мобильная, арктическая буровая система круглогодичного действия

Формула изобретения

1. Мобильная буровая система, включающая:

корпус;

по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды;

основание, соединенное с каждой опорой, причем каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор и основания приспособлены для эксплуатации в субарктическом климате; и

буровую вышку, расположенную на корпусе,

причем каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор состоит из наружной обшивки и внутренней обшивки, причем пространство между наружной обшивкой и внутренней обшивкой заполнено связующим материалом,

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м ⁴.

2. Мобильная буровая система по п.1, в которой каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

3. Мобильная буровая система по п.2, в которой диаметр внешней обшивки равен приблизительно 15 м.

4. Мобильная буровая система по п.1, в которой толщина внешней пластины равна приблизительно 50 мм.

5. Мобильная буровая система по п.1, в которой указанные, по меньшей мере, две опоры имеют, по существу, цилиндрическую форму, а диаметр внутренней обшивки равен приблизительно 14 м.

6. Мобильная буровая система по п.5, в которой толщина внутренней обшивки равна приблизительно 25 мм.

7. Мобильная буровая система по п.1, в которой связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

8. Мобильная буровая система по п.1, в которой диаметр основания опоры равен приблизительно 30 м.

9. Мобильная буровая система по п.1, в которой основание опоры сконструировано таким образом, чтобы обеспечить защиту, по меньшей мере, одного устья, когда система уходит с точки заложения скважины.

10. Мобильная буровая система по п.1, в которой, по меньшей мере, одна из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет форму четырехугольника.

11. Способ морского бурения, заключающийся в том, что:

обеспечивают мобильную буровую систему, включающую:

корпус;

по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды;

основание, соединенное с каждой опорой; и

буровую вышку, расположенную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор состоит из наружной обшивки и внутренней обшивки, причем пространство между наружной обшивкой и внутренней обшивкой заполнено связующим материалом; и

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м⁴,

бурят, по меньшей мере, через одну из указанных, по меньшей мере, двух опор.

12. Способ морского бурения по п.11, дополнительно включающий бурение через ледостойкий кессон.

13. Способ морского бурения по п.11, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

14. Способ морского бурения по п.13, в котором диаметр внешней обшивки равен приблизительно 15 м.

15. Способ морского бурения по п.11, в котором толщина внешней обшивки равна приблизительно 50 мм.

16. Способ морского бурения по п.11, в котором указанные, по меньшей мере, две опоры имеют, по существу, цилиндрическую форму, а диаметр внутренней обшивки равен приблизительно 14 м.

17. Способ морского бурения по п.16, в котором толщина внутренней обшивки равна приблизительно 25 мм.

18. Способ морского бурения по п.11, в котором связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

19. Способ морского бурения по п.11, в котором диаметр основания опоры равен приблизительно 30 м.

20. Способ морского бурения по п.11, в котором основание опоры сконструировано таким образом, чтобы обеспечить защиту, по меньшей мере, одного устья, когда система уходит с точки заложения скважины.

21. Способ морского бурения по п.11, в котором, по меньшей мере, одна из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет форму четырехугольника.

22. Способ добычи углеводородов, заключающийся в том, что:

обеспечивают мобильную буровую систему, включающую:

корпус;

по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды;

по меньшей мере, одно основание, соединенное с, по меньшей мере, одной из, по меньшей мере, двух опор; и

буровую вышку, расположенную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал; и

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м⁴,

бурят через опору буровой системы.

23. Способ добычи углеводородов по п.22, дополнительно включающий бурение через ледостойкий кессон.

24. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

25. Способ добычи углеводородов по п.24, в котором диаметр внешней обшивки равен приблизительно 15 м.

26. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором толщина внешней обшивки равна приблизительно 50 мм.

27. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором указанные, по меньшей мере, две опоры имеют, по существу, цилиндрическую форму, а диаметр внутренней обшивки равен приблизительно 14 м.

28. Способ добычи углеводородов по п.27, в котором толщина внутренней обшивки равна приблизительно 25 мм.

29. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

30. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором диаметр, по меньшей мере, одного основания опоры равен приблизительно 30 м.

31. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором основание опоры сконструировано таким образом, чтобы обеспечить защиту, по меньшей мере, одного устья, когда система уходит с точки заложения скважины.

32. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором, по меньшей мере, одна из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет форму четырехугольника.

33. Способ добычи углеводородов по п.22, в котором бурение осуществляется в субарктическом климате.

34. Способ установки морской буровой системы, заключающийся в том, что:

транспортируют мобильную буровую систему к точке заложения скважины на водной поверхности, причем мобильная буровая система включает:

корпус;

по меньшей мере, две опоры, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор состоит из внешней обшивки и внутренней обшивки, причем пространство между наружной обшивкой и внутренней обшивкой заполнено связующим материалом;

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м⁴,

по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; и

буровую вышку, расположенную на корпусе;

опускают указанные, по меньшей мере, две опоры на донный грунт;

поднимают корпуса над поверхностью воды;

углубляют, по меньшей мере, одно основание опоры в донный грунт; и

устанавливают буровую вышку над точкой заложения буровой скважины.

35. Способ установки морской буровой системы по п.34, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

36. Способ установки морской буровой системы по п.34, в котором связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

37. Способ установки морской буровой системы по п.34, в котором установка осуществляется в субарктическом климате.

38. Способ установки морской буровой системы по п.34, дополнительно включающий бурение скважины, по меньшей мере, через одну из указанных, по меньшей мере, двух опор и установку оборудования, по меньшей мере, на одно устье внутри одного из указанного, по меньшей мере, одного основания опоры.

39. Способ демонтажа морской буровой системы, заключающийся в том, что:

обеспечивают мобильную буровую систему в первой точке заложения скважины на поверхности воды, где мобильная буровая система установлена в первой точке заложения скважины, при этом мобильная буровая система включает:

корпус;

по меньшей мере, две опоры, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор состоит из внешней обшивки и внутренней обшивки, причем пространство между наружной обшивкой и внутренней обшивкой заполнено связующим материалом; и

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м⁴,

по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор;

укрепление, по меньшей мере, одного, по меньшей мере, из одного основания опоры с целью защиты устья, расположенного, по меньшей мере, в одном, по меньшей мере, из одного основания опоры;

опускают корпус на поверхность воды;

поднимают указанные, по меньшей мере, две опоры; и

транспортируют мобильную буровую систему ко второй точке заложения скважины.

40. Способ демонтажа морской буровой системы по п.39, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

41. Способ демонтажа морской буровой системы по п.39, в котором связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

42. Способ повторной установки морской буровой системы, заключающийся в том, что:

обеспечивают мобильную буровую систему на поверхности воды, причем мобильная буровая система включает:

корпус;

по меньшей мере, две опоры;

по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; и

буровую вышку, расположенную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор состоит из внешней обшивки и внутренней обшивки, причем пространство между наружной обшивкой и внутренней обшивкой заполнено связующим материалом;

причем момент инерции указанных, по меньшей мере, двух опор составляет приблизительно от 100 метров в четвертой степени (м ⁴) до приблизительно 130 м⁴,

транспортируют мобильную буровую систему к точке заложения буровой скважины, где точка заложения буровой скважины включает первое основание опоры;

опускают указанные, по меньшей мере, две опоры на донный грунт, причем одна из указанных, по меньшей мере, двух опор опускается в первое основание;

поднимают корпус над поверхностью воды;

углубляют основание остальных опор, по меньшей мере, из двух указанных опор в донный грунт; и

устанавливают буровую вышку над точкой заложения буровой скважины.

43. Способ повторной установки морской буровой системы по п.42, в котором каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет, по существу, цилиндрическую форму.

44. Способ повторной установки морской буровой системы по п.42, в котором связующий материал включает, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала.

45. Способ повторной установки морской буровой системы по п.42, дополнительно включающий установку одной из указанных, по меньшей мере, двух опор в первое основание с помощью направляющей системы.

46. Способ повторной установки морской буровой системы по п.42, в котором первое основание опоры обеспечивает защиту, по меньшей мере, одной подводной скважины.

Приоритет установлен по заявке 60/787,602 от 30.03.2006, пункты 1-46

Описание изобретения к патенту

Ссылка на приоритетную заявку

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 60/787602, поданной 30 марта 2006 года.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Данный раздел предназначен для ознакомления с различными аспектами уровня техники, которые могут быть связаны с примерами осуществления настоящего изобретения. Как предполагается, указанное обсуждение способствует обеспечению структурной основы, облегчающей глубокое понимание конкретных аспектов настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что настоящий раздел должен быть прочитан в данном свете, и не обязательно в качестве допущений предыдущего уровня техники.

Настоящее изобретение относится к мобильной, арктической буровой системе круглогодичного действия, также упомянутой здесь аббревиатурой MYADS. Это - буровая система для бурения морских скважин и/или выполнения других работ на платформе в многочисленных последовательных точках заложения скважин в "субарктическом" климате. Указанная система объединяет в себе способность к перемещению в различные точки заложения скважин и прочность, обеспечивающую устойчивость к нагрузке от обледенения, когда система расположена на точке заложения скважины и когда в субарктической зоне присутствует ледяной покров.

"Субарктические" морские условия характеризуется ежегодными сезонными появлениями льда. Климатические условия в данной зоне менее суровые, чем в "верхней" Арктике, где лед может присутствовать круглый год. Однако даже субарктический климат предоставляет проблемы при использовании стандартных морских буровых систем. Стандартные морские буровые системы, прежде всего, разработаны с учетом сопротивления нагрузке от волн, ветров и течений и, где необходимо, землетрясений, но не ото льда. В субарктическом климате полная или общая нагрузка, обусловленная сжатием льдами морской буровой системы, может иметь величину более высокого порядка, чем нагрузка, связанная с волнами, ветрами и течениями. Таким образом, конструкция обычной морской буровой платформы не способна противостоять значительно более высоким нагрузкам в субарктическом климате.

Сжатие льдами может также создать высокие давления в небольших, локальных участках любого элемента бурового оборудования. В обычной морской буровой системе подобные высокие локальные нагрузки повредили бы незащищенные элементы каркасных конструкций, так как указанные элементы представляют собой обычные морские платформы, разработанные исключительно для сопротивления ветру, волнам и течению.

Преимущество мобильности состоит в том, что оно позволяет буровому оборудованию работать в различных точках заложения скважин без необходимости строить стационарную платформу для обслуживания бурового оборудования в каждой точке заложения скважины.

Некоторые современные буровые платформы были разработаны для субарктических условий. Однако большинство указанных платформ спроектировано как стационарные (немобильные), производственные/буровые/жилые (PDQ) платформы. Также известны различные виды устойчивых к смятию льдами буровых платформ. Системы блочного типа, такие как Железобетонная буровая платформа (CIDS), описанная в патенте США № 4011826, являются одним из типов устойчивой к смятию льдами платформы. Другим примером является платформа, описанная в патенте США № 5292207. Каждая из указанных систем представляет собой большую, стационарную, имеющую стены платформу, спроектированную для размещения буровых установок.

В других существующих системах необходимо, чтобы некоторые основные элементы конструкции были стационарно расположены на точке заложения скважины (т.е. мобильным является только сам буровой комплекс). Одним из примеров является Палубная система для установки на морской платформе, описанная в патенте США № 6374764. Другим примером является одноопорная самоподъемная конфигурация основания, описанная в патенте США № 4451174. В указанных системах для каждой новой точки заложения буровой скважины требуется новое основание, прикрепленное к морскому дну.

Другим примером одноопорной самоподъемной конфигурации является система подъема морской платформы и способ патента США № 4648751, в котором используется единственная опора, присоединенная к стационарно установленной платформе. Одноопорная платформа поднимается выдвигающейся подъемной системой. Как только палуба находится на рабочей высоте, она закрепляется на единственной опоре, а буровая вышка устанавливается в рабочее положение. Одноопорная самоподъемная платформа предназначена для бурения разведочных скважин в арктическом климате. Однако указанная конфигурация разработана только для разведочного бурения без возможности для передислокации по действующей буровой площадке. Кроме того, одноопорная схема может быть недостаточно надежной в сейсмически-активных точках заложения скважин.

Существующие мобильные буровые системы для неарктических условий, такие как обычные самоподъемные системы, не могут работать в районах, в которых платформа может столкнуться с плавучим льдом. Существует два типа подобных обычных самоподъемных платформ: (1) платформы, поддерживаемые на опорах решетчатой конструкции, и (2) платформы, поддерживаемые на закрытых цилиндрических опорах. Ни один из описанных существующих проектов не способен сопротивляться локальной и общей нагрузке, обусловленной субарктическими льдами.

Опоры решетчатой конструкции не подходят для сопротивления локальным ледовым нагрузкам, поскольку отдельные элементы решетчатой конструкции могут согнуться или разрушиться в результате локальных ледовых нагрузок. Опоры закрытой цилиндрической конструкции устраняют указанный недостаток. Однако современные конструкции не подходят для сопротивления высоким локальным ледовым нагрузкам, так как опоры разработаны, прежде всего, чтобы сопротивляться намного меньшей нагрузке от волн. Некоторые современные опоры закрытой цилиндрической конструкции имеют моменты инерции не выше 1,1 метра к биквадрату (м⁴).

Ни одна из вышеуказанных конструкций не способна к сопротивлению общим ледовым нагрузкам, обычным для субарктических регионов. Данные общие ледовые нагрузки могут иметь величину более высокого порядка, чем нагрузки от волн и ветра, на которые рассчитаны обычные самоподъемные платформы.

Таким образом, существует потребность в разработке платформы, которая может обеспечивать морские буровые работы и в то же время выдерживать общую и локальную ледовую нагрузку, которая присутствует при ежегодных сезонных появлениях льда. Кроме того, платформа должна иметь возможность передислокации на новую буровую площадку в течение времени года, относительно свободного ото льда, а также возвращения в случае необходимости. Предпочтительно время передислокации может быть относительно коротким и не требовать какого-либо существенного морского материально-технического обеспечения (то есть ничего более существенного, чем несколько буксирных судов).

Другой материал по данной тематике можно найти, по меньшей мере, в патенте США № 4249619, патенте США № 5228806, патенте США № 5288174 и патенте США № 5290128.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается мобильная буровая система. Мобильная буровая система включает корпус; по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе. Каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал.

Согласно другим аспектам изобретения каждая опора может иметь цилиндрическую форму, причем диаметр внешней обшивки равен приблизительно 10 метрам или больше, или приблизительно 15 метрам или больше, или приблизительно 20 метрам или больше. Толщина внешней обшивки может составлять приблизительно от 25 миллиметров (мм) до приблизительно 50 мм. Кроме того, опора может иметь цилиндрическую форму, причем диаметр внутренней обшивки равен приблизительно 14 метрам. Толщина внутренней обшивки может составлять приблизительно от 25 мм до приблизительно 50 мм, но предпочтительно должна быть меньше, чем толщина внешней обшивки. Связующий материал может включать, по меньшей мере, один из материалов, выбранный из жидкого цементного раствора или эластомерного материала. Основание опоры может иметь диаметр приблизительно от 25 метров до приблизительно 35 метров. Одно или более устройств основания может обеспечивать закрывание устьев, когда система снимается с точки заложения скважины. Дополнительно, момент инерции мобильной буровой системы может находиться в диапазоне приблизительно от 100 м⁴ до приблизительно 130 м⁴. Кроме того, мобильная буровая система может применяться в субарктическом климате.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается способ морского бурения. Способ морского бурения включает обеспечение мобильной буровой системы, где мобильная буровая система включает корпус; по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал. Способ дополнительно включает бурение, по меньшей мере, через одну из указанных, по меньшей мере, двух опор.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается способ добычи углеводородов. Способ добычи углеводородов включает обеспечение мобильной буровой системы, включающей корпус; по меньшей мере, две опоры, выдвигающиеся из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор, имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал. Способ дополнительно включает бурение через опору буровой системы. Бурение может включать бурение через ледостойкий кессон.

Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается способ установки морской буровой системы. Способ установки морской буровой системы включает транспортировку мобильной буровой системы к точке заложения скважины на водной поверхности. Мобильная буровая система включает корпус; по меньшей мере, две опоры; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор, имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал. Способ дополнительно включает опускание указанных, по меньшей мере, двух опор на грунт морского дна; подъем корпуса над поверхностью воды; углубление, по меньшей мере, одного основания опоры в морское дно; а также установку буровой вышки над точкой бурения.

Согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается способ демонтажа морской буровой системы. Способ демонтажа включает обеспечение мобильной буровой системы в первой точке заложения скважины на водной поверхности, где мобильная буровая система установлена в первой точке заложения скважины. Мобильная буровая система включает корпус; по меньшей мере, две опоры; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал. Способ дополнительно включает закрепление, по меньшей мере, одного из указанного, по меньшей мере, одного основания опоры, с целью защиты устья, расположенного, по меньшей мере, в одном из указанного, по меньшей мере, одного основания опоры; опускание корпуса на водную поверхность; подъем указанных, по меньшей мере, двух опор и транспортировку мобильной буровой системы ко второй точке заложения скважины.

Согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения здесь обеспечивается способ повторной установки морской буровой системы. Способ повторной установки морской буровой системы включает обеспечение мобильной буровой системы на водной поверхности. Мобильная буровая система включает корпус; по меньшей мере, две опоры; по меньшей мере, одно основание, соединенное, по меньшей мере, с одной из указанных, по меньшей мере, двух опор; а также буровую вышку, установленную на корпусе, где каждая из указанных, по меньшей мере, двух опор имеет закрытую конструкцию, включающую наружную обшивку и внутреннюю обшивку, между которыми находится межкольцевое пространство, в котором расположен связующий материал. Способ дополнительно включает транспортировку мобильной буровой системы в точку заложения буровой скважины, где точка заложения буровой скважины включает первое основание опоры; опускание указанных, по меньшей мере, двух опор на грунт морского дна, где одна из указанных, по меньшей мере, двух опор опускается на первое основание; подъем корпуса над поверхностью воды; углубление основания остальных из указанных, по меньшей мере, двух опор в грунт морского дна и установку буровой вышки на точке заложения буровой скважины. Дополнительно основание опоры может обеспечивать надежную защиту подводных устьев скважины, а одна из опор может быть опущена в первое основание с помощью направляющей системы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеперечисленные и другие преимущества настоящего изобретения могут быть поняты после ознакомления с приведенным ниже подробным описанием и чертежами неограничивающих примеров осуществления

Фиг.1 представляет собой примерный чертеж вида сбоку MYADS согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 представляет собой примерный чертеж изометрической проекции установленной MYADS согласно настоящему изобретению;

Фиг.3A-3D представляют собой примерные схемы последовательности начального процесса установки MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению;

Фиг.4A-4D представляют собой примерные схемы последовательности процесса демонтажа MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению;

Фиг.5A-5D представляют собой примерные схемы последовательности процесса повторной установки MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению;

Фиг.6A представляет собой примерную схему бурения с устройством защиты скважины на основании опоры, используемым в MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2;

Фиг.6B представляет собой примерную схему бурения над устьевым сооружением, используемым в MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2;

Фиг.7A-7B представляют собой примерный чертеж поперечного сечения опоры MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В приведенном ниже подробном описании описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, связанные с предпочтительными вариантами осуществления. Однако в тех случаях, когда последующее описание относится к конкретным вариантам осуществления или конкретному применению настоящего изобретения, оно предназначено исключительно для пояснения и всего лишь обеспечивает описание примеров осуществления изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не только не ограничивается конкретными вариантами осуществления, описываемыми ниже, но включает также любые варианты, модификации и эквиваленты, находящиеся в пределах истинной сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.

Разработка морских нефтеносных или газоносных пластов с размещением центров скважин в децентрализованных точках заложения может быть экономически выгодной. Наличие нескольких буровых центров может обеспечить, например, лучшую отдачу пласта. Кроме того, если один элемент пласта, как обнаруживают, имеет более низкую, чем ожидалось, отдачу, меньший, децентрализованный центр скважин может быть выведен из эксплуатации с большей легкостью. Децентрализованный центр скважин может быть особенно выгоден в субарктических регионах, где может потребоваться переместить оборудование из-за сжатия льдами или других природных явлений.

Основной недостаток предыдущих проектов буровых систем заключается в повышенной стоимости, связанной с постройкой стационарных буровых платформ в каждой выявленной точке заложения буровой скважины.

Вместо постройки нескольких стационарных платформ для каждой точки заложения буровой скважины, единственная мобильная буровая платформа может пробуривать все точки заложения скважин с использованием одной и той же платформы при значительно сниженной стоимости производства. Таким образом, настоящее изобретение относится к проблеме разработки мобильной платформы, которая может обеспечивать оборудование для бурения морских скважин и/или выполнения других работ на платформе во многих последовательных точках заложения скважин в субарктическом климате.

Настоящая платформа, называемая "Мобильная, арктическая буровая система круглогодичного действия" (MYADS), объединяет в себе мобильность, позволяющую перемещаться в различные точки заложения буровых скважин, и прочность, обеспечивающую устойчивость к ледовым нагрузкам на точке заложения скважины. Некоторые варианты осуществления MYADS могут включать плавающий корпус, имеющий поддерживающие опоры, которые выдвигаются из корпуса и обеспечивают закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды для выполнения работ на платформе.

Фиг.1 представляет собой примерный чертеж вида сбоку MYADS в соответствии с настоящим изобретением. MYADS 1 включает корпус 10, по меньшей мере, две опоры 11, приспособленные к выдвижению из корпуса 10, обеспечивающие закрепление на донном грунте 100 и подъем корпуса из воды 110, систему основания 12, которая может представлять собой вакуумное кессонное основание, и буровую вышку 13, установленную на рельсах 14 для установки буровой вышки 13, по меньшей мере, над одной подводной шахтной системой устьев 15. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения MYADS может иметь три опоры или четыре опоры, или пять опор, или больше опор 11, приспособленных к выдвижению из корпуса 10, обеспечивающих закрепление на донном грунте 100 и подъем корпуса из воды 110. Корпус 10 обеспечивает плавучесть платформы, когда опоры 11 подняты. На малые расстояния платформу можно перемещать посредством буксировки корпуса 10, а на большие расстояния платформу можно перевозить на транспортном судне (не показано). Как также показано на Фиг.1, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения MYADS 1 может включать ледозащитный конус 5 и противоразмывную юбку 16 на каждой из опор 11, а также защитный корпус портала подъемника 17 для защиты подъемной и зажимной системы. MYADS 1 может также включать жилые помещения, вертолетную площадку 18 и любые другие объекты, известные специалистам в данной области техники, которые могут присутствовать на морской буровой платформе.

Обращаясь к опорам 11 MYADS 1, специалист в данной области техники понимает, что форма опор может иметь значение, однако в настоящем изобретении может быть применено множество форм поперечного сечения. Предпочтительно опоры 11 имеют цилиндрическую форму, при этом опоры 11 имеют круглое поперечное сечение. Опоры 11 могут иметь любую форму поперечного сечения при условии, что форма поперечного сечения опор 11 позволяет им выдерживать ожидаемые ледовые нагрузки. Например, в альтернативных вариантах осуществления опоры 11 могут иметь поперечное сечение овальной, эллиптической, шестиугольной, пятиугольной, квадратной, треугольной формы или комбинированной формы. В каждом случае опоры 11 MYADS будут иметь конструкцию закрытого типа (в противоположность решетчатому типу). В некоторых вариантах осуществления закрытые опоры 11 имеют момент инерции приблизительно 20 м⁴ или больше, или приблизительно 50 м⁴ или больше, или приблизительно 100 м⁴ или больше, или приблизительно 110 м⁴ или больше, или приблизительно 120 м⁴ или больше, или приблизительно 130 м⁴ или больше. Используемый здесь "момент инерции" является моментом инерции, также известным как "момент инерции сечения" или "момент инерции площади", и известен квалифицированным специалистам в данной области техники. В общем, это - мера сопротивления формы изгибу и деформации, которая зависит от формы испытываемой детали.

Некоторые варианты осуществления обеспечивают мобильную буровую систему, включающую корпус 10; по меньшей мере, две опоры 11, приспособленные к выдвижению из корпуса 10, обеспечивающие закрепление на донном грунте 100 и подъем корпуса из воды 110; основание 5, присоединенное с каждой опорой 11, и буровую вышку 13, установленную на рельсах 14, где каждая опора 11 имеет конструкцию закрытого цилиндрического или закрытого нецилиндрического типа с моментом инерции приблизительно 20 м⁴ или больше. В некоторых вариантах осуществления каждая опора 11 имеет конструкцию закрытого цилиндрического типа. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения каждая опора 11 имеет момент инерции приблизительно 100 м⁴ или больше.

В еще одних вариантах осуществления описан способ добычи углеводородов, включающий бурение скважины в месторождении углеводородов с использованием MYADS согласно варианту осуществления настоящего изобретения и извлечение углеводородов из скважины.

Фиг.2 представляет собой примерный чертеж изометрической проекции установленной MYADS согласно настоящему изобретению. В одном или нескольких вариантах осуществления, в целях сопротивления ледовым нагрузкам, опоры 11 MYADS имеют форму цилиндров большого диаметра. Цилиндрическая форма минимизирует ледовую нагрузку в любом конкретном направлении. Большой диаметр опор 11 обеспечивает прочность и жесткость, требуемую для сопротивления общим ледовым нагрузкам. Общие ледовые нагрузки представляют собой силы, которые могут вызвать падение или разрушение платформы. Опоры 11 могут быть построены целиком из стали. В целях соответствия конструкционным требованиям по сопротивлению локальной нагрузке от обледенения или ледовым нагрузкам, в одном или нескольких вариантах осуществления может использоваться композитная ("сэндвичевая"), конструкция. Локальные ледовые нагрузки представляют собой силы, которые могут пробить или повредить платформу в конкретной точке заложения скважины. Композитная конструкция предпочтительно включает два слоя стали, отделенных наполнителем, таким как связующий материал. Связующий материал предпочтительно является жидким цементным раствором, однако могут использоваться другие известные материалы, такие как эластомеры. На Фиг.2 изображен вариант осуществления изобретения, в котором буровая вышка 13A помещена над опорой 11D, такой, что бурение на MYADS 1 может осуществляться через опору 11D (что также упомянуто здесь как "бурение через опору").

Самоподъемная платформа, такая как MYADS, сопротивляется субарктическим ледовым нагрузкам с помощью "портального действия", при котором первичное сопротивление ледовой нагрузке обеспечивается посредством изгиба опор. Портальное действие является реакцией портальной рамы на нагрузку или силу и особенно актуально при сопротивлении изгибающей силе. Портальная рама представляет собой конструкцию, имеющую множество опор и, по меньшей мере, одну балку или эквивалентный конструктивный элемент. В настоящем изобретении портальная рама включает опоры MYADS и перемычку или платформу, соединенную с опорами. Более высокий момент инерции выгоден при сопротивлении ледовым нагрузкам, а увеличенный диаметр опор 11 приводит к большему моменту инерции. Таким образом, увеличенный диаметр предпочтителен для увеличения сопротивления изгибу, от которого зависит сопротивление ледовым нагрузкам.

Чтобы дополнительно увеличить портальное действие, каждая опора 11 предпочтительно поддерживается на системе оснований, включающей элемент основания 12 и юбку 16, из которых состоит система оснований 12,16. Система оснований 12,16 обеспечивает прочность и жесткость, позволяющие MYADS 1 выдерживать нагрузки, обусловленные субарктическими льдами.

Чтобы выдерживать локальные ледовые нагрузки, опоры 11 MYADS 1 спроектированы с укрепленной обшивкой. Укрепление предпочтительно достигается путем соединения наружной обшивки с внутренней обшивкой, отделенной внутренним слоем связующего материала. Связующий материал может включать эластомер, а предпочтительный связующий материал представляет собой жидкий цементный раствор. Указанная "сэндвичевая" конфигурация обеспечивает сопротивление локальным ледовым нагрузкам. Возможно альтернативное укрепление. Один подобный способ может состоять в присоединении ребер жесткости к внутренним стенкам опор 11. Некоторое "альтернативное укрепление" может на самом деле использоваться одновременно со способами укрепления, описанными здесь.

В некоторых других вариантах осуществления MYADS 1 спроектирована таким образом, что бурение производится через одну из опор платформы (см. Фиг.2). В некоторых вариантах осуществления MYADS может быть спроектирована так, чтобы бурение производилось через ледостойкий кессон, по шахтной схеме или по консольной схеме, более типичной для обычных самоподъемных платформ. В шахтной схеме положение буровой вышки определяется отверстием в корпусе. Данная схема позволяет самоподъемной буровой платформе осуществлять бурение только над подводными системами устьев. В консольной схеме буровая вышка расположена на консольной балочной конструкции, которая располагает буровую вышку за кормой самоподъемной буровой платформы. Данная схема позволяет самоподъемной буровой платформе осуществлять бурение над существующим буровым сооружением, которое поддерживает скважинное оборудование над поверхностью воды (например, "сухая елка").

Некоторые способы проведения работ настоящего изобретения включают первичную установку, демонтаж и повторную установку системы, некоторые примерные схемы которых можно увидеть на Фиг.3A-D, 4A-D и 5A-D соответственно. В целях пояснения показаны упрощенные схемы MYADS 1. Однако следует понимать, что когда остальная часть конструкции MYADS не показана, подразумевается, что она присутствует.

Фиг.3A-3D представляют собой примерные схемы последовательности начального процесса установки MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению. Таким образом, Фиг.3A-3D можно понять наилучшим образом при одновременном рассмотрении с Фиг.1 и 2. На Фиг.3А MYADS 1 буксируется к точке заложения скважины с основаниями (не показаны), присоединенными к опорам 11, а буровая платформа 13 находится в "транспортном" положении. Ледозащитный конус 5 и противоразмывные юбки 16 могут быть расположены внутри корпуса 10 в ходе транспортировки и, таким образом, не показаны. По прибытии на точку заложения скважины MYADS 1 пришвартовывается, чтобы оставаться на точке заложения скважины. Затем, как показано на Фиг.3B, опоры 11 MYADS опускаются на морское дно. Качка MYADS 1 уменьшается в результате выдвижения опор 11 из корпуса 10, что известно специалистам в данной области техники. Как показано на Фиг.3C, основания 12 опор углубляются в донный грунт 100. Указанное углубление достигается приложением веса MYADS 1, когда корпус 10 поднимается из воды 110, как показано на Фиг.3D, при этом используется дополнительный вес, обусловленный закачкой воды в резервуары "предварительного нагружения" в корпусе, и/или разрежение под основаниями 12 опор, и/или струйная система, которая размывает почву, чтобы облегчить углубление, или используется другой способ и устройство для сообщения платформе дополнительной массы, чтобы заставить основания 12 опор углубиться в донный грунт 100. На точке заложения скважины буровая вышка 13 MYADS 1 перемещается по буровой опоре 11D, в результате чего скважина или скважины могут быть выбурены.

Фиг.4A-4D представляют собой примерные схемы последовательности процесса демонтажа MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению, который может быть проведен после начального процесса установки согласно Фиг.3A-3D. Таким образом, Фиг.4A-4D можно понять наилучшим образом при одновременном рассмотрении с Фиг.1, 2 и 3A-3D. На Фиг.4A основание 12 опоры вначале поднимается с донного грунта 100. Указанный подъем достигается с помощью подъемных выталкивающих сил, когда корпус 10 погружается в воду 110, путем создания давления под основаниями 12 опор и/или при использовании струйной системы, которая размывает почву, чтобы облегчить подъем. Обращаясь к Фиг.4B, систему основания 12A, которая содержит одну или несколько скважин, можно оставить на месте в качестве защиты устьев в субарктическом климате. Затем, как показано на Фиг.4C-4D, опоры 11,11D MYADS поднимаются с донного грунта 100, оставляя одну или несколько частей 12A системы основания 12,16, чтобы защитить одну или несколько скважин, содержавшихся в них. Затем MYADS 1 буксируется к другой точке заложения буровой скважины, если все основания 12 остаются присоединенными к опорам. Если основание 12A остается на точке заложения скважины для защиты устьев, то MYADS 1 может буксироваться к точке заложения скважины для установки запасного основания 12A опоры или к точке заложения скважины, на которой уже установлено основание 12A опоры.

Фиг.5A-5D представляют собой примерные схемы последовательности процесса повторной установки MYADS в соответствии с Фиг.1 и 2 согласно настоящему изобретению, который может быть проведен после процесса демонтажа согласно Фиг.4A-4D. Таким образом, Фиг.5A-5D можно понять наилучшим образом при одновременном рассмотрении с Фиг.1, 2 и 4A-4D. Операция повторной установки может использоваться для установки MYADS на точке, в которой MYADS уже забуривалась. Обращаясь к Фиг.5A, MYADS буксируется к точке заложения скважины с одним не присоединенным основанием опоры. Направляющая система 50 позволяет установить буровую опору 11D на основание, уже находящееся на донном грунте. На месте опоры 11 MYADS опускаются на донный грунт 100, а затем основания 12B, которые еще не углубились в донный грунт 100, углубляются в донный грунт 100 с использованием одного или нескольких способов, описанных выше, как показано на Фиг.5A-5D. И опять качка MYADS 1 уменьшается в результате выдвижения опор 11 из корпуса 10. Остальные основания 12 опор углубляются в донный грунт 100, как описано выше.

Таким образом, в одном или нескольких вариантах осуществления MYADS 1 обеспечивает систему оснований опор, которая (1) обеспечивает доступ к буровым скважинам, (2) обеспечивает защиту скважин после отхода платформы MYADS 1 и (3) обеспечивает повторную установку MYADS 1 для будущих работ на данном участке.

Система основания опор MYADS превосходит конструкции обычных самоподъемных платформ. Система основания опор может быть технически дополнена разнообразными конструктивными элементами, такими как центральные кессоны и внешние юбки. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления диаметр основания опоры составляет приблизительно от 25 метров до приблизительно 35 метров. В одном или нескольких вариантах осуществления центральный кессон имеет такой же диаметр, как и диаметр опор, который может составлять приблизительно от 10 метров до приблизительно 20 метров. Один предпочтительный вариант осуществления включает опоры, имеющие диаметр приблизительно 15 метров.

В субарктических условиях предпочтительно, чтобы эксплуатационные скважины были оборудованы либо (1) подводным защитным сооружением в случае подводных устьев или (2) буровым сооружением в случае сухих елок. "Сухая елка" представляет собой скважинное оборудование, которое не находится под водой. В указанном случае, все регулировочные клапаны и трубные обвязки бурового сооружения предпочтительно располагаются над водой 110, что обеспечивает свободный доступ. Подводная система устьев может быть развернута на дне, в основном внутри защитного сооружения, такого как основание 12 опоры, обеспечиваемое настоящим изобретением. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения клапанами и устройствами управления обвязкой трубопроводов манипулируют дистанционно. MYADS 1 настоящего изобретения может быть приспособлена к эксплуатации любым из двух указанных способов. На Фиг.6A показан альтернативный вариант осуществления MYADS 1, используемой вместе с подводным устьем 60, заключенным в подводной шахте 61, сформированной системой основания 12,16 опор MYADS, т.е. части основания для буровой опоры 11B. В данном варианте осуществления бурение производится через опору 11B. На Фиг.6B показан другой альтернативный вариант осуществления, в котором MYADS 1 используется вместе с сухим скважинным оборудованием 60 и буровым сооружением 62, предназначенным для защиты сухого скважинного оборудования 60. Буровая вышка 13 помещена над сооружением 62 на консольной балке или подобном элементе, а бурение производится через буровое сооружение 62.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система основания 12 может включать, по меньшей мере, одну подводную шахтную систему устьев, как показано на Фиг.1 и 6A. Как описано выше в связи с Фиг.1, данная конструктивная система может быть вакуумным кессоном, необязательно дополненным ледозащитным конусом 5 и противоразмывной юбкой 16. Подводные устья расположены в шахте и выше уровня земли. Обращаясь к Фиг.1, буровая опора MYADS может механически соединяться с подводной шахтой предпочтительно с помощью зажимной системы 6 или другой системы, известной квалифицированным специалистам в данной области техники.

В MYADS 1 диаметр опор составляет предпочтительно приблизительно 15 метров, но в любом из вариантов осуществления, раскрытых здесь, опоры могут иметь диаметр приблизительно 10 метров или больше, или приблизительно 15 метров или больше, или приблизительно 20 метров или больше. Длина опор 11 определяется в соответствии с глубиной моря и "воздушным зазором" (просветом между поверхностью воды и дном корпуса платформы в поднятом состоянии). Толщину внешней и внутренней обшивки опор предпочтительно варьируют приблизительно от 25 миллиметров (мм) до приблизительно 50 мм или больше. (Максимальная толщина обычно ограничивается доступностью стали). Предпочтительно расчет диаметра опор 11, толщины внутренней и внешней обшивки опор, а также других элементов конструкции, должен производиться с учетом общего момента инерции. Как было указано ранее, момент инерции предпочтительно должен быть выше, чем момент инерции обычных систем, и предпочтительно иметь значение от приблизительно 50 метров в четвертой степени (м⁴) до приблизительно 130 м⁴.

Большой диаметр опор, придающий MYADS поперечную жесткость и прочность, позволяет выдерживать общие ледовые нагрузки, но может снизить локальную прочность опоры. В локальном масштабе высокие ледовые нагрузки могут привести к ударам льда об опору. Поскольку диаметр опоры увеличен, способность выдерживать указанные локальные ледовые нагрузки также уменьшается, так как локальный профиль опоры по мере увеличения ее диаметра становится более "плоским" и менее "округленным". Таким образом, в зависимости от размера или диаметра опоры и ожидаемых локальных ледовых нагрузок может потребоваться усиление стенок опоры.

Усиление стенки опоры в MYADS может быть достигнуто путем укрепления стенки опоры, как это делается, например, в судостроительстве, и, с некоторыми изменениями, при усилении корпусов ледоколов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения усиление опоры достигается путем добавления второй стенки с промежуточным материалом между первой стенкой и второй стенкой (то есть "сэндвичевой" конструкции). Данный вариант осуществления обеспечивает локальную прочность путем повышения локальной жесткости стенки во всех точках на опоре; указанная опция во многих случаях может также минимизировать стоимость конструкции, хотя данный потенциал зависит от местоположения.

На Фиг.7A-7B показан пример поперечного сечения опор 11 MYADS 1 согласно Фиг.1 и 2. Таким образом, Фиг.7A-7B можно понять наилучшим образом при одновременном рассмотрении с Фиг.1 и 2. Обращаясь к Фиг.7A и 7B, показанное поперечное сечение стенки опоры "сэндвичевой" конструкции относится к случаю, когда опора MYADS состоит из внешней обшивки и внутренней обшивки, а между внешней обшивкой и внутренней обшивкой находится связующий материал. На Фиг.7B показано увеличенное изображение одного варианта осуществления стенки опоры сэндвичевой конструкции, которая может использоваться в любом из вариантов осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, показанном на Фиг.7A и 7B, внешняя обшивка 80 имеет толщину 83, равную приблизительно 50 мм, внутренняя обшивка 81 имеет толщину 84, равную приблизительно 35 мм, а связующий материал 82 имеет толщину 85, равную приблизительно 195 мм. Связующий материал 82 может быть бетоном марки 300, а внутренняя обшивка 81 и внешняя обшивка 80 может быть изготовлена из особо прочной стали, имеющей напряжение сдвига приблизительно 690 мегапаскалей (MПа). Как указано выше, в качестве связующего материала между стенками сэндвичевой конструкции может использоваться дешевый бетон, жидкий цементный раствор или эластомерный материал. Расчеты показали, что опора, на основе примерной конструкции, показанной на Фиг.7A и 7B, имеет момент инерции приблизительно 113 м⁴. Как известно в уровне техники, момент инерции является мерой сопротивления изгибу.

Следует отметить, что хотя система MYADS описана для субарктических климатических условий, настоящее изобретение может быть также применено к арктическому или другому климату с наличием сейсмической активности и плавучих льдов или прочих обломков, которые могут сталкиваться с опорами буровой платформы. Другие элементы, такие как форма опор, тип буровой работы, размер опор, тип оборудования на платформе и т.д., могут также значительно отличаться и все же будут входить в объем настоящего описания.

Несмотря на то, что настоящее изобретение может поддаваться различным изменениям и альтернативным вариантам, примеры осуществления, описанные выше, приведены исключительно в качестве примера. Однако опять же следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными вариантами осуществления, раскрытыми здесь. Фактически, настоящее изобретение включает все альтернативы, модификации и эквиваленты, находящиеся в пределах истинной сущности и объема изобретения, определенных следующей ниже прилагаемой формулой.