ЗАЩИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ВОДООТДЕЛИТЕЛЬНОЙ КОЛОННЫ
PROTECTIVE STRUCTURES OF WATER SEPARATING COLUMN

Область техники
Изобретение относится к самоподъемным морским буровым установкам (СПБУ), в частности к защитной конструкции водоотделительной колонны, предназначенной для использования в СПБУ.
Предшествующий уровень техники
СПБУ представляет собой установку, используемую для промышленного бурения или разведки месторождений нефти или газа на морском дне, а также для ремонта скважин на мелководных месторождениях, как правило, на глубине до 500 футов (152 м). Обычно СПБУ содержит плавучий корпус с палубой или рабочей площадкой, а также три или четыре опоры, которые обеспечивают поддержку плавучего корпуса в поднятом состоянии. После того как СПБУ прибывает на местоположение скважины, производится спуск стоек до тех пор, пока они не коснутся находящегося внизу морского дна и не упрутся в грунт; затем производится монтаж корпуса с помощью подъемной системы с целью подъема рабочей площадки над поверхностью воды для обеспечения возможности безопасной работы СПБУ в условиях чистой воды, где движение воды хорошо изучено.
При проведении буровых работ производится бурение скважины до залежей нефти или газа с помощью бурового оборудования, расположенного на рабочей площадке СПБУ; бурение обычно осуществляется через водоотделительную колонну. На сегодняшний день существуют следующие варианты защиты водоотделительной колонны:
1. Бурение с незащищенной водоотделительной колонной;
2. Использование различных видов покрытий водоотделительной колонны для защиты от коррозии, загрязнения, но без защиты от ударов больших кусков льда или морских судов.
3. Бурение с помощью бурового основания минимальных габаритов, которое обеспечивает опору для устьевого оборудования и кондуктора, но не предназначено для защиты от значительных сил, например ударов льда или судов.
4. Бурение с помощью существенной защитной конструкции, такой как коническая одноопорная платформа (СРМ).
5. Бурение с помощью большой комбинированной бурильной и эксплуатационной платформы.
Варианты по пунктам 3, 4 и 5 относятся к конструкциям постоянного типа, которые не могут быть легко демонтированы для повторного использования по окончании буровых работ и которые экономически невыгодны при разведочном бурения только одной скважины на промысловом объекте. Поскольку все они являются долговременными сооружениями, они также должны разрабатываться для наихудших возможных условий работы, так как их невозможно удалить, если ожидается необычайно высокое силовое воздействие.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является создание защитной конструкции водоотделительной колонны, способной обеспечивать защиту водоотделительной колонны от силового воздействия, например ударов льдин или судов. Защитная конструкция водоотделительной колонны также способна обеспечивать защиту подводного оборудования, такого как подводный противовыбросовый превентор (ПВП), дополнительное защитно-изолирующее устройство или предустанавливаемое заглушающее устройство (ПЗУ). Помимо защиты от внешних сил при проведении буровых работ защитная конструкция водоотделительной колонны может быть использована для обнаружения и удержания утечек нефти при их возникновении.
Объектом изобретения является защитная конструкция водоотделительной колонны, предназначенной для использования в СПБУ. Согласно изобретению защитная конструкция водоотделительной колонны включает в себя несколько опор, верхний модуль, который содержит основную защитную трубу для приема водоотделительной колонны, несколько установленных на опорах гильз и соединительную арматуру, при этом несколько гильз размещены вокруг основной защитной трубы, а основная защитная труба и несколько гильз соединены между собой посредством соединительной арматуры; и нижний модуль, содержащий несколько трубчатых направляющих для направления и последующий фиксации опор и соединительную конструкцию, при этом несколько опор жестко закреплены на дне моря для обеспечения требуемой поддержки для верхнего и нижнего модулей в собранном состоянии.
Несколько опор защитной конструкции водоотделительной колонны могут иметь цилиндрическую форму.
Предпочтительно количество опор составляет не менее трех.
Предпочтительно соединительная арматура представляет собой ферменную или пластинчатую конструкцию.
Предпочтительно верхняя часть гильз выполнена полностью или частично закрытой, чтобы гильзы можно было устанавливать на опоры.
Каждая опора может содержать опорный элемент, прикрепленный к опорам, на которые устанавливается верхний модуль.
Предпочтительно соединительная конструкция нижнего модуля представляет собой ферменную или пластинчатую конструкцию.
Защитная конструкция водоотделительной колонны также может включать в себя жесткую конструкцию, прикрепленную к палубе СПБУ, с целью обеспечения дополнительной прочности и жесткости защитной конструкции водоотделительной колонны.
Задачи и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из дальнейшего подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена защитная конструкция водоотделительной колонны в собранном состоянии согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения; (A) - изометрические изображение, (B) - вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, в разобранном состоянии; (A) - изометрические изображение, (B) - вид сбоку;
на фиг. 3 - верхний модуль, показанный на фиг. 2 вид сверху;
на фиг. 4 показана защитная конструкция водоотделительной колонны, используемой в конструкции СПБУ, согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения, вид в изометрии;
на фиг. 5 - то же, вид сбоку.
Осуществление изобретения
Изобретение раскрывает защитную конструкцию водоотделительной колонны, которая может быть использована, например, в конструкции СПБУ при проведении буровых работ с помощью СПБУ. Защитная конструкция водоотделительной колонны содержит несколько опор, верхний модуль и нижний модуль, в которых несколько опор расположено вокруг водоотделительной колонны СПБУ, а съемный верхний модуль установлен на нескольких опорах с целью обеспечения защиты водоотделительной колонны. Защитные конструкции водоотделительной колонны согласно настоящему изобретению обладают многими техническими преимуществами. Например, такая модульная конструкция при необходимости может обеспечивать снятие верхнего модуля при возникновении значительных факторов риска, при этом нижний модуль остается на месте и обеспечивает защиту подводным элементам оборудования, таким как предустанавливаемое заглушающее устройство. Также нижний модуль может обеспечивать выявление и начальное удержание утечек нефти или газа. При этом защитные конструкции водоотделительной колонны могут устанавливаться и удаляться с помощью имеющегося подъемного оборудования СПБУ, не создавая дополнительного веса или затрат на дополнительное оборудование. И, наконец, поскольку конструкция СПБУ является более прочной, чем конструкция водоотделительной колонны для бурения, защитные конструкции водоотделительной колонны согласно настоящему изобретению могут обеспечивать продление периода проведения буровых работ в условиях Арктики, поскольку водоотделительная колонна для бурения защищена от ледовых нагрузок.
На фиг. 1 и 2 показана защитная конструкция водоотделительной колонны согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения. Защитная конструкция 100 водоотделительной колонны содержит несколько опор 1, верхний модуль 2 и нижний модуль 3, причем опоры 1 жестко закреплены на дне моря, обеспечивая необходимую поддержку верхнего и нижнего модулей в собранном состоянии. В одном из вариантов осуществления изобретения несколько опор 1 имеют цилиндрическую форму. Следует отметить, что несколько опор могут иметь и другую конфигурацию, например они могут быть пятигранными или шестигранными. Несмотря на то что показаны четыре опоры, в конструкции может быть применено как меньшее (например, три) так и большее их количество, в зависимости от предъявляемых требований практического применения.
Как показано на фиг. 3, верхний модуль 2 содержит основную защитную трубу 21 для приема водоотделительной колонны, несколько гильз 22, надеваемых на опоры 1, и соединительную арматуру 23, причем несколько гильз 22 расположены вокруг защитной трубы 21 и соединяются между собой и с защитной трубой 21 соединительной арматурой 23. Соединительная арматура 23 может иметь ферменную или пластинчатую конструкцию. Следует отметить, что количество гильз 22 равно количеству опор 1, то есть на каждую опору 1 приходится одна гильза 22. Верхний модуль 2 может быть съемным и подвижно установлен на несколько опор. Положение верхнего модуля 2 на опорах определяется любыми подходящими средствами. В одном из вариантов осуществления изобретения верхняя часть гильз 22 частично или полностью закрыта, чтобы данные гильзы можно было «посадить» на опоры. В еще одном варианте осуществления изобретения каждая опора содержит закрепленный на ней опорный элемент 11, а верхний модуль устанавливается на данные опорные элементы.
Как показано на фиг. 1 и 2, нижний модуль 3 содержит несколько трубчатых направляющих 31 для направления и последующего скрепления опор и соединительную конструкцию 32. Указанная соединительная конструкция может быть ферменной или пластинчатой, а также может выполнять функцию защиты предустанавливаемого заглушающего устройства 5 (как показано на фиг. 4, где изображена СПБУ в собранном виде, в которой используется защитная конструкция водоотделительной колонны согласно настоящему изобретению) и обнаружения и удержания нефти в случае ее утечки. Нижний модуль 3 в основном является направляющей для опор, но может также прикрепляться к опорам с целью фиксации и обеспечения дополнительной жесткости.
Как показано на фиг. 5, защитная конструкция 100 водоотделительной колонны также включает в себя жесткую конструкцию 4, прикрепленную к палубе СПБУ, с целью обеспечения дополнительной прочности и жесткости защитной конструкции водоотделительной колонны.
Защитная конструкция водоотделительной колонны согласно настоящему изобретению предназначена для применения при глубине воды приблизительно 40 м, однако в других вариантах осуществления изобретения глубина воды может быть очень маленькой, например 5 м, или, наоборот, очень большой, более 100 м. Диаметр опор 1 может составлять около 3 м, но диаметр гильз 22 и направляющих 31 должен быть больше, чтобы их можно было установить на опоры. Диаметр основной защитной трубы 21 также может составлять около 3 м. Соединительная арматура 23 здесь представлена в виде ферменной конструкции, диаметр элементов которой составляет от 0,5 м до 2,5 м. В других вариантах осуществления изобретения возможны альтернативные конфигурации и размеры элементов или же соединительная арматура может быть выполнена в виде пластинчатой конструкции.
Защита водоотделительной колонны в предлагаемой защитной конструкции обеспечивается с помощью толстостенной защитной трубы, которая проходит от точки, расположенной значительной ниже уровня воды, до точки выше уровня воды, превышающей высоту возможного ударного воздействия. Основная защитная труба защищает водоотделительную колонну, отклоняя и/или разбивая приближающиеся объекты, оказывающие ударное воздействие, такие как лед и корабли. Ударные нагрузки, испытываемые защитной трубой, передаются гильзам опор, затем опорам и, наконец, на дно моря. Пространственная схема расположения опор и жесткие соединительные конструкции обеспечивают жесткость, достаточную для предотвращения чрезмерных деформаций, которые могли бы привести к повреждению находящейся внутри водоотделительной колонны. В случаях когда ожидаются очень высокие нагрузки, защитная труба может поддерживаться соединительной жесткой конструкцией 4, прикрепленной к корпусу СПБУ, что повышает общую прочность и жесткость системы.
Установка защитной конструкции водоотделительной колонны согласно настоящему изобретению может осуществляться в следующем порядке, допуская при этом и другие возможные способы установки. Сначала производится спуск нижнего модуля 3 на дно моря. На этом этапе к основанию нижнего модуля могут быть прикреплены опорные башмаки или другие аналогичные элементы для обеспечения требуемой устойчивости на дне моря. После этого производится установка нескольких опор 1 в направляющие 31 нижнего модуля. В некоторых случаях, когда требуется повышенная жесткость, нижний модуль может быть прикреплен к опорам, например, посредством механического зажима, заливки цементным раствором или обжатием. Опоры могут содержать опорные элементы 11, на которые устанавливается верхний модуль 2. Эти опорные элементы 11 могут быть регулируемыми, например, с помощью зажимного устройства или регулировочных пластинок с целью регулирования уровня установки перед монтажом верхнего модуля. Как вариант, верхняя часть гильз верхнего модуля может быть выполнена полностью или частично закрытой, чтобы его можно было устанавливать на опоры. Затем осуществляется установка верхнего модуля 2 путем поднятия его над опорами и посадки на опоры или предусмотренные на опорах опорные элементы. На границе раздела вышеупомянутых устройств могут быть предусмотрены демпфирующие устройства с целью улучшения посадки. Для выравнивания гильз 22 и опор также могут использоваться внутренние центрирующие устройства. Во многих случаях конструкция сможет обеспечивать защиту даже без дальнейших установочных операций. Однако в некоторых случаях для прикрепления гильз к опорам может использоваться дополнительное зажимное устройство. Кроме того, если воздействующие силы велики, для дополнительной фиксации к корпусу СПБУ может быть прикреплена дополнительная жесткая конструкция 4.
Демонтаж защитной конструкции водоотделительной колонны может быть необходим, например, при окончании буровых работ или при наличии вероятности воздействия на конструкцию исключительно крупных объектов. Например, такая ситуация может возникнуть при приближении льдин, размер которых превышает допустимую расчетную нагрузку конструкции.
В подобных ситуациях буровые работы следует прекратить, скважину соответствующим образом закрыть и произвести демонтаж водоотделительной колонны со скважины. Верхнюю часть конструкции при этом можно легко поднять и снять с опор и удалить с площадки. Верхние части опор и нижний модуль будут расположены достаточно глубоко, чтобы избежать прямого контакта с представляющими опасность плавучими объектами, и их можно оставить на месте, чтобы повторно использовать, когда опасность минует.
При окончании буровых работ, как и в первом вышеуказанном случае, и когда скважину необходимо ликвидировать, нижнюю конструкцию можно удалить, а опоры также можно срезать ниже уровня морского дна.
Несмотря на то что изобретение было раскрыто на примере отдельных конкретных вариантов его осуществления, следует иметь в виду, что данные варианты носят иллюстративный характер, не ограничивая объем изобретения. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения. Такие альтернативные варианты считаются входящими в объем изобретения, который определен формулой изобретения и подтвержден приведенным выше описанием.