ПЛАВУЧАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ С ПЛАВУЧЕЙ НАДСТАВКОЙ И НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ТРУБОЙ Российский патент 2022 года по МПК E21B43/01 E21B17/01 E21B19/00 B63B22/02 B63B35/44 

[0001] Плавучая система и способ с плавучей надставкой и направляющей трубой

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0002] Не применимо

Информация относительно научных исследований и разработок, финансируемых из федерального бюджета

[0003] Не применимо

Ссылка на приложение

[0004] Не применимо

Уровень техники

[0005] Область техники, к которой относится изобретение

[0006] Настоящее изобретение относится в целом к добыче углеводородов из подводных формаций. Более конкретно, изобретение относится к плавучей платформе и отсоединяемым узлам райзеров и соответствующим опорным конструкциям, используемым при такой добыче.

[0007] Описание уровня техники

[0008] При добыче углеводородов из подводных формаций обычно бурят несколько скважин в морском дне в местах, которые находятся не прямо под или по существу в пределах контура плавучей морской платформы, такой как плавучее добычное морское основание. Затем добываемые углеводороды транспортируют по подводным трубопроводам или другим средствам. Современная технология добычи соединяет периферийные скважины с плавучей платформой посредством райзеров, которые обычно содержат цепную оттяжку между платформой и морским дном. Волнение моря, морские течения и ветер вызывают перемещение плавучей морской конструкции и/или самих райзеров с соответствующим изгибом и продольным напряжением в райзерах.

[0009] Существующий уровень техники учитывает изгиб в райзерах посредством использования гибких райзеров. Однако гибкие райзеры обычно более дорогостоящие и менее надежные при длительном использовании, чем жесткие отрезки труб, которые сварены вместе.

[0010] Некоторые типы райзеров выполнены с возможностью соединения с плавучей морской конструкцией посредством направляющих труб, проходящих от нижнего киля морской конструкции до верхней части морской конструкции. Направляющая труба обычно представляет собой удлиненную трубу, которая образует направляющую, через которую райзер подтягивают или как-то иначе перемещают от морского дня и соединяют с морской конструкцией. Направляющую трубу обычно прикрепляют к морской конструкции под углом относительно вертикали, так чтобы находиться в соответствии с естественным углом цепной оттяжки, который установленный райзер принимает в безветренный день, или в линию для образования свободно провисающего участка. Когда морская конструкция смещается в сторону и вертикально, направляющая труба способствует уменьшению напряжений на райзере.

[0011] Около нижнего выходного участка направляющей трубы рядом с одной из точек крепления обычно расположена силовая секция клиновидного сечения, которая выполнена с возможностью контроля напряжения райзера. Основной функцией силовой секции направляющей трубы является обеспечение гибкого крепления для райзера.

[0012] Другим вариантом гибкости сгибания в силовой секции клиновидного сечения является использование гибкого соединения на райзере. Однако такое соединение также дорогостоящее и может стоить столько же, сколько силовые секции клиновидного сечения, или больше.

[0013] Дополнительная сложность появляется в некоторых неблагоприятных условиях, например, в местах, подверженных воздействию айсбергов, и других местах, подверженных ураганам или тайфунам. Для предотвращения потенциально катастрофического повреждения плавучей платформы, плавучая платформа иногда имеет достаточное время, для того чтобы уклониться в сторону от приближающегося айсберга или урагана/тайфуна. Однако поскольку плавучая платформа обычно соединена с множество райзеров, время для отсоединения и большая стоимость делает такие операции сложными и дорогими.

[0014] Раньше предпринимались попытки создания узла, более быстро отсоединяемого от плавучей платформы. Подводный модуль способен поддерживать райзеры ниже поверхности воды, в то время как остальная плавучая платформа может быть отсоединена и временно перемещена в другое место. Например, патент США № 7,197,999, названный «Система отсоединения платформы типа SPAR» показывает плавучую платформу типа SPAR с отсоединяемым подводным модулем швартового буя. Отсоединяемый подводный модуль способен облегчать разделение райзеров на верхнюю часть, которая остается с плавучей платформой, и нижнюю часть, которая остается с подводным модулем, в то время как плавучую платформу отсоединяют и перемещают на временное место. Фиг.11 и 12 данного патента с оригинальными ссылочными позициями скопированы в целях пояснения как фиг.1А и 1В данной заявки. Упомянутая система описана в реферате следующим образом.

Морская платформа типа SPAR включает плавучую верхнюю корпусную конструкцию [12], поддерживающую палубу и содержащую нижний конец, в котором размещен плавучий нижний швартовый модуль [12]. Верхняя корпусная конструкция соединена со швартовым модулем посредством соединительных линий. Верхнюю корпусную конструкцию отделяют от швартового модуля посредством отсоединения соединительных линий от верхней корпусной конструкции оставляя соединительные линии прикрепленными к швартовому модулю, при этом швартовый модуль остается заякоренным на морском дне. Швартовый модуль опускают относительно верхней корпусной конструкции, обеспечивая возможность перемещения последней. Верхняя корпусная конструкция может быть снова установлена над швартовым модулем, и швартовый модуль может быть подтянут вверх до вхождения в зацепление с нижним концом верхней корпусной конструкции таким образом, чтобы соединительные линии можно было восстановить и снова прикрепить к верхней корпусной конструкции.

[0015] Другой пример показан в патенте США № 8,881,826, названном «Установка для извлечения текучей среды из толщи воды и соответствующий способ». Фиг.1 и 4 данного патента с оригинальными ссылочными позициями скопированы для пояснения как фиг.2А и фиг.2В данной заявки. Гибкие шланги подсоединяют к верхней конструкции и опускают до нижней конструкции, когда верхнюю конструкцию перемещают на другое место. Гибкие шланги сгибаются по дуге 80 с верхней выпуклой поверхностью, чтобы позволять гибкое перемещение между верхней и нижней конструкциями. Упомянутая установка описана в реферате следующим образом.

Данная установка содержит верхнюю конструкцию (12) и гибкий шланг (16), способный перемещаться в толще воды (11В) между верхней подсоединенной конфигурацией и нижней отсоединенной конфигурацией. Упомянутая установка содержит нижнюю конструкцию (14), содержащую основание (60), продолжающееся на расстоянии от дна (11А) толщи воды (11В). Верхняя конструкция (12) выполнена с возможностью перемещения относительно нижней конструкции (14) между положением добычи и положением транспортировки. В основании (60) образовано отверстие (68) для пропускания гибкого шланга (16), когда он перемещается между верхней подсоединенной конфигурацией и нижней отсоединенной конфигурацией, и фиксатор (74) для удерживания соединительной головки (92) шланга (14), расположенной в пропускном отверстии (68), чтобы удерживать соединительную головку (92) на расстоянии от дна (11А) толщи воды (11В) в нижней отсоединенной конфигурации.

[0016] Другой пример показан в патенте США № 7,669,660, названном «Механизм отсоединения и поддержания райзера». Ряд райзеров, которые гибко изгибаются вокруг выступающей в сторону опорной арки основного подводного блока, могут быть опущены и подняты между основным блоком и аркой. Плавучая платформа может быть подсоединена к подводному основному блоку и райзерам, выступающими из основного блока с возможностью соединения с верхней стороной плавучей платформы для добычи и отсоединения и опускания с плавучей платформы, так чтобы перемещать плавучую платформу при необходимости. Фиг.1, 2 и 3 данного патента с оригинальными ссылочными позициями скопированы в целях пояснения как фиг.3А, 3В и 3С данной заявки. Упомянутая система описана в реферате следующим образом.

Механизм отсоединения и поддержания райзеров для гибких райзеров и шлангокабелей на морской конструкции с малым килевым запасом. Основной блок [12] включает выполненную в форме перевернутого усеченного конуса или выпуклую часть [14] по существу в центре основного блока. Основной блок и коническая часть принимают через себя райзеры [26] посредством множества труб [22], проходящих через основной блок и коническую часть. Множество выступов [16] проходят радиально наружу из основного блока. На каждом выступе предусмотрено множество арочных опор [18] для райзеров для поддержания райзеров и/или шлангокабелей и регулирования радиусов их изгиба. Упомянутые выступы проходят из основного блока на расстоянии, которое позволяет частям райзеров под основным блоком свисать под углом и с радиусом изгиба в соответствии с расчетными допусками райзеров, чтобы предотвратить выпучивание или повреждение вследствие чрезмерного изгиба, при этом удерживая райзеры от контакта с морским дном.

[0017] Хотя вышеприведенные примеры решают серьезную проблему обеспечения конструкции, которая может быть отсоединена от плавучей платформы с возможностью повторного соединения с последней, каждый имеет недостатки. Некоторыми из недостатков являются стоимость арочных опор, сложность множества соединений между концевыми точками морской скважины и рабочей палубой плавучей платформы, и напряжение райзеров при многократном сгибании в результате опускания во время отсоединения. Существует потребность в менее дорогостоящем и более простом решении.

Сущность изобретения

[0018] Настоящее изобретение обеспечивает плавучую систему и способ соединения и отсоединения плавучей морской платформы для добычи углеводородов от подводной плавучей надставки с райзерами, соединенными с ней с возможностью скольжения. Упомянутая плавучая система позволяет жестким или гибким райзерам соединяться и отсоединяться и, как вариант, перемещаться между первым уровнем по высоте ниже морской плавучей платформы, в частности около плавучей надставки, и более высоким вторым уровнем по высоте около морской плавучей платформы независимо от трубной секции, арочной опоры и гибкого соединения для райзеров. Упомянутая плавучая система способна уменьшать напряжение райзеров посредством уменьшения изгиба, требующегося для райзера, чтобы образовать цепную оттяжку или другую изогнутую форму даже в случае жесткого райзера.

[0019] Изобретение обеспечивает плавучую систему, выполненную с возможностью отсоединения от плавучей морской платформы, содержащую: плавучую надставку, обладающую плавучестью и выполненную с возможностью разъемного соединения с плавучей морской платформой; и первую направляющую трубу, соединенную с плавучей надставкой и выполненную так, чтобы позволять жесткой части райзера проходить через направляющую трубу, как вариант, между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы.

[0020] Изобретение обеспечивает также способ использования плавучей морской платформы с плавучей системой, содержащей плавучую надставку и первую направляющую трубу, соединенную с плавучей надставкой и выполненную так, чтобы позволять жесткой часть райзера перемещаться через направляющую трубу, как вариант, между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы, и при этом райзер соединен посредством направляющей трубы на плавучей надставке с плавучей платформой, причем способ включает: отсоединение райзера от плавучей платформы; опускание жесткой части райзера до первого уровня по высоте ниже плавучей морской платформы, скользя по первой направляющей трубе на плавучей надставке; отсоединение плавучей платформы от плавучей надставки с райзером, остающимся на плавучей надставке; и перемещение плавучей платформы на другое место, отличающееся от места плавучей надставки.

Краткое описание чертежей

[0021] Фиг.1А представляет собой схематичный вид в разрезе известной системы отсоединения с плавучей верхней корпусной конструкцией, соединенной с плавучим нижним швартовым модулем.

[0022] Фиг.1В представляет собой схематичный вид в разрезе известной системы отсоединения, показанной на фиг.1А, с плавучей верхней корпусной конструкцией, отсоединенной от плавучего нижнего швартового модуля.

[0023] Фиг.2А представляет собой схематичный вид в разрезе другой известной системы отсоединения с плавучей верхней корпусной конструкцией, соединенной с плавучим нижним швартовым модулем.

[0024] Фиг.2В представляет собой схематичный вид в разрезе известной системы отсоединения, показанной на фиг.2А, с плавучей верхней корпусной конструкцией, отсоединенной от плавучего нижнего швартового модуля.

[0025] Фиг.3А представляет собой схематичный вид сбоку другой известной системы отсоединения с плавучей верхней корпусной конструкцией, соединенной с плавучим нижним швартовым модулем.

[0026] Фиг.3В представляет собой схематичный вид сбоку известной системы отсоединения, показанной на фиг.3А, с плавучей верхней корпусной конструкцией, отсоединенной от плавучего нижнего швартового модуля.

[0027] Фиг.3С представляет собой схематичный общий вид плавучего нижнего швартового модуля, показанного на фиг.3А и 3В.

[0028] Фиг.4 представляет собой схематичный общий вид примера плавучей системы настоящего изобретения, содержащей плавучую надставку, которая соединена с плавучей морской платформой для добычи углеводородов.

[0029] Фиг.5 представляет собой схематичный общий вид плавучей системы, показанной на фиг.4.

[0030] Фиг.6А представляет собой схематичный вид сбоку плавучей системы, показанной на фиг.4.

[0031] Фиг.6В представляет собой схематичный подробный общий вид плавучей системы, показанной на фиг.6А.

[0032] Фиг.7А представляет собой схематичный вид сбоку плавучей морской платформы, соединенной с плавучей системой.

[0033] Фиг.7В представляет собой схематичный подробный общий вид плавучей морской платформы, отсоединенной от плавучей системы, показанной на фиг.4.

[0034] Фиг.8 представляет собой схематичный вид сбоку другого примера плавучей системы.

[0035] Фиг.9 представляет собой схематичный вид сверху варианта осуществления плавучей системы.

[0036] Фиг.10 представляет собой схематичный вид сверху другого варианта осуществления плавучей системы.

[0037] Фиг.11 представляет собой схематичный общий вид плавучей морской платформы для добычи углеводородов, соединенной с другим вариантом осуществления плавучей системы.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

[0038] Чертежи, описанные выше, и приведенное ниже описание конкретных конструкций и функций представлены не для ограничения объема изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения. Вернее, чертежи и описание приведены для того, чтобы научить специалиста в данной области техники, как осуществлять и использовать изобретения, для которых испрашивается патентная охрана. Специалистам в данной области техники будет понятно, что для ясности и понимания описаны и показаны не все признаки коммерческого варианта осуществления изобретений. Специалистам в данной области техники будет также понятно, что разработка реального коммерческого варианта осуществления, включающего аспекты настоящего изобретения, потребует множества специальных решений, принимаемых с учетом конкретной реализации, для достижения конечной цели разработчика для коммерческого варианта осуществления. Такие специальные решения могут включать, помимо прочих, соответствие требованиям, связанным с системой, бизнесом, правительством, и другим требованиям, которые могут зависеть от конкретной реализации или местоположения или изменяться со временем. Хотя усилия разработчика могут быть сложными и требующими больших затрат времени в абсолютном выражении, такие усилия, тем не менее, являются обычной практикой для специалистов в данной области техники, обладающих преимуществом данного изобретения. Необходимо понимать, что изобретения, раскрытые и описанные в данном документе, допускают множество разных модификаций и альтернативных форм. Использование термина в единственном числе не следует воспринимать как ограничение количества элементов. Кроме того, различные способы и варианты осуществления системы могут быть предусмотрены в комбинации друг с другом для образования модификаций раскрытых способов и вариантов осуществления. Упоминание единичных элементов может включать множество элементов и наоборот. Ссылки на по меньшей мере один элемент могут включать один или более элементов. Кроме того, различные аспекты вариантов осуществления могут быть использованы в сочетании друг с другом для достижения понятных целей изобретения. Если контекст не требует иного, то термин «содержать» или производные, такие как «содержит» или «содержащий», предполагает включение по меньшей мере указанного элемента или этапа или группы элементов или этапов или их эквивалентов а не исключение большего количества или любого другого элемента или этапа или группы элементов или этапов или их эквивалентов. Упомянутое устройство или система может быть использована в нескольких направлениях или ориентациях. Термины «верх», «низ», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз» или подобные термины направления используются для указания направления применительно к чертежам и показанной в них ориентации и не являются абсолютными в коммерческом использовании, и могут отличаться, когда узел изменяет свою ориентацию. Порядок этапов может осуществляться в разных последовательностях, если конкретно не указано иное. Различные этапы, описанные в данном документе, могут быть объединены с другими этапами, используемыми в чередовании с указанными этапами, и/или разбиты на множество этапов. Аналогично, элементы описаны функционально, могут быть выполнены как отдельные элементы или могут быть объединены в элементы, выполняющие множество функций. Для упрощения некоторые элементы упоминаются как устройство и, как понятно, включают систему соответствующих деталей, которые известны специалистам в данной области техники и могут быть не описаны подробно. В описании и чертежах приведены разные примеры, которые выполняют разные функции и не являются ограничивающими по форме, размеру, описанию, а служат в качестве пояснительных конструкций, которые могут быть изменены, как известно специалисту в данной области техники, с учетом идей, содержащихся в данном документе. В связи с этим использование термина «примерный» представляет собой прилагательное от существительного «пример» и также относится к пояснительной конструкции и необязательно предпочтительному варианту осуществления.

[0039] Настоящее изобретение обеспечивает плавучую систему и способ соединения и отсоединения плавучей морской платформы для добычи углеводородов от подводной плавучей надставки с райзерами, соединенными с ней с возможностью скольжения. Упомянутая плавучая система позволяет жестким райзерам соединяться и отсоединяться и, как вариант, перемещаться между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы, таким как около плавучей надставки, и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы независимо от трубной секции, арочной опоры и гибкого соединения для райзеров. Упомянутая плавучая система способна уменьшать напряжение райзеров посредством уменьшения изгиба, требующегося для райзера, чтобы образовать цепную оттяжку или другую изогнутую форму даже в случае жесткого райзера.

[0040] Фиг.4 представляет собой схематичный общий вид примера плавучей системы настоящего изобретения, содержащей плавучую надставку, которая соединена с плавучей морской платформой для добычи углеводородов. Примерная плавучая система 100 может включать плавучую морскую платформу, обычно связанную с добычей углеводородов. Плавучая платформа 102 может представлять собой, например, помимо прочих, платформу типа SPAR, полупогружную платформу, плавучую установку для добычи, хранения и отгрузки (floating production and offloading unit - FPSO), включая корабельную FPSO или FPSO на базе платформы типа SPAR, и может быть с башней или без башни, плавучую платформу для хранения и регазификации (floating storage and re-gas unit - FSRU) или другие плавучие платформы, связанные с углеводородами. В некоторых вариантах осуществления, башня может быть соединена с плавучей системой и FPSO соединена с возможностью отделения с башней и плавучей системой. Верхняя часть надставки может быть плавучей и по меньшей мере частично подводной ниже поверхности воды и может быть полностью подводной, когда соединена с плавучей морской платформой. Плавучая платформа 102 обычно включает рабочую поверхность, такую как верхние строения 104. Упомянутые верхние строения могут включать мачты, вентили или другое оборудование, связанное с углеводородами. Плавучая платформа 102 обычно также содержит закрытый плавучий корпус 106, который для целей, описанных в данном документе, может включать понтоны в некоторых типах плавучих платформ.

[0041] Плавучая платформа 102 может быть соединена с возможностью отсоединения с плавучей надставкой 110. Вообще говоря, верхняя часть 108 плавучей надставки 110 может представлять собой переходный участок для плавучей надставки 110 с плавучей платформой 102, и некоторые такие варианты осуществления показаны в данном документе. При этом прямо указано, что плавучая надставка 110 не требует верхней части 108 надставки для соединения плавучей надставки 110 с плавучей платформой 102. Плавучая надставка 110 обычно по меньшей мере частично плавучая. Плавучесть обычно является достаточной для веса конструкции с райзерами и швартовыми тросами, соединенными с конструкцией, чтобы поддерживать райзеры над морским дном и уменьшать напряжение райзеров посредством уменьшения изгиба, требующегося для райзера, чтобы образовать цепную оттяжку или другую изогнутую форму даже в случае жесткого райзера. В некоторых вариантах осуществления, верхняя часть 108 надставки может обладать достаточной плавучестью для остальной части плавучей надставки 110. В других вариантах осуществления, верхняя часть 108 надставки, а также другая конструкция плавучей надставки 110 могут обе способствовать плавучести. Например, помимо прочего, трубчатые элементы плавучей надставки 110 могут быть по меньшей мере частично закупоренными для обеспечения плавучести. Для того чтобы плавучая надставка 110 обладала плавучестью, независимой от верхней части 108 надставки, могут быть предусмотрены другие камеры, плавучий заполняющий материал или конструкция. В других вариантах осуществления, верхняя часть 108 надставки может иметь незначительное влияние, если вообще имеет, на плавучесть плавучей надставки 110, и плавучесть может быть реализована в других частях конструкции плавучей надставки 110. В других вариантах осуществления, верхняя часть 108 надставки может отсутствовать, так что плавучая надставка 110 рассчитана на плавучесть без верхней части 108 надставки.

[0042] Длина остальной части плавучей надставки 110 может быть равна, например и без ограничения, по меньшей мере длине верхней части 108 надставки и длиннее, например, по меньшей мере удвоенной длине верхней части надставки. В по меньшей мере одном варианте осуществления, плавучая надставка может представлять собой «открытую конструкцию». «Открытая конструкция» означает конструкцию, которая позволяет воде проходить насквозь сбоку, то есть конструкция не представляет собой запаянную емкость с закрытыми стенками и закрытым дном. Плавучая надставка 110 с открытой конструкцией может быть образована в виде ферменной конструкции с вертикальными опорами, горизонтальными опорами и крестообразными раскосами. Как вариант, плавучая надставка может представлять собой по меньшей мере частично закрытую емкость, которая ограничивает воду, проходящую насквозь сбоку, например, содержащую стенки и/или дно, которые позволяют по меньшей мере некоторой части воды проходить насквозь, там где стенки могут быть закрытыми. Форма плавучей надставки может изменяться и может включать разные геометрические формы, включая цилиндрическую, кубическую, коническую и форму усеченного конуса (например, без ограничения, имеющую поперечное сечение нижней части больше, чем поперечное сечение верхней части), и поперечные сечения в форме квадрата, прямоугольника, круга, эллипса, ромба и других многоугольников.

[0043] Плавучая надставка 110 может быть заякоренной на подводной конструкции, такой как морское дно, посредством одного или более швартовых тросов 114, которые применительно к данному изобретению могут включать обычные швартовые тросы или натяжные элементы. В некоторых вариантах осуществления, верхняя часть надставки может быть временно динамически позиционированной, например, при помощи движителей, перед заякориванием в заданном месте, в частности, если верхняя часть надставки является полностью подводной, и чтобы уменьшить потребность в швартовых тросах. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, швартовые тросы 114, прикрепленные к плавучей надставке 110, например, к верхней части 108 надставки, если она предусмотрена, являются достаточно прочными, чтобы также поддерживать швартовку плавучей платформы 102, соединенной с плавучей надставкой 110. Таким образом, вообще не требуется дополнительных швартовых тросов отдельно для плавучей платформы. В других вариантах осуществления, швартовые тросы могут быть соединены как с плавучей надставкой, так и плавучей платформой. В других вариантах осуществления, швартовые тросы могут быть соединены только с плавучей платформой, а плавучая надставка может оставаться в основном месте благодаря соединенным с ней райзерам (описанным ниже).

[0044] По меньшей мере один райзер 113 и преимущественно множество райзеров подсоединены с возможностью скольжения через плавучую надставку 110 и верхнюю часть 108 надставки, если она предусмотрена, между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы, таким как около плавучей надставки 110, и преимущественно более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы 102, как описано ниже. Термин «райзер» широко используется в данном документе и включает стальные цепные райзеры (Steel Catenary Risers - SCRs), стальные райзеры с распределенной плавучестью свободно свисающего участка (Steel Lazy Wave Risers - SLWRs), жесткие райзеры, гибкие райзеры и шлангокабели. Предпочтительно, райзер может быть жестким или по меньшей мере частично жестким для уменьшенной стоимости.

[0045] Верхняя часть 108 надставки и плавучая надставка 110 выполнены так, чтобы поддерживать и направлять райзер 113 независимо от трубной вставки, арочной опоры и гибкого соединения, на которые опирались ранее предпринятые усилия. Хотя такие конструкции могут быть предусмотрены дополнительно, система выполнена так, чтобы зависеть от плавучей надставки без необходимости таких конструкций. Хотя могут быть использованы гибкие райзеры, система может также использовать жесткие райзеры. В по меньшей мере одном варианте осуществления, райзеры могут быть непрерывными между подводным добычным оборудованием и добычным оборудованием на плавучей платформе, при этом по меньшей мере верхняя часть райзера может проходить через плавучую надставку и верхнюю часть надставки, если она предусмотрена (как показано на фиг.7А и 7В, описанных ниже). Верхняя часть райзера может быть подсоединена к плавучей платформе и отсоединена и опущена на плавучую надставку, а значит плавучая платформа может быть отсоединена от плавучей надставки. Упомянутая плавучая система предусматривает свободу использования по меньшей мере частично, если не полностью, жестких райзеров благодаря способности системы позволять жестким райзерам скользить через поддерживающую конструкцию плавучей надставки на уровне высоты выше морского дна, поддерживаемом плавучестью, чтобы уменьшать напряжения на изгибе райзера. Изобретение способно обеспечить меньшую стоимость, меньшую сложность и более высокую надежность для подсоединения райзеров между подводным добычным оборудованием и плавучей платформой.

[0046] Фиг.5 представляет собой схематичный общий вид плавучей системы, показанной на фиг.4. Фиг.6А представляет собой схематичный вид сбоку плавучей системы, показанной на фиг.4. Фиг.6В представляет собой схематичный подробный общий вид плавучей системы, показанной на фиг.6А. Верхняя часть 108 надставки может быть соединена с плавучей надставкой 110, как описано выше, стыковочными штырями 122, направляющими соединение. Верхняя часть 108 надставки может включать направляющую конструкцию 120 для райзеров, такую как центральная полость, плита буровой шахты или несущий каркас. Направляющая конструкция 120 для райзеров (показанная также на фиг.9 и 10) преимущественно включает множество отверстий с размерами, позволяющими одному или более райзерам 113А и 113В (вообще 113) проходить через них и быть отделенными друг от друга заданным расстоянием, образуемым решетчатой конструкцией. Направляющая труба 112 для данного райзера 113 может быть соединена с плавучей надставкой 110 при помощи по меньшей мере одной опоры 118, такой как опоры 118А и 118В. Направляющие трубы 112 имеют такой размер, чтобы позволять райзерам 113 скользить в них и обеспечить поддержку для райзера, когда он изгибается. Например, первая направляющая труба 112А райзера может быть соединена с плавучей надставкой 110 в первом участке под невертикальным углом. Вторая направляющая труба 112В райзера может быть соединена с плавучей надставкой 110 во втором участке, возможно под другим углом, отличающимся от угла первой направляющей трубы 112А. Кроме того, направляющая труба 112 может быть соединена с направляющей конструкцией 120 для райзеров (показанной на фиг.8 и 9), так что райзер 113 поддерживается с возможностью скольжения также в верхней части надставки. Вообще направляющая труба 113 райзера будет проходить ниже плавучей надставки 110 под углом, чтобы облегчить переход райзера в форму цепной оттяжки, изгиб со свободно провисающим участком или другую изогнутую форму. Например, угол может соответствовать обычному углу, который естественно принимает форма райзера, то есть форма цепной оттяжки, которая определяется математически формулами, когда подвешенный райзер естественно приближается к подводному добычному оборудованию в нижнем конце райзера. Выравнивание одной или более направляющих труб 112 может способствовать выравниванию райзера 113 с изогнутой формой. В некоторых примерах, направляющая труба способна выравнивать райзер в по меньшей мере частичном вертикальном угле. Другие райзеры 113 могут иметь другие направляющие трубы 112, соединенные с плавучей надставкой 110 подобным образом. Например, показана направляющая труба 112В, прикрепленная к внешним поверхностям рамных элементов плавучей надставки 110 и способная направлять райзер 113В с возможностью скольжения через нее. Верхняя часть 108 надставки может дополнительно включать якорный хомут 116, такой как клюз, проушина или другая конструкция для соединения с крепежными тросами, включающими швартовые тросы или натяжные элементы. Якорный хомут 116 проходит наружу из верхней части надставки и, например, может быть соединен со швартовым тросом 114 надставки.

[0047] Фиг.7А представляет собой схематичный вид сбоку плавучей морской платформы, соединенной с плавучей системой. Плавучая морская платформа 102 может быть соединена с верхней частью 108 плавучей надставки 110. Нижний конец райзера 113 может быть соединен с подводным добычным оборудованием 136, таким как оборудование устья скважины, концевая муфта трубопровода (pipe line end terminator - PLET), манифольд или другое оборудование, используемое для перекачки углеводородов. Райзер 113 может проходить через направляющую трубу 112, соединенную с плавучей надставкой 110 и верхней частью 108 надставки, до плавучей морской платформы 102. На плавучей морской платформе райзер может быть соединен по текучей среде (прямо или непрямо) в верхнем конце 124 райзера с оборудованием, чтобы позволять текучей среде протекать между райзером и оборудованием, таким как вентиль 128, который может находиться на фонтанной елке 126 или другом оборудовании на платформе.

[0048] Фиг.7В представляет собой схематичный подробный общий вид плавучей платформы, отсоединенной от плавучей системы, показанной на фиг.4. Верхний конец 124 райзера 113 может быть отсоединен от вентиля 128 (или другого оборудования) и спущен с плавучей платформы 102 до плавучей надставки 110, например, до верхней части 108 надставки, если она предусмотрена, ниже плавучей платформы, при этом нижние части райзера могут быть опущены посредством скольжения через направляющую трубу 112 до участка ниже плавучей надставки 110 к морскому дну 132. Плавучая платформа 102 может быть перемещена на другое место, оставляя плавучую надставку 110 для поддержки райзера 113.

[0049] При необходимости, плавучая платформа 102 может быть возвращена обратно к верхней части 108 надставки и соединена с ней. Оборудование, такое как лебедки и тому подобное, может поднимать верхний конец 124 райзера 113 и соединять по текучей среде верхний конец с добычным оборудованием на плавучей платформе, таким как фонтанная елка 126 или вентиль 128.

[0050] В некоторых вариантах осуществления, может быть предпочтительно прикреплять один или более плавучих модулей 134 к райзеру 113. Например, глубина плавучей надставки может быть слишком мала, чтобы позволять райзеру 113 сохранять нормальную форму цепной оттяжки или другой надлежащий изгиб, который может перенапрягать райзер, когда райзер спускают с плавучей платформы до плавучей надставки. В других случаях плавучая платформа может иметь большую реакцию смещения, которая может перенапрягать райзер. Один или более таких плавучих модулей 134 могут быть предпочтительно использованы, для того чтобы поднимать райзер 113 выше морского дна 132 и способствовать предотвращению крутых изгибов и перенапряжения райзера, когда он изгибается относительно подводного добычного оборудования.

[0051] Фиг.8 представляет собой схематичный вид сбоку другого примера плавучей системы. Множество из двух или более плавучих надставок, таких как плавучие надставки 110А и 110В, могут быть дополнительно использованы с верхней частью 108 надставки для перехода к соединению с плавучей морской платформой. Райзеры можно направлять в одной или более плавучих надставок и соответствующих трубах, как описано выше.

[0052] Фиг.9 представляет собой схематичный вид сверху варианта осуществления плавучей системы. Плавучая надставка 110, например, в верхняя части 108 надставки, может содержать множество швартовых тросов 114, проходящих из якорных хомутов 116 вокруг периферии надставки. Швартовые тросы могут быть достаточно прочными, чтобы также поддерживать также швартовку плавучей платформы, соединенной с плавучей надставкой 110. Данный вариант осуществления может устранять отдельную швартовку плавучей платформы в дополнение к швартовке плавучей надставки. Примерная направляющая конструкция 120 для райзеров может предусматривать решетку для разнесения райзеров 113.

[0053] Фиг.10 представляет собой схематичный вид сверху другого варианта осуществления плавучей системы. В данном варианте осуществления, плавучая надставка 110 может быть заякорена подходящими швартовыми тросами 114, например, из якорных хомутов 116, чтобы прежде всего поддерживать себя при отсоединении от плавучей платформы. Таким образом, вышеописанная плавучая платформа 102 может быть отдельно заякорена при соединении с плавучей надставкой.

[0054] Фиг.11 представляет собой схематичный общий вид плавучей морской платформы для добычи углеводородов, соединенной с другим вариантом осуществления плавучей системы. Плавучая морская платформа 102 может представлять собой судно с башней 140, такое как FPSO. Башня 140 может быть соединена с плавучей надставкой 110 одним или более вариантов. В некоторых вариантах осуществления, судно с башней может быть соединено с возможностью удаления с плавучей надставкой 110 c дополнительно верхней частью 108 надставки. Судно с башней может быть отсоединено от плавучей надставки и перемещено на другое место, как описано выше. В других вариантах осуществления, судно с башней 140 может быть соединено с плавучей надставкой 110. Судно может быть отсоединено от башни (и плавучей надставки), при этом башня обычно может быть в достаточной степени опущена вместе с плавучей надставкой, чтобы обеспечить промежуток для перемещения судна, и судно может быть перемещено на другое место без башни.

[0055] Упомянутая система может включать швартовые тросы 114, соединенные с плавучей надставкой (или плавучей надставкой и башней), как описано выше. Райзеры 113 могут быть подсоединены с возможностью скольжения в направляющих трубах 112 и проходят от платформы через плавучую надставку до подводного оборудования под платформой.

[0056] Другие и дополнительные варианты осуществления, использующие один или более аспектов вышеописанных изобретений, могут быть придуманы без отхода от раскрытого изобретения, определяемого формулой изобретения. Например, возможны разные формы верхних частей надставок и плавучих надставок и другие изменения в пределах объема формулы изобретения, и другие варианты.

[0057] Изобретение описано в контексте предпочтительных и других вариантов осуществления и описан не каждый вариант осуществления. Очевидные модификации и изменения в описанных вариантах осуществления являются доступными для специалистов в данной области техники. Раскрытые и нераскрытые варианты осуществления не ограничивают объем или применимость изобретения, предложенного заявителем, а точнее, в соответствии с патентным законодательством, заявитель намерен полностью охранять права на все такие модификации и усовершенствования, которые находятся в пределах объема и диапазона эквивалентов приведенных ниже пунктов формулы изобретения.

Изобретение относится к добыче углеводородов из подводных формаций, более конкретно, к плавучей платформе и отсоединяемым узлам райзеров и соответствующим опорным конструкциям, используемым при такой добыче. Предложены плавучая система с плавучей надставкой и способ соединения и отсоединения плавучей морской платформы для добычи углеводородов от подводной плавучей надставки с райзерами, соединенными с ней с возможностью скольжения. Упомянутая плавучая система способна позволять жестким райзерам соединяться и отсоединяться и, как вариант, перемещаться между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы, таким как около плавучей надставки, и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы независимо от трубной секции, арочной опоры и гибкого соединения для райзеров. Упомянутая плавучая система способна уменьшать напряжение райзеров посредством уменьшения изгиба, требующегося для райзера для образования цепной оттяжки или другой изогнутой формы, даже в случае жесткого райзера. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Плавучая система, выполненная с возможностью отсоединения от плавучей морской платформы, содержащая:

плавучую надставку, обладающую плавучестью и выполненную с возможностью разъемного соединения с плавучей морской платформой; и

первую направляющую трубу, соединенную с плавучей надставкой и выполненную с возможностью обеспечения прохождения жесткой части райзера через направляющую трубу альтернативно между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей морской платформы и с возможностью обеспечения опускания жесткой части райзера до первого уровня по высоте ниже плавучей морской платформы, при этом скользя через первую направляющую трубу на плавучей надставке.

2. Система по п. 1, в которой плавучая надставка содержит верхнюю часть надставки.

3. Система по п. 2, в которой верхняя часть надставки выполнена с возможностью придания плавучести плавучей надставке.

4. Система по п. 1, в которой плавучая надставка содержит элементы, обладающие плавучестью.

5. Система по п. 1, в которой плавучая надставка содержит ферменную конструкцию, выполненную так, чтобы позволять воде протекать сбоку через плавучую надставку.

6. Система по п. 1, в которой плавучая надставка выполнена так, чтобы направлять жесткую часть райзера под невертикальным углом независимо от трубной секции, арочной опоры и гибкого соединения для райзера.

7. Система по п. 1, в которой система дополнительно содержит райзер, причем райзер представляет собой жесткий райзер от подводного добычного оборудования, которое должно быть соединено с плавучей морской платформой.

8. Система по п. 1, дополнительно содержащая вторую направляющую трубу, соединенную с плавучей надставкой под другим углом, отличающимся от угла первой направляющей трубы.

9. Система по п. 1, дополнительно содержащая плавучий модуль, выполненный с возможностью соединения с райзером на уровне высоты ниже плавучей надставки.

10. Система по п. 1, дополнительно содержащая множество швартовых тросов, соединенных с плавучей надставкой и выполненных с возможностью заякоривания плавучей платформы, когда плавучая платформа соединена с плавучей надставкой.

11. Система по п. 1, в которой система дополнительно содержит райзер, причем райзер содержит по меньшей мере одну гибкую часть ниже плавучей надставки.

12. Система по п. 1, в которой плавучая надставка содержит направляющую конструкцию для направления множества райзеров.

13. Плавучая платформа, соединенная с плавучей системой по п. 1, в которой плавучая платформа содержит верхние надстройки с вентилем, причем райзер от плавучей надставки выполнен с возможностью соединения по текучей среде с вентилем.

14. Плавучая платформа, соединенная с плавучей системой по п. 1, в которой плавучая платформа содержит верхние надстройки с фонтанной елкой, причем райзер от плавучей надставки выполнен с возможностью соединения по текучей среде с фонтанной елкой.

15. Способ использования плавучей морской платформы с плавучей системой, содержащей плавучую надставку и первую направляющую трубу, соединенную с плавучей надставкой и выполненную с возможностью перемещения жесткой части райзера через направляющую трубу альтернативно между первым уровнем по высоте ниже плавучей морской платформы и более высоким вторым уровнем по высоте около плавучей платформы, и при этом райзер соединен посредством направляющей трубы на плавучей надставке с плавучей платформой, причем способ включает в себя этапы, на которых:

отсоединяют райзер от плавучей платформы;

обеспечивают возможность опускания жесткой части райзера до первого уровня по высоте ниже плавучей морской платформы, при этом скользя по первой направляющей трубе на плавучей надставке;

отсоединяют плавучую платформу от плавучей надставки с райзером, остающимся на плавучей надставке; и

перемещают плавучую платформу на другое место, отличающееся от места плавучей надставки.

16. Способ по п. 15, в котором обеспечение возможности скольжения райзера по первой направляющей трубе на плавучей надставке включает в себя обеспечение возможности опускания жесткой части райзера ниже плавучей надставки под невертикальным углом независимо от трубной секции, арочной опоры и гибкого соединения для райзера.