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

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к самоподъемным системам для размещения на море, в частности к самоподъемной системе с вспомогательной 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 системой 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 давления льда, 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 вспомогательной конструкцией, предназначенной для бурения и/или добычи на морских участках, подверженных действию льда. Эта система с вспомогательной конструкцией разработана для работы на мелководье с глубиной приблизительно до 100 м и обеспечивает возможность бурения разведочных или эксплуатационных скважин с использованием самоподъемного бурового узла. Кроме того, эта самоподъемная система с вспомогательной 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 вспомогательной конструкцией. В одном из вариантов самоподъемная система с вспомогательной конструкцией содержит: рабочую палубную конструкцию; множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, причем после того, как самоподъемная система с вспомогательной конструкцией собрана, одна или более опорных колонн обеспечивают поддержку (поддерживающие опорные колонны), а остальные опорные колонны не обеспечивают поддержку (неподдерживающие опорные колонны); 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 или с одной из двух или более опорных основных конструкций, так что во время процесса сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией множество подвижных опор перемещается 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 вспомогательной конструкцией собрана, одна или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку самоподъемного бурового узла совместно с подвижной конструкцией и поддерживающими опорными колоннами, а неподдерживающие опорные колонны извлечены из воды в необходимое положение.

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

[0011] Еще в одном варианте самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией подвижные опоры прочно соединены с опорной основной конструкцией.

[0012] Еще в одном варианте самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией подвижные опоры прочно соединены с рабочей палубной конструкцией и проходят от рабочей палубной конструкции до верхней части опорных основных конструкций.

[0013] Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложен способ сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией. В одном из вариантов в указанном способе выполняют следующие этапы: обеспечивают одну или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне; перемещают самоподъемный буровой узел в положение рядом с одной или более опорными основными конструкциями, причем самоподъемный буровой узел содержит рабочую палубную конструкцию, множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, причем после того, как самоподъемная система собрана, одна или более опорных колонн обеспечивают поддержку (поддерживающие опорные колонны), а остальные колонны не обеспечивают поддержку (неподдерживающие опорные колонны), 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 палубной конструкцией, так что эта подвижная опора обеспечивает поддержку самоподъемного бурового узла; и извлекают неподдерживающие опорные колонны 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 вспомогательной конструкцией согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.

[0017] На фиг. 2 показано схематичное изображение собранной самоподъемной системы с вспомогательной 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 соединения подвижных опор с опорными основными конструкциями или рабочими палубными конструкциями.

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

Осуществление изобретения

[0021] Настоящее изобретение станет более понятным посредством ссылки на нижеследующее подробное описание определенных 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 вспомогательной конструкцией, предназначенная для размещения на море в местах, подверженных действию льда. Вкратце, самоподъемная система с вспомогательной конструкцией содержит самоподъемный узел с множеством опорных колонн и одной или более опорными основными конструкциями, причем самоподъемный буровой узел поддерживается посредством одной или более из множества опорных колонн в сочетании с одной или более опорными основными конструкциями через подвижные опоры. Использование опорных основных конструкций снижает опасность, которую представляет лед для опорных колонн. 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. Тем не менее, 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 использоваться в качестве эксплуатационной платформы или бурового основания.

[0024] Обратимся теперь к фиг. 1, на которой показано схематичное изображение собранной самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения. Собранная самоподъемная система 1 с вспомогательной конструкцией содержит рабочую палубную конструкцию 2, множество опорных колонн 31, 32, выдвижную консольную конструкцию 4, буровую вышку 5, водоотделяющую колонну 6 для бурения, одну или более опорных основных конструкций (кессонов) 7 и множество подвижных опор 8. Рабочая палубная конструкция 2, множество опорных колонн 31, 32, консольная конструкция 4, буровая вышка 5 и буровой стояк 6 хорошо известны из уровня техники и образуют самоподъемный буровой узел, в котором рабочая палубная конструкция 2 обеспечивает поддержку консольной конструкции 4, которая, в свою очередь, поддерживает буровую вышку 5; буровой стояк 6 обеспечивает возможность осуществления бурения с помощью буровой вышки 5, и множество опорных колонн 31, 32 подвижно соединены с рабочей палубной конструкцией с тем, чтобы обеспечить ее поддержку во время сборки. Одна 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 вспомогательной конструкцией собрана, основная палубная конструкция 2 будет располагаться выше уровня воды 9, в то время как одна или более из множества опорных колонн (неподдерживающие колонны) 32 будут целиком извлечены из воды, а остальные из множества опорных колонн (поддерживающие колонны) 31 будут расположены на морском дне с целью обеспечения поддержки совместно с опорными основными конструкциями. С целью минимизации ударного воздействия на опорные колонны со стороны морского льда колонны 31 могут быть оснащены ледозащитной конструкцией 11, такой как защитное покрытие или ледокольный конус.

[0025] Как показано на фиг. 1, подвижные опоры 8 прочно соединены с опорными основными конструкциями (кессонами) 7 и совершают передвижение от места, расположенного 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 части 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 проходить за край кессона (в случае поддержки на кессоне) или за край самоподъемной системы (в случае поддержки на самоподъемной системе).

[0026] Обратимся теперь к фиг. 3, на которой показаны примеры конфигураций опорной основной конструкции. Конфигурация опорных основных конструкций может быть спроектирована в расчете на повышение ледостойкости путем обеспечения наклонных или конических профилей. Варианты компоновки в самоподъемной системе с вспомогательной конструкцией 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 продолговатая опорная основная конструкция используется для поддержки одной стороны самоподъемной системы. Здесь внешняя сторона опорной основной конструкции является наклонной с целью снижения ледовых нагрузок на внешнюю поверхность. Второй пример показывает треугольную самоподъемную систему с тремя опорными колоннами, в которой одна опорная основная конструкция используется для поддержки кормовой стороны самоподъемной системы. Опорная основная 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. Конфигурация, компоновка и количество опорных основных конструкций могут выбираться на основе характеристик места эксплуатации.

[0027] Обратимся теперь к фиг. 4, на которой показан пример соединительных механизмов, посредством которых подвижные опоры 8 соединены с опорной основной конструкцией 7 или с рабочей палубной конструкцией 2 с возможностью перемещения подвижных опор 8 в нужное положение путем скольжения, поворота; эти соединительные механизмы представляют собой шарнирные механизмы или механизмы со штифтовым креплением. Как показано в первом примере, соединительный механизм установлен на опорной основной конструкции (кессоне), и связанная с ним подвижная опора совершает передвижение вовне с целью поддержки самоподъемной системы аналогично передвижению выдвижной консоли буровой 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 соединена с рабочей палубной конструкцией, 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 основной 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 установки штифтов, которые поддерживают рабочую палубную конструкцию путем взаимодействия с отверстиями, выполненными со стороны рабочей палубной конструкции, вместо того, чтобы поддерживать ее снизу.

[0028] Обратимся теперь к фиг. 5А-5Е, на которых показан пример последовательности сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией, показанной на фиг. 1. Однако возможна также сборка самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией другими способами, в зависимости от окончательной опорной конфигурации.

[0029] 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.

[0030] Как показано на фиг. 5В, самоподъемный буровой узел находится в плавающем состоянии рядом с опорными основными конструкциями 7, при этом опорные колонны 31, 32 подняты и основная 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.

[0031] Как показано на фиг. 5С, рабочая палубная конструкция 2 вместе с поддерживаемыми компонентами поднимается над опорными основными конструкциями 7 в результате опускания опорных колонн 31, 32 на морское дно и последующего подъема рабочей палубной конструкции в нужное поднятое положение с использованием подъемных средств самоподъемной системы.

[0032] Как показано на фиг. 5D, подвижные опоры 8 перемещаются в положение под рабочей палубной конструкцией 2 и закрепляются в нужном месте, при этом основная палубная конструкция немного опускается с целью передачи нагрузки на подвижные опоры.

[0033] Как показано на фиг. 5Е, в завершение неподдерживающие опорные колонны 3 поднимаются, и выдвижной консоли 4 сообщается передвижение в стороны с целью завершения сборки.

[0034] Демонтаж самоподъемного бурового узла производится в последовательности, обратной той, которая описана выше.

[0035] 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, простота демонтажа для повторного использования после завершения бурения необходимых скважин. Самоподъемная система с вспомогательной 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, одну или более опорных основных конструкций, расположенных на морском дне, и множество подвижных опор, каждая из которых прочно соединена с основной палубной конструкцией. При этом рабочая палубная конструкция, множество опорных колонн, выдвижная консоль и буровая вышка образуют самоподъемный буровой узел. Способ заключается в том, что во время первоначальной сборки самоподъемной системы множество опорных колонн опущено на морское дно так, чтобы поднять рабочую палубную конструкцию с необходимым возвышением. Во время процесса сборки самоподъемной системы множество подвижных опор проходит от рабочей палубной конструкции к указанным одной или более опорным основным конструкциям так, чтобы указанные одна или более опорных основных конструкций обеспечивают поддержку массы основной рабочей палубной конструкции при замене одной или более из указанного множества опорных колонн. Причем указанные одна или более из множества опорных колонн, заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как не поддерживающие вес опорные колонны, а остальные из множества опорных колонн, не заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как поддерживающие вес опорные колонны. После сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией эти не поддерживающие вес опорные колонны извлечены из воды в необходимое положение, а поддерживающие вес опорные колонны вместе с указанными одной или более опорными основными конструкциями через подвижные опоры поддерживают рабочую палубную конструкцию. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией, содержащая:

рабочую палубную конструкцию;

множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, причем во время первоначальной сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией множество опорных колонн опущено на морское дно так, чтобы поднять рабочую палубную конструкцию с необходимым возвышением;

выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции;

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

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

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

при этом во время этого процесса сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией указанное множество подвижных опор проходит от рабочей палубной конструкции к указанным одной или более опорным основным конструкциям так, чтобы указанные одна или более опорных основных конструкций могли обеспечить поддержку массы основной рабочей палубной конструкции при замене одной или более из указанного множества опорных колонн;

причем указанные одна или более из множества опорных колонн, заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как не поддерживающие вес опорные колонны, а остальные из множества опорных колонн, не заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как поддерживающие вес опорные колонны;

при этом после сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией эти не поддерживающие вес опорные колонны извлечены из воды в необходимое положение, а поддерживающие вес опорные колонны вместе с указанными одной или более опорными основными конструкциями через подвижные опоры поддерживают рабочую палубную конструкцию.

2. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией по п. 1, в которой одна или более опорных основных конструкций представляют собой ледостойкие конструкции.

3. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией по п. 2, в которой ледостойкая конструкция представляет собой кессон.

4. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией по п. 1, в которой подвижные опоры прочно соединены с указанными одной или более опорными основными конструкциями.

5. Самоподъемная система с вспомогательной конструкцией по п. 1, в которой подвижные опоры прочно соединены с рабочей палубной конструкции и проходят от рабочей палубной конструкцией к месту, расположенному возле верхней части указанных одной или более опорных основных конструкций.

6. Способ сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией, согласно которому:

обеспечивают одну или более опорных основных конструкций на морском дне;

перемещают самоподъемный буровой узел в положение рядом с указанными одной или более опорными основными конструкциями, при этом самоподъемный буровой узел содержит

рабочую палубную конструкцию;

множество опорных колонн, подвижно соединенных с рабочей палубной конструкцией, причем после сборки самоподъемной системы с вспомогательной конструкцией одна или более опорных колонн обеспечивают поддержку (поддерживающие опорные колонны), а остальные опорные колонны не обеспечивают поддержку (неподдерживающие опорные колонны);

выдвижную консоль, расположенную на рабочей палубной конструкции; и

буровую вышку, расположенную на выдвижной консоли;

опускают множество опорных колонн на морское дно;

поднимают платформу из воды с использованием указанного множества опорных колонн;

обеспечивают подвижную опору, прочно соединенную с рабочей палубной конструкцией, между указанными одной или более опорными основными конструкциями и рабочей палубной конструкцией, так что эти одна или более основные опорные конструкции обеспечивают поддержку веса самоподъемного бурового узла при замене одной или более из указанного множества опорных колонн;

причем указанные одна или более из множества опорных колонн, заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как не поддерживающие вес опорные колонны, а остальные из множества опорных колонн, не заменяемые на указанные одну или более опорных основных конструкций, определены как поддерживающие вес опорные колонны; и

извлекают неподдерживающие опорные колонны из воды.

7. Способ по п. 6, в котором одна или более опорных основных конструкций представляют собой ледостойкие конструкции.

8. Способ по п. 7, в котором ледостойкая конструкция представляет собой кессон.

9. Способ по п. 6, в котором подвижные опоры прочно соединены с одной или более опорными основными конструкциями.

10. Способ по п. 6, в котором подвижные опоры прочно соединены с рабочей палубной конструкцией и проходят от рабочей палубной конструкции до верхней части одной или более опорных основных конструкций.