способ эксплуатационного бурения на мелководье

Формула изобретения

1. Способ эксплуатационного бурения на мелководье, включающий буксировку и размещение плавучей опорной полой конструкции, при этом баржа входит в опорную конструкцию и обеспечивает бурение, отличающийся тем, что опорную конструкцию размещают ниже водной поверхности из расчета прохождения над ней баржи, которая имеет понтоны, опорную конструкцию снабжают, по крайней мере, четырьмя расположенными за ее периметром стойками с коническими наконечниками, выступающими из воды, буровую вышку монтируют на барже, которая имеет выносные кронштейны с отверстиями, расстояние между которыми равно соответствующим расстояниям между указанными стойками, баржу ориентируют относительно опорной конструкции посредством совмещения отверстий кронштейнов со стойками и, закачивая воду в понтоны, сажают на опорную конструкцию, после завершения бурения баржу с буровой вышкой поднимают путем откачки воды из понтонов из расчета расцепления кронштейнов со стойками и удаляют за пределы опорной конструкции, над которой располагают другую с эксплуатационным оборудованием, понтонами и своими выносными кронштейнами с отверстиями баржу, которую сажают на опорную конструкцию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорную конструкцию размещают ниже или на уровне дна.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что опорную конструкцию размещают выше дна посредством вертикальных колонн.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что буровую вышку монтируют на барже с возможностью дискретного смещения на расстояния, кратные расстояниям между устьями скважин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к морскому бурению - технологиям и технике бурения нефтегазовых скважин и может быть использовано при эксплутационном бурении на мелководном шельфе (мелководье).

Известна морская платформа, содержащая плавучий корпус, тяговую лебедку, балластные емкости. Для упрощения монтажа платформы на точке бурения в условиях мелководного шельфа корпус выполнен в виде понтона с центральным проемом, балластные емкости подвешены с возможностью поворота относительно продольной оси корпуса (SU 1437479 А1, МПК⁴ Е 02 В 17/00, 1988).

Технический недостаток подобной платформы: ограниченные функциональные возможности, в частности затруднены бурение куста эксплуатационных скважин и их последующее освоение, поскольку устья скважин сосредоточены в указанном проеме.

Известна также морская полупогружная буровая установка, включающая верхнее строение, два водоизмещающих понтона, соединенных с верхним строением с помощью стабилизирующих колонн. Для установки на дно мелководной акватории она снабжена фланцами, которые жестко присоединены к внешним боковым стенкам понтонов, и съемными направляющими устройствами со сваями, соединенными с фланцами (SU 1675481 А1, МПК⁵ Е 02 В 17/00, 1991).

Технический недостаток подобных установок: слабая приспособленность для бурения скважин на мелководном шельфе из-за больших габаритов по высоте и расположения устья скважин на дне акватории, которые сложно обойти при передислокации установки.

Известен способ эксплуатационного бурения на мелководье, включающий буксировку и посадку на дно плавучей опорной полой конструкции, на палубе которой монтируют буровую вышку, при этом баржа входит в опорную конструкцию и обеспечивает бурение (GB 2306920 А, МПК⁶ В 63 В 35/44, Е 02 В 17/02, 1997; RU 2139220 С1, МПК⁶ те же, 1999).

Технический недостаток данного способа: недостаточно широкие функциональные возможности, поскольку технология ориентирована только для обеспечения буровых работ, а вопросы эксплуатации скважин по существу не рассматриваются, способ может быть реализован при ограниченном диапазоне глубины моря, к примеру при повышенной глубине (20 метров - это также мелководье) опорная конструкция скроется под водой.

Техническая задача: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения простыми средствами бурения куста скважин, его обустройства и эксплуатации при сравнительно широком диапазоне глубины мелководного шельфа.

Согласно изобретению опорную конструкцию размещают ниже водной поверхности из расчета прохождения над ней баржи, которая имеет понтоны, опорную конструкцию снабжают по крайней мере четырьмя расположенными за ее периметром стойками с коническими наконечниками, выступающими из воды, буровую вышку монтируют на барже, которая имеет выносные кронштейны с отверстиями, расстояние между которыми равно соответствующим расстояниям между указанными стойками, баржу ориентируют относительно опорной конструкции посредством совмещения отверстий кронштейнов со стойками и, закачивая воду в понтоны, сажают на опорную конструкцию, после завершения бурения баржу с буровой вышкой поднимают за счет откачки воды из понтонов из расчета расцепления кронштейнов со стойками и удаляют за пределы опорной конструкции, над которой располагают другую, с эксплуатационным оборудованием, понтонами и своими выносными кронштейнами с отверстиями, баржу, которую сажают на опорную конструкцию. Последнюю размещают ниже или на уровне дна, а также выше дна - посредством вертикальных колонн; буровую вышку монтируют на барже с возможностью дискретного смещения на расстояния, кратные расстояниям между устьями скважин.

На фиг.1 изображена опорная конструкция, размещенная ниже дна; на фиг.2 - то же, но выше дна; на фиг.3 - вид А на фиг.1 и 2; на фиг.4 - схема промежуточного расположения баржи с буровой вышкой над опорной конструкцией; фиг.5 - то же, вид в плане; на фиг.6 - посадка баржи с буровой вышкой на опорную конструкцию; на фиг.7 - посадка баржи с эксплуатационным оборудованием на опорную конструкцию.

Способ эксплуатационного бурения на мелководье реализуют следующим образом.

В зависимости от глубины акватории опорную конструкцию 1 буксируют и размещают ниже дна (фиг.1), на уровне дна (не показано) или выше дна (фиг.2). Опорная конструкция является сравнительно простой и включает полое основание 2 - с продольным проемом 3 (фиг.3). По коротким сторонам основания закреплены поперечные балки 4, снабженные по крайней мере четырьмя расположенными за пределами периметра опорной конструкции стойками 5 с коническими наконечниками 6. Нижняя часть стоек имеет опоры 7, которые, как правило, бетонируют ниже морского дна. При расположении опорной конструкции выше дна (фиг.2) продолжением стоек 5 являются колонны 8 с опорами 9 на концах, которые также бетонируют ниже морского дна. Все модификации опорных конструкций размещают в акватории таким образом, что вне зависимости от глубины h, основание 2 располагается на одинаковом расстоянии по отношению к водной поверхности, а стойки 5 с коническими наконечниками 6 выступают из воды на один размер.

Специальная баржа 10 снабжена двумя водоизмещающими понтонами 11 (фиг.4, 5), на которых посредством коротких колонн размещен корпус 12 баржи с буровой вышкой 13. Баржа имеет выносные кронштейны 14 с отверстиями (фиг.5, 6), расстояние l и l₁ между которыми равно соответствующим расстояниям между указанными стойками 5. Опорную конструкцию 1 размещают из расчета прохождения над ней баржи 10 (просадка понтонов 11 при буксировке баржи составляет всего 0,8...1,2 м), при этом корпус 12 свободно проходит между стойками 5, а выносные кронштейны 14 баржи располагаются выше стоек (фиг.4). Баржу 10 ориентируют относительно опорной конструкции 1 посредством совмещения отверстий кронштейнов 14 со стойками 5. Закачивая воду в понтоны 11, баржу сажают на опорную конструкцию - ее основание 2 и поперечные балки 4. Посадке баржи на опорную конструкцию способствуют конические наконечники 6 на стойках, которые несколько разворачивают корпус 12 баржи, окончательно совмещая отверстия в выносных кронштейнах 14 со стойками.

После этого опорная конструкция 1 и баржа 10 с буровой вышкой 13 образуют единое морское нефтегазовое сооружение, отгоризонтированное за счет установки и бетонирования опор 7 или 9, при этом корпус 12 баржи неизменно располагается выше водной поверхности (фиг.6). Это обеспечивает прохождение морских волн под корпусом, при этом возможно бурение скважин при наличии ограниченного ледового покрытия, как это имеет место в Северном Каспии. Бурильные колонны от буровой вышки 13 поочередно проходят через продольный проем 3 основания 2 (фиг.3, 5). Эксплуатационное бурение предусматривает строительство и обустройство куста скважин. Кроме известных технических приемов, когда из одного устья бурят несколько наклонно направленных скважин, производят монтаж на барже 10 буровой вышки 13 с возможностью ее дискретного смещения (фиг.6) на расстояния, кратные расстояниям между устьями скважин. Это позволяет бурить дополнительное количество наклонно направленных скважин. Для удобства колонные головки и соответствующую арматуру на устьях скважин располагают выше основания 2 - между понтонами 11 баржи.

После завершения бурения, первичного обустройства и опробования куста скважин баржу 10 с буровой вышкой 13 поднимают путем откачки воды из понтонов 11 из расчета расцепления кронштейнов 14 со стойками 5. Далее баржу удаляют посредством буксировки за пределы опорной конструкции 1 и используют по назначению с другой предварительно подготовленной опорной конструкцией. Вместо удаленной баржи располагают другую баржу 15 (фиг.7) - с эксплуатационным оборудованием (размещено внутри корпуса 16), понтонами 17 и своими кронштейнами 18 с отверстиями, но без буровой вышки. Баржи 10 и 15 максимально унифицированы между собой. Баржу 15 аналогичным образом сажают на опорную конструкцию 1 с колонными (устьевыми) головками пробуренных скважин, количество которых может достигать 100 (с учетом отвода наклонно направленных скважин от ограниченного числа устьев). Завершив с помощью оборудования баржи 15 соответствующую обвязку, приступают к эксплуатации куста скважин в основном фонтанным способом. Предусматриваются технологические скважины для закачки в пласт воды и других ингредиентов. Сформированному указанным способом морскому стационарному сооружению могут придаваться средства для первичной очистки нефти, емкости для хранения определенного количества флюидов и т.п. Основной объем добытого углеводородного сырья отбирают из сооружения с помощью специально проложенного подводного трубопровода.

В итоге разработан эффективный способ, учитывающий специфику эксплуатационного бурения на мелководном шельфе:

1) опорная конструкция может размещаться ниже дна, на уровне дна и выше дна акватории, горизонтируется и своими опорами бетонируется ниже дна, в любой модификации основание конструкции располагается на одинаковом расстоянии относительно водной поверхности, а стойки выступают из воды на один размер;

2) это обеспечивает простую и стабильную посадку на опорную конструкцию (без какого-либо крепления) последовательно двух типов специальных барж - с буровой вышкой и с эксплуатационным оборудованием, при этом формируется морское нефтегазовое сооружение соответственно для бурения и эксплуатации куста скважин;

3) обе баржи максимально унифицированы между собой, имеют просадку на воде (при буксировке) не более 1,2 м, один тип баржи (с буровой вышкой) относится к средствам многоразового использования, другой тип (с эксплуатационным оборудованием) "приписывается" к опорной конструкции с устьевыми головками пробуренных скважин, обе баржи практически не подвержены воздействию морских волн;

4) во втором варианте формируется стационарное морское сооружение,

на котором созданы условия для размещения оборудования, его эксплуатации и обслуживания в закрытом корпусе в любое время года.

Все это расширяет функциональные возможности комплекса сооружений и оборудования и обеспечивает простыми средствами бурение куста скважин, его обустройство и эксплуатацию при сравнительно широком диапазоне глубины мелководного шельфа.