RU2536726C1

RU2536726C1 - Self-lifting drilling rig

Info

Publication number: RU2536726C1
Application number: RU2013143635/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Евгеньевич Торопов; Олег Александрович Мохов; Вячеслав Борисович Семенов; Борис Рудольфович Лившиц
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-12-27

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: self-lifting drilling rig includes supports made in the form of shaped structures, two of which are made in the form of single supports equipped with ice deflectors, and one support is made of two parallel supports located at some distance from each other and fixed on a riser base and is equipped with a riser ice deflector. A drilling zone passing through the support made of two parallel supports located at some distance from each other is equipped with drill strings. Ice deflectors and the riser ice deflector, which have positive buoyancy due to ballast tanks built into them, are installed with a possibility of sliding along single supports and the support made of two parallel supports located at some distance from each other and with a possibility of being fixed on them. The riser ice deflector is provided with a movable protective plate with holes for drill strings, which can be slid along the support made of two parallel supports located at some distance from each other so that a closed air cavity is formed around the drill strings on a water line level for supply into it for example of steam from the housing for example via a flexible pipeline for protection of the drill strings against ice formation during ice influence periods.

EFFECT: drilling rig is arranged on a housing in the centre of the support having two parallel supports located at some distance from each other with possibility of being moved between drill strings to increase the range of possible operation depths.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений, а именно к конструкциям ледостойких самоподъемных плавучих буровых установок, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин на шельфах морей с периодом ледовых воздействий.The invention relates to the field of hydraulic structures, and in particular to structures of ice-resistant self-elevating floating drilling rigs intended for drilling oil and gas wells on the shelves of the seas with a period of ice impacts.

Известна «Ледостойкая моноподная самоподъемная плавучая буровая установка» (Патент RU №2477351 C1, МПК: E02B 17/02), которая имеет верхний корпус с выдвижной консолью и буровой вышкой, смонтированный с возможностью вертикального перемещения относительно центральной колонны посредством механизма подъема по опорной колонне, прочно соединенной с опорным основанием, а для защиты бурящейся скважины от воздействия льда установка снабжена защитной колонной, смонтированной под буровой вышкойThe well-known "Ice-resistant monopod self-elevating floating drilling rig" (Patent RU No. 2477351 C1, IPC: E02B 17/02), which has an upper body with a retractable console and a derrick mounted with the possibility of vertical movement relative to the central column by means of a lifting mechanism along the support column, firmly connected to the support base, and to protect the drilling well from ice, the installation is equipped with a protective column mounted under the derrick

Недостатком данного технического решения является то, что ледовая защита обеспечена непрозрачной, непроницаемой конструкцией моноопоры с массивным основанием большой площади опорной поверхности с применением высокопрочной стали, что значительно увеличивает массу и затраты на изготовление ледозащитной моноопоры.The disadvantage of this technical solution is that the ice protection is provided by an opaque, impenetrable mono-pylon structure with a massive base of a large area of the supporting surface using high-strength steel, which significantly increases the weight and cost of manufacturing an ice-protective mono-pylon.

Известна «Мобильная, арктическая буровая система круглогодичного действия» (Патент RU №2422614 C2, МПК: E21B 17/00 E21B 7/12), взятая за прототип, имеющая буровую вышку, расположенную на корпусе, из которого выдвигаются цилиндрические опорные колонны, выдерживающие локальные ледовые нагрузки, состоящие из сплошной внешней обшивки и внутренней обшивки, пространство между внутренней и внешней обшивкой заполнено связующим материалом, например жидким цементным раствором. Процесс бурения производится через одну из опор платформы с передвижением буровой вышки над опорой или через рядом стоящий ледостойкий кессон, защищающий устье скважин, с применением консольной схемы расположения буровой вышки в кормовой части платформы.The well-known "Mobile, Arctic drilling system year-round" (Patent RU No. 2422614 C2, IPC: E21B 17/00 E21B 7/12), taken as a prototype, having a drilling tower located on the housing, from which extend cylindrical support columns that can withstand local ice loads, consisting of a continuous outer casing and inner casing, the space between the inner and outer casing is filled with a binder material, for example liquid cement mortar. The drilling process is carried out through one of the platform supports with the drilling rig moving above the support or through a nearby ice-resistant caisson protecting the wellhead, using the cantilever layout of the drilling tower in the aft part of the platform.

Недостатком данного технического решения является применение ледозащитного исполнения в виде внешней и внутренней обшивки с заполнением пространства между внутренней и внешней обшивкой жидким цементным раствором по всей длине опорных колонн, что увеличивает их массу и затраты на изготовление, а в случае применения рядом стоящего ледостойкого кессона, защищающего устья скважин, потребует дополнительных затрат на строительство ледостойкого кессона.The disadvantage of this technical solution is the use of ice protection in the form of external and internal casing with filling the space between the internal and external casing with liquid cement mortar along the entire length of the support columns, which increases their weight and manufacturing costs, and in the case of using a nearby ice-resistant caisson, which protects wellhead, will require additional costs for the construction of an ice-resistant caisson.

При использовании варианта бурения через одну из опор платформы с передвижением буровой вышки над опорой по корпусу потребуется полное выдвижение опор из корпуса для достижения уровня передвижения буровой вышки по корпусу над опорой, что означает использование платформы в узком диапазоне возможных глубин эксплуатации. Дополнительно возникнет ограничение размера сетки буровых скважин размерами поперечного сечения опоры.When using the option of drilling through one of the platform supports with the drilling tower moving over the support along the body, it will be necessary to fully extend the supports from the body to achieve the level of movement of the drilling tower over the body above the support, which means using the platform in a narrow range of possible operating depths. Additionally, there will be a limitation of the size of the grid of boreholes with the dimensions of the cross section of the support.

Задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции опорных колонн в период ледовых воздействий, уменьшении их массы, уменьшении затрат на строительство, связанных с организацией ледовой защиты, увеличении диапазона возможных глубин эксплуатации самоподъемной буровой установки.The objective of the present invention is to simplify the design of the support columns during the period of ice impacts, reduce their mass, reduce construction costs associated with the organization of ice protection, increase the range of possible operating depths of a jack-up drilling rig.

Поставленная задача достигается тем, одно из оснований выполнено райзерным, опоры выполнены в виде форменных конструкций, две из которых выполнены в виде одиночных опор, снабженных ледовыми дефлекторами, а одна опора выполнена из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, закрепленных на райзерном основании, и снабжена райзерным ледовым дефлектором. Зона бурения, проходящая через опору, выполненную из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, снабжена буровыми колоннами. Ледовые дефлекторы и райзерный ледовый дефлектор, обладающие положительной плавучестью за счет встроенных в них балластных цистерн, установлены с возможностью скольжения вдоль одиночных опор и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, и фиксацией на них. Райзерный ледовый дефлектор снабжен подвижной защитной плитой с отверстиями под буровые колонны, выполненной с возможностью скольжения вдоль опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, с образованием замкнутой воздушной полости вокруг буровых колонн на уровне ватерлинии, для подачи в нее, например, пара с корпуса, например, гибким трубопроводом для защиты буровых колонн от образования льда в период отрицательных температур. Буровая вышка размещена на корпусе в центре опоры, имеющей две отнесенные друг от друга параллельные опоры, с возможностью перемещения между буровыми колоннами для увеличения диапазона возможных глубин эксплуатации.The task is achieved by the fact that one of the bases is made with a riser, the supports are made in the form of shaped structures, two of which are made in the form of single supports, equipped with ice deflectors, and one support is made of two parallel supports separated from each other, mounted on the riser base, and equipped with a riser ice deflector. The drilling zone passing through a support made of two parallel supports spaced from each other is provided with drill columns. Ice deflectors and a riser ice deflector, which have positive buoyancy due to the built-in ballast tanks, are mounted with the possibility of sliding along single supports and a support made of two parallel supports spaced from each other, and fixing on them. The riser ice deflector is equipped with a movable protective plate with holes for drill columns, made with the possibility of sliding along a support made of two parallel supports separated from each other, with the formation of a closed air cavity around the drill columns at the level of the waterline, for supplying, for example, steam from the housing, for example, with a flexible conduit for protecting drill columns from ice formation during the period of freezing temperatures. The drilling rig is placed on the housing in the center of the support, which has two parallel supports spaced from each other, with the ability to move between drill strings to increase the range of possible operating depths.

Сущность заявляемой самоподъемной буровой установки поясняется чертежами, где:The essence of the claimed self-drilling rig is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 схематически изображен изометрический вид самоподъемной буровой установки с ледовыми дефлекторами, райзерным ледовым дефлектором и райзерным основанием;- figure 1 schematically shows an isometric view of a self-elevating drilling rig with ice deflectors, a riser ice deflector and a riser base;

- на фиг.2 изображен вид сверху самоподъемной буровой установки с расположением одиночных опор и размещенной буровой вышкой на корпусе в центре опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, с возможностью перемещения в зоне бурения;- figure 2 shows a top view of a jack-up drilling rig with the location of single towers and a drilling rig placed on the body in the center of the pillar, made of two parallel towers spaced from each other, with the possibility of movement in the drilling zone;

- на фиг.3 показан поперечный разрез через центр опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, при размещении самоподъемной буровой установки в ледовых условиях;- figure 3 shows a cross section through the center of a support made of two parallel from each other parallel supports, when placing a jack-up drilling rig in ice conditions;

- на фиг.4 показан продольный разрез при размещении самоподъемной буровой установки в ледовых условиях;- figure 4 shows a longitudinal section when placing a jack-up drilling rig in ice conditions;

- на фиг.5 показан поперечный разрез через центр опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, при буксировке самоподъемной буровой установки;- figure 5 shows a cross section through the center of the support, made of two separated from each other parallel supports, when towing a jack-up drilling rig;

- на фиг.6 показан продольный разрез при буксировке самоподъемной буровой установки.- figure 6 shows a longitudinal section when towing a jack-up drilling rig.

Самоподъемная буровая установка (фиг.1) состоит из корпуса 1, в котором размещены жилые и служебные помещения, оборудование и системы, обеспечивающие штатную эксплуатацию самоподъемной буровой установки, жизнедеятельность и спасение экипажа, буровой вышки 2, опоры в виде одиночных опор 3 и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, с ледовыми дефлекторами 5 и райзерным ледовым дефлектором 6 с встроенными балластными цистернами 7 с возможностью обеспечения положительной плавучести. Одиночные опоры 3 имеют основания 8, а опора, выполненная из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4 - райзерное основание 9. Ледовые дефлекторы 5 и райзерный ледовый дефлектор 6 выполнены с возможностью скольжения вдоль одиночных опор 3 и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, с возможностью фиксации своего положения на них, и зона бурения, проходящая через опору, выполненную из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, снабжена буровыми колоннами 10. Райзерный ледовый дефлектор 6 снабжен подвижной защитной плитой 11. Подвижная защитная плита 11, с отверстиями 13 под буровые колонны 10, выполнена также с возможностью скольжения вдоль опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, с образованием замкнутой воздушной полости 12 вокруг буровых колонн 10 на уровне ватерлинии. Корпус 1 (фиг.3) снабжен, например, гибким трубопроводом 14 для подачи, например, пара в замкнутую воздушную полость 12 для защиты буровых колонн 10 от образования льда в период отрицательных температур. Буровая вышка 2 размещена на корпусе 1 в центре опоры, имеющей две отнесенные друг от друга параллельные опоры 4, с возможностью перемещения между буровыми колоннами 10 (фиг.2).Self-elevating drilling rig (Fig. 1) consists of building 1, which houses residential and office premises, equipment and systems that ensure the regular operation of a self-elevating drilling rig, life support and rescue of the crew, oil rig 2, support in the form of single supports 3 and supports, made of two parallel supports 4 separated from each other, with ice deflectors 5 and a riser ice deflector 6 with integrated ballast tanks 7 with the possibility of ensuring positive buoyancy. Single supports 3 have bases 8, and a support made of two parallel supports 4 spaced apart from each other — a riser base 9. Ice deflectors 5 and an ice riser deflector 6 are slidable along single supports 3 and a support made of two spaced apart other parallel supports 4, with the possibility of fixing their position on them, and a drilling zone passing through a support made of two parallel supports 4 separated from each other is provided with drill columns 10. The riser ice deflector 6 is provided with a protective base plate 11. A movable protective plate 11, with holes 13 for drill columns 10, is also made to slide along a support made of two parallel supports 4 separated from each other, with the formation of a closed air cavity 12 around the drill columns 10 at the waterline . The housing 1 (Fig. 3) is provided, for example, with a flexible pipe 14 for supplying, for example, steam to a closed air cavity 12 to protect the drill strings 10 from ice formation during the period of negative temperatures. Drill tower 2 is placed on the housing 1 in the center of the support having two parallel supports 4 spaced from each other, with the possibility of movement between the drill columns 10 (Fig.2).

Самоподъемная буровая установка работает следующим образом.Self-drilling rig works as follows.

Транспортировка самоподъемной буровой установки к месту эксплуатации выполняется с поднятыми одиночными опорами 3 и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, выполненными в виде форменных конструкций (фиг.5, 6).Transportation of the self-elevating drilling rig to the place of operation is carried out with raised single supports 3 and supports made of two parallel supports 4 separated from each other, made in the form of shaped structures (Figs. 5, 6).

Размещение самоподъемной буровой установки на месте эксплуатации (фиг.3, 4) происходит за счет опускания до уровня грунта одиночных опор 3 с основаниями 8, опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, с райзерным основанием 9. В ходе опускания их до грунта происходит задавливание оснований 8 и райзерного основания 9 в грунт, которое может быть различным для всех оснований. Далее происходит подъем корпуса 1 на опорах, выполненных в виде форменных конструкций 3, 4, до уровня выше волновых воздействий, тем самым ледовые дефлекторы 5 и райзерный ледовый дефлектор 6 за счет встроенных в их конструкцию балластных цистерн 7 остаются в необходимом положении на уровне ватерлинии и в ожидаемой зоне образования льда в период отрицательных температур, скользя вдоль одиночных опор 3 и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, соответственно. Подвижная защитная плита 11 с отверстиями 13 под буровые колонны 10 закреплена в верхнем положении в корпусе 1 самоподъемной буровой установки при волновых нагрузках и опускается на райзерный ледовый дефлектор 6, вдоль опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор 4, в период отрицательных температур создавая замкнутую воздушную полость 12 (фиг.3) вокруг буровых колонн 10 на уровне ватерлинии. С корпуса 1 (фиг.3) подается, например, гибкий трубопровод 14 для подачи, например, пара в замкнутую воздушную полость 12 для защиты буровых колонн 10 от образования льда в период отрицательных температур. Для увеличения диапазона глубин эксплуатации буровую вышку 2 размещают на корпусе 1 в центре опоры, имеющей две отнесенные друг от друга параллельные опоры 4, помимо этого буровая вышка 2 может перемещаться в центре опоры, имеющей две отнесенные друг от друга параллельные опоры 4, между буровыми колоннами 10.The self-elevating drilling rig is placed at the place of operation (Figs. 3, 4) by lowering single supports 3 with bases 8 to the ground level, a support made of two parallel supports 4 separated from each other, with a riser base 9. During lowering, before the ground there is a crushing of the bases 8 and the riser base 9 into the soil, which may be different for all bases. Next, the housing 1 rises on the supports made in the form of shaped structures 3, 4 to a level higher than the wave impacts, thereby the ice deflectors 5 and the riser ice deflector 6, due to the ballast tanks 7 integrated in their design, remain in the required position at the waterline level and in the expected zone of ice formation during the period of negative temperatures, sliding along single supports 3 and support made of two parallel supports 4 separated from each other, respectively. A movable protective plate 11 with holes 13 for drill strings 10 is fixed in the upper position in the housing 1 of the self-elevating drilling rig under wave loads and is lowered onto the riser ice deflector 6, along a support made of two parallel supports 4 separated from each other, during a period of negative temperatures creating a closed air cavity 12 (figure 3) around the drill string 10 at the level of the waterline. From the housing 1 (FIG. 3), for example, a flexible pipe 14 is supplied for supplying, for example, steam to a closed air cavity 12 to protect the drill strings 10 from ice formation during the period of negative temperatures. To increase the range of operating depths, the derrick 2 is placed on the casing 1 in the center of the support having two parallel supports 4 spaced from each other, in addition, the derrick 2 can be moved in the center of the support having two parallel parallel towers 4 spaced from each other, between the drill strings 10.

Демобилизация самоподъемной буровой установки происходит, в целом, в порядке, обратном установке.Demobilization of a self-elevating drilling rig occurs, in general, in the reverse order.

Технико-экономическая эффективность будет достигнута за счет сокращения размеров, массы и упрощения конструкции ледовой защиты, что приведет к уменьшению стоимости ледовой защиты, увеличению размера сетки буровых скважин, увеличению диапазона возможных глубин и расширению районов эксплуатации самоподъемной буровой установки.Feasibility will be achieved by reducing the size, weight and simplifying the design of ice protection, which will lead to a decrease in the cost of ice protection, an increase in the size of the grid of boreholes, an increase in the range of possible depths and an expansion in the areas of operation of a self-elevating drilling rig.

Claims

Самоподъемная буровая установка, содержащая корпус с жилыми и служебными помещениями, оборудованием и системами обеспечения эксплуатации, опоры, установленные с возможностью выдвижения из корпуса и обеспечивающие закрепление на донном грунте и подъем корпуса из воды, основания, соединенные с каждой опорой, причем каждая из указанных опор и основания приспособлены для эксплуатации в субарктическом климате, буровую вышку, расположенную на корпусе, и зону бурения, проходящую через опору, отличающаяся тем, что одно из оснований выполнено райзерным, опоры выполнены в виде ферменных конструкций, две из которых выполнены в виде одиночных опор, снабженных ледовыми дефлекторами, а одна опора выполнена из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, закрепленных на райзерном основании, и снабжена райзерным ледовым дефлектором, причем зона бурения, проходящая через опору, выполненную из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, снабжена буровыми колоннами, а ледовые дефлекторы и райзерный ледовый дефлектор, обладающие положительной плавучестью за счет встроенных в них балластных цистерн, установлены с возможностью скольжения вдоль одиночных опор и опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, и фиксацией на них, также райзерный ледовый дефлектор снабжен подвижной защитной плитой с отверстиями под буровые колонны, выполненной с возможностью скольжения вдоль опоры, выполненной из двух отнесенных друг от друга параллельных опор, с образованием замкнутой воздушной полости вокруг буровых колонн на уровне ватерлинии, для подачи в нее, например, пара с корпуса, например, гибким трубопроводом для защиты буровых колонн от образования льда в период отрицательных температур, а буровая вышка размещена на корпусе в центре опоры, имеющей две отнесенные друг от друга параллельные опоры, с возможностью перемещения между буровыми колоннами для увеличения диапазона возможных глубин эксплуатации. A self-elevating drilling rig, comprising a housing with residential and office premises, equipment and operating support systems, supports installed with the possibility of extension from the housing and securing it to the bottom soil and lifting the housing out of the water, bases connected to each support, each of which supports and the bases are adapted for operation in a subarctic climate, a derrick located on the body, and a drilling zone passing through the support, characterized in that one of the bases is made iser, the supports are made in the form of truss structures, two of which are made in the form of single supports, equipped with ice deflectors, and one support is made of two parallel supports spaced from each other, mounted on a riser base, and is equipped with a riser ice deflector, and the drilling zone, passing through a support made of two parallel supports spaced from each other, is equipped with drill columns, and ice deflectors and a riser ice deflector, which have positive buoyancy due to the built-in x ballast tanks installed with the possibility of sliding along single supports and a support made of two parallel supports separated from each other, and fixing on them, also the riser ice deflector is equipped with a movable protective plate with holes for drill columns made with the possibility of sliding along the support, made of two parallel supports spaced from each other, with the formation of a closed air cavity around the drill string at the level of the waterline, for supplying, for example, steam from the body, for example, a flexible pipe boprovodom to protect the drill string from the ice formation during freezing temperatures and derrick placed on the body in the center of the support having two spaced apart from one another parallel to the support, movable between the drill string to increase the range of possible operating depths.