ПЛАТФОРМА ТИПА СПАР С ЗАКРЫТОЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ШАХТОЙ Российский патент 2012 года по МПК B63B35/44 B63B9/06 B63B39/03 E02B17/02 

Предпосылки создания изобретения

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к морским буровым и добывающим платформам, в частности платформам типа СПАР, т.е. крупным обитаемым плавучим платформам-нефтехранилищам с беспричальным наливом на морском промысле.

Описание предшествующего уровня техники

Морские буровые и добывающие платформы типа СПАР обычно включают в себя вертикально вытянутые плавучие корпуса. Например, на фиг.1 показан вариант платформы 100 типа СПАР, имеющей внешний корпус 102 с полой центральной шахтой 104, которая нижним концом открыта в море, а верхним концом открыта в атмосферу. Корпус 102 несет палубу (не показано), на которой можно устанавливать оборудование бурения и добычи (не показано), наряду с другими конструкциями. Корпус 102 включает в себя множество цистерн 106 плавучести, окружающих центральную шахту 104. Цистерны 106 образуют пустоты или отсеки 108, которые можно выборочно заполнять воздухом или водой для создания изменяющейся степени плавучести платформы 100. Балластные танки 106 проходят вниз к ферменной конструкции 110, проходящей вниз к нагруженному балластом килю 112. Нагруженный балластом киль 112 в нижней части ферменной конструкции 110 понижает центр тяжести платформы 100 и улучшает остойчивость платформы 100. Одну или несколько якорных оттяжек (не показаны) можно использовать для удержания платформы 100 на рабочем месте.

Платформы типа СПАР обычно используют совместно с одним или несколькими райзерами, проходящими под натяжением от платформы к устью скважины или якорю на морском дне. Например, платформа 100 на фиг.1 включает райзеры 116 с натяжением в верхней части. Райзеры 116 с натяжением в верхней части проходят вниз через центральную шахту 104 от гидропневматических натягивающих устройств (не показаны), опирающихся на несущую раму 118 райзера с натяжением в верхней части. Корпус 102 несет несущую раму 118 над водной поверхностью 120 (например, моря). В альтернативных платформах типа СПАР райзеры с натяжением в верхней части могут нести цилиндрический буй (не показан), плавающий в открытой центральной шахте. Такая конфигурация раскрыта в патенте США № 6176646, описание которого полностью включено в данный документ путем ссылки. Альтернативные платформы типа СПАР могут включать в себя цепные райзеры и/или райзеры с натяжением нижней части, которые используют для перемещения по промысловой линии нефти и/или газа с отдаленных месторождений или для перемещения по промысловой линии нефти и/или газа на берег или на другие платформы. Данные райзеры обычно размещают в открытой центральной шахте, и платформа может включать в себя трубы натяжения или трубы защитной оболочки для окружения райзеров и содержания их в защитной оболочке. В некоторых случаях цепные райзеры могут располагать за пределами платформы и проходить вдоль отрезка длины платформы. Трубы для других служб, открытые в нижней части, также можно размещать в центральной шахте.

Как понятно из фиг.1, центральная шахта 104 открыта в море своим нижним концом и заполнена морской водой. Соответственно, центральная шахта 104 не способствует плавучести платформы 100.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления настоящей платформы типа СПАР имеют несколько признаков, ни один из которых сам по себе не несет ответственность за их желаемые атрибуты. Без ограничения объема настоящих вариантов осуществления, описанных в следующей ниже формуле изобретения, главнейшие признаки должны быть здесь кратко рассмотрены. После принятия во внимание данного описания и в особенности после прочтения раздела «Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения» должно быть понятно, как признаки настоящих вариантов осуществления изобретения создают некоторые преимущества, включая в себя, без ограничений, увеличенную плавучесть, уменьшенный размер и вес и простое и эффективное средство регулирования плавучести платформы при изменении условий.

Один аспект настоящей платформы типа СПАР включает в себя реализацию центральной шахты обычной платформы типа СПАР, открытой в море и затопленной. Таким образом, центральная шахта не способствует плавучести платформы. Герметизация части или всей центральной шахты может увеличить плавучесть платформы и обеспечить регулировку центральной шахтой плавучести платформы. Герметизация части или всей центральной шахты может также способствовать уменьшению диаметра и размера платформы типа СПАР, тем самым обеспечивая уменьшение веса. Уменьшение веса и объема может также улучшать возможности сооружения и транспортировки платформы типа СПАР целиком, с использованием существующих судов большой грузоподъемности.

В общем, платформа типа СПАР, согласно настоящему изобретению, содержит корпус, центральную шахту, расположенную в корпусе, имеющую нижний конец, открытый в море, поперечную перегородку, расположенную в центральной шахте для образования отсека переменной плавучести в нижнем конце центральной шахты, и трубу, проходящую через перегородку и отсек и образующую воздухонепроницаемое и водонепроницаемое уплотнение в узле сопряжения с перегородкой.

В одном конкретном варианте осуществления перегородкой является воздухонепроницаемая и водонепроницаемая палуба. В другом конкретном варианте осуществления перегородка содержит, по меньшей мере, первую и вторую воздухонепроницаемые и водонепроницаемые палубы, образующие воздухонепроницаемый и водонепроницаемый неподвижно закрепленный балластный танк между ними, с трубой, проходящей через неподвижно закрепленный балластный танк от первой палубы через вторую палубу и через отсек. Трубу могут предпочтительно выполнять с возможностью размещения райзера, проходящего через нее. Труба образует воздухонепроницаемые и водонепроницаемые уплотнения в соответствующих узлах сопряжения с первой и второй палубами.

При использовании в данном документе термины «изобретение» и «настоящее изобретение» надлежит понимать как охватывающие изобретение, описанное в данном документе, в его различных вариантах осуществления и аспектах, так же как любых эквивалентах, предлагающихся специалистам в данной области техники.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные варианты осуществления изобретения настоящей платформы типа СПАР детально описаны ниже с иллюстрацией предпочтительных признаков. Данные варианты осуществления представляют новую и неочевидную платформу типа СПАР, показанную на прилагаемых чертежах, только с иллюстративными целями, которые изображают следующее:

На фиг.1 показан вид сбоку сечения известной платформы типа СПАР.

На фиг.2 показан вид сбоку сечения одного варианта осуществления настоящей платформы типа СПАР.

На фиг.3 показан вид сверху сечения платформы типа СПАР, по линии 3-3 на фиг.2.

На фиг.4 показан вид сверху сечения платформы типа СПАР Фиг.2, по линии 4-4 на фиг.2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.2 показан вид сбоку сечения одного варианта осуществления платформы 200 типа СПАР согласно изобретению. Хотя настоящие варианты осуществления описаны в данном документе со ссылкой на ферменную платформу типа СПАР, специалистам в данной области техники понятно, что настоящие варианты осуществления охватывают любую плавучую буровую и/или добывающую платформу или судно, имеющую конфигурацию с открытой центральной шахтой.

Как показано на фиг.2, платформа 200 включает в себя корпус 202, имеющий центральную шахту 204. Центральная шахта 204 имеет верхний конец, открытый в атмосферу, и нижний, открытый в море. Множество воздухонепроницаемых и водонепроницаемых перегородок 206, 208, 210 проходят, по существу, горизонтально поперек центральной шахты 204. В конкретном варианте осуществления, одна или несколько перегородок 206, 208, 210 могут быть выполнены в виде воздухопроницаемой и водопроницаемой палубы. Для простоты, в описании перегородки 206, 208, 210 будут именоваться палубами, хотя в некоторых вариантах осуществления одна или несколько данных перегородок 206, 208, 210 могут не быть воздухонепроницаемыми или водонепроницаемыми.

Первая и вторая палубы 206, 208 образуют между собой первый неподвижно закрепленный воздухонепроницаемый и водонепроницаемый балластный танк 216. Вторая и третья палубы 208, 210 образуют между собой второй неподвижно закрепленный воздухонепроницаемый и водонепроницаемый балластный танк 218. Одна или несколько несущих или направляющих рам 214 могут проходить поперек центральной шахты 204 ниже третьей палубы 210. В показанном варианте осуществления существуют две несущих или направляющих рамы 214, причем нижняя рама 214 размещена вблизи нижнего конца центральной шахты 204, как показано на фиг.2 и 4. Специалистам в данной области техники понятно, что может использоваться большее или меньшее количество несущих или направляющих рам 214. Функции несущих или направляющих рам 214 детально рассматриваются ниже.

Множество труб 224 проходят, по существу, в вертикальном (осевом) направлении через центральную шахту 204, от самой верхней палубы 206 до нижней части центральной шахты 204. В показанном варианте осуществления показаны пять труб 224, но должно быть ясно, что можно оборудовать меньше или больше труб 224. Одна из труб 224, предпочтительно вблизи центра центральной шахты 204, может быть трубой 224а буровой шахты (фиг.3 и 4), и она может иметь больший диаметр, чем другие трубы 224, для создания буровой шахты 225, проходящий вниз от самой верхней палубы 206 до нижнего конца центральной шахты 204. Трубы 224, 224а опираются на несущие или направляющие рамы 214, при прохождении через центральную шахту 204 ниже палуб 206, 208, 210. Трубы 224 предпочтительно имеют размеры, обеспечивающие прием и размещение райзеров 227, которыми могут являться райзеры с натяжением в верхней части, райзеры с натяжением нижней части или стальные цепные райзеры, как с защитными оболочками (не показаны), так и без них. Райзеры с натяжением в верхней части могут опираться на несущую раму 229 райзеров с натяжением в верхней части со связанными с ней обычными натяжными устройствами (не показаны), хорошо известными в уровне техники. Другие трубы содержания и/или натяжения (не показаны), такие как для цепных райзеров, шлангокабелей, буровых шахт и/или кессонов, могут быть также оборудованы в центральной шахте 204.

Корпус 202 включает в себя множество цистерн плавучести или прочных цистерн 226, окружающих центральную шахту 204. Цистерны 226 можно избирательно и регулируемо заполнять воздухом или водой, обычными способами, для создания изменяющихся степеней плавучести платформы 200. Цистерны 226 проходят вниз до ферменной конструкции 230, которая проходит вниз до нагруженного балластом киля 232. Киль 232 в нижней части ферменной конструкции 230 понижает центр тяжести платформы 200 и улучшает остойчивость платформы 200. Одну или несколько якорных оттяжек (не показаны) можно использовать для удержания платформы 200 на месте. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что некоторые варианты осуществления настоящей платформы типа СПАР могут не включать в себя ферменную конструкцию или нагруженный балластом киль.

Как описано выше, палубы 206, 208, 210 являются воздухонепроницаемыми и водонепроницаемыми. Соответственно, пересечения труб 224, 224а с палубами 206, 208, 210 аналогично являются воздухонепроницаемыми и водонепроницаемыми. Например, трубы 224, 224а могут быть приварены к палубам 206, 208, 210 способом, обеспечивающим воздухонепроницаемость и водонепроницаемость. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что использующийся здесь термин «труба» охватывает обе конструкции, как непрерывную, так и сегментированную. Таким образом, каждая труба 224, 224а может содержать единый отрезок длины материала, проходящий от самой верхней палубы 206 до самой нижней несущей или направляющей рамы 214, или каждая труба 224, 224а может быть выполнена из множества коротких участков, которые можно соединить вместе и/или соединить с палубами 206, 208, 210 и направляющими рамами 214. В вариантах осуществления, в которых труба (трубы) 224, 224а выполнена из множества коротких участков, отверстия в палубе (палубах) 206, 208, 210 могут считаться частью труб.

В некоторых вариантах осуществления воздухонепроницаемые и водонепроницаемые балластные танки 216, 218 заполнены воздухом, что способствует плавучести платформы 200 типа СПАР. Поскольку трубы 224, 224а, проходящие через неподвижно закрепленные балластные танки 216, 218, аналогично являются воздухонепроницаемыми и водонепроницаемыми, как и места соединения труб 224, 224а с палубами 206, 208, 210, никакая вода в трубах 224 не должна просочиться в неподвижно закрепленные балластные танки 216, 218 и нарушить их вклад в плавучесть платформы 200 типа СПАР. Дополнительно к этому, трубы 224 имеют открытые верхние концы в самой верхней палубе 206, чтобы вся вода, скапливающаяся на палубе 206, стекала через трубы 224 в море.

Отсек 220 переменной плавучести, ограниченный снизу самой нижней палубой 210, имеет открытое дно, совпадающее с открытым дном центральной шахты 204. Поскольку данный отсек 220 переменной плавучести, также именуемый камерой сжатого воздуха над водой, открыт в море, морская вода 222 может естественно перемещаться в отсек 220 и из него. Количество воздуха и воды в отсеке 220 переменной плавучести можно регулировать путем добавления воздуха из источника сжатого воздуха (не показано) или стравливания воздуха из отсека 220 в море или в атмосферу. Подача сжатого воздуха и стравливание воздуха можно осуществлять обычными механизмами, хорошо известными в уровне техники и вследствие этого не нуждающимися в описании в этом подробном описании изобретения. При регулируемом изменении соотношения воды и воздуха в отсеке 220, вклад отсека 220 переменной плавучести в плавучесть платформы 200 можно регулируемо настраивать. Так как трубы 224, проходящие через отсек 220 переменной плавучести, являются воздухонепроницаемыми и водонепроницаемыми, никакой воздух и/или вода в трубах 224 не должны просачиваться в отсек 220 изменения плавучести с открытым дном и нарушать его вклад в плавучесть платформы 200 типа СПАР.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, трубы 224 открыты с обоих концов. Трубы 224, таким образом, частично заполнены морской водой, входящей через нижний конец каждой трубы 224. Как упомянуто выше, трубы 224 также предпочтительно действуют, как дренажные каналы для самой верхней палубы 206. Вода или другие жидкости, собирающиеся на палубе 206, могут стекать в открытые верхние концы труб 224 и стекать вниз по трубам 224 до уровня морской воды в каждом рукаве 224. Дренаж предпочтительно предотвращает излишнее скопление жидкости на палубе 206, которое может повлечь за собой увеличение веса на верхнем конце платформы 200 и, возможно, нарушить остойчивость платформы 200 или послужить причиной перемещения жидкости или других вредных воздействий.

В вариантах осуществления изобретения, описанных выше, предпочтительно созданы водонепроницаемые отсеки 216, 218 в центральной шахте 204, повышающие плавучесть платформы 200 типа СПАР. Герметизация нижней части центральной шахты 204, по меньшей мере, одной воздухонепроницаемой и водонепроницаемой поперечной переборкой или палубой также предпочтительно помогает уменьшить диаметр и размер платформы 200 типа СПАР, тем самым создавая экономию веса. Уменьшение веса и объема также улучшают возможности строительства и транспортировки платформы типа СПАР целиком, с использованием существующих транспортных судов большой грузоподъемности.

В вариантах осуществления изобретения, описанных выше, также предпочтительно создан отсек 220 переменной плавучести или сжатого воздуха над водой. Регулируемая плавучесть отсека 220 переменной плавучести создает простое и эффективное средство регулирования плавучести платформы 200 типа СПАР, когда условия на борту платформы меняются. Например, когда райзеры и/или верхнее оборудование устанавливают или убирают в течение срока службы платформы 200, плавучесть отсека 220 переменной плавучести можно регулировать для поддержания остойчивости платформы 200. Система плавучести на сжатом воздухе также предпочтительно проще, чем система водной балластировки, использующая морские балластные насосы.

Хотя показанный вариант осуществления включает в себя три воздухонепроницаемые и водонепроницаемые палубы 206, 208, 210 и два воздухонепроницаемых и водонепроницаемых отсека 216, 218 в центральной шахте 204, рядовым специалистам в данной области техники должно быть понятно, что настоящие варианты осуществления охватывают центральную шахту, содержащую любое число воздухонепроницаемых и водонепроницаемых палуб и отсеков. Конкретно, преимущества настоящей платформы типа СПАР, как описано выше, могут быть реализованы путем применения лишь одной воздухонепроницаемой и водонепроницаемой поперечной переборки или палубы (например, палубы 206, показанной на чертежах). В таком варианте осуществления, единственная переборка разделяет центральную шахту на верхнюю часть, открытую в атмосферу, и нижнюю часть, открытую в море, что создает отсек 220 переменной плавучести, и между двумя или более палубами нет балластных танков. Аналогично, если созданы только две воздухонепроницаемые и водонепроницаемые переборки или палубы, между ними будет образован только один балластный танк. В другом варианте осуществления, могут быть обеспечены три или более таких же переборок или палуб, с балластным танком, образованным между каждой соседней парой переборок или палуб.

В альтернативном варианте осуществления настоящей платформы типа СПАР нижний конец центральной шахты может быть герметизирован воздухонепроницаемой и водонепроницаемой перегородкой. Воздухонепроницаемая и водонепроницаемая перегородка может быть, по существу, идентичной палубам 206, 208, 210, описанным выше и показанным на фиг.2 и 3. В этом варианте осуществления морская вода не может естественно входить в центральную шахту и выходить из нее, как в вариантах осуществления, показанных на фиг.2-4. Однако в некоторых вариантах осуществления, с закрытым нижним концом, морскую воду могут добавлять в центральную шахту и/или удалять из центральной шахты для регулирования плавучести платформы. Морскую воду могут добавлять и/или удалять с использованием, например, насосов (не показано). Как в варианте осуществления фиг.2, воздухонепроницаемые и водонепроницаемые трубы могут проходить через центральную шахту и, в некоторых вариантах осуществления, трубы могут проходить от самой верхней переборки или палубы до самой нижней переборки или палубы.

Вышеизложенное описание представляет лучший вариант осуществления настоящего изобретения, и режим, и способ его выполнения и использования, в полных, четких, кратких и точных терминах, позволяющих любому специалисту в данной области техники осуществить выполнение и использование данной платформы типа СПАР. Настоящее изобретение, однако, допускает модификации и альтернативные конструкции, в добавление к рассмотренным выше, являющиеся вполне эквивалентными. Следовательно, настоящее изобретение не ограничено отдельными вариантами осуществления, раскрытыми в данном документе. Напротив, настоящее изобретение охватывает все модификации и альтернативные конструкции, соответствующие сущности и объему изобретения, в общем выраженным следующей формулой изобретения, конкретно указывающей и ясно заявляющей основной пункт формулы изобретения.

Изобретение относится к морским и добывающим платформам. Платформа (200) типа СПАР для использования в морском бурении или добыче ископаемого топлива со дна моря включает в себя корпус (202), имеющий центральную шахту (204). Воздухонепроницаемая и водонепроницаемая перегородка (210) проходит поперек центральной шахты, образуя отсек (220) регулируемой переменной плавучести в центральной шахте. В некоторых вариантах осуществления центральная шахта в нижней части открыта в море, а в других некоторых вариантах осуществления центральная шахта загерметизирована в нижней части. По меньшей мере, одна труба (224) для размещения райзера (227) проходит через перегородку и отсек регулируемой переменной плавучести к нижней части центральной шахты. Труба имеет открытый верхний конец для обеспечения стока воды, скапливающейся в центральной шахте, и образует воздухонепроницаемое и водонепроницаемое уплотнение в узле сопряжения с переборкой. В некоторых вариантах осуществления поперек центральной шахты расположены две или более воздухонепроницаемых и водонепроницаемых перегородки (206, 208, 210), образующие один или несколько воздухонепроницаемых и водонепроницаемых неподвижно закрепленных балластных танков (216, 218) между каждой смежной парой переборок. Достигается увеличение плавучести платформы за счет регулировки центральной шахтой плавучести платформы. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Платформа типа СПАР для использования в морском бурении или добыче ископаемого топлива на морском дне, содержащая корпус, центральную шахту, расположенную в корпусе, воздухонепроницаемую и водонепроницаемую поперечную перегородку, расположенную в центральной шахте для образования отсека регулируемой переменной плавучести в центральной шахте, и трубу, проходящую через перегородку и указанный отсек и образующую воздухонепроницаемое и водонепроницаемое уплотнение при соединении с указанной перегородкой.

2. Платформа по п.1, в которой центральная шахта имеет нижний конец, открытый в море.

3. Платформа по п.2, в которой отсек регулируемой переменной плавучести расположен на нижнем конце центральной шахты.

4. Платформа по любому из пп.1-3, в которой воздухонепроницаемая и водонепроницаемая поперечная перегородка размещена в нижней части центральной шахты и изолирует центральную шахту от моря.

5. Платформа по любому из пп.1-3, в которой поперечная перегородка является первой перегородкой, и имеется вторая воздухонепроницаемая поперечная перегородка, при этом указанные перегородки образуют между собой неподвижно закрепленный балластный танк.

6. Платформа по п.5, в которой труба проходит через первую перегородку, вторую перегородку и неподвижно закрепленный балластный танк и образует воздухонепроницаемое и водонепроницаемое уплотнение при соединении с первой и второй перегородками.

7. Платформа по любому из пп.1-3, 6, в которой платформа имеет плавучесть, регулируемую изменением соотношения воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести.

8. Платформа по п.7, в которой соотношение воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести является регулируемым путем выборочного добавления воздуха в отсек и удаления воздуха из отсека.

9. Платформа по п.7, в которой соотношение воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести является регулируемым путем выборочного добавления воды в отсек и удаления воды из отсека.

10. Платформа по любому из пп.1-3, 6, 8, 9, в которой труба выполнена с возможностью обеспечения слива в море воды в центральной шахте.

11. Способ регулировки плавучести платформы типа СПАР для использования в морском бурении или добыче ископаемого топлива со дна моря, содержащий регулируемое изменение соотношения воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести платформы, расположенном в центральной шахте платформы.

12. Способ по п.11, в котором регулируемое изменение соотношения воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести платформы осуществляют посредством выборочного добавления воздуха в отсек и удаления воздуха из отсека.

13. Способ по п.11, в котором регулируемое изменение соотношения воздуха и воды в отсеке регулируемой переменной плавучести платформы осуществляют посредством выборочного добавления воды в отсек и удаление воды из отсека.

14. Способ сооружения платформы типа СПАР для использования в морском бурении или добыче ископаемого топлива со дна моря, содержащий следующие этапы: сборка корпуса платформы, содержащего центральную шахту; закрепление в центральной шахте воздухонепроницаемой и водонепроницаемой поперечной перегородки, образующей границу отсека регулируемой переменной плавучести в центральной шахте; прохождение через указанную перегородку и указанный отсек трубы, образующей воздухонепроницаемое и водонепроницаемое уплотнение при соединении с перегородкой.

15. Способ по п.14, в котором используют поперечную перегородку, являющуюся первой перегородкой, и осуществляют закрепление второй воздухонепроницаемой и водонепроницаемой поперечной перегородки в центральной шахте, при этом указанные перегородки образуют между собой неподвижно закрепленный балластный танк.

16. Способ по п.14, в котором при прохождении трубы через перегородку осуществляют сварку трубы с перегородкой.