RU2166611C1 - Sea platform to drill oil and gas wells - Google Patents
Sea platform to drill oil and gas wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166611C1 RU2166611C1 RU2000104300/03A RU2000104300A RU2166611C1 RU 2166611 C1 RU2166611 C1 RU 2166611C1 RU 2000104300/03 A RU2000104300/03 A RU 2000104300/03A RU 2000104300 A RU2000104300 A RU 2000104300A RU 2166611 C1 RU2166611 C1 RU 2166611C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- platform
- drilling
- frame
- sea
- watercraft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения и разработки морских месторождений как при малой, так и при большой глубинах морского дна. The invention relates to drilling equipment and can be used for drilling and development of offshore fields at both small and large depths of the seabed.
Известна погружная морская буровая установка, связанная посредством тросов с якорями на дне моря [1]. Known submersible drilling rig, connected via cables to anchors at the bottom of the sea [1].
Недостатками буровой установки являются ограниченная рабочая глубина моря с предельным значением порядка 350 м из-за большой длины удерживающих тросов и возможность нарушения техники безопасности при круговом вращении платформы, связанная со схлестыванием тросов и опутыванием буровой колонны. The disadvantages of the drilling rig are the limited working depth of the sea with a limit value of about 350 m due to the large length of the holding cables and the possibility of safety precautions during circular rotation of the platform, associated with the lashing of cables and entanglement of the drill string.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин, включающая плавсредство, буровую площадку, вышку, буровой станок, колонну буровых труб и механизм компенсации в виде рычага с тросом, один конец которого закреплен на подводном устьевом оборудовании, а другой конец связан гибкой связью с платформой [2]. Closest to the invention in technical essence is a platform for offshore drilling of oil and gas wells, including a watercraft, a drilling platform, a derrick, a drilling rig, a drill pipe string and a compensation mechanism in the form of a lever with a cable, one end of which is fixed to the underwater wellhead equipment, and the other the end is connected by a flexible connection with the platform [2].
Недостатком прототипа является необходимость кинематической связи компенсатора перемещений с дном моря через башмачную биту и водоотделяющую колонну, что делает установку неустойчивой, небезопасной в эксплуатации, ограничивает рабочую глубину дна моря и увеличивает стоимость затрат на ее строительство. The disadvantage of the prototype is the need for a kinematic connection of the compensator for displacement with the bottom of the sea through a shoe bit and a water separating column, which makes the installation unstable, unsafe in operation, limits the working depth of the bottom of the sea and increases the cost of construction costs.
В изобретении решается задача повышения устойчивости морской платформы и безопасности ее эксплуатации, увеличения рабочей глубины дна моря и снижения стоимости затрат на ее строительство. The invention solves the problem of increasing the stability of the offshore platform and the safety of its operation, increasing the working depth of the bottom of the sea and reducing the cost of the cost of its construction.
Решение задачи достигается тем, что платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин, включающая плавсредство, буровую площадку, вышку, буровой станок, колонну буровых труб и механизм компенсации, согласно изобретению дополнительно снабжена якорем спокойной воды, состоящим из оболочки торообразной формы, заполненной морской водой и разделенной перегородками на отсеки, из каркаса отжимного подкаркасника и из стыковочного узла в виде двух колес - нижнего и верхнего, насаженных на один вал, причем оболочка размещена внутри каркаса и контактирует с каркасом и отжимным подкаркасником, плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов, каркас соединен с нижним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, колонна буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали, буровая площадка установлена над плавсредством через стойки с шарнирами, механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла, закрепленного на каркасе и связанного с датчиком угла отклонения колонны буровых труб от вертикали и компенсаторов перемещений, установленных в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством, а вышка вынесена за внешнюю границу каркаса. The solution is achieved by the fact that the platform for offshore drilling of oil and gas wells, including a watercraft, a drilling platform, a rig, a drilling rig, a drill pipe string and a compensation mechanism, according to the invention is additionally equipped with a calm water anchor, consisting of a toroidal shell filled with sea water and divided by baffles into compartments, from the squeeze carcass frame and from the docking unit in the form of two wheels - the lower and the upper, mounted on one shaft, the shell being placed inside the carcass and it contacts with the frame and the squeezing subframe, the watercraft is connected to the upper wheel of the docking unit with at least three dispersed traction bodies, equipped with tension force sensors with the ability to change the length of the traction organs, the frame is connected to the lower wheel of the docking unit with at least three dispersed traction bodies, the drill string the pipe has a sensor for the angle of deviation of the drill pipe string from the vertical, the drilling platform is installed above the watercraft through racks with hinges, a compensation mechanism and made in the form of an underwater moving unit mounted on a frame and connected with a sensor for the angle of deviation of the drill pipe string from the vertical and displacement compensators installed at the joints of the joints of the racks with the drilling platform and the watercraft, and the tower is moved outside the outer border of the frame.
Признаками изобретения являются:
1. Плавсредство.The features of the invention are:
1. The boat.
2. Буровая площадка. 2. The drilling site.
3. Вышка. 3. The tower.
4. Буровой станок. 4. The drilling rig.
5. Колонна буровых труб. 5. A column of drill pipes.
6. Механизм компенсации. 6. The compensation mechanism.
7. Якорь спокойной воды, состоящий из оболочки торообразной формы, каркаса, откидного подкаркасника и из стыковочного узла. 7. Anchor of calm water, consisting of a toroidal shell, frame, hinged subframe and from the docking station.
8. Оболочка торообразной формы заполнена морской водой. 8. The toroidal shell is filled with sea water.
9. Оболочка торообразной формы разделена перегородками на отсеки. 9. The toroidal shell is divided by partitions into compartments.
10. Стыковочный узел в виде двух колес - нижнего и верхнего, насаженных на один вал. 10. Docking unit in the form of two wheels - lower and upper, mounted on one shaft.
11. Оболочка размещена внутри каркаса и контактирует с каркасом и отжимным подкаркасником. 11. The shell is placed inside the frame and is in contact with the frame and squeezing subframe.
12. Плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами. 12. The watercraft is connected to the upper wheel of the docking unit by at least three dispersed traction bodies.
13. Каркас соединен с нижним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами. 13. The frame is connected to the lower wheel of the docking unit with at least three dispersed traction bodies.
14. Плавсредство соединено с верхним колесом стыковочного узла не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами, снабженными датчиками усилия натяжения с возможностью изменения длины тяговых органов. 14. The watercraft is connected to the upper wheel of the docking unit by at least three dispersed traction bodies equipped with tension force sensors with the possibility of changing the length of the traction bodies.
15. Колонна буровых труб имеет датчик угла отклонения колонны буровых труб от вертикали. 15. The drill pipe string has a sensor for the angle of deviation of the drill pipe string from the vertical.
16. Буровая площадка, установленная над плавсредством через стойки с шарнирами. 16. A drilling site installed above the watercraft through racks with hinges.
17. Механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла и компенсаторов перемещений. 17. The compensation mechanism is made in the form of an underwater moving unit and displacement compensators.
18. Подводный перемещающий узел закреплен на каркасе и связан с датчиком угла отклонения от колонны буровых труб от вертикали. 18. The underwater moving unit is mounted on the frame and is connected to a sensor for the angle of deviation from the drill pipe string from the vertical.
19. Компенсаторы перемещений установлены в местах шарнирного соединения стоек с буровой площадкой и плавсредством. 19. Compensators of displacements are installed in the places of articulation of racks with a drilling platform and a watercraft.
20. Вышка вынесена за внешнюю границу каркаса. 20. The tower is moved beyond the outer border of the frame.
Признаки 1-6 являются общими с прототипом, признаки 7-20 являются существенными отличительными признаками. Signs 1-6 are common with the prototype, signs 7-20 are significant distinguishing features.
Сущность изобретения
Сущность изобретения состоит, во-первых, в использовании в качестве основного конструкционного материала морской воды. Этим обеспечивают невысокую стоимость сооружения при неограниченном расходовании материала.SUMMARY OF THE INVENTION
The invention consists, firstly, in the use of seawater as the main structural material. This ensures a low cost of construction with unlimited consumption of material.
Во-вторых, используют такую особенность состояния моря, при которой поверхностные возмущения в виде волн, штормов и цунами имеют ограниченное распространение по глубине с постепенным затуханием. Secondly, they use a feature of the state of the sea in which surface disturbances in the form of waves, storms, and tsunamis have a limited depth distribution with gradual attenuation.
На глубины порядка 40-60 м и глубже поверхностные возмущения практически не доходят. Эту зону "спокойной воды" используют в предлагаемом изобретении для фиксации на ней платформы взамен того, чтобы прикреплять ее на тросах ко дну моря, как это предусмотрено в известных технических решениях. Благодаря этому условия крепления платформы не зависят от глубины дна. Surface disturbances practically do not reach depths of the order of 40-60 m and deeper. This zone of "calm water" is used in the present invention to fix the platform on it instead of attaching it on cables to the bottom of the sea, as provided for in the known technical solutions. Due to this, the conditions for mounting the platform do not depend on the depth of the bottom.
Преимущество в сравнении с якорным креплением платформы за дно моря состоит в увеличении жесткости закрепления платформы. При якорном креплении платформы длины тросов составляют 300-400 м и имеют большие деформации. По предлагаемому способу длина тяговых органов определяется расстоянием до зоны "спокойной воды", т.е. порядка 30-40 м. Расчеты показывают, что при увеличении длины тяговых органов свыше 1000 м, при модуле упругости 2•106 кг/см2, деформации тяговых органов составляют несколько метров, что указывает на невозможность их использования в качестве фиксирующих тяговых органов при таких глубинах и обуславливает необходимость перехода к системам крепления другого вида, одна из которых представлена в предлагаемом способе.An advantage in comparison with anchoring the platform to the bottom of the sea is to increase the rigidity of the platform. When anchoring the platform, the cable lengths are 300-400 m and have large deformations. According to the proposed method, the length of the traction organs is determined by the distance to the zone of "calm water", i.e. about 30-40 m. Calculations show that with an increase in the length of the traction organs over 1000 m, with an elastic modulus of 2 • 10 6 kg / cm 2 , the deformation of the traction organs is several meters, which indicates the impossibility of their use as fixing traction organs when such depths and necessitates the transition to fastening systems of a different kind, one of which is presented in the proposed method.
Решением задачи является закрепление платформы за "спокойную воду". The solution to the problem is to secure the platform for “calm water”.
В качестве основы крепления используют каркас, охватывающий оболочку с морской водой. Усилие, связанное с перемещением платформы при волнении моря, по предлагаемому способу передают на объем воды, заключенный в оболочку, значительно превышающий (в 100 раз) по весу вес самой платформы. Для такого объема воды усилие, передаваемое от платформы, оказывается незначительным и поэтому оно полностью гасится. As a basis for fastening, a frame is used, covering the shell with sea water. The force associated with the movement of the platform during sea waves, according to the proposed method, is transferred to the volume of water enclosed in a shell, significantly exceeding (100 times) the weight of the platform itself. For such a volume of water, the force transmitted from the platform is negligible and therefore it is completely extinguished.
Фиксация объема воды, удерживающего платформу, заключением его в оболочку, создает новое тело, механически отделенное от остальной воды. После помещения его в каркас крепление к каркасу будет служить искомой фиксированной опорой для морской платформы, что условно называют якорем спокойной воды. Fixing the volume of water holding the platform by enclosing it in a shell creates a new body mechanically separated from the rest of the water. After placing it in the frame, the mount to the frame will serve as the desired fixed support for the offshore platform, which is conventionally called the anchor of calm water.
Сама оболочка может быть как полностью непроницаемой, так и проницаемой. При этом передаваемое на каркас усилие от платформы не успевает привести к заметному истечению морской воды из замкнутого объема, ограниченного оболочкой. Поэтому для изготовления оболочки можно использовать плетеные, тканые изделия из материалов, инертных по отношению к морской воде, например из полипропилена. The shell itself can be either completely impermeable or permeable. In this case, the force transmitted to the frame from the platform does not manage to lead to a noticeable outflow of sea water from a closed volume limited by the shell. Therefore, for the manufacture of the shell, wicker, woven products made of materials inert with respect to sea water, for example polypropylene, can be used.
Охваченный оболочкой объем морской воды может быть сколь угодно большим и поэтому при любых весовых и технических характеристиках платформы он может быть подобран для обеспечения ее устойчивости. The volume of sea water covered by the shell can be arbitrarily large and therefore, for any weight and technical characteristics of the platform, it can be selected to ensure its stability.
Использование морской воды в качестве якоря дает значительные преимущества в стоимости предлагаемого сооружения. The use of sea water as an anchor provides significant advantages in the cost of the proposed structure.
Возможность подбора весовых, геометрических параметров и моментов инерции якоря для любой конструкции буровой платформы способствует повышению ее стабильности и обеспечению более благоприятных условий бурения. При этом центр масс системы платформа+якорь спокойной воды приходится на заполненную морской водой оболочку. The ability to select weight, geometrical parameters and moments of inertia of the anchor for any design of the drilling platform helps to increase its stability and provide more favorable drilling conditions. In this case, the center of mass of the platform + anchor system of calm water falls on the shell filled with sea water.
В случае проявления глубинных течений и смещения якоря спокойной воды в горизонтальной плоскости его возвращают в первоначальное горизонтальное положение с использованием механизма компенсации, представленного подводным перемещающим узлом и компенсаторами. Величину необходимого перемещения для возврата в первоначальное горизонтальное положение определяют по датчику угла отклонения буровой колонны от вертикали, в котором использован, например, принцип отвеса. In the case of deep currents and the displacement of the anchor of calm water in the horizontal plane, it is returned to its original horizontal position using the compensation mechanism represented by an underwater moving unit and compensators. The magnitude of the necessary movement to return to the original horizontal position is determined by the sensor of the angle of deviation of the drill string from the vertical, which uses, for example, the principle of plumb.
При вертикальном перемещении якоря спокойной воды срабатывают датчики усилия натяжения, установленные на тяговых органах. Компенсацию вертикальных перемещении обеспечивают либо с помощью того же механизма компенсации, что и при горизонтальных перемещениях, либо регулированием длины тяговых органов, например, с помощью лебедки, установленной на плавсредстве, до тех пор, пока не восстановится первоначальная величина усилия натяжения тяговых органов. When the anchors of calm water are moved vertically, tension force sensors mounted on the traction organs are triggered. Compensation for vertical displacements is provided either using the same compensation mechanism as for horizontal displacements, or by adjusting the length of the traction organs, for example, using a winch mounted on a watercraft, until the initial value of the tension force of the traction organs is restored.
Такое регулирование положения якоря спокойной воды позволяет избежать затопления платформы морского бурения при движении якоря спокойной воды вниз или избежать потери устойчивости платформы морского бурения при всплытии якоря спокойной воды. Such regulation of the calm water anchor position allows avoiding flooding of the sea drilling platform when the calm water anchor moves down or avoiding the loss of stability of the sea drilling platform when the calm water anchor emerges.
Форму объема воды, ограниченного оболочкой, выбирают из условия наиболее эффективной работы якоря спокойной воды. Если объем делать полностью замкнутым, то в нем будут возникать под воздействием колебаний внутренние течения в замкнутом пространстве с отражениями от границ, нарушающие его устойчивое положение. В предлагаемом изобретении предусматривают устранение спонтанных внутренних потоков установкой перегородок, разделяющих объем на отсеки. The shape of the volume of water limited by the shell is chosen from the conditions of the most efficient operation of the anchor of calm water. If the volume is made completely closed, then internal flows in a closed space with reflections from the boundaries that violate its stable position will arise under the influence of oscillations. In the present invention provide for the elimination of spontaneous internal flows by installing partitions that divide the volume into compartments.
При рассмотрении эффективности работы различных участков замкнутого объема, морской воды внутри оболочки выясняют, что центральная часть объема практически не используется для стабилизации платформы. Дело в том, что усилие от платформы при колебаниях моря воздействует на центральную часть посредством изгиба, а вода, как известно, не работает на изгиб. Поэтому центральную часть объема отбрасывают как неэффективную. При этом необходимо сохранить связность объема морской воды по периферии, что достигается формой объема в виде тора. Поперечный и кольцевой радиусы тора выбирают из условия обеспечения устойчивости удерживаемой платформы. When considering the performance of various sections of a confined volume, sea water inside the shell finds that the central part of the volume is practically not used to stabilize the platform. The fact is that the force from the platform during sea oscillations acts on the central part through bending, and water, as you know, does not work on bending. Therefore, the central part of the volume is discarded as ineffective. In this case, it is necessary to maintain the connectedness of the volume of sea water along the periphery, which is achieved by the shape of the volume in the form of a torus. The transverse and annular radii of the torus are selected from the condition of ensuring the stability of the held platform.
Каркас для якоря спокойной воды может иметь несколько разновидностей конструкции, например в виде оплетки из металлических полос. Такие полосы при демонтаже и транспортировке компактно складываются в плоские спирали. The frame for the anchor of calm water can have several designs, for example, in the form of a braid made of metal strips. Such strips are compactly folded into flat spirals during dismantling and transportation.
В данном изобретении выбран вариант конструкции каркса в виде продольных пластмассовых трубок с утяжелителями - так называемых стренгеров и поперечных трубок - шпангоутов. In this invention, a design of the frame is selected in the form of longitudinal plastic tubes with weighting materials — the so-called strangers and transverse tubes — frames.
Отжимный подкаркасник выполнен в виде секционного кольца, набранного из металлических секций, закрепленных на двух ободах и служит для отжима морской воды из оболочки по завершению бурения. The squeezing subframe is made in the form of a sectional ring composed of metal sections mounted on two rims and serves to squeeze sea water from the shell at the end of drilling.
Для устранения последствий поворота платформы вокруг оси, связанных с перехлестыванием тросов и опутыванием колонны буровых труб, предлагаемая конструкция выполнена с возможностью вращения платформы вокруг вертикальной оси на любое число оборотов без каких-либо нарушений ее состояния и с продолжением непрерывного бурения. To eliminate the consequences of rotation of the platform around the axis associated with overlapping ropes and entanglement of the drill pipe string, the proposed design is made with the possibility of rotation of the platform around the vertical axis by any number of revolutions without any violations of its condition and with continued continuous drilling.
Такие возможности работы платформы обеспечивают введением в конструкцию стыковочного узла, создающего возможность вращения платформы при сохранении неподвижного состояния замкнутого объема морской воды и размещением бурового станка за пределами каркаса. Such platform operation capabilities are provided by introducing a docking unit into the design, which makes it possible to rotate the platform while maintaining a stationary state of a closed volume of sea water and placing the drilling rig outside the frame.
Стыковочный узел выполнен в виде пары колес, установленных на общем валу, с возможность их вращения относительно оси вала. При этом нижнее колесо соединяют с каркасом, а верхнее колесо - с верхней частью платформы. The docking unit is made in the form of a pair of wheels mounted on a common shaft, with the possibility of their rotation relative to the axis of the shaft. In this case, the lower wheel is connected to the frame, and the upper wheel is connected to the upper part of the platform.
Круговое вращение плавсредства с буровой площадкой приводит к повороту верхнего колеса, а нижнее колесо и связанный с ним замкнутый объем морской воды остаются неподвижными. The circular rotation of the watercraft with the drilling platform leads to the rotation of the upper wheel, and the lower wheel and the associated closed volume of sea water remain motionless.
Чтобы буровая колонна не задевала платформу при ее вращении вокруг вертикальной оси, площадку с вышкой выносят за пределы каркаса. So that the drill string does not touch the platform when it rotates around the vertical axis, the platform with the tower is carried out of the frame.
Следующей особенностью конструкции платформы является установка буровой площадки на плавсредства на стойках, с шарнирами и компенсаторами перемещений, соединенных как с буровой площадкой, так и с плавсредством. В результате такого соединения перемещения площадки при волнениях моря становятся значительно меньшими, чем перемещения плавсредства. Тем самым установка компенсаторов способствует стабилизации платформы. The next design feature of the platform is the installation of the drilling site on boats on racks, with hinges and expansion joints, connected to both the drilling platform and the boat. As a result of such a combination, the displacements of the site during sea disturbances become much smaller than the movements of the ship. Thus, the installation of expansion joints helps stabilize the platform.
Функции плавсредства при производстве буровых работ состоят в том, что оно воспринимает непосредственно воздействие морских волн и других возмущений, тогда как остальные узлы морской платформы не подвержены подобным воздействиям. При переезде на новое место бурения его используют как транспортное средство и как монтажную площадку. The functions of a watercraft during drilling operations consist in the fact that it directly perceives the influence of sea waves and other disturbances, while the remaining nodes of the offshore platform are not exposed to such influences. When moving to a new drilling site, it is used as a vehicle and as an installation site.
Плавсредство имеет гораздо меньший вес, чем вес замкнутого объема морской воды внутри оболочки, и поэтому воспринимаемые им воздействия гасятся сопротивлением якоря спокойной воды. The craft has a much lower weight than the weight of the enclosed volume of sea water inside the shell, and therefore the effects it perceives are quenched by the resistance of the calm water anchor.
При принятой конструкции стыковочного узла обеспечивают фиксированное положение точки подвеса плавсредства, аналогичное якорному креплению ко дну моря на той же глубине, что и глубина погружения стыковочного узла. Этого достигают посредством крепления стыковочного узла к каркасу не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами и креплением плавсредства к стыковочному узлу также не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами. При этом остается неизменным расстояние от дна моря до бурового станка, а выталкивающая сила, действующая на плавсредство, способствует стабилизации вертикального положения оси платформы. Рабочий объем воды, заполняющий оболочку, выбирают со значительным превышением по весу весовых характеристик платформы. При этом объем рабочей воды в оболочке находится в равновесном состоянии с внешней средой и имеет нулевую выталкивающую силу. With the adopted design of the docking unit, a fixed position of the suspension point of the boat is provided, similar to anchoring to the bottom of the sea at the same depth as the immersion depth of the docking station. This is achieved by attaching the docking unit to the frame with at least three dispersed traction bodies and fastening the craft to the docking unit with at least three dispersed traction bodies. At the same time, the distance from the bottom of the sea to the drilling rig remains unchanged, and the buoyancy force acting on the watercraft helps stabilize the vertical position of the platform axis. The working volume of water filling the shell is selected with a significant excess in weight of the weight characteristics of the platform. The volume of working water in the shell is in equilibrium with the external environment and has zero buoyancy force.
Вследствие подобранной таким образом превосходящей массы якоря спокойной воды в сравнении с массой плавсредства вместе с буровой площадкой возмущающее морское воздействие оказывается незначительным и не нарушает стабильности положения морской платформы. Owing to the superior mass of calm water anchor thus selected in comparison with the mass of the craft along with the drilling site, the disturbing sea impact is insignificant and does not violate the stability of the position of the offshore platform.
На фиг. 1 представлена в общем виде платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин. На фиг. 2 показано сечение А-А платформы. На фиг.3 представлен фрагмент "Б" платформы в увеличенном виде со стойкой в наклонном положении. In FIG. 1 shows a general view of a platform for offshore drilling of oil and gas wells. In FIG. 2 shows a section AA of the platform. Figure 3 presents a fragment of the "B" platform in an enlarged view with the rack in an inclined position.
Платформа морского бурения нефтяных и газовых скважин включает плавсредство 1, буровую площадку 2, вышку 3, буровой станок 4, колонну буровых труб 5 с датчиком 6 угла их отклонения от вертикали, механизм компенсации, якорь спокойной воды. The offshore drilling platform for oil and gas wells includes a watercraft 1, a
Якорь спокойной воды состоит из оболочки 7 торообразной формы, заполненной морской водой 8 и разделенной перегородками 9 на отсеки 10, из каркаса 11, отжимного подкаркасника 12, из стыковочного узла. The anchor of calm water consists of a shell 7 of toroidal shape, filled with
Стыковочный узел включает два колеса - нижнее 13 и верхнее 14, насаженные на один вал 15. Верхнее колесо 14 соединено с плавсредством 1 тяговыми органами 16, а нижнее колесо 13 через тяговые органы 17 соединено с каркасом 11. Тяговые органы 16 снабжены датчиком усилия натяжения 18. The docking unit includes two wheels - the lower 13 and the upper 14, mounted on one shaft 15. The upper wheel 14 is connected to the boat 1 by the traction bodies 16, and the lower wheel 13 through the traction bodies 17 is connected to the
Буровая площадка 2 установлена над плавсредством через стойки 19 с шарнирами 20. The
Механизм компенсации выполнен в виде подводного перемещающего узла 21, закрепленного на каркасе 11 и связанного с датчиком 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали и компенсаторов перемещений 32, установленных в местах соединения шарниров 20 стоек 19 с буровой площадкой 2 и плавсредством 1. Вышка 3 вынесена за внешнюю границу каркаса 11. The compensation mechanism is made in the form of an underwater moving unit 21, mounted on the
Платформа морского бурения работает следующим образом. Плавсредство 1 доставляют своим ходом или буксиром к месту бурения куста морских скважин. На борту монтируют якорь спокойной воды. Для этого собирают каркас 11 с подкаркасником 12 и помещают внутрь каркаса 11 оболочку 7 торообразной формы в расправленном виде. Собирают стыковочный узел из двух колес 13 и 14, установленных на валу 15. Соединяют верхнее колесо 14 стыковочного узла с плавсредством 1 тяговыми органами 16. Соединяют нижнее колесо 13 стыковочного узла с каркасом 11 тяговыми органами 17. The offshore drilling platform works as follows. The watercraft 1 is delivered under its own power or in tow to the place of drilling a cluster of offshore wells. An anchor of calm water is mounted on board. To do this, assemble the
Каркас 11 с оболочкой 7 и стыковочным узлом спускают в море до заданной глубины "спокойной воды" и оболочку 7 заполняют морской водой. На этом сборку платформы заканчивают. The
После сборки начинают бурение скважины. After assembly, drilling begins.
Во время шторма особенности конструкции платформы проявляются в следующем виде. Плавсредство 1 воспринимает удары волн. Остальные узлы платформы не подвержены воздействию возмущений моря. При этом объем морской воды 8, заключенный в оболочке 7 внутри каркаса 11, остается в зоне "спокойной воды". Перегородки 9, разделяющие оболочку 7 на отдельные отсеки 10, препятствуют круговым течениям морской воды 8 внутри оболочки 7 торообразной формы. Вследствие этого стыковочный узел находится в фиксированном положении и его положение не зависит от глубины моря. Благодаря этому оказывается возможным увеличение рабочей глубины дна моря. During a storm, the design features of the platform appear as follows. The watercraft 1 perceives shock waves. The remaining nodes of the platform are not affected by sea disturbances. The volume of
Закрепленное к стыковочному узлу сверху плавсредство 1 оказывается в условиях, аналогичных якорному креплению ко дну моря на глубине погружения стыковочного узла. The watercraft 1 fixed to the docking unit from above is in conditions similar to anchoring to the bottom of the sea at a depth of immersion of the docking unit.
Фиксированное положение стыковочного узла достигается тем, что стыковочный узел прикреплен к каркасу 11 не менее чем тремя рассредоточенными тяговыми органами 17. The fixed position of the docking unit is achieved by the fact that the docking unit is attached to the
Выталкивающая сила, действующая на плавсредство 1, способствует выравниванию оси платформы по вертикали благодаря креплению плавсредства 1 к стыковочному узлу не менее чем тремя тяговыми органами 16. The buoyant force acting on the watercraft 1, helps to align the axis of the platform vertically due to the fastening of the watercraft 1 to the docking unit with at least three traction bodies 16.
Предусматривают два вида компенсации перемещений, с чем связано выполнение механизма компенсации в виде двух узлов. Первое из них связано с компенсацией перемещения якоря спокойной воды под влиянием глубинных течений, для чего выполнен подводный перемещающий узел 21, установленный на каркасе 11. There are two types of compensation for displacements, which is associated with the implementation of the compensation mechanism in the form of two nodes. The first of them is associated with compensation for the movement of the anchor of calm water under the influence of deep currents, for which an underwater moving unit 21 is mounted on the
Результаты случайного дрейфа якоря спокойной воды в горизонтальном направлении определяют по показанию датчика 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали и компенсируют его работой подводного перемещающего узла 21. При этом возвращают платформу в исходное состояние приведением колонны буровых труб в вертикальное положение. The results of a random drift of calm water anchors in the horizontal direction are determined by the sensor 6 indicating the angle of deviation of the drill pipe string 5 from the vertical and compensate for it by the work of the underwater moving unit 21. In this case, the platform is returned to its original state by bringing the drill pipe string to a vertical position.
Результаты случайного дрейфа якоря спокойной воды 2 в вертикальном направлении определяют по показанию датчика усилия натяжения 18, установленного на тяговом органе 15. Компенсируют перемещения якоря спокойной воды в вертикальном направлении либо посредством подводного перемещающего узла 21, либо посредством изменения длины тяговых органов 16. Перемещения якоря спокойной воды в вертикальном направлении либо регулирование длины тяговых органов 16 продолжают до тех пор, пока показания датчика усилия натяжения 18 не вернутся к первоначальным значениям. The results of a random drift of calm water anchors 2 in the vertical direction are determined by the reading of the tensile force sensor 18 mounted on the traction body 15. Compensate for the movement of calm water anchors in the vertical direction either by means of an underwater moving unit 21 or by changing the length of the traction bodies 16. Moving the calm anchor water in the vertical direction or the regulation of the length of the traction organs 16 is continued until the readings of the sensor tension efforts 18 do not return to the original values.
Второй узел механизма компенсации - компенсаторы перемещений 22, установленные в месте шарнирного соединения (шарниров 20) стоек 19, срабатывают при ударном воздействии морской стихии на плавсредство 1. Часть усилия воспринимают компенсаторы перемещений 22, при этом стойки 19 перекашиваются под углом к буровой площадке 2 (фиг. 3), а также под углом к плавсредству 1 и принимают вид граней косоугольного параллелепипеда. После снятия нагрузки на плавсредство 1 стойки 19 возвращаются в вертикальное положение под действием компенсаторов перемещений 22 (их пружин). The second node of the compensation mechanism —
Благодаря компенсаторам 22 перемещения плавсредства 1 преобразуют в колебания буровой площадки 2 меньшей амплитуды, что способствует большой устойчивости ее работы. Thanks to the
При вращении платформы вокруг вертикальной оси обеспечивают технику безопасности проведения работ посредством стыковочного узла. При вращении происходит поворот верхнего колеса 14 стыковочного узла, тогда как нижнее колесо 13 сохраняет первоначальное положение. When the platform rotates around a vertical axis, they provide safety measures for work through the docking station. During rotation, the upper wheel 14 of the docking assembly rotates, while the lower wheel 13 maintains its original position.
Вследствие того что буровой станок 4 вынесен за пределы каркаса 11, спускаемая колонна буровых труб 5 совершает оборот вместе с буровой площадкой 2, не задевая других частей платформы. Due to the fact that the drilling machine 4 is moved outside the
Колонна буровых труб 5 не испытывает значительных механических воздействий типа сжатия и растяжения, поскольку расстояние от бурового станка 4 до места бурения на дне моря остается неизменным. The column of drill pipes 5 does not experience significant mechanical effects such as compression and tension, since the distance from the drilling rig 4 to the drilling site at the bottom of the sea remains unchanged.
В этих условиях осуществляют бурение нефтяной или газовой скважины. Under these conditions, an oil or gas well is drilled.
По завершению бурения освобождают оболочку 7 от заполняющей ее морской воды 8. Для этого включают в работу отжимный подкаркасник 12 вращением относительно основного каркаса 11 с удержанием оболочки 7. При таком движении оболочка 7 скручивается в жгут и освобождается от заполняющей ее морской воды 8. После этого якорь спокойной воды поднимают на борт плавсредства 1 и перемещаются на новое место бурения. Upon completion of drilling, the shell 7 is freed from the sea water filling it 8. For this, the squeezing
Таким образом осуществляют многократность применения платформы. Thus, the use of the platform is repeated.
Пример применения платформы морского бурения
Определяют в заданном месте бурения газовой скважины в Баренцевом море посредством зондирования глубину зоны "спокойной воды", равную 50 м. Исходя из этой глубины определяют длины тяговых органов 16, 17 якоря спокойной воды.An example of an offshore drilling platform
The depth of the zone of “calm water” equal to 50 m is determined by probing at a predetermined location for drilling a gas well in the Barents Sea. Based on this depth, the lengths of the traction organs 16, 17 of the anchor of calm water are determined.
Предварительно определяют размеры оболочки 7. Исходят из веса буровой площадки 2 вместе с плавсредством 1, равного 8 т. Превышение веса якоря спокойной воды в сравнении с ними задают в 100 раз, откуда определяют вес морской воды 8, заполняющей оболочку 7, равный V = 800 т. Preliminarily determine the size of the shell 7. Based on the weight of the
Удельный вес морской воды равен d = 1,26 т/м3, откуда объем заполненной оболочки 7 должен составлять
W=V/d=800/1,26 = 635 м3
Выбирают диаметр поперечного сечения оболочки 7 - торообразной формы D = 4 м. Определяют радиус тора Rk, m по формуле:
Внешний радиус оболочки 7 Rвн, м, равный радиусу каркаса 11, определяют по формуле
Rвн = Rk + D/2 = 8+4/2 = 10 м
Осуществляют вынос бурового станка 4 на расстояние, равное Rвн, и для запаса еще на 2 м, т.е. всего на 12 м от центра буровой площадки 2, при этом буровой станок 4 и спускаемая колонна буровых труб 5 оказываются за пределами каркаса 11.The specific gravity of sea water is d = 1.26 t / m 3 , from where the volume of the filled shell 7 should be
W = V / d = 800 / 1.26 = 635 m 3
Select the diameter of the cross section of the shell 7 - toroidal shape D = 4 m. The radius of the torus R k , m is determined by the formula:
The outer radius of the shell 7 R VN , m, equal to the radius of the
R int = R k + D / 2 = 8 + 4/2 = 10 m
Drilling rig 4 is carried out at a distance equal to R int , and for a margin of another 2 m, i.e. just 12 m from the center of the
Стыковочный узел устанавливают таким образом, чтобы его расстояние от плавсредства 1 составляло h = 8 м. Тогда длину верхнего тягового органа 16 - LB , м определяют, при ширине плавсредства S =10 и, из формулы
Длину тягового органа 17 от стыковочного узла до каркаса 11 - LH, м, определяют по формуле, при общем расстоянии от плавсредства 1 до зоны "спокойной воды", равном L = 50 м
Оболочку 7 изготавливают из синтетического материала полипропилена формы тора с внешним круговым диаметром 10 м и диаметром поперечного сечения 4 м. Материал устойчив к воздействию морской воды и имеет плетеную структуру с промежутками в местах плетения, обеспечивающими проникновение морской воды через оболочку 7.The docking unit is installed so that its distance from the watercraft 1 is h = 8 m. Then the length of the upper traction body 16 is L B , m is determined, with the width of the watercraft S = 10 and, from the formula
The length of the traction body 17 from the docking unit to the frame 11 - L H , m, is determined by the formula, with a total distance from the craft 1 to the zone of "calm water" equal to L = 50 m
The shell 7 is made of a synthetic material of polypropylene of the shape of a torus with an outer circular diameter of 10 m and a cross-sectional diameter of 4 m. The material is resistant to sea water and has a wicker structure with gaps in the weaving places that ensure the penetration of sea water through the shell 7.
Оболочку 7 размещают внутри каркаса 11 и соединяют с ним. Собирают якорь спокойной воды соединением тяговыми органами 16 и 17 расчетной длины Lв и Lн со стыковочным узлом.The shell 7 is placed inside the
Опускают якорь спокойной воды 2 в море, где оболочка 7 заполняется морской водой через промежутки в полипропилене. The anchor of
Платформа готова к выполнению буровых работ. The platform is ready for drilling.
Обеспечивают устойчивое положение платформы морского бурения благодаря якорю спокойной воды. Точка крепления платформы к якорю спокойной воды находится на глубине 8 м, тогда как глубина самого моря значительно больше. Provide a stable position of the offshore drilling platform thanks to the anchor of calm water. The point of attachment of the platform to the anchor of calm water is at a depth of 8 m, while the depth of the sea itself is much greater.
Во время шторма платформа морского бурения работает следующим образом. Платформа морского бурения, закрепленная на якоре спокойной воды, остается с ним на одном уровне из-за ничтожного малого веса (1%) плавсредства вместе с буровой площадкой в сравнении с весом якоря спокойной воды. Хотя при этом штормовые волны могут достигать нескольких метров. During a storm, the offshore drilling platform operates as follows. The offshore drilling platform fixed on the anchor of calm water remains at the same level with it due to the negligible light weight (1%) of the craft along with the drilling platform in comparison with the weight of the anchor of calm water. Although stormy waves can reach several meters.
Перемещения плавсредства 1 под воздействием шторма можно подразделить на колебательные и вращательные. The movement of the watercraft 1 under the influence of a storm can be divided into vibrational and rotational.
Вращательные движения вокруг вертикальной оси реализуются в виде поворота плавсредства 1 и находящейся на нем буровой площадки 2 благодаря верхнему колесу 14 стыковочного узла и они не приводят к нарушению функционирования платформы морского бурения в рабочем режиме. При этом вышка 3 вместе с колонной буровых труб 5 может переместиться на противоположную сторону или будет продолжать описывать дугу вокруг вертикальной оси платформы морского бурения. Rotational movements around the vertical axis are realized in the form of rotation of the watercraft 1 and the
Большие волновые нагрузки приходятся на плавсредство 1. Однако ударный импульс, воздействующий на плавсредство 1, благодаря использованному в изобретении механизму компенсации передается в значительно ослабленном виде на буровую площадку 2, вышку 3 и колонну буровых труб 5. Это происходит благодаря установке механизма компенсации в местах шарнирного соединения (шарниров 20) стоек 19 с плавсредством 1 и буровой площадкой 2. Ударный импульс частично гасится в компенсаторах перемещений 22 механизма компенсации, приводя при этом к перекашиванию стоек 19. При этом, например, двухметровые броски плавсредства 1 под действием морской стихии обращаются в перемещении буровой площадки величиной в 30 см. Large wave loads fall on the watercraft 1. However, the shock impulse acting on the watercraft 1, thanks to the compensation mechanism used in the invention, is transmitted in a significantly weakened form to the
После прекращения ударного импульса усилием компенсаторов перемещений 22 механизма компенсации перекошенные стойки 19 принимают вертикальное положение. After the termination of the shock pulse by the force of the
В географическом месте бурения скважины ожидался приток струи океанического течения Гольфстрима, к приходу которого буровики были готовы. At the geographic location of the well drilling, an influx of the Gulf Stream ocean stream was expected, by the arrival of which the drillers were ready.
Притекшие к месту погружения якоря спокойной воды потоки теплой воды нарушили состояние глубинных вод. Нарушение состояния представлено двумя факторами: дрейфом якоря спокойной воды, увлекаемого течением, и повышением температуры окружающей морской воды. Streams of warm water flowing to the place of immersion of the anchor of calm water violated the state of deep waters. Violation of the state is represented by two factors: the drift of the anchor of calm water, carried away by the current, and an increase in the temperature of the surrounding sea water.
Дрейф якоря спокойной воды приводит к смещению платформы морского бурения. Смещение в горизонтальном направлении обнаруживают по показаниям датчика 6 угла отклонения колонны буровых труб 5 от вертикали. По тем же показаниям определяют длину пути и направление возврата в первоначальное положение. В примере применения длина пути оказалась равной 130 м. Для ее возврата включают подводный перемещающий узел 21 и сдвигают платформу морского бурения на 130 м, возвращая на прежнее место. The drift of the calm water anchor leads to a displacement of the offshore drilling platform. The horizontal displacement is detected by the sensor 6 of the angle of deviation of the drill pipe string 5 from the vertical. According to the same indications, the path length and the direction of the return to the original position are determined. In the application example, the path length turned out to be 130 m. For its return, the underwater moving unit 21 is turned on and the offshore drilling platform is shifted by 130 m, returning to its original place.
Другим фактором воздействия является нагрев окружающей морской воды, приводящий к погружений якоря спокойной воды под действием силы, обусловленной разницей в плотностях воды, заключенной внутри оболочки и вне ее. Тем самым создается риск затопления платформы морского бурения, увлекаемой в море погружающимся якорем спокойной воды. Another influence factor is the heating of the surrounding sea water, which leads to the diving of the anchor of calm water under the action of a force due to the difference in the densities of water enclosed inside and outside the shell. This creates the risk of flooding the offshore drilling platform, dragged into the sea by the submerging anchor of calm water.
Погружение якоря спокойной воды из-за повышения температуры окружающего моря увеличивает усилия натяжения тяговых органов 16, соединяющих якорь спокойной воды с плавсредством 1. По датчику 18 усилия натяжения фиксируют его увеличение с величины 0,07 до 0,12 т. Дальнейшее увеличение усилия может привести к аварийной ситуации. Чтобы этого избежать, изменяют длину тяговых органов 16 с помощью лебедки (на чертеже не показана), расположенной на плавсредстве 1. Тяговые органы 15 удлиняют до тех пор, пока усилие натяжения не уменьшится до первоначального значения 0,07 т. The immersion of the calm water anchor due to an increase in the temperature of the surrounding sea increases the pulling forces of the traction bodies 16 connecting the calm water anchor with the watercraft 1. By the sensor 18, the pulling forces record its increase from 0.07 to 0.12 tons. A further increase in the force can lead to to an emergency. To avoid this, the length of the traction organs 16 is changed using a winch (not shown in the drawing) located on the watercraft 1. The traction elements 15 are extended until the tension force decreases to the initial value of 0.07 tons.
Применение предлагаемой платформы морского бурения обеспечивает повышение ее устойчивости благодаря тому, что она крепится к якорю спокойной воды, расположенному на малом расстоянии от поверхности моря, техники безопасности ведения буровых работ посредством введения в конструкцию платформы морского бурения стыковочного узла с независимо вращающимися колесами, увеличение рабочей глубины морского дна, вследствие того, что место крепления платформы морского бурения к якорю не зависит от глубины моря, и снижение ее стоимости благодаря использованию такого конструкционного материала, как морская вода, и благодаря возможности многократного использования платформы. The use of the proposed offshore drilling platform provides an increase in its stability due to the fact that it is attached to a calm water anchor located at a small distance from the sea surface, the safety of drilling operations by introducing a docking unit with independently rotating wheels in the design of the offshore drilling platform, an increase in the working depth of the seabed, due to the fact that the place of attachment of the sea drilling platform to the anchor does not depend on the depth of the sea, and its cost is reduced due to Using such a structural material as sea water, and with the ability to reuse the platform.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1416652 кл. E 21 В 7/12, опубл. в 1988 г.Sources of information
1. Copyright certificate of the USSR 1416652 class. E 21 V 7/12, publ. in 1988
2. Авторское свидетельство СССР 1335671 кл. E 21 В 19/09, опубл. в 1987 г. - прототип. 2. Copyright certificate of the USSR 1335671 cells. E 21
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000104300/03A RU2166611C1 (en) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Sea platform to drill oil and gas wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000104300/03A RU2166611C1 (en) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Sea platform to drill oil and gas wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2166611C1 true RU2166611C1 (en) | 2001-05-10 |
Family
ID=20230937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000104300/03A RU2166611C1 (en) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | Sea platform to drill oil and gas wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2166611C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646896C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-03-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Variable buoyancy boom at oil marine platforms |
-
2000
- 2000-02-23 RU RU2000104300/03A patent/RU2166611C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646896C1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-03-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Variable buoyancy boom at oil marine platforms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2197942C (en) | Floating caisson for offshore production and drilling | |
| CA2202151C (en) | Deep water offshore apparatus | |
| US7686543B2 (en) | System for mounting equipment and structures offshore | |
| US4473323A (en) | Buoyant arm for maintaining tension on a drilling riser | |
| CN103917439B (en) | There is the offshore platforms of external post | |
| US4983073A (en) | Column stabilized platform with improved heave motion | |
| US8764346B1 (en) | Tension-based tension leg platform | |
| EP1339922A1 (en) | Heave suppressed offshore drilling and production platform | |
| JP6607867B2 (en) | Floatable support structure for offshore wind turbines or other devices | |
| OA10211A (en) | Deep water platform with buoyant flexible piles | |
| GB2104136A (en) | A compliant pile system for supporting a guyed tower | |
| NO174701B (en) | Stretch-anchored platform | |
| US4428702A (en) | Sliding tension leg tower with pile base | |
| US7008140B2 (en) | Buoyant leg structure with added tubular members for supporting a deep water platform | |
| RU2166611C1 (en) | Sea platform to drill oil and gas wells | |
| WO1984001554A1 (en) | Floating, semi-submersible structure | |
| Jain | Review of flexible risers and articulated storage systems | |
| US20120263543A1 (en) | Fully Constraint Platform in Deepwater | |
| RU2061620C1 (en) | Automatic stabilization system for floating platforms | |
| USRE30590E (en) | Vertically moored platform | |
| US4431344A (en) | Sliding leg tower with pile base | |
| JP3462697B2 (en) | Tubular structure test model | |
| SU1076365A1 (en) | Deep-water pendulum-type off-shore platform | |
| GB1590177A (en) | Marine structure | |
| Baduel et al. | Deepwater Drilling and Production Articulated Column: Water Depths of 1,150 ft |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050224 |