МОРСКАЯ БУРОВАЯ ПЛАТФОРМА Российский патент 1998 года по МПК E21B7/128 E21B21/14 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении и освоении скважин с использованием аэрированных промывочных жидкостей.

Из уровня техники известно бурение и эксплуатация морских нефтяных скважин с отдельных морских оснований островного типа [1].

Основным недостатком таких платформ является то, что бурение и эксплуатация нефтяных месторождений с этих платформ возможна только на мелководных морских участках, при этом характерной особенностью применяемого оборудования является его громоздкость. Это обусловлено тем, что на небольших расстояниях от берега экономически выгодно применять стандартное оборудование или специализированное оборудование, смонтированное на отдельных судах. Например, для облегчения бурового раствора при запуске скважины применяют передвижной компрессор, перевозимый на отдельном судне.

Известны, также, плавучие морские буровые платформы, оснащенные буровым и силовым оборудованием, включающим по крайней мере поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления [2] (прототип).

Недостатками этих морских буровых платформ является то, что при бурении с аэрированными растворами, необходимость в которых возникает при падении пластового давления, например при вскрытии пласта, морскую буровую платформу оснащают компрессорами высокого давления, газофикационными (криогенными) или азотными установками, что приводит к удорожанию работ, увеличению габаритов и усложнению технологии.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и диапазона использования морской буровой платформы за счет обеспечения возможности бурения с использованием аэрированной промывочной жидкости.

Поставленная задача решена тем, что в морской буровой платформе, состоящей из бурового и силового оборудования, включающего по крайней мере поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления согласно изобретению на платформе установлен дополнительный блок подготовки и нагнетания аэрирующего агента, при этом поршневой насос выполнен с установленными между его гидравлической частью и нагнетательными клапанами, компрессионными камерами, которые посредством впускных клапанов и трубопроводов связаны с блоками подготовки и нагнетания аэрирующего агента. В зависимости от конкретного месторождения и вида работ в качестве аэрирующего агента могут быть использованы как попутные газы (при добычи нефти), так и непосредственно природный углеводородный газ (при разработке газовых месторождений), также могут быть использованы и выхлопные газы от двигателей внутреннего сгорания, которыми оборудована морская буровая платформа. Блок подготовки аэрирующего агента может быть снабжен сепаратором газа из продукции скважины, а также он может быть выполнен в виде генератора азотно-воздушной смеси.

Техническим результатом изобретения является возможность применения, в случае необходимости, аэрированного бурового раствора, насыщение газом которого производится поршневым или плунжерным насосом.

На фиг. 1 показана схема расположения оборудования на палубе или платформе морской буровой платформы; на фиг. 2 условно изображена морская буровая платформа; на фиг. 3 - схема поршневого насоса с компрессионными камерами.

Морская буровая платформа 1 включает расположенные на ее палубе вышечный блок 2, блок 3 компрессоров низкого давления и системы пневмоуправления буровой платформы, блок 4 очистки и приготовления бурового раствора, насосный блок 5, включающий поршневой или плунжерный насос 6 с компрессионными камерами 7, которые посредством манифольда 8 связаны с циркуляционной системой буровой установки 9, блок 10 приготовления тампонажного раствора, блок 11 генерации аэрирующего агента (воздушно-азотной смеси), блок 12 подготовки и нагнетания аэрирующего агента (углеводородного газа - в варианте выполнения), связанный с циркуляционной_системой буровой трубопроводом 13, а также трубопроводов 14 - 16, посредством которых компрессионные камеры поршневого или плунжерного насоса 6 связаны с блоком 3 компрессоров низкого давления, блоком 11 генерации аэрирующего агента (воздушно-азотной смеси - в варианте выполнения) и блоком 12 подготовки и нагнетания аэрирующего агента (углеводородного газа).

В зависимости от конкретной компоновки морской буровой платформы блок 12 подготовки аэрирующего агента может быть выполнен или в виде генератора воздушно-азотной смеси и/или сепаратора 13 газа, выделяющегося из продукции скважины. Также в зависимости от конкретной компоновки буровой платформы питательный трубопровод 17 дозирующего насоса 18, соединенного трубопроводом 19 с поршневым или плунжерным насосом 6, соединен или с блоком 12 (с аккумулирующей жидкую фазу пространством сепаратора, (не показано), или с блоком 4.

Морская буровая платформа работает следующим образом.

В процессе бурения (вскрытия) продуктивного пласта, при падении в нем пластового давления или в случае притока пластового флюида, при освоении скважин, когда необходимо аэрировать промывочную жидкость, в качестве компрессора высокого давления используется значительно более компактный, по сравнению со стандартными компрессорами, поршневой или плунжерный насос 6, входящий в состав насосного блока 5. Вследствие того что вход аэрирующего агента в компрессионные камеры 7 упомянутых насосов располагается между гидравлической частью насоса и нагнетательными клапанами 20, при работе насоса происходит интенсивное смешение газовой и жидкой фаз, приводящее к аэрации бурового раствора. Аэрирующий агент подается на вход компрессионных камер посредством трубопроводов 14 - 16 от блока 3 компрессоров низкого давления, от блока 12 подготовки и нагнетания углеводородного газа и/или (в зависимости от варианта выполнения) блока 11 генерации воздушно- азотной смеси. При этом в качестве аэрирующего агента может быть использован природный углеводородный газ, если эксплуатируется газовое месторождение или попутный углеводородный газ, если эксплуатируется нефтяное месторождение, причем попутный газ отбирается после его сепарации. При использовании в качестве газообразного рабочего агента воздушно-азотной смеси в состав морской буровой платформы дополнительно включают блок 11 генерации воздушно-азотной смеси, состоящий из компрессора низкого давления и блока мембранных аппаратов (не показано), обеспечивающего выход воздушно-азотной смеси низкого давления с содержанием азота не менее 87% на входе в компрессионную камеру поршневого или плунжерного насоса и выход воздушно-кислородной смеси в атмосферу. Перечисленные выше источники газа низкого давления обеспечивают поступление газа в компрессионные камеры поршневого или плунжерного насоса, с помощью которых аэрируют промывочную жидкость, направляя ее затем в циркуляционную систему буровой установки. Предлагаемая выше схема аэрации промывочной жидкости применима и при утилизации выхлопных газов от двигателей внутреннего сгорания морской буровой платформы. Выхлопные газы от этих двигателей направляют по соответствующему газопроводу или в сепаратор (являющемся одновременно аккумулятором газов) или непосредственно на вход компрессионных камер (не показано).

Промышленное применение изобретения позволит обеспечить полную автономность морской буровой' платформы в случае необходимости бурения с использованием аэрированного бурового раствора при выполнении работы по строительству и эксплуатации скважин, а также, что особенно важно в условиях морского бурения, обеспечить полную взрыво-пожаробезопасность проведения этих работ. Кроме того, утилизация попутного газа предотвращает загрязнение окружающей среды.

Использование: при бурении скважин с морской буровой плат - формы с применением аэрированных буровых растворов. Сущность изобретения: морская буровая платформа включает буровое и силовое оборудование, при этом поршневой или плунжерный насосы выполнены с установленным между гидравлической частью насоса и их нагнетательными клапанами компрессионными камерами, связанными посредством впускных клапанов камер с блоком компрессоров низкого давления, блоком подготовки и нагнетания углеводородного газа, а также блоком генерации воздушно-азотной смеси, что обеспечивает эффективное приготовление аэрированного бурового раствора при одновременном снижении стоимости и повышении технологичности использования оборудования. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Морская буровая платформа, состоящая из бурового и силового оборудования, включающего по крайней мере, как минимум, поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая линия - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным блоком подготовки и нагнетания аэрирующего агента, при этом поршневой насос выполнен с установленными между его гидравлической частью и нагнетательными клапанами компрессионными камерами, которые посредством впускных клапанов и трубопроводов связаны с блоками подготовки и нагнетания аэрирующего агента. 2. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что блок подготовки аэрирующего агента снабжен сепаратором газа из продукции скважины. 3. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что блок подготовки аэрирующего агента выполнен в виде генератора азотно-воздушной смеси. 4. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что для использования выхлопных газов в качестве аэрирующего агента выхлопные газопроводы соединены с входом компрессионных камер поршневого или плунжерного насоса.