МОРСКАЯ СТАЦИОНАРНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ КУСТОВОГО БУРЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА ШЕЛЬФЕ И СПОСОБ УСТАНОВКИ ЕЕ НА МЕСТЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК B63B35/44 

Изобретения относится к области судостроения, к буровому оборудованию нефтедобычи и могут быть использованы при создании морских стационарных платформ для освоения нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе.

Известны морские стационарные платформы (МСП), предназначенные для кустового бурения нефтегазовых скважин на шельфе, включающие многопалубный корпус и буровые установки, размещенные на портальных сооружениях с возможностью перемещения их вдоль и поперек платформы по ее верхней палубе, соответственно расположению скважин.

Известен способ установки таких МСП на месте эксплуатации, включающий подготовку платформ к транспортировке, транспортировку на место, притопление, посадку на дно и фиксацию на грунте посредством балансировки с использованием привеска. По способу установки такие МСП называются гравитационными.

Общий вид таких МСП и способ их установки на месте эксплуатации представлен на рис. 236 а, б, с.110, также текст с.56 64 и 108 111, см. "Морские гидротехнические сооружения на континентальном шлейфе", Симаков Г.В. и др. Л. Судостроение, 1989 г.

Известна также МСП "Большой Башмак" фирмы "Allen Bradford", представленная в проспекте технологической концепции "Биг Фут" освоения месторождения на шельфе Баренцева моря "Приразломное", выпущенном K&M Company Torrance, CA 90500 VBII-10 (см. ксерокопии общего вида в 2-х проекциях МСП "Большой Башмак" в материалах настоящей заявки, фиг.6 и 7).

Основным функциональным элементом МСП является буровая установка, например, типа буровой установки АО "Уралмашзавод" БУ 300Э, представленной в книге "Буровые установки Уралмашзавода", Г.В. Алексеевский, М. Недра, 1981, см. рис. 160 и 161, табл. 66, с.319, 323 328, и получившей развитие в последующих проектах, в том числе с введением верхнеприводной системы бурения привязкой силового вертлюга PS 350/500 с направляющими, фирмы Varko B.J. техническое описание которых представлено в Композит каталоге "Нефтегазовое оборудование и услуга", в 3-х томах, под общим руководством В.Ю. Красика, М. Топливо и энергетика, 1994, см. т.3 ч.II, с. 2246 2248.

Известная МСП "Большой Башмак" с установленными на ней портальными сооружениям и буровыми установками принята заявителем в качестве наиболее близкого аналога.

Известные МСП включают:
корпус, выполненный многопалубным, разделенным по высоте верхней и интегральной палубами, палубой трюма и настилом второго дна;
скважные колодцы, выполненные в виде открытых с торцов труб, проложенных соосно скважинам от обшивки днища до уровня интегральной палубы, расположенной выше ватерлинии, где верхними срезами этих труб образованы устья скважин;
палубные портальные сооружения, состоящие из верхнего и нижнего порталов, с возможностью перемещения вдоль и поперек платформы, соответственно расположению скважин, за счет того, что нижний портал снабжен механизмом продольного перемещения по верхней палубе, а верхний портал снабжен механизмом поперечного перемещения по крыше нижнего портала;
буровые установки, размещенные на портальных сооружениях и содержащие кронблок с талевой системой, буровую лебедку, механизм крепления каната, свечеприемник в виде подсвечника и магазина над ним, с проходом для свечей от скважины в местах установки, ротор с приводом, буровые ключи на стойке и буровую вышку, при этом указанное оборудование расположено в трех существенных уровнях: основание буровой, образованное крышей верхнего портала, балкон и верх буровой, образованные вышкой, как несущей и объединяющей металлоконструкцией, установленной на основание буровой.

К недостаткам известных МСП следует отнести:
расположение вышки буровой установки на крыше верхнего портала, верхнего портала на нижнем и их вместе на верхней палубе платформы, что приводит к габариту платформы по высоте от обшивки днища до верхней отметки вышки более 100 м. Это создает трудности в обеспечении защиты постов обслуживания буровой от воздействия внешней среды и ухудшает условия работы буровых бригад;
перемещение громоздких тяжелонагруженных конструкций обоих порталов и буровой установки, как единого целого, что требует значительных энергетических затрат и повышенной металлоемкости конструкций порталов и конструкций перекрытий палуб;
расположение устьев скважин выше ватерлинии на уровне интегральной палубы, что увеличивает металлоемкость конструкций скважных колодцев и конструкций скважин за счет удлинения колонны обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб.

Задачей изобретения является:
улучшение технико-экономических показателей работы буровых бригад;
повышение экономичности энергопотребления за счет уменьшения числа и массы перемещаемого оборудования;
уменьшение металлоемкости конструкций платформы и бурового оборудования.

Технический результат по постоянной задаче достигается тем, что:
перекрытия верхней и интегральной палуб в районе расположения и перемещения буровых установок содержит проемы, которые, соединяя помещения трюма с помещениями надстройки над верхней палубой, образуют единые замкнутые пространства буровых помещений, закрытые по верху надстройки крышей, имеющей грузовые люки;
скважные колодцы выполнены укороченными, образующими своими верхними срезами устья скважин, расположенные ниже ватерлинии на уровне настила второго дна и снабженные фланцами, позволяющими совместную установку на них дополнительно введенных технологических крышек и водоотделяющей колонны, содержащих узлы уплотнений по стыку с фланцами. Герметизация скважных колодцев произведена при установке МСП на месте эксплуатации. Для этого при подготовке платформы к транспортировке перед спуском на воду на фланцы устьев скважин устанавливают технологические крышки для герметизации колодцев на период транспортировки к месту эксплуатации.

После притопления, посадки на дно и фиксации на грунте МСП на фланец одного из скважных колодцев устанавливают водоотделяющую колонку в виде трубы, верхний срез которой располагается при этом выше ватерлинии, после закрепления и герметизации колонны удаляют крышку, заводят в колонну стандартные обсадные трубы и, состыковывая их сваркой, погружают в данный грунт до отметки, предусмотренной конструкцией скважины для верхнего участка обсадной колонны. Затем цементируют обсадные трубы, герметизируя устье скважины, осушают внутреннюю полость колонны, отделяют колонну от фланца и переносят ее на следующий фланец для поочередной герметизации всех скважных колодцев:
палубные портальные сооружения выполнены в виде раздельных платформы и двухярусной портальной рамы над ней с возможностью совместного продольного перемещения, разнесенных по высоте так, что платформа расположена на палубе трюма и образует основание буровой, единое для скважин поперечного ряда, а портальная рама расположена на верхней палубе и образует своей нижней площадкой балкон буровой, единый для скважин поперечного ряда, а верхней площадкой верх буровой с расположенными на нем направляющими и тележкой с возможностью перемещения в поперечном (вдоль поперечного ряда скважин) направлении;
буровые установки размещены на портальных сооружениях без помощи буровой вышки, при этом кронблок с талевой системой и механизм крепления каната расположены на подвижной тележке верха буровой с возможностью поперечного перемещения, буровая лебедка расположена на основании буровой стационарно относительно подвижного кронблока, подсвечник и магазин свечеприемника выполнены в виде металлоконструкций, единых для поперечного ряда скважин, фронтально расположенных вдоль этого ряда, подсвечник на основании, магазин на балконе буровой, с проходами для свечей к местам установки от каждой скважины, роторы с приводами и стойки под буровые ключи расположены под настилом основания буровой на каждой скважине поперечного ряда, а буровой ключ выполнен с возможностью перестановки его с одной стойки на другую, направляющие силового вертлюга установлены на вертикальную раму, закрепленную верхним концом на тележке верха буровой с возможностью поперечного перемещения, а нижним концом на основании буровой с возможностью отдачи для перемещения и последующего закрепления на очередной скважине.

Заявляемые технические решения позволяют:
за счет понижения устьев скважин и соответствующего понижения оснований буровых и использования конструкций портального сооружения не только для перемещения, но и для расположения оборудования буровых установок без помощи буровой вышки, опустить верхнюю отметку буровых установок примерно на 40 м по сравнению с сопоставимыми аналогами и сформировать полностью закрытые от внешней среды буровые помещения с возможностью создания в них любого микроклимата и кардинального улучшения условий работы буровых бригад;
за счет выполнения ряда оборудования буровых установок в виде конструкций, единых для скважин поперечного ряда, и дублирования отдельных неметаллоемких агрегатов буровых установок на каждой скважине поперечного ряда исключить из поперечного перемещения подавляющую часть оборудования буровых установок;
за счет отказа от крупногабаритных металлоемких конструкций порталов, буровых вышек, палубных перекрытий, а также укорочения скважин с соответствующим уменьшением длины скважных колодцев, колоны обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб сократить металлоемкость конструкций и расходы бурового и цементного растворов;
операции формирования верхнего участка обсадной колонны, соответствующего конструкции скважины, перевести с этапа выполнения буровых работ на этап установки МСП на месте эксплуатации, обеспечив тем самым наличие сухих, рабочих буровых помещений ниже ватерлинии, на уровне настила второго дна.

На фиг. 1 изображена МСП, общий вид, вид сбоку в районе расположения буровых установок; на фиг. 2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 вид Б на фиг.1; на фиг.4 сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 узел Г на фиг.1 с установленными на фланец устья скважины технологической крышкой и водоотделяющей колонной; на фиг.6 вид с боку на платформу "Большой Башмак", принятую в качестве наиболее близкого аналога; на фиг.7 платформа "Большой Башмак" в плане.

Морская стационарная платформа включает многопалубный корпус 1, разделенный по высоте верхней и интегральной палубами, палубой трюма и настилом второго дна, скважные колодцы 2 в виде труб, образующих своими верхними срезами устья скважин с фланцами 3, портальные сооружения в виде платформы 4 и двухярусных портальных рам 5, и буровые установки, размещенные на портальных сооружениях без помощи буровых вышек.

Проемы в перекрытиях верхней и интегральной палуб, выполненные в районе перемещения буровых установок, образуют буровые помещения 6, закрытые по верху надстройки крышей, имеющей грузовые люки 7.

Платформы 4 снабжены механизмами продольного перемещения 8 по направляющим 9, расположенным на палубе трюма, и образуют основания буровых 10, единые для скважин поперечного ряда.

Портальные рамы 5 также снабжены механизмами продольного перемещения 8 по направляющим 11, расположенным на верхней палубе, и образуют своей нижней площадкой балкон буровой 12 и верхней площадкой верх буровой 13, на котором расположена тележка 14, перемещаемая по направляющим 15 в поперечном (вдоль поперечного ряда скважин) направлении.

Взаимосвязь оборудования буровых установок осуществлена тем, что кронблок 16 с талевой системой 17 и механизм крепления каната 18 установлены на подвижную тележку 14, буровая лебедка 19 расположена на основании буровой стационарно по отношению к подвижному кронблоку 16, подсвечник 20 и магазин 21 единого для скважин поперечного ряда свечеприемника расположены фронтально вдоль этого ряда, первый на основании буровой 10, второй над ним на балконе буровой 12 с проходами 22 для свечей в тот и другой от каждой скважины, роторы с приводами 23, стойки 24 для бурового ключа 25 расположены под настилом основания буровой на каждой скважине поперечного ряда, направляющие 26 силового вертлюга 27 установлены на вертикальную раму 28, закрепленную верхним концом на подвижной тележке 14, а нижним концом к основанию буровой 10.

При переводе буровой установки на очередную скважину поперечного ряда перемещается только тележка 14 по направляющим 15 с установленными на ней кронблоком 16, талевой системой 17 и направляющими 26 с силовым вертлюгом 27, при этом нижние концы вертикальной рамы 28 с направляющими 26 перекрепляются на основании буровой на очередную скважину, буровой ключ 25 переносится на стойку 24 этой же скважины.

При переводе буровой установки на очередную скважину продольного ряда совместно перемещаются платформа 4 и портальная рама 5, каждая с помощью своего механизма продольного перемещения 8.

Скважные колодцы МСП герметизируют при установке ее на месте эксплуатации. Для этого при подготовке МСП к транспортировке перед спуском на воду на фланцы устьев скважин 3 устанавливают технические покрышки 29 с уплотнениями для герметизации скважных колодцев на период транспортировки МСП к месту эксплуатации.

После притопления, посадки на дно и фиксации на грунте на фланец одного из скважных колодцев устанавливают водоотделяющую колонку 30 со своим уплотнением по стыку с фланцем, в виде трубы, габаритно-присоединительные размеры которой обеспечивают охват крышки по диаметру и расположение верхнего среза колонны выше ватерлинии после установки на фланец колодца.

После закрепления и герметизации колонны удаляют крышку 29, заводят в колонну стандартные обсадные трубы 31 и, состыковывая их сваркой, погружают в донный грунт до отметки, предусмотренной конструкцией скважины для верхнего участка обсадной колоны: затем цементируют обсадные трубы, герметизируя устья скважин, осушают внутреннюю полость колонны 30, отделяют колонну от фланца и переносят на следующий фланец для поочередной герметизации всех скважных колодцев.

Крепление и отдача крышек 29 и колонны 30 на фланце 3 выполнено с помощью полуколец 32 и 33.

Использование: в области судостроения, в буровом оборудовании нефтедобычи и могут быть использованы при создании морских стационарных платформ (МПС) для освоения нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе. Сущность: МПС включает многопалубный корпус, прорезанный скважными колодцами, портальные сооружения с возможностью перемещения на ось любой скважины и буровые установки, размещенные на портальных сооружениях. Новым в МСП является понижение устьев скважин и оснований буровых ниже ватерлинии за счет выполнения верхней и интегральной палуб с проемами, соединяющими помещения трюма с помещениями надстройки над верхней палубой в единые буровые помещения, закрытые по верху надстройки крышей, имеющей грузовые люки. Выполнение портальных сооружений в виде раздельных платформы и портальной рамы над ней позволяют не только перемещать, но и располагать оборудование буровых установок без помощи буровых вышек. При этом скважные колодцы герметизируют в процессе установки МСП на месте эксплуатации с помощью дополнительно введенных технологических крышек и водоотделяющей колоны, что обеспечивает наличие сухих рабочих помещений МПС, расположенных ниже ватерлинии. 2 с.п.ф-лы, 7 ил.

1. Морская стационарная платформа для кустового бурения нефтегазовых скважин на шельфе, включающая корпус, выполненный многопалубным, разделенным по высоте верхней и интегральной палубами, палубой трюма и настилом второго дна, скважные колодцы, выполненные в виде открытых с торцов труб, проложенных соосно скважинам от обшивки днища до уровня устьев скважин, образованных верхними срезами этих труб, палубные портальные сооружения с возможностью перемещения вдоль и поперек платформы, соответственно расположению скважин, и буровые установки, размещенные на портальных сооружениях и содержащие кронблок с талевой системой, буровую лебедку, механизм крепления каната, свечеприемник в виде подсвечника и магазина над ним с проходом для свечей от скважины к местам установки, ротор с приводом, буровой ключ на стойке, силовой вертлюг с направляющими, расположенные на основании, балконе и верхе буровой, отличающаяся тем, что перекрытия верхней и интегральной палуб в районе расположения и перемещения буровых установок содержат проемы, которые, соединяя помещения трюма с помещениями надстройки над верхней палубой, образуют единое замкнутое пространство буровых помещений, закрытое по верху надстройки крышей, имеющей грузовые люки, скважные колодцы выполнены укороченными с устьями скважин, расположенными ниже ватерлинии на уровне настила второго дна и снабженными фланцами, позволяющими совместную установку на них технологических крышек и водоотделяющей колонны, содержащих узлы уплотнения по стыку с фланцами, палубные портальные сооружения выполнены в виде раздельных платформы и двухярусной портальной рамы над ней, с возможностью совместного продольного перемещения, разнесенных по высоте так, что платформа расположена на палубе трюма и образует основание буровой, единое для скважин поперечного ряда, а портальная рама расположена на верхней палубе и образует своей нижней площадкой балкон буровой, единый для скважин поперечного ряда, а верхней площадкой верх буровой с расположенными на нем направляющими и тележкой с возможностью перемещения ее в поперечном направлении, буровые установки, размещенные на портальных сооружениях, при этом кронблок с талевой системой и механизм крепления каната расположены на подвижной тележке верха буровой с возможностью поперечного перемещения, буровая лебедка расположена на основании буровой стационарно относительно подвижного кронблока, подсвечник и магазин свечеприемника выполнены в виде металлоконструкций, единых для поперечного ряда скважин, фронтально расположены вдоль этого ряда подсвечник на основании, магазин на балконе буровой, с проходами для свечей к местам установки от каждой скважины, роторы с приводами и стойки под буровые ключи расположены под настилом основания буровой на каждой скважине поперечного ряда, а буровой ключ выполнен с возможностью перестановки его с одной стойки на другую, направляющие силового вертлюга установлены на вертикальную раму, закрепленную верхним концом на тележке верха буровой с возможностью поперечного перемещения, а нижним концом на основании буровой с возможностью отдачи для перемещения и последующего закрепления на очередной скважине. 2. Способ установки морской стационарной платформы на месте эксплуатации, включающий подготовку платформы к транспортировке, транспортировку на место, посадку на дно и фиксацию на грунте, отличающийся тем, что при подготовке к транспортировке перед спуском на воду на фланцы устьев скважин устанавливают дополнительно введенные технологические крышки, с уплотнением по стыку с фланцами для герметизации колодцев на период транспортировки к месту эксплуатации, после посадки на дно и фиксации на грунте морской стационарной платформы на фланец одного из скважных колодцев устанавливают водоотделяющую колонну в виде трубы с уплотнением, верхний срез которой располагают выше ватерлинии, после закрепления и герметизации колонны удаляют крышку, заводят в колонну стандартные обсадные трубы и, состыковывая их сваркой, погружают в донный грунт до отметки, предусмотренной конструкцией скважины для верхнего участка обсадной колонны, затем цементируют обсадные трубы, герметизируя устье скважины, осушают внутреннюю полость колонны, отделяют колонну от фланца и переносят ее на следующий фланец для поочередной герметизации всех скважных колодцев.