САМОПОДЪЕМНАЯ СИСТЕМА С ОПОРНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ Российский патент 2017 года по МПК E02B17/00 E02B17/02 B63B35/44 E21B7/12 E21B15/02 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к самоподъемным системам для размещения на море, в частности к самоподъемной системе с опорной конструкцией, предназначенной для бурения и/или добычи на морских участках, подверженных воздействию льда.

Уровень техники

[0002] Самоподъемные системы широко используются при морской разведке месторождений для бурения скважин и добычи газа/нефти. С увеличением потребности в энергии морская разведка месторождений продвигается все дальше и дальше в направлении мест, где присутствуют морской лед и другие опасности. Следовательно, диапазон работоспособности самоподъемных систем является критичным для их работы.

[0003] Существующие возможности для морской разведки месторождений с использованием указанных самоподъемных систем включают:

[0004] 1. Бурение разведочных скважин с «нормальной» самоподъемной системы во время периода, когда море свободно ото льда, при незащищенной водоотделяющей колонне;

[0005] 2. Бурение эксплуатационных скважин через неподвижное эксплуатационное оборудование с использованием «нормальной» самоподъемной системы во время периода, когда море свободно ото льда; и

[0006] 3. Бурение с большой специализированной буровой платформы или комбинированной буровой и эксплуатационной платформы, предназначенной для выдерживания круглогодичных ледовых нагрузок.

[0007] Однако ограничение разведки месторождений периодом, когда море свободно ото льда, является нежелательным. При этом большая специализированная буровая платформа или комбинированная буровая и эксплуатационная платформа, предназначенная для выдерживания ледовых нагрузок, является постоянной конструкцией, которая не может быть легко демонтирована для повторного использования после завершения буровых работ. Кроме того, она может быть экономически нецелесообразной при разведочном бурении, когда пробуривается только небольшое количество скважин в каждом месте.

Раскрытие изобретения

[0008] Одной из целей настоящего изобретения является создание самоподъемной системы с опорной конструкцией, предназначенной для бурения и/или добычи на морских участках, подверженных действию льда. Эта система с опорной конструкцией разработана для эксплуатации на мелководье с глубиной до 100 м и обеспечивает возможность бурения разведочных или эксплуатационных скважин с использованием самоподъемного бурового узла. Кроме того, эта самоподъемная система с опорной конструкцией легко демонтируется для повторного использования после завершения бурения необходимых скважин, выступая в качестве экономичного решения при размещении эксплуатационного оборудования на малорентабельных участках, где затраты на развертывание специализированной платформы могут быть чрезмерно высоки.

[0009] В одном из аспектов настоящего изобретения обеспечена самоподъемная система с опорной конструкцией. В одном из вариантов самоподъемная система с опорной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию; множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией; выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции; буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли, при этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка образуют самоподъемный буровой узел; две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне; и множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с рабочей палубной конструкции или с одной из двух или более опорных основных конструкций, так что во время процесса сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией множество подвижных опор перемещают в положение между рабочей палубной конструкцией и двумя или более опорными основными конструкциями, в то время как множество опорных колонн обеспечивает поддержку самоподъемного бурового узла, и, когда самоподъемная система с опорной конструкцией собрана, две или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку самоподъемного бурового узла через подвижные опоры, а множество опорных колонн извлечено из воды в необходимое положение.

[0010] В другом варианте самоподъемной системы с опорной конструкцией опорная основная конструкция представляет собой ледостойкую конструкцию. Еще в одном варианте самоподъемной системы с опорной конструкцией ледостойкая конструкция представляет собой кессон.

[0011] Еще в одном варианте самоподъемной системы с опорной конструкцией подвижные опоры прочно соединены с опорной основной конструкцией. Еще в одном варианте самоподъемной системы с опорной конструкцией подвижные опоры прочно соединены с рабочей палубной конструкцией и проходят от рабочей палубной конструкции до верхней поверхности опорных основных конструкций.

[0012] Еще в одном варианте самоподъемной системы с опорной конструкцией опорные основные конструкции могут быть соединены между собой с образованием единой опорной основной конструкции.

[0013] Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечен способ сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией. В одном из вариантов в указанном способе выполняют следующие этапы: обеспечивают две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне, причем эти две или более опорные основные конструкции выровнены по двум сторонам; перемещают самоподъемный буровой узел в положение между указанными двумя сторонами двух или более опорных основных конструкций, причем самоподъемный буровой узел содержит рабочую палубную конструкцию, множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции, и буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли; опускают множество опорных колонн на морское дно; поднимают самоподъемный буровой узел из воды с использованием множества опорных колонн; обеспечивают подвижную опору между опорной основной конструкцией и рабочей палубой таким образом, чтобы эта подвижная опора обеспечивала поддержку самоподъемного бурового узла; и извлекают множество опорных колонн из воды.

[0014] Цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов его реализации в сочетании с приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей

[0015] Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения будут далее описаны со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми ссылочными номерами обозначены одинаковые элементы.

[0016] На фиг. 1 показано схематичное изображение собранной самоподъемной системы с опорной конструкцией согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 2 показано схематичное изображение собранной самоподъемной системы с опорной конструкцией согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0018] На фиг. 3 показаны примеры конфигурации опорной основной конструкции.

[0019] На фиг. 4 показаны примеры соединительных механизмов для присоединения подвижных опор к опорным основным конструкциям или рабочим палубным конструкциям.

[0020] На фиг. 5А-5Е показан пример последовательности сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией, показанной на фиг. 1.

Осуществление изобретения

[0021] Настоящее изобретение станет более понятным со ссылкой на нижеследующее подробное описание конкретных вариантов его реализации.

[0022] Повсюду в этом описании, где имеются ссылки на публикации, описания этих публикаций полностью включены в настоящую заявку посредством ссылок с целью более полного описания уровня техники в области, к которой относится настоящее изобретение.

[0023] В одном из аспектов настоящего изобретения предложена самоподъемная система с опорной конструкцией, предназначенная для размещения на море в местах, подверженных действию льда. Вкратце, самоподъемная система с опорной конструкцией содержит самоподъемный узел и две или более опорных основных конструкций для обеспечения поддержки самоподъемного узла так, чтобы он находился над водой; когда самоподъемная система с опорной конструкцией собрана, ни одна из опорных колонн не находится под водой так, чтобы предотвратить опасность, обусловленную влиянием морского льда на опорные колонны. Опорная основная конструкция предпочтительно представляет собой стальной или железобетонный кессон, поддерживаемый на морском дне посредством силы тяжести, свай или самозаглубления. Кессон будет использоваться как пример опорной основной конструкции на чертежах и в соответствующих местах описания. Однако следует понимать, что опорные основные конструкции могут быть и другими, в том числе свайными одноопорными морскими основаниями и основными конструкциями гравитационного типа. Опорная основная конструкция может дополнительно служить для других целей, например в качестве эксплуатационной платформы или бурового основания.

[0024] В типовой самоподъемной системе расстояние между опорными колоннами находится в диапазоне от 40 м до 70 м и внешний размер корпуса составляет от 60 м до 90 м. Следовательно, в примере самоподъемной системы с тремя опорными колоннами кессон будет нуждаться в обеспечении поддержки с одной стороны (вероятно, со стороны кормы) на расстоянии по меньшей мере 40 м или более и в дополнительной поддержке на носу. Другими словами, следует предположить, что опоры должны быть установлены по меньшей мере в местах, близко расположенных к каждой из опорных колонн самоподъемной системы, поскольку эти места с наибольшей вероятностью будут соответствовать опорным точкам. Исходя из этого вероятно, что количество опор будет по меньшей мере равно количеству опорных колонн. В предпочтительном варианте продолговатая кессонная конструкция поддерживает кормовую оконечность самоподъемной системы, а аналогичная или меньшая кессонная конструкция поддерживает нос. На мелководье с глубиной порядка 25 м эти кессоны могут иметь примерные размеры 60 м в длину на 25 м в ширину (в основании) и 35 м в высоту. Вероятно, что в более глубоких местах ширина и, разумеется, высота будут увеличены. Возможный воздушный зазор (расстояние от уровня воды до дна корпуса) в установленном состоянии составит приблизительно от 10 м до 20 м. Конкретные ледовые условия, в которых, вероятнее всего, будет эксплуатироваться самоподъемная система с опорной конструкцией, будут характеризоваться толщиной льда от 0,5 м до 3,0 м с возможным образованием более толстого, наслоенного или острого льда. Глубина воды будет предпочтительно составлять от 5 до 70 м.

[0025] Обратимся теперь к фиг. 1, на которой показано схематичное изображение собранной самоподъемной системы с опорной конструкцией согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения. Собранная самоподъемная система 1 с опорной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию 2, множество опорных колонн 3, выдвижную консольную конструкцию 4, буровую вышку 5, водоотделяющую колонну 6 для бурения, две или более опорных основных конструкций (кессонов) 7 и множество подвижных опор 8. Рабочая палубная конструкция 2, множество опорных колонн 3, выдвижная консольная конструкция 4, буровая вышка 5 и водоотделяющая колонна 6 для бурения хорошо известны из уровня техники и формируют самоподъемный буровой узел, в котором рабочая палубная конструкция 2 обеспечивает поддержку выдвижной консольной конструкции 4, которая, в свою очередь, поддерживает буровую вышку 5; водоотделяющая колонна 6 для бурения обеспечивает возможность осуществления бурения с помощью буровой вышки 5, а множество опорных колонн 3 подвижно соединены с рабочей палубной конструкцией так, чтобы обеспечить ее поддержку во время сборки. Две или более опорных основных конструкций 7 расположены на морском дне 10, и множество подвижных опор 8 расположены между опорными основными конструкциями 7 и рабочей палубной конструкцией 2 таким образом, что опорные основные конструкции 7 обеспечивают поддержку рабочей палубной конструкции 2. Когда самоподъемная система с опорной конструкцией собрана, рабочая палубная конструкция 2 будет располагаться выше уровня 9 воды вместе с опорными колоннами 3, целиком извлеченными из воды.

[0026] Как показано на фиг. 1, подвижные опоры 8 прочно присоединены к опорным базовым конструкциям (кессонам) 7 и совершают передвижение от места, находящегося вблизи верхней поверхности кессона, с целью поддержки снизу рабочей палубной конструкции 2. Как показано на фиг. 2, подвижные опоры 8 прочно соединены с рабочей палубной конструкцией 2 и проходят от конструкции 2 до верхней поверхности кессона. Преимущество этого решения состоит в том, что механические системы, необходимые для перемещения подвижных опор 8 в нужное место, расположены на рабочей палубной конструкции 2 и, следовательно, могут быть повторно использованы в других местах. Подвижные опоры должны иметь вертикальный размер порядка нескольких метров и должны быть подвижными, чтобы выходить за край кессона в случае поддержки на кессоне или за край самоподъемной системы в случае поддержки на самоподъемной системе.

[0027] Обратимся теперь к фиг. 3, на которой показаны примеры конфигураций опорных основных конструкций и их компоновки в самоподъемной системе с опорной конструкцией. Конфигурация опорных основных конструкций может быть спроектирована в расчете на повышение ледостойкости путем обеспечения наклонных или конических профилей. Варианты компоновки в самоподъемной системе могут варьироваться в зависимости от конструкции самоподъемной системы, а также глубины воды и условий окружающей среды на месте эксплуатации. Первый пример показывает прямоугольную самоподъемную систему с четырьмя опорными колоннами, в которой две продолговатых опорных основных конструкции используются для поддержки двух сторон самоподъемной системы. Стороны опорных основных конструкций являются наклонными, чтобы уменьшить давление льда на внешние поверхности. Второй пример показывает треугольную самоподъемную систему с тремя опорными колоннами, в которой в месте передней опорной колонны может быть предпочтительной опорная базовая конструкция меньшего размера. Опорная базовая конструкция, показанная во втором примере, является наклонной со всех сторон с целью дополнительного снижения нагрузок, действующих с других направлений. Следует понимать, что для обеспечения нужной поддержки могут быть пригодны многие возможные варианты компоновки. Также возможно, чтобы опорные базовые конструкции могли быть соединены между собой с образованием единой сборной основной конструкции, например, путем соединения вдоль боковых сторон или в месте и на глубине, достаточной для того, чтобы не возникали помехи во время монтажа. Конфигурация, компоновка и количество опорных основных конструкций могут выбираться на основе характеристик места эксплуатации.

[0028] Обратимся теперь к фиг. 4, на которой показан пример соединительных механизмов, посредством которых подвижные опоры 8 соединены с опорной основной конструкцией 7 или рабочей палубной конструкцией 2 так, что подвижные опоры 8 перемещают в нужное положение путем скольжения, поворота, эти соединительные механизмы представляют собой механизмы шарнирного типа или механизмы со штифтовым креплением. Как показано в первом примере, соединительный механизм установлен на опорной базовой конструкции (кессоне), и связанную с ним подвижную опору передвигают в стороны с целью поддержки самоподъемной системы аналогично передвижению выдвижной консоли самоподъемной системы. Как показано во втором примере, соединительный механизм выполнен как поворотный соединитель, шарнирно закрепленный на опорной основной конструкции, и подвижная опора соединена с этим поворотным соединителем таким образом, чтобы она могла быть повернута в нужное положение для обеспечения поддержки. Как показано в третьем примере, соединительный механизм установлен со стороны рабочей палубной конструкции, так что подвижная опора присоединена к рабочей палубной конструкции, в неиспользуемом состоянии сложена вдоль этой конструкции и имеет возможность поворота над опорной основной конструкцией (кессоном) с целью обеспечения поддержки. Как показано в четвертом примере, соединительный механизм выполнен в виде соответствующих камер, и подвижные опоры с возможностью перемещения соединены с соответствующими камерами, так что эти опоры могут совершать передвижение в стороны над верхней частью опорной базовой конструкции с целью обеспечения поддержки самоподъемного узла. Необходимые механизмы удерживания от подъема и другие детали не показаны на данных чертежах для упрощения показа идеи изобретения. Другие типы соединительных механизмов, не показанные здесь, также могут использоваться для обеспечения надлежащей поддержки. Например, скользящий механизм в первом примере на фиг. 4 может быть модифицирован путем добавления штифтов, которые поддерживают рабочую палубную конструкцию путем взаимодействия с отверстиями, выполненными со стороны рабочей палубной конструкции, вместо того, чтобы поддерживать ее снизу.

[0029] Обратимся теперь к фиг. 5А-5Е, на которых показан пример последовательности сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией, показанной на фиг. 1. Однако возможна также сборка самоподъемной системы с опорной конструкцией другими способами в зависимости от окончательной опорной конфигурации.

[0030] Как показано на фиг. 5А, опорные основные конструкции 7 установлены в целевом положении в состоянии готовности к приему самоподъемного бурового узла, при этом подвижные опоры 8 установлены на верхней поверхности опорных основных конструкций в убранном положении.

[0031] Как показано на фиг. 5В, самоподъемный буровой узел находится в плавающем состоянии между опорными основными конструкциями 7, при этом опорные колонны 3 подняты и рабочая палубная конструкция 2 держится на плаву, обеспечивая возможность для самоподъемного бурового узла также держаться на плаву. Однако следует понимать, что рабочая палубная конструкция может поддерживаться также, например, на барже.

[0032] Как показано на фиг. 5С, рабочая палубная конструкция 2 вместе с поддерживаемыми компонентами поднимается над опорными основными конструкциями 7 в результате опускания опорных колонн 3 на морское дно и последующего подъема рабочей палубной конструкции в нужное поднятое положение с использованием подъемных средств самоподъемной системы.

[0033] Как показано на фиг. 5D, подвижные опоры 8 перемещаются в положение под рабочей палубной конструкцией 2 и закрепляются в нужном месте, при этом рабочая палубная конструкция немного опускается с целью передачи нагрузки на подвижные опоры.

[0034] Как показано на фиг. 5Е, в завершение опорные колонны 3 поднимаются и выдвижная консоль 4 передвигается в сторону с целью завершения сборки.

[0035] Демонтаж самоподъемного бурового узла производится в последовательности, обратной той, которая описана выше.

[0036] Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные варианты, следует понимать, что эти варианты являются иллюстративными и что объем настоящего изобретения не ограничивается ими. Альтернативные варианты настоящего изобретения будут ясны специалистам с обычным уровнем квалификации в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Предполагается, что подобные альтернативные варианты будут находиться в рамках объема настоящего изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения и поддерживается предшествующим описанием.

Группа изобретений относится к самоподъемным системам для бурения и добычи на морских участках, подверженных воздействию льда. Технический результат – обеспечение поддержки самоподъемного узла. Самоподъемная система с опорной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию, множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции, буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли, две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне, и множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с рабочей палубной конструкцией. При этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка формируют самоподъемный буровой узел. Способ заключается в том, что во время процесса сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией множество подвижных опор проходят от рабочей палубной конструкции до верхней поверхности указанных двух или более опорных основных конструкций, в то время как множество опорных колонн обеспечивают поддержку самоподъемного бурового узла, и после сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией указанные две или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку рабочей палубной конструкции через подвижные опоры, а указанное множество опорных колонн извлечено из воды в необходимое положение. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Самоподъемная система с опорной конструкцией, содержащая:

рабочую палубную конструкцию;

множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией;

выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции;

буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли, при этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка формируют самоподъемный буровой узел;

две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне; и

множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с рабочей палубной конструкцией;

так что во время процесса сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией множество подвижных опор проходят от рабочей палубной конструкции до верхней поверхности указанных двух или более опорных основных конструкций, в то время как множество опорных колонн обеспечивает поддержку самоподъемного бурового узла, и после сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией указанные две или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку рабочей палубной конструкции через подвижные опоры, а указанное множество опорных колонн извлечено из воды в необходимое положение.

2. Самоподъемная система с опорной конструкцией по п. 1, в которой опорные основные конструкции представляют собой ледостойкие конструкции.

3. Самоподъемная система с опорной конструкцией по п. 2, в которой ледостойкие конструкции представляют собой кессоны.

4. Самоподъемная система с опорной конструкцией по п. 1, в которой две или более опорных основных конструкций соединены между собой с образованием сборной основной конструкции.

5. Способ сборки самоподъемной системы с опорной конструкцией, согласно которому:

обеспечивают две или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне и выровненных по двум противолежащим сторонам;

перемещают самоподъемный буровой узел в положение между двумя противолежащими сторонами указанных двух или более опорных основных конструкций, при этом самоподъемный буровой узел содержит

рабочую палубную конструкцию;

множество опорных колонн, подвижно присоединенных к рабочей палубной конструкции;

выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции; и

буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли;

опускают указанное множество опорных колонн на морское дно;

поднимают самоподъемный буровой узел из воды с использованием множества опорных колонн;

обеспечивают подвижную опору, прочно соединенную с рабочей палубной конструкцией и проходящую от основной палубной конструкции к верхней части двух или более опорных основных конструкций; и

извлекают указанное множество опорных колонн из воды.

6. Способ по п. 5, в котором опорные основные конструкции представляют собой ледостойкие конструкции.

7. Способ по п. 6, в котором ледостойкие конструкции представляют собой кессоны.

8. Способ по п. 5, в котором опорные основные конструкции соединены между собой с образованием сборной основной конструкции.