитить чувствительное к разрушающему действию льда буровое или эксплуатационное оборудование от воздействия на него деструктивных сил от движущегося и формирующегося льда.

При сравнении кессона согласно настоящего изобретения с известными, а также за счет различия бассейна внутри кессона, доступ в который обеспечивается с помощью открывающегося затвора, выявляется ряд важных и неожиданных преимуществ. Кессон позволяет использовать легко доступные чувствительные к разрушающему действию льда передвижные морские буровые установки и полномасштабные эксплуатационные установки. Такие установки имеют безопасный проход внутрь кессона и из него, где обеспечивается полная их защита от льда. Достигается значительная экономия денежных средств, что уменьшает первоначальные капиталовложения в систему. В основании кессона и его боковых стенках предусмотрено значительное пространство для балласта и хранения нефти. Балласт используется для установки положения кессона. Хранение нефти является таким, чтобы поддержать круглогодичную морскую загрузку даже из крупного нефтяного месторождения. Кессон может использоваться в качестве тяжелого подъемного средства благодаря его способности принимать внутрь бассейна 16 всевозможные установки, а за счет закрытия обладающего ледовым сопротивлением затвора и балластирования вверх он может перемещать эти установки на большое расстояние как по чистой воде, так и по покрытой льдами воде. Использование такого мощного подъема может осуществляться независимо от других функций кессона, связанных с эксплуатацией нефтяного месторождения.

Эти преимущества и особенности достигаются с помощью кессона, как показано в увеличенном масштабе на фиг.4, где открывающийся затвор 60 показан установленным в свое положение, чтобы закрыть бассейн 16 с целью защиты от льда. Подробности монтажа закрытия и герметизации затвора относительно задних концевых частей 26 и 28 кессона описаны ниже со ссылками на фиг.10 и 11. Периметр затвора, когда он установлен на кессоне, определяется его боковыми сторонами 84 и 86 и основанием 88. Затвор взаимодействует с кромками 84 и 86 частей 26 и 28 задней стенки. Основание 38 также взаимодействует с основанием 56 кессона. Хотя затвор не является водонепроницаемым, однако он достаточно плотно установлен, чтобы предотвратить отрицательное воздействие волн, а также прилива и отлива на операции, производимые в бассейне 16. Будет очевидно, что в зимние месяцы значительное тепло, вырабатываемое при бурении и добыче, используется для сведения к минимуму или полного устранения замерзания воды в бассейне для гарантирования того, чтобы защищенные в бассейне установки не были повреждены.

На верхней палубе 82, снабженной опорной плитой 46 для бурения, расположены направляющие рельсы 90, закрепленные на ее поверхности. Когда козырьковая часть 48 открыта, то самоподнимающаяся буровая установка может спускаться на направляющие рельсы 90 и затем перемещаться по ним для размещения над опорными плитами 46 для начала бурения или консервации. Такой спуск буровой вышки с самоподъемной платформы показан на фиг.12, который будет рассмотрен более подробно ниже. Угловые части 48 козырька могут сниматься различными способами. Предпочтительным из них является снятие козырьковой части 48 с помощью шарнирной конструкции, которая будет рассмотрена со ссылками на фиг.12.

Расположение кают для персонала, работающего на буровой и эксплуатационной установках, обслуживающих кессон, может находиться на передней верхней палубе 40. Такое расположение может быть выполнено в виде многокомнатного отсека. Такой комплекс кают может располагаться выше волноотражающего козырька 94, выполненного на передней стенке 24 кессона. Благодаря размещению буровых вышек и расположению кают на верхней палубе противолежащих боковой и передней палубах зона эксплуатации, хранения материала и монтажа оборудования может выполняться на нижней палубе 78 и 80 стороны 42 и на палубах 96, 98 и 100 передней части периметра кессона. Аналогично для противоположной боковой стороны 42 предусмотрены соответствующие нижние рабочие палубы.

Под опорной влитой 46, как показано на другой стороне кессона, выполнена буровая шахта 102. Последняя содержит бункер 104 с расширяющимся наружу основанием 106. Бункер 104 проходит через палубные конструкции и часть армированного основания кессона, при этом имеются две такие буровые шахты, расположенные на удаленных друг от друга палубах. Таким образом, может осуществляться одновременно бурение двух скважин с помощью соответствующих буровых вышек. Буровые шахты расположены в самой задней части кессона с тем, чтобы находиться на значительном удалении от кают на передней палубе 40. Исходя из размеров кессона это удаление может составлять 100-150 м, которое гарантирует безопасность персоналу и каютам в случае фонтанирования скважины и возникновения пожара.

Боковые стороны или борта кессона изготавливаются из армированного материала, будь то сталь или бетон, при этом их форма и армирование будут рассмотрены более подробно со ссылками на фиг.18. Такое усиление периметра кессона и основания служит для обеспечения нескольких балластных танков в периметре кессона, включая часть основания под затвором 60. Имеется система 108 балластных танков, простирающаяся от буровой шахты 102 вокруг до буровой шахты под опорной плитой 46 палубы 42. Система 108 балластных танков снабжена перегородками для достижения разделения между танками для хранения различных материалов, а также для предотвращения утечки в атмосферу всего балласта в случае повреждения одного или более танков системы 108. Как будет описано со ссылками на фиг.18, наружная часть периметра основания существенно усилена для противостояния обычным ударам льда или т.п. Однако, если судно случайно ударяется о кессон и пробивает наружную обшивку, то в этом случае только один или два балластных танка будут повреждены и потеряют свое содержимое, что не будет иметь какого-либо существенного опрокидывающего влияния на кессон, поскольку существует еще несколько таких же отдельных балластных танков. Аналогично вокруг задней части периметра кессона имеется система 110 балластных танков, которая простирается сзади буровой шахты 102, вокруг и до задней части буровой шахты под опорной плитой 46. Эта система содержит также большое число индивидуальных танков, как и система 108, где балласт может простираться под затвором 60, по периметру основания 56 кессона. Внутри этой окружной системы балластных танков 108 и 110 имеется другая система 112 балластных танков, располагающаяся внутри пола основания 56 бассейна. Внутренняя система балластных танков 112, находящаяся под бассейном 16, содержит решетчатую конструкцию из отсеков балластных танков 114, как показано пунктиром. Эти отдельные балластные танки могут заполняться индивидуально с помощью центральной насосной системы, в которые подается вода или нефть для балласта или в целях хранения. Будет очевидно, что приемлемый баланс между количеством нефти в кессоне и количеством воды, хранящейся в нем, включая вес оборудования на кессоне, является таким, чтобы кессон находился или в плавающем или погруженном положениях, как показано на фиг. 2 и 3. Обычно емкость танков кессона может обеспечивать хранение 600000 барелей нефти. Дополнительные 600000 барелей нефти могут храниться за счет использования соответствующих хранилищ на передвижных морских буровых установках или эксплуатационных установках, которые размещены в бассейне 16. Это дает потенциал хранения нефти порядка 1200000 барелей, при этом оставшейся частью хранящегося является вода, которая по-прежнему обеспечивает достаточный балласт для удержания кессона в погруженном положении, как показано на фиг.3. При потенциале хранения в 1200000 барелей это позволит использовать кессон настоящего изобретения на самой крупной из нефтяных конструкций, задуманных в настоящее время в Арктике. Такие возможности хранения будут конкурировать даже с некоторыми наиболее распространенными конструкциями Северного моря.

Как отмечалось со ссылками на фиг.1 и 4, зона буровой шахты 102 служит для приспосабливания к комбинации из законсервированных скважин и пробуренных с платформы скважин. Зона, предназначенная для связывания предварительно пробуренных скважин, расположена на любом конце промежуточных пробуренных скважин. Прямо ниже каждой из этих зон в дне океана выполнен бетонный бункер. Прямо под каждой из этих зон в дне океана выполняется бетонный бункер. Последний служит для обеспечения бурения с четырьмя опорными плитами с самоподъемной передвижной морской буровой установки. С помощью двух таких бункеров внутри каждой зоны отсека для скважин обеспечивается предварительное бурение до 16 скважин прежде, чем подойдет кессон. Обычно расстояние между каждой из этих связанных зон будет определяться требуемым числом пробуренных с платформы скважин и не будет превышать от 25 до 30 м. Законсервированные скважины могут буриться и цементироваться на месте в летний период, тогда как кессон находится на заключительной стадии изготовления. В начальный период вскрытия льда передвижные морские буровые установки могут использоваться для бурения и цементирования законсервированных скважин, как показано на фиг.5. Могут использоваться четыре отдельных передвижных буровых установки, обозначенные в общем 116, 118, 120 и 122, где каждая из них может бурить и завершать две из четырех законсервированных скважины за обычный летний сезон открытой воды, длящийся 100-120 дней. При способности одновременно разворачивать до четырех самоподъемных установок, как показано на фиг.5, за два летних сезона можно предварительно пробурить до 16 скважин. Это является значительным шагом вперед по сравнению с существующими понятиями об Арктике. Как показано на фиг. 5, законсервированная обсадная колонна 124 содержит пробуренные отдельные скважины 126. Аналогично законсервированная обсадная колонна 128 имеет четыре отдельных скважины 130. Законсервированная обсадная колонна 132 содержит четыре отдельных скважины 134, а колонна 136 четыре скважины 138. Будет понятно, что каждая из передвижных морских буровых установок может устанавливать свою буровую вышку над любой из предложенных скважин без переустановки самой буровой установки.

На фиг.6 в увеличенном масштабе показана законсервированная обсадная колонна. Например, колонна 124 имеет четыре отдельные скважины 126, каждая из которых закрыта с помощью обычного колпакового устройства 140. Бункер 142, в котором находятся скважины 126, обычно изготавливается из цемента и с фундаментом 144 в океанских осадочных породах.

Бункер 142 обычно простирается в дно океана на глубину порядка 10 м. Открытая верхняя часть 146 его имеет периферийную часть 148, которая по существу располагается на одном уровне с дном 52 океана. Следовательно, четыре отдельные самоподъемные передвижные морские буровые установки /ПМБУ/ могут использоваться независимо друг от друга для разработки двух комплектов законсервированных скважин. Это приводит к значительной экономии средств и обеспечивает возможность использования местного бурового оборудования в наладке законсервированных скважин. Для добычи, предполагая, что законсервированные скважины обладают необходимой информацией в отношении их полной производительности, между законсервированными скважинами бурятся необходимые промежуточные скважины. Это показано на фиг. 7, где в конечном счете между скважинами 128 и 136 пробурено множество эксплуатационных скважин 150, обозначенных пунктиром. Обычно при таком удалении законсервированных скважин между ними будет пробурено примерно 20 дополнительных эксплуатационных скважин. Если целями кессона является облегчение бурения эксплуатационных скважин 150 в течение зимних месяцев, когда бурение производится с помощью стандартных МПБУ, то его следует прекратить. Скважины 150 бурятся способом, который будет рассмотрен со ссылками на фиг.12, путем размещения буровых устройств на кессоне, осуществляющих бурение скважин 150 через опорные плиты 46, как рассматривалось со ссылками на фиг.1 и 4.

Как показано на фиг. 8, кессон 10 приближается к законсервированным скважинам 126, 134 и 128, 136 в направлении стрелки 152. Будет очевидно, что при размещении кессона 10 над этими скважинами могут использоваться два или более буксиров 12, как показано на фиг.2, в сочетании с несколькими буксировочными тросами, которые могут располагаться за границами направления буксировки. Будет очевидно, что благодаря размеру и массе кессона, а также способности буксира разрушать лед, кессон может размещаться над законсервированными скважинами после начала замерзания океана. Кессон легко размещается при толщине льда 5-10 см. Будет очевидно, что при такой толщине льда никакие ветры не создадут волны, тем самым существует незначительная вероятность того, что надвигающийся шторм вызовет значительные волны, способные раскачать кессон во время его установки. Или же кессон устанавливается в летние месяцы без ледовой защиты, тогда лучше всего размещать его над законсервированными скважинами во время предсказанных хороших погодных условий. Будет понятно, что при нормальных условиях кессон может размещаться над законсервированными скважинами в течение 12-часовой смены. Хотя фиг.8 является перспективным изображением, однако, будет понятно, что соответствующие буровые шахты 102 и 103 имеют достаточную длину в поперечном сечении, чтобы перекрыть соответствующие комплекты законсервированных скважин 126, 134 и 128, 136. Как отмечалось со ссылками на фиг.5, эти скважины разнесены в стороны примерно на 40 м, и, следовательно, длина в поперечном сечении соответствующей скважины превышает 40 м и обычно колеблется в пределах 50-55 мм. Когда кессон 10 расположен над законсервированными скважинами, при этом его местоположение определяется с помощью визуальных средств, гидролокаторов или других подводных контрольных систем, то при балластировании кессона 10 он начинает погружаться на дно 52 океана и устанавливает соответствующие отсеки 102 и 103 над законсервированными скважинами. Эта операция представлена на фиг.9, на котором показано сечение, выполненное по буровой шахте 102, когда кессон опускается в направлении стрелки 154. Соответствующие бункеры 128 и 136 выполнены по существу на одном уровне с дном 52 океана. Буровая шахта 102, как она определена частью 156 окружной конструкции кессона, через которую проходит, может изготавливаться из армированного бетона или стальной конструкции. Буровая шахта имеет расширяющуюся наружу часть 158, открывающуюся наружу к днищу 62 кессона 10. Расстояние между боковыми стенками 160 и 162 буровой шахты 102 превышает расстояние между соответствующими законсервированными скважинами 128 и 136 примерно на 10-15 м. Будет очевидно, что в зависимости от условий и топографии дна океана наименьшее допустимое расхождение между длиной поперечного размера буровой шахты и законсервированными скважинами может составлять 2-5 м. Расширяющаяся наружу часть 158 соответствующей буровой шахты также служит для обеспечения дополнительного допуска при размещении буровой шахты над законсервированными скважинами и, кроме того, позволяет наращивать неоднородную осадочную породу в этой зоне в то время, как кессон устанавливается на дно 52 океана. После размещения днища кессона 10 на дно океана производится визуальный контроль, чтобы убедиться, что скважины 128, 136 находятся в центре как в продольном, так и поперечном направлениях соответствующей буровой шахты 102. По завершению визуального контроля заканчивается балластировка кессона для его прочной установки на дно океана так, что благодаря его весу предотвращаются любые продольные, поперечные или вращательные перемещения кессона по дну океана.

Следует отметить также, что расширяющаяся наружу часть 158 соответствующей буровой шахты 102 служит для размещения контактной точки основания 62 кессона на значительном расстоянии от бункеров, составляющем от 5 до 7 м или около этого, следовательно, устанавливаемый вес кессона распространяется и распределяется в стороны от бункеров с целью сведения к минимуму любого внешнего давления на них, когда кессон остается в положении на дне океана.

Перед тем, как перейти к обсуждению использования кессона после его размещения над законсервированными скважинами, рассмотрим со ссылками на фиг.10 и 11 способ установки затвора 60 в положение и его открытие для обеспечения доступа в бассейн 16. Открытие затвора необходимо для обеспечения входа и выхода различных частей оборудования, которое требует защиты от окружающей среды в зимние месяцы. Как показано в сечении задней части на фиг.10, в основании 16 выполнены балластные танки 114. Аналогично в окружной части 110 имеются дополнительные балластные танки 164. Отражательный козырек 30 кессона располагается вверх и наружу от боковой стенки 22 над верхней палубой 42. Последняя простирается до задней поверхности 26 кессона, как показано на фиг. 1, с частью 166 отражателя над верхом угловой части 36. Затвор 60 имеет отражатель 168, который выравнивается с задней отражательной частью 170, как показано на фиг.4. На другой стороне кессона отражательная часть 168 затвора выравнивается с отражательной пластиной 172 задней стенки 28. Кроме того, задняя поверхность 174 затвора выравнивается с задними поверхностями 26 и 28 кессона. В плане вертикальной части 176 и наклона 178 они выровнены соответственно с вертикальными частями 180, 182 стенки 126 и 184, 186 стенки 28, как показано на фиг.4. Затвор составляет часть периметра или окружной части кессона и, следовательно, имеет наружную стенку 174, удаленную на расстояние от внутренней стенки 188. Периметр или окружная часть усилена с помощью соответствующего усиления 190, которое может представлять собой арматурную сталь или армированный бетон, идущее вокруг балластных танков 192 и 194 и служащее также для поддержания падуб 196, 198 и 200 в пределах окружной части затвора 60. Последний поставляется со своей собственной независимой системой или для балластирования или добалластирования балластных танков 192 и 194. Это определяет степень плавучести затвора 60. Как показано на фиг.10, затвор 60 балластируется до такой степени, что он плавает, при этом его основание 202 располагается выше задней кромки 204 основания 56 кессона. Затвор может быть самооткрывающимся или может открываться с помощью буксиров, при этом он отводится в открытое положение в задней части кессона, пока не упрется в выступ 206, выполняющий функцию упора, определяющего степень входа затвора в кессон и гарантирующего выравнивание наружной стенки 174 кессона с задними стеновыми частями 26 и 28 кессона. Как показано на фиг.11, после упора затвора в выступ 206 балластные танки 192 и 194 дополнительно балластируются для опускания затвора в направлении стрелки 208, в результате чего основание 202 затвора устанавливается на поверхность 210 основания 56 кессона. В дополнение к выступу 206 имеется выступ 212 на внутренней стороне кессона и выступ 214 на наружной стороне основания кессона, которые служат для установки и удержания затвора 60 в положении. Выступы или упоры 212, 214 вместе с выступом 206 на каждой стороне кессона являются достаточными для удержания затвора с положения во время буксировки, размещения и установки в положение на дне океана.

Как показано на фиг.12, складывающаяся морская передвижная буровая установка 116 может размещаться возле передней стенки 24 кессона 10. Эта установка имеет обычную треугольной формы платформу 212 с идущими вниз самоподъемными ногами 214. Буровая вышка 216 установлена на опоре 218, которая движется по рельсам 220. По различным причинам желательно спускать буровую вышку 216 с ее опорой 218 на палубу кессона 10, тем самым бурение может продолжаться в течение зимних месяцев с помощью соответствующего отсека для скважины, а треугольной формы платформа с ее ногами будет находиться в бассейне 16 кессона с целью ее защиты. Как показано на фиг.12, доступ на соответствующую палубу 42 или 44 обеспечивается за счет открытия фронтальных частей кессона. Боковые отражательные пластины разделены на отдельные части 222, 224, которые могут откидываться и располагаться на внутренней передней поверхности 226 и внутренней боковой поверхности 228, как показано свешивающимися вниз шарнирными частями 230 и 232. Когда эти отражательные части 222 и 224 откинуты в сторону, то оставшиеся фронтальные части, включающие отражательные пластины 234 и 236, могут быть повернуты в направлении стрелок 238 и 240, где эти секции, включая соответствующие внутренние части, перемещаются наружу, чтобы открыть соответствующий рельсовый путь 90 на палубе 42. Аналогично будет с палубой 44, где части 242 уже находятся в откинутом положении, чтобы обеспечить доступ к рельсам 246 на палубе 44. Затем буровая вышка 216 со своей опорой 218 спускается на рельсы 246 и перемещается в направлении стрелки 248, чтобы расположиться над буровой шахтой возле стрелки 102, в результате чего буровая вышка 216 с опорой 218 находится в своем положении для бурения, как показано пунктиром. Если требуется задержать одну или две складывающиеся самоподъемные МПБУ, которые выгрузили свои буровые вышки, то они могут остаться на хранение в течение зимних месяцев в бассейне 16 кессона 10. Как показано на фиг.12, складывающаяся самоподъемная МПБУ 118 уже выгрузила свою буровую вышку 252 с опорой 254 на рельсы 90. Установка 118, как показано пунктиром, находится в бассейне 16, куда она приплыла после открытия затвора 60. Аналогичным образом складывающаяся самоподъемная МПБУ 116 может проплыть вокруг и разместиться в бассейне 16 в положении, обратном установке 118, тем самым до двух МПБУ может находиться внутри кессона с целью их зимовки и, следовательно, защиты от внешних условий. Дополнительное описание этого приводится ниже при обсуждении фиг.13.

В случае, когда две складывающиеся самоподъемные МПБУ 116 и 118 находятся внутри кессона 10, а их соответствующие буровые вышки 216 и 252 установлены над соответствующими скважинами отсеками 102 и 250, то оставшиеся МПБУ 120 и 122 со своими буровыми установками 256 и 258 могут покинуть зону бурения в направлении стрелки 260 до наступления морозов, тем самым сводя до минимума опасность повреждения соответствующих МПБУ.

Это является важным экономическим преимуществом и сокращает программу капитальных вложений, связанную с такого типа программой бурения. Как уже отмечалось в отношении фиг.5, четыре МПБУ могут работать в течение летних месяцев для подготовки необходимых законсервированных скважин. С наступлением зимы и как показано на фиг.13, только две из МПБУ 116 и 118 должны остаться со своими соответствующими буровыми установками 216 и 252 в положении, чтобы продолжить бурение оставшихся скважин между законсервированными скважинами в течение зимних месяцев. В процессе такого бурения МПБУ 116 и 118 защищены, находясь внутри кессона. Следовательно, могут использоваться легко доступные недорогие буровые установки, не требующие усиления, как установки, работающие в ледовой среде, а две другие МПБУ могут быть убраны из района, поскольку больше не нужны.

Допуская, что все необходимое бурение было выполнено в течение зимних месяцев, как показано на фиг.14, эксплуатационная установка 262 может размещаться внутри кессона 10, чтобы начать добычу из скважин, выполненных под буровыми шахтами 102 и 250. Эксплуатационная установка 262 может быть одной из коммерчески доступных, например, полупогружных установок, которые обычно используются в открытом море, чистом от льда. Эксплуатационная установка может буксироваться в кессон 10, когда океан очистится от льда, и полупогружная эксплуатационная установка размещается внутри кессона 10, где она будет защищена в течение будущих зим. Кроме того, складывающаяся самоподъемная морская передвижная буровая установка /МПБУ/ 118 может покинуть район после лета в направлении стрелки 264, оставляя при этом свою буровую вышку 252 на кессоне 10 для проведения дополнительного бурения, если требуется. Складывающаяся самоподъемная МПБУ 116 может оставаться на месте для завершения бурения с помощью буровой установки 216 через соответствующую буровую шахту по причинам, которые будут рассмотрены со ссылками на фиг.16 и 17. Когда все бурение будет завершено с помощью складывающейся самоподъемной МПБУ 116 и наступят зимние месяцы, то тогда необходимо, чтобы МПБУ 116 покинула зону и возможно буровая установка 216 на платформе, чтобы избежать повреждения установки 116 от действия образующегося льда.

Будет понятно, что при обсуждении фиг.13 и 14 и в целях большей ясности изображения отражательные пластины и детали кессона не представлены на чертежах, чтобы показать важные функции кессона в снижении капитальных вложений благодаря эффективному бурению и добыче.

На фиг. 15 показана эксплуатационная установка 262, находящаяся внутри кессона 10. Последний находится в погруженном состоянии с основанием 56 на дне 52 океана. Затвор 60 открыт. Следует отметить, что когда кессон погружен, то уровень воды 264 располагается значительно ниже нижней палубы 78, в результате чего вода из бассейна 16 не может попасть на поверхности палубы. Полупогружная эксплуатационная установка 262 плывет в направлении стрелки 266 и балластируется для погружения в направлении стрелки 268, чтобы разместиться своим основанием 56 на дне 54 кессона. Эксплуатационная установка 262 является стандартного полупогружного типа, имеющая понтоны 270 с несущим оребрением 272 и пилонами 274, которые поддерживают рабочую палубу 276. Стандартного типа эксплуатационная установка 262 имеет стандартного типа эксплуатационный кран 278, который, если нужно, может быть снят с палубы. Кроме того, на рабочей палубе установлены также производственные краны 280 и 282 с обычным эксплуатационным оборудованием, обозначенным цифрами 284 и 286. За счет использования соответствующих трубопроводов и гибких трубопроводов нефть из эксплуатационных скважин соответствующих скважинных отсеков передается на эксплуатационную установку 262 для обработки. Затем обработанная сырая нефть хранится в танках основания кессона, например в танках 114. Будет понятно также, что в процессе добычи буровая установка 252 может продолжить бурить дополнительные скважины или перебуривать старые скважины с целью увеличения добычи, что необходимо в процессе срока службы нефтяных скважин. Будет понятно также, что во время добычи в случае фонтанирования буровая установка 252 может использоваться для бурения и снижения давления в фонтанирующей скважине. Это также является особенно целесообразным во время операции бурения с целью смягчения выброса, о чем более подробно будет рассмотрено ниже со ссылками на фиг.18. Как показано на фиг.16, эксплуатационная установка 262 своими понтонами 270 размещается на дне 54 кессона 10. У эксплуатационной установки, как показано на фиг.15, удалено нижнее оребрение 272 и между понтонами 270 расположена система хранения нефти с переборками 288. Последняя обеспечивает дополнительное хранение сырой нефти в течение долгих зимних месяцев добычи. Как уже отмечалось, с помощью дополнительного хранилища 288 полная вместимость кессона может превышать 1000000 баррелей.

Кроме того, на фиг.16 показано использование складывающейся самоподъемной МПБУ для осуществления дополнительного бурения и, возможно, операций по ремонту нефтяных скважин, тогда как добыча продолжается с помощью эксплуатационного оборудования 262. Такая сторона кессона дает важное преимущество в том плане, что буровая вышка не должна оставаться на кессоне в период добычи. Вместо этого во время летних месяцев, когда океан открылся от льда, буровая вышка 116 может быть отправлена ка кессон, как показано на фиг.16, после этого у буровой установки, как показано на фиг.17, выдвигаются ноги 214 до упора в дно 52 океана и поднимают платформу 212 выше уровня отражателя 74. Платформа 212 выдвигает ноги 214 обычным способом в направлении стрелки 290. Когда платформа 212 находится выше кромки 74, то буровая вышка 216 со своей опорой 218 спускается по своим рельсам в направлении стрелки 292, чтобы разместить вышку 216 с бурильной колонной 294 над скважинным отсеком 104, в результате чего бурение может быть продолжено, как показано пунктирной линией 296, проходящей через соответствующую скважину на дне 52 океана или для выполнения новой скважины в пределах скважинного отсека между соответствующими законсервированными скважинами.

На фиг. 18 показан кессон в сечении. Сечение кессона выполнено перед вышкой 252, если смотреть в сторону задней части кессона 10, при этом затвор 60 находится в своем положении. С внутренней стороны кессона имеются уже упоминавшиеся палубные поверхности 78, 80 и 82 рабочей палубы 42. Затвор 60 имеет верхнюю палубу 200 и нижние палубы 196 и 198. Палубы закрыты соответствующей обшивкой 298, обозначенной в сечении цифрой 300. Как показано на фиг. 18, уровень воды L находится значительно ниже палуб 78 и 196, что обусловлено возможным повышением уровня воды в бассейне 16.

Периметр кессона 10, который противостоит надвигающейся массе льда, как показано стрелкой 304, имеет наружную 20 и внутреннюю 306 поверхности. В районе палуб наружная поверхность 20 содержит усиленную стальную плиту 308 с обычной отражательной частью 74. Эта плита 308 располагается вокруг всего наружного периметра кессона. Нижняя часть кессона имеет более мощное усиление, чтобы противостоять различным наружным и внутренним давлениям, действующим на периметр кессона. В соответствии с данным вариантом кессон 10 имеет усиленный периметр, образованный между наружной 20 и внутренней 306 стенками, который в данном варианте изготовлен из армированного бетона 310. Последний может простираться от палубы 78 вниз до основания 62 кессона 10. Наружная поверхность 20 кессона ниже обшивки 308 включает идущую с наклоном внутрь поверхность 66 и нижнюю вертикальную поверхность 312 основания 56. Последнее имеет армированное днище 314, которое располагается на дне океана 52. От днища 314 вверх располагается армированная окружная часть 316, изготовленная из армированного бетона и обладающая достаточной конструкционной прочностью, чтобы противостоять давлению, создаваемому массами льда, ударяющимися в кессон, или возможными ударами судна о кессон. Верхняя поверхность 66 изготовлена из значительно более толстого армированного бетона 310, чтобы противостоять давлению льда 302, движущегося относительно кессона в направлении стрелки 304. Поверхность 66 выполнена с наклоном, как показано, чтобы направить лед вверх так, чтобы он падал обратно на себя в направлении стрелки 318. Это обеспечивает разрушение льда и уменьшает боковые усилия, действующие на кессон. В любом случае толщина этой окружной части кессона всегда является достаточной, чтобы выдержать любую максимальную расчетную нагрузку льда. Вокруг окружной части кессона расположены балластные танки 108, которые показаны в сечении. Внутри кессона расположены дополнительные балластные танки 114. В процессе нормальной добычи наружные балластные танки 108 заполнены водой, а внутренние танки 114 кессона заполнены сырой нефтью. Будет понятно, что когда нефть отсутствует в балластных танках 114, то они могут быть заполнены водой. Когда сырая нефть хранится в этих танках, то вода выкачивается из них и перед удалением обрабатывается. Как показано на фиг.18, балластные танки 114 могут быть выполнены в армированном бетоне 320, где танки разделены армированным бетоном 322. Следует иметь в виду, что в зависимости от местной конструкции основания кессон может изготавливаться целиком из бетона или стали или из сочетания бетона/стали.

На палубах внутри окружной части кессона расположено все электро-механическое оборудование поддержки для бурения и/или добычи, при этом оно дополняет машины и электрооборудование, уже имеющееся на буровых вышках и эксплуатационных установках. Бурильные штанги 324 могут храниться на палубе 80. Кроме того, буровой раствор и другие вещества могут храниться в танках 326 и 328. Другие порошкообразные материалы и т.п. для бурения и добычи могут храниться в танках 330 и 332. Будет понятно, что эти различные танки могут располагаться вокруг большинства эксплуатационных и/или буровых платформ помимо зоны буровых шахт. Насосы и другое аналогичное оборудование может размещаться на палубе 78. Например, показан насос 334, который может использоваться при эксплуатационном бурении или для подачи жидкости в балластные танки и из них, как воды, так и нефти. В целях масштаба показана относительная высота 336 рабочего.

Преимущество конструкции кессона 10 заключается в способности контролировать выбросы, которые случаются в процессе бурения и/или добычи. Затвор 60 снабжен, как схематично показано, устройством 338 для удаления нефти. Во время выброса можно установить вышку таким образом, чтобы панель 340, закрывающая вышку, была слабее со стороны, которая ближе к бассейну 16. В случае выброса более слабые панели 340 будут сбиваться с вышки в направлении стрелки 342. Это дает возможность направлять сырую нефть, фонтанирующую из нефтяной скважины, через отверстие 344 в вышке в направлении стрелки 346, которая падает затем в бассейн 16. Обычно сырая нефть, когда она выбрасывается из буровой скважины, содержит много воды, а поэтому имеется сепаратор 338 для отделения нефти от воды, при этом отделенная нефть может храниться в танках 114, а вода с минимальным содержанием нефти может дополнительно обрабатываться и/или удаляться в океан. Следовательно, в случае выброса никакого вреда окружающей среде нанесено не будет благодаря возможности собирать нефть в бассейне и одновременно снимать ее для хранения. Другим преимуществом кессона, как обсуждалось со ссылками на ранние чертежи, является возможность иметь на кессоне две независимые буровые вышки. В случае выброса другая вышка может использоваться для бурения вспомогательной скважины в скважину, вышедшую из-под контроля, тем самым фонтанирующая скважина может быть закрыта колпаком. Кроме того, жилые помещения, находящиеся в передней части кессона на палубе 40, обычно удалены от буровых вышек примерно на 91,5 м, тем самым экипаж может оставаться на кессоне во время операций по отводу или герметизации нефтяной скважины.

Другое использование кессона показано на фиг.19 и 20. Кессон может быть использован в качестве оборудования для хранения сырой нефти в Арктике для заполнения танкеров нефтью, полученной от морских буровых и эксплуатационных установок. Как показано на фиг.19, океанский танкер 348 имеет обычную танкерную систему хранения 350. Хотя такие танкеры не приспособлены для арктического применения и многие из них списаны из-за морального износа или неэкономичности силовой установки, однако, можно вырезать танкерную систему хранения 350 из океанского танкера и без всякого дополнительного усиления поместить ее в бассейн 16 кессона 10 как показано на фиг.20. Сверху на удаленное хранилище 350 может быть установлено соответствующее насосное устройство 352 для сырой нефти. После этого нефть перекачивается из хранилища 350 в направлении стрелки 354 и подается по шлангу 356 в океанский танкер 358. Таким образом, кессон образует относительно недорогую устойчивую систему для использования в Арктике, в которой хранилище обеспечивается с помощью недорогой неусиленной чувствительной к разрушающему воздействию льда системой хранения нефти, которая является легко доступной на рынке.

В свете подробного обсуждения предпочтительных вариантов становится понятно, что кессон настоящего изобретения дает много преимуществ и особенностей, не реализованных существующими системами. Как отмечалось раньше, в большинстве районов Арктики существует очень ограниченный сезон открытой воды. Поэтому считалось непрактичным завершать большое число предварительно пробуренных скважин до установки буровых платформ. Кроме того, считалось невозможным также, чтобы несколько установок осуществляли бурение через несколько донных или опорных плит, например, установка законсервированных скважин. В последнее время стали применяться крупные буровые установки, которые внесли существенный вклад в общую стоимость достигаемой добычи. Однако с использованием кессона настоящего изобретения законсервированные скважины могут предварительно буриться в летние месяцы до установки кессонной системы, а когда кессон установлен на место, то теперь бурение может быть осуществлено в течение всего года. Опорные плиты для бурения, предусмотренные на кессоне для бурения скважин между законсервированными скважинами, выполнены длинными и тонкими, чтобы свести к минимуму расстояние между скважинами и кромкой кессона. Это позволяет обычным самоподъемным передвижным буровым установкам близко подходить к кессону и осуществлять дополнительное бурение и/или ремонт существующих скважин. Достаточное хранилище обеспечивается на кессоне внутри палубной системы, темы, чтобы поддержать непрерывное зимнее бурение обоими комплектами буровых систем без необходимости пополнения запасов. Другое преимущество размещения чувствительных к разрушающему воздействию льда буровых установок внутри кессона в зимние месяцы, когда бурение продолжается, заключается в том, что буровые установки могут быть самоподнимающимися, вследствие чего их вес переносится на палубу кессона и он добавляется к общей грузоподъемности кессона, чтобы обеспечить большое сопротивление скольжению кессона в зимние месяцы, когда ледовая нагрузка является наибольшей. Кроме того, кессон позволяет использовать существующие полупогруженные буровые установки, эксплуатационное оборудование и т.п. чтобы существенно уменьшить капитальные вложения, связанные с арктическим бурением и добычей. Будет понятно, что производственные мощности для бурения, добычи и хранения нефти не посвящены кессону и что могут иметь место различные конструктивные варианты, не ограничивающие кессон конкретным применением, а следовательно кессон пригоден для небольших, средних и крупных разработок нефтяных месторождений, поскольку все нефтехранилища и жилые помещения могут быть увязаны с конкретной разработкой, и, если затем кессон используется в крупной или небольшой системах, производительность бурения, жилые помещения, складские сооружения могут быть соответственно изменены. Таким образом, кессон обеспечивает необычную возможность его строительства по этапам, чтобы он был полезен многочисленным различным назначениям и не зависел от размера разработки, как обычные морские платформы. Способность ставить капитальные вложения, чтобы они отражали результаты изыскания/разработки, делают его идеальным для использования в арктических разработках.

Таким образом, кессон обладает следующими преимуществами и особенностями:
1. потенциалом использования стандартных МПБУ Северного моря или плавучих эксплуатационных установок /ПЭУ/, как неотъемлемой части арктических разработок месторождений. Возможностью безопасной транспортировки МПБУ/ПЭУ в арктические воды внутри безопасной среды, обеспечиваемой таким кессоном. Способность может распространяться на полное повторное использование существующих надводных частей эксплуатационных установок Северного моря, которые после окончания их полезного срока службы в их собственно области могут быть восстановлены и использованы на кессоне. Потенциальная экономия средств и времени такого выбора будет огромной и представлять собой существенную победу в достижении эффективных по стоимости арктических разработок.

2. гибкостью, обеспечивающейся его блочной конструкцией, позволяющей реагировать на необходимости разработок вместо того, чтобы она диктовалась конечной конструкцией процесса. Это предусматривает эффективный постепенный ввод планируемых капитальных вложений и тем самым гарантирует в финансовом отношении жизнеспособный проект. Поэтому этот кессон пригоден для небольших, средних и крупных планов месторождений с гибкостью, являющейся экономическим решением для любого из этих случаев.

3. Обеспечивается теперь возможность использования спускаемых самоподъемных блоков бурового оборудования.

4. Превращение части установленного веса кессона в полезное пространство под оборудование.

5. Монтаж бурового оборудования наиболее эффективным способом на поверхностной площади.

6. Наличие отдельных скважинных отсеков призвано гарантировать присущую кессону способность выполнять вспомогательную скважину благодаря способности одной вышки бурить в скважине другой вспомогательную скважину. Другим преимуществом этой конструкции является возможность иметь четыре связанные зоны буровых шахт, которые позволяют осуществлять буровые операции с помощью четырех самоподъемных установок одновременно, тем самым достигая прежде недоступные, быстрых эффективных по стоимости средств для предварительного бурения скважин арктических месторождений, используя при этом обычное оборудование.

7. Благодаря осмысленному использованию обычных передвижных морских буровых установок в режиме бурения и добычи в сочетания с простой и несложной конструкцией кессона стало возможным достичь чрезвычайно высоких уровней местного содержания, и, как таковой, этот кессон предлагает значительные социоэкономические преимущества для арктических районов.

8. Имеет достаточное нефтехранилище, чтобы обеспечить круглогодичную добычу в Арктике.

Хотя предпочтительные варианты настоящего изобретения были описаны подробно, однако для специалиста в данной области будет понятно, что могут иметь место различные изменения, не выходящие за область изобретения или его формулы.

Использование: в горном деле для использования в акватории открытого океана со сложными ледовыми условиями не обладающих ледовым сопротивлением передвижных морских буровых и нефтедобывaющих установок. Сущность изобретения: кессон включает образованную неподвижными вертикальными передней, боковыми и задней стенками конструкцию с бассейном внутри нее. Кессон выполнен с палубами, верхняя из которых расположена выше уровня воды в погруженном положении кессона и с наклонным участком на наружной поверхности конструкции, размещенным в погруженном положении кессона выше и ниже уровня воды для направления вверх движущегося на кессон льда. В задней стенке кессона выполнен вырез, при этом высота кессона превышает глубину океана в месте его установки. Кессон снабжен основанием в виде размещенной по периметру кессона под его стенками окружной опорой и днища, выполненного из сплошного армированного строительного материала. Кессон снабжен также входным затвором, установленным в вырезе задней стенки. Нижняя часть выреза ограничена основанием, а также внутренними стенками, при этом палубы размещены между внутренними и наружными стенками. Наружная поверхность кессона армирована для противостояния усилиям плавающего в океане льда. Стенки кессона выполнены с высотой, достаточной для отражения максимальной расчетной волны при погруженном положении кессона. В основании кессона и между внутренними и наружными стенками выполнены балластные отсеки, большая часть каждого из которых расположена ниже уровня воды в погруженном положении кессона. Верхняя палуба вдоль каждой из боковых сторон имеет по меньшей мере один люк для бурения и/или для добычи. Каждая из боковых частей окружной опоры кессона выполнена с проходящей вертикально через нее системой буровых шахт, совмещенных с соответствующим люком. Основание кессона размещено относительно верхней палубы на расстоянии, обеспечивающем вход и выход морских буровых и/или нефтедобывающих установок в плавающем положении кессона при открытом затворе. 14 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Погружной передвижной кессон, обладающий ледовым сопротивлением, предназначенный для использования в акватории открытого океана со сложными ледовыми условиями не обладающих ледовым сопротивлением передвижных морских буровых и нефтедобывающих установок и включающий образованную неподвижными вертикальными передней, боковыми и задней стенками конструкцию с бассейном внутри нее, с палубами, верхняя из которых расположена выше уровня воды в погруженном положении кессона, с наклонным участком на наружной поверхности конструкции, размещенном в погруженном положении кессона выше и ниже уровня воды для направления вверх движущегося на кессон льда и с вырезом в задней стенке, причем высота кессона превышает глубину океана в месте погружения, отличающийся тем, что кессон снабжен основанием в виде размещенной по периметру кессона под его стенками окружной опоры и днища, выполненных из сплошного армированного строительного материала, входным затвором, установленным в вырезе, нижняя часть которого ограничена основанием, и внутренними стенками, установленными по периметру кессона и на входном затворе с образованием зазора между наружными и внутренними стенками, при этом палубы размещены между внутренними и наружными стенками, наружная поверхность кессона армирована для противостояния разрушающим усилиям плавающего в океане льда, стенки кессона выполнены высотой, достаточной для отражения максимальной расчетной волны при погруженном положении кессона, в основании кессона и между внутренними и наружными стенками выполнены балластные отсеки, большая часть каждого из которых расположена ниже уровня воды в погруженном положении кессона, верхняя палуба вдоль каждой из боковых сторон имеет по меньшей мере один люк для бурении и/или для добычи, каждая из боковых частей окружной опоры кессона выполнена с проходящей вертикально через нее системой буровых шахт, совмещенных с соответствующим люком, а основание кессона размещено относительно верхней палубы на расстоянии, обеспечивающем вход и выход морских буровых и/или нефтедобывающих установок в плавающем положении кессона при открытом затворе. 2. Кессон по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен средством для монтажа затвора в вырезе стенки при его освобождении для пропуска передвижных морских буровых установок и/или нефтедобывающих установок. 3. Кессон по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что нижняя часть затвора выполнена из армированного строительного материала, наружная стенка затвора, размещенная выше уровня воды в погруженном положении кессона, покрыта армирующим материалом, а в затворе выполнены балластные отсеки для придания ему положительной или отрицательной плавучести при освобождении и монтаже затвора монтажным средством. 4. Кессон по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что система буровых шахт выполнена с многоскважинными опорными плитами для обеспечения бурения и/или соединения с законсервированными скважинами. 5. Кессон по пп. 1 4, отличающийся тем, что он снабжен опорным оборудованием для буровых установок, размещенным на палубах каждой из противоположных боковых сторон кессона с возможностью одновременного и/или независимого бурения через систему буровых шахт. 6. Кессон по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен окружной секцией, выполненной в виде козырька для отражения волн и закрепленной по периметру верхней кромки наружных стенок с наклоном наружу от бассейна, а в месте стыковки с верхней палубой в передней стенке выполнены стеновые панели с возможностью их открытия при спуске буровой вышки с морской передвижной буровой установки на палубу. 7. Кессон по пп. 1 7, отличающийся тем, что он снабжен размещенным на верхней палубе элементом в виде направляющего рельса для перемещения буровой вышки. 8. Кессон по пп. 1 7, отличающийся тем, что балластные отсеки в основании кессона выполнены в виде хранилищ для сырой нефти. 9. Кессон по п. 8, отличающийся тем, что емкость хранилищ для сырой нефти составляет от 500000 до 750000 баррелей. 10. Кессон по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен защитными панелями с равнопрочным креплением к буровой вышке, причем защитные панели с менее прочным креплением предназначены для установки на вышках со стороны бассейна с возможностью их отрыва и направления фонтанирующей нефти в бассейн. 11. Кессон по п. 10, отличающийся тем, что он снабжен размещенным в бассейне средством для сбора и отделения от воды сырой нефти. 12. Кессон по п. 11, отличающийся тем, что он снабжен средством для закачки отделенной от воды нефти в балластные отсеки, размещенные в основании кессона. 13. Кессон по пп. 1 12, отличающийся тем, что в его конструкции использован сплошной армированный бетон по меньшей мере выше уровня воды в погруженном положении кессона. 14. Кессон по пп. 1 12, отличающийся тем, что в его конструкции в качестве армировки использована арматурная сталь по меньшей мере выше уровня воды в погруженном положении кессона. 15. Кессон по пп. 1 14, отличающийся тем, что система буровых шахт в нижней части выполнена в виде раструба для равномерного распределения нагрузки при спуске кессона.