RU2589237C2 - Self-lifting floating drilling platform with low draft - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic devices, particularly, to floating powered self-lifting drilling platforms for exploration of hydrocarbon deposits on shallow sea water areas. Self-lifting floating drilling platform with low draft includes housing with upper deck, bottom, side walls equipped with along all or part of side walls outside body compartments buoyancy, does not reach upper deck, and supports with lifting mechanism. Bottom surface of buoyancy compartments is recessed on 0.3…0.5 m below bottom of self-lifting drilling platform. Buoyancy compartments are made detachable. Outer perimeter of buoyancy compartments is oval in their lateral cross section.

EFFECT: reduced yield, higher buoyancy and sea platform characteristics, reduced load on support platform, prevention of damage to the bottom of platform, reduced windage and catchment area in case of precipitation.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, в частности к плавучим несамоходным самоподъемным буровым платформам для поиска и разведки залежей нефти и газа на мелководных морских акваториях.The invention relates to hydraulic devices, in particular to floating non-self-propelled self-lifting drilling platforms for the search and exploration of oil and gas deposits in shallow marine waters.

Известна ферменная металлоконструкция для размещения бурового и нефтепромыслового оборудования для освоения морских месторождений в акватории Каспийского моря Азербайджанской Республики, именуемая как «Нефтяные камни», при глубине моря до 25…30 м.Known metal truss for placement of drilling and oilfield equipment for the development of offshore fields in the Caspian Sea of the Republic of Azerbaijan, referred to as "Oil Rocks", with a sea depth of 25 ... 30 m.

Недостатком такой конструкции является ее стационарность и использование для бурения скважин и добычи углеводородного сырья на уже открытом морском нефтяном месторождении и ее непригодность для автономного поиска и разведки залежей нефти и газа.The disadvantage of this design is its stationarity and use for well drilling and hydrocarbon production at an already discovered offshore oil field and its unsuitability for the autonomous search and exploration of oil and gas deposits.

Известна самоподъемная плавучая установка для работы на шельфе, имеющая корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками и опоры с механизмами подъема. После перехода установки по морю наплаву к месту постановки на точку бурения поисковой скважины опоры с помощью механизмов подъема опускаются до грунта дна, затем установка поднимается на опорах над поверхностью воды (патент US 103899 от 07.06.1870 г.). Такие трех- или четырехопорные платформы широко применяются при поисках и разведке шельфовых нефтегазовых месторождений с глубиной моря до 75…100 м.Known self-elevating floating installation for work on the shelf, having a hull with an upper deck, bottom, side walls and supports with lifting mechanisms. After the installation transitions by sea by surfacing to the place of setting the drilling point of the search well, the supports are lowered to the bottom soil using lifting mechanisms, then the installation rises on supports above the water surface (US patent 103899 dated 06/07/1870). Such three- or four-support platforms are widely used in the search and exploration of offshore oil and gas fields with a sea depth of up to 75 ... 100 m.

Недостатком указанной установки является достаточно высокая масса платформы и значительная осадка, препятствующая для ее использования при небольшой глубине моря.The disadvantage of this installation is the relatively high mass of the platform and significant sediment, which prevents its use at a shallow depth of the sea.

Известна мелкосидящая самоподъемная плавучая буровая установка, имеющая корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками, оснащенными вдоль всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема (патент РФ 2478752 от 13.05.2013 г.).Known shallow-draft self-elevating floating drilling rig having a hull with an upper deck, a bottom, side walls, equipped along with all or part of the side walls outside the hull with buoyancy compartments not reaching the upper deck, and supports with a lifting mechanism (RF patent 2478752 from 05.13.2013 )

Недостатком изобретения, принятого за прототип, является то, что отсеки плавучести на внешних боковых стенках корпуса не обеспечивают необходимой эффективности плавучести и целостности днища корпуса плавучей буровой установки при ее транспортировке в условиях предельного морского мелководья.The disadvantage of the invention adopted for the prototype is that the buoyancy compartments on the outer side walls of the hull do not provide the necessary buoyancy and integrity of the hull bottom of a floating drilling rig during its transportation in conditions of extreme shallow sea.

Кроме этого, отсеки плавучести, закрепленные на боковых стенках корпуса, в рабочем положении при бурении скважины создают дополнительную нагрузку на опоры морской платформы, не учитываемую при их проектировании и изготовлении, увеличивают парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.In addition, the buoyancy compartments mounted on the side walls of the body, in the working position while drilling the well, create an additional load on the support of the offshore platform, which is not taken into account during their design and manufacture, increase the sailness of the platform and the catchment area during precipitation.

В Российском секторе Северного Каспия, характеризующемся малыми и предельно малыми глубинами (1,5…4,5 м), отсутствуют технические средства с малой осадкой для осуществления поиска и разведки залежей нефти и газа.In the Russian sector of the North Caspian, characterized by shallow and extremely shallow depths (1.5 ... 4.5 m), there is no technical equipment with a small draft for the search and exploration of oil and gas deposits.

Существующие плавучие буровые платформы имеют большую осадку и для их использования требуется предварительно бурению скважины выполнить дорогостоящий специальный подводный подходной канал шириной до 80 м и глубиной до 2…3 м.Existing floating drilling platforms have a large draft and their use requires preliminary drilling of the well to perform an expensive special underwater approach channel with a width of up to 80 m and a depth of 2 ... 3 m.

Ситуация осложняется тем, что эта часть Северного Каспия характеризуется высокими скоростями подводного течения, приводящими к быстрому заиливанию подводного подходного канала вплоть до его полной ликвидации. В результате этого для вывода плавучей буровой платформы с точки бурения после завершения строительства скважины потребуется вновь соорудить дорогостоящий, трудоемкий и недолговечный подводный канал.The situation is complicated by the fact that this part of the Northern Caspian is characterized by high undercurrent speeds, leading to rapid siltation of the underwater approach channel until its complete elimination. As a result of this, in order to withdraw the floating drilling platform from the drilling point after completion of the well construction, it will be necessary to rebuild an expensive, labor-intensive and short-lived underwater channel.

К перспективным мелководным районам поиска и разведки залежей углеводородного сырья относятся структуры Рыбачья и Западно-Рыбачья, расположенные в северо-западной части акватории Северного Каспия на лицензионном участке «Северо-Каспийская площадь». Глубина моря в акватории структуры Рыбачья составляет около 4,5 м, структуры Западно-Рыбачья - около 1,5 м.Promising shallow water areas for prospecting and exploration of hydrocarbon deposits include the Rybachye and Zapadno-Rybachye structures located in the northwestern part of the North Caspian water area in the North Caspian area licensed area. The depth of the sea in the waters of the Rybachy structure is about 4.5 m, and the structure of the West Rybachy is about 1.5 m.

Традиционный для судостроения способ уменьшения осадки плавучего средства заключается в увеличении опорной поверхности, что вызывает увеличение металлоемкости и увеличение нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения.A traditional method for shipbuilding to reduce the draft of a floating vessel is to increase the supporting surface, which causes an increase in metal consumption and an increase in the load on the platform supports in its working position when set at the drilling point.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в снижении осадки, повышении плавучести и мореходных характеристик самоподъемной плавучей буровой платформы с малой осадкой при ее транспортировке по мелководью, уменьшении нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения, предотвращении повреждения днища платформы при транспортировке в условиях предельного мелководья, снижении парусности и площади водосбора при выпадении атмосферных осадков.The technical result to which the claimed invention is directed is to reduce draft, increase buoyancy and seaworthiness of a self-elevating floating drilling platform with low draft when transporting in shallow water, reduce the load on the platform supports in its working position when set to the drilling point, and prevent damage the bottom of the platform during transportation in conditions of extreme shallow water, a decrease in windage and catchment area during precipitation.

Для достижения указанного технического результата в самоподъемной плавучей буровой платформе с малой осадкой, имеющей корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками, оснащенными вдоль всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема, согласно изобретению, нижняя поверхность отсеков плавучести заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища самоподъемной буровой платформы, отсеки плавучести выполнены съемными, причем внешний периметр отсеков плавучести имеет форму овала в их поперечном сечении.To achieve the technical result in a self-elevating floating drilling platform with low draft, having a hull with an upper deck, a bottom, side walls, equipped along with all or part of the side walls outside the hull with buoyancy compartments not reaching the upper deck, and supports with a lifting mechanism, according to the invention , the lower surface of the buoyancy compartments is buried 0.3 ... 0.5 m below the bottom of the self-elevating drilling platform, the buoyancy compartments are removable, and the outer perimeter of the buoyancy compartments is shaped ovals in their cross section.

Самоподъемная плавучая буровая платформа представляет собой передвижную автономную буровую установку с консолью и тремя трехгранными опорами, которая предназначена для бурения скважин глубиной до 4570 м при глубине моря от 5 до 45 м. Она имеет длину корпуса - 53,04 м, ширину корпуса - 53,6 м, высоту корпуса - 5,49 м, высоту опор - 67,51 м.The self-elevating floating drilling platform is a mobile stand-alone drilling rig with a console and three trihedral supports, which is designed to drill wells up to 4570 m deep with a sea depth of 5 to 45 m. It has a body length of 53.04 m and a body width of 53, 6 m, hull height - 5.49 m, support height - 67.51 m.

С конструктивно-технической точки зрения самоподъемная буровая платформа является типовой платформой класса «jack up», которая в мировой практике применяется для поисково-разведочного бурения на континентальном шельфе с глубинами до 50 м.From a structurally technical point of view, a self-elevating drilling platform is a typical jack up platform, which is used in world practice for exploration drilling on the continental shelf with depths of up to 50 m.

В состав самоподъемной плавучей буровой платформы входят главная палуба, корпус, жилой комплекс, буровая вышка и комплект общесудовых систем и механизмов.The self-elevating floating drilling platform includes the main deck, hull, residential complex, drilling rig and a set of general ship systems and mechanisms.

На главной палубе самоподъемной плавучей буровой платформы расположены жилой комплекс, буровая вышка и буровое оборудование, система очистки бурового раствора, герметичные системы приема с транспортных судов топлива и используемых химреагентов и отгрузки на транспортно-буксирные суда отработанного бурового раствора и всех видов сточных вод, бункера для хранения сыпучих материалов, герметичные контейнеры для сбора бурового шлама, вибросита, оборудование для испытания скважины, цементировочное оборудование, стеллажи для труб и бурового инструмента, два полноповоротных палубных крана BLM грузоподъемностью 20 т, вертолетная посадочная площадка.On the main deck of a self-propelled floating drilling platform there is a residential complex, a drilling rig and drilling equipment, a drilling fluid cleaning system, pressurized systems for receiving fuel and chemicals used from transport vessels and for shipping waste drilling fluid and all types of wastewater to a transport and towing vessel, a bunker for storage of bulk materials, sealed containers for collecting drill cuttings, vibrating screens, well testing equipment, cementing equipment, pipe racks and drilling tool, two full-turn BLM deck cranes with a lifting capacity of 20 tons, helicopter landing pad.

Жилой комплекс для персонала размещается на главной палубе позади передней опорной колонны, в специальной надстройке. Комплекс включает одно-, двух- и четырехместные каюты; кают-компании; амбулатории; столовые; радиооператорскую; кладовые и другие вспомогательные помещения в соответствии с международными и российскими санитарными нормами. Жилой комплекс рассчитан на одновременное пребывание на самоподъемной плавучей буровой платформе 74 человек (экипаж платформы, буровая бригада, вспомогательный и технический персонал, персонал для проведения геофизических и испытательных работ и т.д.).The residential complex for personnel is located on the main deck behind the front support column, in a special superstructure. The complex includes single, double and quadruple cabins; wardrooms; outpatient clinics; dining rooms; radio operator; pantries and other auxiliary premises in accordance with international and Russian sanitary standards. The residential complex is designed for simultaneous stay on a self-elevating floating drilling platform for 74 people (platform crew, drilling crew, auxiliary and technical personnel, personnel for geophysical and testing works, etc.).

Буровая вышка Pyramid башенного типа высотой 44,8 м и грузоподъемностью 474 тонн установлена на конце двойной продольной консольной балки позади жилого комплекса. Консоль имеет возможность двигаться вдоль корпуса самоподъемной плавучей буровой платформы в кормовом и носовом направлении, перемещая вышку за пределы корпуса. Портал буровой вышки имеет возможность перемещаться в поперечном направлении.A 44.8 m high Pyramid drill rig with a payload capacity of 474 tons is installed at the end of a double longitudinal cantilever beam behind the residential complex. The console has the ability to move along the hull of a self-elevating floating drilling platform in the aft and bow directions, moving the tower outside the hull. The derrick portal has the ability to move in the transverse direction.

Расчетная осадка самоподъемной плавучей буровой платформы 3,81 м в затопленном положении, расчетная осадка при буксировке на плаву морем - 3,385 м, что исключает ее использование для бурения скважин в акватории с глубиной моря 2-2,5 м.The estimated draft of a self-elevating floating drilling platform of 3.81 m in the flooded position, the estimated draft when towing afloat by the sea is 3.385 m, which excludes its use for drilling wells in the water area with a sea depth of 2-2.5 m.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вариант выполнения самоподъемной буровой платформы с треугольным в плане корпусом в виде герметичного понтона и тремя опорами, с отсеками плавучести вдоль всех боковых стенок (вид сбоку); на фиг. 2 - разрез А-А самоподъемной плавучей буровой платформы, представленной на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В съемного отсека плавучести, представленного на фиг. 2.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an embodiment of a self-elevating drilling platform with a triangular hull in the form of a sealed pontoon and three supports, with buoyancy compartments along all side walls (side view); in FIG. 2 is a section AA of the self-elevating floating drilling platform shown in FIG. one; in FIG. 3 is a section BB of a removable buoyancy compartment shown in FIG. 2.

Самоподъемная плавучая буровая платформа имеет корпус в виде герметичного понтона 1 с днищем 2, верхней палубой 3, на которой установлена буровая вышка 4, два полноповоротных подъемных крана 5, буровое оборудование и вертолетная площадка (не показаны), боковыми стенками 6 понтона 1, три опоры 7 с механизмами подъема 8, размещенные в шахте 9, снабжены вдоль боковых стенок 6 снаружи понтона 1 отсеками плавучести 10, не достигающими верхней палубы 3 (фиг. 1, 2). Отсеки плавучести 10 размещены вдоль трех боковых стенок 6 герметичного понтона 1 (фиг. 1, 2).The self-elevating floating drilling platform has a body in the form of a sealed pontoon 1 with a bottom 2, an upper deck 3 on which a derrick 4 is installed, two full-slewing cranes 5, drilling equipment and a helipad (not shown), side walls 6 of the pontoon 1, three supports 7 with lifting mechanisms 8, located in the shaft 9, are provided along the side walls 6 outside the pontoon 1 with buoyancy compartments 10 that do not reach the upper deck 3 (Fig. 1, 2). The buoyancy compartments 10 are placed along the three side walls 6 of the sealed pontoon 1 (Fig. 1, 2).

Перед буксировкой для бурения скважины в мелководной акватории на три боковые стенки 6 понтона 1 самоподъемной буровой платформы с помощью палубных кранов 5 крепят съемные отсеки плавучести 10, верхняя образующая 11 которых не достигает верхней палубы 3, а нижняя поверхность 12 отсеков плавучести 10 заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища 2 понтона 1 самоподъемной буровой платформы.Before towing for drilling a well in shallow waters, three removable buoyancy compartments 10 are attached to the three side walls 6 of the pontoon 1 of the self-elevating drilling platform 5 using deck cranes, the upper part 11 of which does not reach the upper deck 3, and the lower surface 12 of the buoyancy compartments 10 is recessed by 0, 3 ... 0.5 m below the bottom 2 of the pontoon 1 of a self-lifting drilling platform.

Увеличение объема погруженного в морскую среду герметичного понтона 1 с закрепленными на его трех боковых стенках 6 тремя отсеками плавучести 10 увеличивает выталкивающую силу по закону Архимеда и осадка самоподъемной буровой платформы при транспортировке уменьшается. Это позволяет произвести буксировку самоподъемной буровой платформы в акватории с предельно малыми глубинами.The increase in the volume of the sealed pontoon 1 immersed in the marine environment with three buoyancy compartments 10 fixed on its three side walls 6 increases the buoyancy force according to the Archimedes law and the draft of the self-lifting drilling platform during transportation is reduced. This allows towing a self-lifting drilling platform in the water area with extremely shallow depths.

Самоподъемная плавучая буровая платформа транспортируется буксиром (на чертежах не показан) к месту бурения скважины на плаву. Наличие отсеков плавучести 10, верхняя образующая 11 которых не достигает верхней палубы 3 герметичного понтона 1, обеспечивает максимальное увеличение плавучести самоподъемной платформы при минимальном увеличении ее массы. Этим достигается минимизация осадки платформы, что позволяет эксплуатировать ее в мелководных акваториях. При этом заглубление нижней поверхности 12 отсеков плавучести 10 на 0,3…0,5 м ниже днища 2 по внешнему периметру понтона 1 самоподъемной буровой платформы несколько снижает осадку, предотвращая повреждение днища 2 платформы о морское дно при транспортировке ее в условиях предельного мелководья. Выполнение внешнего периметра отсеков плавучести 10 овальной формы в их поперечном сечении (см. фиг. 3) обеспечивает повышение мореходных характеристик самоподъемной плавучей буровой платформы при ее транспортировке буксиром по мелководью.A self-elevating floating drilling platform is transported by a tugboat (not shown in the drawings) to the well drilling site afloat. The presence of compartments of buoyancy 10, the upper generatrix 11 of which does not reach the upper deck 3 of the sealed pontoon 1, provides the maximum increase in the buoyancy of the self-lifting platform with a minimum increase in its mass. This minimizes platform sedimentation, which makes it possible to operate it in shallow waters. In this case, the deepening of the lower surface of 12 buoyancy compartments 10 by 0.3 ... 0.5 m below the bottom 2 along the outer perimeter of the pontoon 1 of the self-lifting drilling platform slightly reduces sediment, preventing damage to the bottom of the platform 2 on the seabed when transporting it in extreme shallow water. The implementation of the outer perimeter of the buoyancy compartments 10 oval in their cross section (see Fig. 3) provides increased seaworthiness of a self-propelled floating drilling platform when it is towed in shallow water.

Демонтаж с помощью палубных кранов 5 после буксировки платформы на точку бурения отсеков плавучести 10 с боковых стенок 6 понтона 1 обеспечивает снижение нагрузки на опоры 7 в рабочем состоянии, когда платформа поднята над морем и готова для строительства скважины.Dismantling using deck cranes 5 after towing the platform to the drilling point of the buoyancy compartments 10 from the side walls 6 of the pontoon 1 provides a reduction in the load on the supports 7 in working condition when the platform is raised above the sea and ready for well construction.

Кроме этого снижается парусность платформы и площадь водосбора при выпадении атмосферных осадков.In addition, the sailing of the platform and the catchment area during precipitation are reduced.

После завершения строительства скважины опоры 7 поднимают с помощью механизма подъема 8 до минимального уровня над уровнем морского дна и самоподъемная буровая платформа опускается на морскую поверхность на боковые стенки 6 понтона 1 самоподъемной буровой платформы, крепление съемных отсеков плавучести 10 производится при помощи полноповоротных палубных кранов 5. Платформа готова к буксировке по мелководью.After the completion of the well construction, the supports 7 are raised using the lifting mechanism 8 to a minimum level above the seabed and the self-lifting drilling platform is lowered to the sea surface on the side walls 6 of the pontoon 1 of the self-lifting drilling platform, the removable buoyancy compartments 10 are mounted using full-turn deck cranes 5. The platform is ready for towing in shallow water.

Таким образом, заглубление нижней поверхности отсеков плавучести на 0,3…0,5 м ниже днища понтона самоподъемной буровой платформы, выполнение отсеков плавучести съемными, выполнение внешнего периметра отсеков плавучести овальной формы в их поперечном сечении обеспечивают повышение плавучести и мореходных характеристик самоподъемной буровой платформы при ее транспортировке по мелководью, предотвращение повреждения герметичного днища понтона платформы при транспортировке в условиях предельного мелководья, уменьшение нагрузки на опоры платформы в ее рабочем положении при постановке на точку бурения, снижение парусности и площади водосбора при выпадении атмосферных осадков.Thus, deepening the bottom surface of the buoyancy compartments by 0.3 ... 0.5 m below the bottom of the pontoon of the self-elevating drilling platform, making the buoyancy compartments removable, and performing the outer perimeter of the oval buoyancy compartments in their cross section increase the buoyancy and seaworthiness of the self-elevating drilling platform when its transportation in shallow water, preventing damage to the sealed bottom of the platform pontoon during transportation in conditions of extreme shallow water, reducing the load on the supports The platforms are in its working position when set on a drilling point, reducing windage and catchment area during precipitation.

Claims (1)

Самоподъемная плавучая буровая платформа с малой осадкой, имеющая корпус с верхней палубой, днищем, боковыми стенками, оснащенными вдоль всех или части боковых стенок снаружи корпуса отсеками плавучести, не достигающими верхней палубы, и опорами с механизмом подъема, отличающаяся тем, что нижняя поверхность отсеков плавучести заглублена на 0,3…0,5 м ниже днища самоподъемной буровой платформы, отсеки плавучести выполнены съемными, причем внешний периметр отсеков плавучести имеет форму овала в их поперечном сечении. Self-elevating floating platform with low draft, having a hull with an upper deck, a bottom, side walls, equipped along with all or part of the side walls outside the hull with buoyancy compartments not reaching the upper deck, and supports with a lifting mechanism, characterized in that the lower surface of the buoyancy compartments it is buried 0.3 ... 0.5 m below the bottom of a self-elevating drilling platform, the buoyancy compartments are removable, and the outer perimeter of the buoyancy compartments has an oval shape in their cross section.

Images