RU2555976C2 - Самоподъемная буровая установка с двумя вышками для работы в ледовых условиях - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к буровым самоподъемным установкам и к способам бурения на мелководье с возможным наличием льда. Технический результат заключается в увеличении эффективности разведки и продлении бурового сезона в местах с возможным наличием льда. Буровая самоподъемная установка включает плавучий корпус с верхней палубой; часть плавучего корпуса для сгибания льда, простирающуюся вниз от периметра палубы и сужающуюся внутрь; отражающий лед край, простирающийся вертикально вниз от нижнего периметра вышеуказанной части для сгибания льда для направления льда вокруг вышеуказанного плавучего корпуса, а не под ним; опоры, расположенные внутри периметра вышеуказанного плавучего корпуса; подъемное устройство, связанное с каждой опорой; две вышки, установленные на палубе. Две указанные вышки расположены с одной горизонтальной стороны указанной палубы относительно первой осевой линии палубы и на противоположных горизонтальных сторонах указанной палубы относительно второй осевой линии палубы, перпендикулярной первой осевой линии палубы, либо на противоположных сторонах указанной палубы на одинаковом расстоянии от центра палубы, при этом указанная первая осевая линия параллельна продольной оси указанных вышек. Способ бурения на мелководье с возможным наличием льда включает: а) предоставление указанной самоподъемной установки; б) опускание вниз каждой опоры для достижения морского дна и подъема корпуса из воды, если лед не угрожает установке; в) опускание плавучего корпуса в воду в противоледовой конфигурации таким образом, что форма для сгибания льда простирается выше и ниже поверхности моря

Description

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЕ РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка претендует на приоритет патентной заявки США №US 61/405497, поданной 21 октября 2010 г.и полностью включенной в данный документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Настоящее изобретение относится к передвижным морским буровым установкам, часто называемым амоподъемными буровыми установками или вышками, которые используются на мелководье, обычно при глубине менее 400 фунтов, для разведочного или эксплуатационного бурения для добычи углеводородов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] При непрекращающемся поиске углеводородов было разработано множество технологий для обнаружения новых месторождений и ресурсов, и большинство областей в мире было тщательно исследовано в поисках новых месторождений. Мало кто ожидает, что какие-либо неизвестные ресурсы могут быть открыты рядом с населенными зонами и в местах, в которые легко проникнуть. Наоборот, новые большие месторождения открывают в более труднодоступных областях.

[0004] Одной перспективной зоной является прибрежная область Арктики. Однако Арктика холодная и далекая, и ледяная поверхность воды создает значительные трудности при поисково-разведочных работах. На протяжении многих лет считалось общепринятым, что на каждую скважину, приносящую прибыль, должно быть пробурено шесть скважин, не приносящих прибыли. Если это действительно так, можно надеяться, что бурение скважины, не приносящей прибыль, не будет слишком дорогим. Однако в Арктике мало что является недорогим.

[0005] В настоящее время на мелководье в районах с холодным климатом, таких как Арктика, разведочное бурение с самоподъемной передвижной морской буровой установки (ПМБУ) может осуществляться в течение 45-90 дней в короткий летний сезон открытой воды. Прогнозирование начала и окончания бурового сезона похоже на азартную игру и множество усилий должен быть предпринято для определения момента, когда самоподъемная установка может быть безопасно отбуксирована к месту бурения и бурение может быть начато. Начав бурение, необходимо как можно быстрее завершить бурение скважины для предотвращения ситуации, в которой возникнет необходимость отсоединения бурильной колонны и уход в случае наступления льдов до завершения бурения скважины. Даже в течение нескольких недель открытой воды плавучие льдины представляют значительную опасность для самоподъемных буровых установок на месте работы, поскольку опоры самоподъемной буровой установки незащищены и могут быть легко повреждены льдом.

[0006] Самоподъемные установки представляют собой передвижные самоподъемные морские буровые и ремонтные платформы, оборудованные опорами, которые могут опускаться до дна океана, пока не будет создано основание для поддержки всего корпуса, который содержит буровое и/или ремонтное оборудование, подъемную систему, жилые отсеки, средства погрузки и разгрузки, зоны хранения сыпучих и жидких материалов, вертолетную площадку и другое соответствующее оборудование.

[0007] Самоподъемная установка предназначена для буксирования до места бурения и подъема над водой таким образом, чтобы волны воздействовали только на опоры, которые имеют небольшое поперечное сечение. Однако опоры самоподъемной установки обеспечивают слабую защиту от ударов плавучих льдин, и плавучая льдина значительных размеров способна стать причиной повреждения конструкции одной или более опор и/или изменения положения установки. Если такое событие происходит до прекращения буровых операций и завершения обеспечения безопасности и закрытия скважины, может произойти утечка углеводородов. Даже небольшой риск такой утечки является абсолютно неприемлемым в нефтегазовой отрасли, а также для инспекторов и для общественности.

[0008] Таким образом, как только принято решение о том, что потенциально прибыльная скважина должна быть пробурена в течение этого короткого сезона, очень крупная производственная система с гравитационным фундаментом или подобная ей конструкция должна быть доставлена и установлена на морском дне для длительного процесса бурения и добычи углеводородов. Эти конструкции с гравитационным фундаментом являются очень большими и очень дорогими, но их строят для противостояния льду круглогодично.

[0009] В патенте США №4819730 раскрыта плавучая рабочая платформа с двумя вышками. Однако этот патент предназначен для полупогруженного судна, такого как буровое судно. В отличие от самоподъемных установок полупогруженные судна по своей природе подвержены воздействию волн и плавучих льдин и поэтому не могут выдерживать экстремальные условия Арктики.

[0010] В Европейском патенте №1094193 раскрыто морское буровое судно, оборудованное буровым узлом двойного действия для уменьшения времени бурения скважин в основном в глубокой воде. Однако этот патент также предназначен для буровых суден, которые не могут обеспечивать высокую устойчивость, требуемую в Арктике в суровых погодных условиях. Дополнительно раскрытый буровой узел двойного действия может осуществлять единовременно бурение только одной скважины, что, по существу, снижает эффективность разведочных или производственных операций, особенно в месте, где доступен только небольшой период времени для работы.

[0011] В патенте США №6491477 описана самоподъемная буровая установка с двумя консолями, которые позволяют выполнять двойное бурение с небольшой платформы, где каждый буровой узел может работать на площадке размером 8X8. Однако эта установка также подвергается влиянию капризов природы и не решает ледовой проблемы, возникающей при бурении в Арктике или Северном море.

[0012] Поэтому существует необходимость в буровой системе и способе, которые могут противостоять экстремальным условиям в Арктике и обеспечивать высокоэффективную разведку и мобильность.

СУЩНОСТЬ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Настоящее изобретение относится к усовершенствованной самоподъемной буровой установке для разведочного бурения при поиске углеводородного пласта в потенциально ледовых условиях в прибрежных районах, включающей плавучий корпус с двумя вышками на палубе, имеющий форму для защиты от воздействия льда или часть плавучего корпуса, которая служит для сгибания и раскалывания льда или отвода льда от опор.

[0014] Для некоторых вариантов осуществления плавучий корпус имеет вдоль нижней части форму для сгибания льда, простирающуюся по всему периметру плавучего корпуса. Форма для сгибания льда простирается от участка корпуса на уровне палубы или ее низа в нижнем направлении и сужается внутрь около днища. Ледовой корпус удваивает или утраивает продолжительность бурового сезона, что является чрезвычайно ценным.

[0015] Форма для сгибания льда может включать необязательную часть для отвода льда, простирающуюся по нижнему периметру формы для сгибания льда для направления льда вокруг корпуса, а не под него. Часть отвода, как правило, является вертикальной, но также может быть отклоняться на 5-10 градусов от вертикали, и может иметь необязательный расширяющийся наружу донный конец. Эта часть для отклонения льда может быть частью плавучего корпуса (увеличивая тем самым плавучий объем), или может выходить за пределы плавучего корпуса в виде выступающей кромки.

[0016] Как правило, часть корпуса для сгибания льда состоит из плоских плит (ребристых), для простого и дешевого изготовления, но это не является существенным, и ровных изогнутых поверхностей, и их комбинаций, также включенных в объем настоящего изобретения.

[0017] Установка дополнительно включает, по меньшей мере, три или четыре опоры, которые расположены внутри периметра корпуса, где опоры устроены таким образом, что они могут быть подняты с морского дна и установка могла буксироваться по мелководью, а также они могут быть выдвинуты до морского дна и дополнительно выдвинуты еще для подъема корпуса из воды частично или полностью. Подъемное устройство связано с каждой опорой и функционирует для подъема и опускания опор, как необходимо.

[0018] Опоры могут быть решетчатого типа, то есть в виде конструкции, похожей на конструкцию вышки линии электропередачи, изготовленной из трубчатых стальных перекрещенных секций. Опоры могут быть также колонного типа, изготовленные из больших стальных труб. Колонные опоры являются менее дорогими в изготовлении, чем решетчатые опоры, но они не такие устойчивые и не могут выдерживать такие нагрузки в воде, как решетчатые опоры. По этой причине самоподъемные установки с опорами колонного типа не используются в водах с глубиной более 250 футов.

[0019] Самоподъемная установка дополнительно включает, по меньшей мере, две вышки, установленные на палубе. Вышки расположены с одной стороны или предпочтительно с противоположных сторон палубы для улучшения равновесия. В случае когда вышки расположены с одной стороны палубы, дополнительные средства балансировки могут обеспечиваться со стороны, противоположной двум вышкам, но они могут не потребоваться, если одно средство балансировки расположено надлежащим образом между двумя вышками. В этом варианте осуществления могут использоваться, по меньшей мере, четыре опоры. Система двух вышек удваивает буровой потенциал установки, в частности, когда применяется направленное бурение.

[0020] Самоподъемная установка может быть пазового типа, также известная как установка шпоночного типа. Буровые пазовые установки строятся с открытой или буровой шахтой в буровой палубе, и вышка устанавливается над ней. Однако более предпочтительной является конструкция консольного типа. Здесь буровая вышка монтируется на консоли, выступающей наружу с буровой палубы. При использовании консольной конструкции бурение может осуществляться через существующие платформы, а также за пределами их. Благодаря диапазону перемещений, обеспечиваемых консолью, большинство буровых установок, построенных за последние 10 лет, представляют собой консольные установки.

[0021] Изобретение дополнительно относится к способу разведочного или эксплуатационного бурения в водах с наличием льда, где скважины бурятся для определения наличия углеводородных пластов и их экономического потенциала на морском дне и под ним. Этот способ включает буксирование к перспективному участку плавучего корпуса, имеющего относительно плоскую палубу в ее верхней части, и форму для сгибания льда вдоль нижней части. Форма для сгибания льда сужается к низу и внутрь.

[0022] По меньшей мере, три опоры распложены внутри периметра корпуса. Каждая опора опускается вниз до достижения морского дна и подъема корпуса вверх и полностью из воды, когда лед не угрожает установке. Корпус также может быть опущен в воду в положение защиты от льда таким образом, чтобы форма для сгибания льда находилась выше и ниже поверхности моря для сгибания и разбивания льда, плавающего рядом с установкой. Бурение с использованием двух вышек может выполняться во время любого из этих этапов, и, таким образом, буровой потенциал составляет, по меньшей мере, 400-600% по сравнению с использованием единичной вышки в конструкции установки без юбки, в частности при направленном бурении в разных направлениях с использованием двух вышек.

[0023] В соответствии с использованием в данной заявке термин "сгибание льда" относится к форме плавучего корпуса и углу между корпусом и водой, которые рассчитываются таким образом, что лед, входящий в контакт с корпусом, сгибается и раскалывается на мелкие куски благодаря локальному ограждению, создаваемому формой для сгибания льда, и постоянной выталкивающей силе со стороны воды. Действие этих сил приводит к результирующему напряжению и раскалыванию льда. Таким образом, корпус для сгибания льда в основном сужается внутрь с увеличением глубины, так что верхние части являются большими, а нижние части - меньшими, как в сужающемся корпусе судна.

[0024] В соответствии с использованием в данной заявке термин "мелководье" относится к воде глубиной до морского дна не более 400 футов.

[0025] Использование единственного числа в сочетании с термином "содержащий" в пунктах формулы изобретения или в описании означает один или более одного, если контекст не указывает обратное.

[0026] Термин "примерно" означает установленное значение плюс или минус предел погрешности измерения или плюс или минус 10%, если никакой способ измерения не указывается.

[0027] Термин "или" в пунктах формулы изобретения используется для обозначения "и/или", если не указывается однозначно обращение только к альтернативам, или если альтернативы не являются взаимно исключающими.

[0028] Термины "содержать", "иметь", "включать" (и их варианты) являются глаголами-связками открытого типа и позволяют добавление других элементов при использовании в формуле изобретения.

[0029] Фраза "состоящий из" является фразой закрытого типа и исключает все дополнительные элементы.

[0030] Фраза "состоящий, в основном, из" исключает дополнительные существенные элементы, но позволяет добавлять несущественные элементы, которые в значительной степени не меняют сущность настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0031] На Фигуре 1 показана буровая установка-прототип.

[0032] На Фигуре 2 показана вертикальная проекция первого варианта осуществления настоящего изобретения, где буровая установка плавает в воде и может буксироваться к участку бурения скважины.

[0033] На Фигуре 3 показана вторая вертикальная проекция первого варианта осуществления настоящего изобретения, где буровая установка поднимается из воды для традиционного бурения при отсутствии льда.

[0034] На Фигуре 4 показана вторая вертикальная проекция первого варианта осуществления настоящего изобретения, где буровая установка частично опускается в воду со льдом, но поддерживаемая опорами, в защитной конфигурации для бурения при потенциально ледовых условиях.

[0035] На Фигуре 5А показан увеличенный фрагмент вертикальной проекции, показывающий один конец первого варианта осуществления настоящего изобретения в конфигурации, изображенной на Фигуре 3, при условиях движения льда на установку.

[0036] На Фигуре 5B показан увеличенный фрагмент вертикальной проекции, показывающий один конец второго варианта осуществления корпуса для защита от льда.

[0037] На Фигуре 5С показан увеличенный фрагмент вертикальной проекции, показывающий один конец третьего варианта осуществления корпуса для защита от льда.

[0038] На Фигуре 5D показан увеличенный фрагмент вертикальной проекции, показывающий один конец четвертого варианта осуществления корпуса для защита от льда.

[0039] На Фигуре 6А показана горизонтальная проекция первого варианта осуществления настоящего изобретения, где консольная вышка находится в положении для бурения через буровую шахту.

[0040] На Фигуре 6B показана горизонтальная проекция первого варианта осуществления настоящего изобретения, где консольная вышка находится в положении для бурения через край палубы.

[0041] На Фигуре 7 показана горизонтальная проекция второго варианта осуществления настоящего изобретения, где вышки расположены напротив друг друга.

[0042] На Фигуре 8А показана горизонтальная проекция другого варианта осуществления настоящего изобретения, где две консольные вышки расположены с левой стороны палубы, а жилой блок расположен с правой стороны палубы.

[0043] На Фигуре 8B показана вертикальная проекция варианта осуществления настоящего изобретения, изображенного на Фигуре 8А, где вышки выдвинуты за пределы края палубы для использования.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0044] В настоящем изобретении приводятся примеры, касающиеся самоподъемных установок, имеющих возможность защиты от льда, и, по меньшей мере, две вышки, установленные на палубе. В сущности, корпус имеет, по меньшей мере, часть для сгибания льда, которая расположена по периметру корпуса и сужается внутрь и вглубь от палубы вдоль периметра. Также может использоваться почти вертикальный край или отражатель льда внизу части для сгибания льда, который предотвращает прохождение льда под корпусом и отводит льдины для их прохождения вокруг корпуса. Направленный наружу наконечник в основании отражателя льда также может быть полезным при отводе льда.

[0045] Как правило, часть корпуса для раскалывания льда должна изготавливаться из толстой стали (толщина 25-50 мм), но толщина может быть минимизирована, если эта часть усиливается по внутренней стороне дополнительным внутренними ребрами и/или дополнительным вторым корпусом, расположенным внутри внешнего корпуса. Из области техники по использованию ледоколов известно, как укрепить корпус поперечными, продольными или косыми каркасными элементами и как менять толщину плит оболочки в соответствии с каркасом, расстоянием между каркасными ребрами, максимальными давлениями и локальными давлениями и т.п. (см., например, GUIDANCE NOTES ON ICE CLASS, published by American Bureau of Shipping Incorporated by Act of Legislature of the State of New York 1862 (2008) (включенные в данную заявку посредством ссылки). Специально разработанные полимерные краски для корпуса, обладающие высокой прочностью и низким трением, могут быть использованы для покрытия противоледовой юбки. В частности, Intershield 163 Inerta 160, INTERNATIONAL MARINE COATINGS®, может быть предпочтительным покрытием.

[0046] Обращаясь теперь к подробному описанию предпочтительного осуществления или предпочтительных осуществлений настоящего изобретения, следует понимать, что признаки и концепции настоящего изобретения могут проявляться и в других осуществлениях и что объем настоящего изобретения не ограничивается вариантами осуществления, описываемыми или иллюстрируемыми в данной заявке. Объем настоящего изобретения ограничивается только объемом пунктов формулы настоящего изобретения, которая приведена ниже.

ПРИМЕР 1

[0047] На Фигуре 1 более детально показана буровая установка-прототип 100, включая корпус 120, поднятый над поверхностью воды 180 с помощью опор 140, вертолетную площадку 310, краны 200, часть 220 консольной бурильной установки, содержащей вышку 260 с бурильным основанием 660, и бурильной колонной 240, опускаемой в открытое отверстие 300 для достижения морского дна 160 и заканчивающейся буровой коронкой 280. Также показаны понтоны опоры, но не пронумерованы. Важные детали, включая различные системы безопасности и управления, трубопроводы, жилые отсеки, морское оборудование, рабочее оборудование и подъемное оборудование, на этой фигуре опущены, но можно видеть, что самоподъемная установка занимает ограниченное пространство и имеет сложную структуру. Далее фигуры самоподъемной установки упрощены отчасти для ясности визуализации.

[0048] Как показано на Фигуре 2, самоподъемная установка для ледовых условий в целом указывается стрелкой 10. На Фигуре 2 самоподъемная установка 10 показана с корпусом 20, плавающим в море, и опорами 25 в поднятом состоянии, где большая часть длины опор 25 находится выше палубы 21 корпуса 20. На палубе 21 находятся вышки 30, 30', которые используются для бурения скважин. В конфигурации, показанной на Фигуре 2, самоподъемная установка 10 может буксироваться с одного разведочного участка на другой, как к береговым базам, так и от них для технического обслуживания и других береговых операций.

[0049] Когда самоподъемная установка 10 доставляется к участку разведочного бурения в мелкой воде, опоры 25 опускаются через отверстия 27 в корпусе 20, пока основания 26 на нижних концах опор 25 не достигнут морского дна 15, как показано на Фигуре 3. В предпочтительном варианте осуществления, основания 26 соединены с понтонами опор 28 для прикрепления установки 10 к морскому дну. В качестве альтернативы могут использоваться маты (не показаны). После достижения основаниями 26 морского дна 15 подъемные средства в отверстиях 27 толкают опоры 25 вниз и корпус 20 поднимается из воды. Когда корпус 20 полностью поднят над водой, действие волн и бурного моря на опоры 25 является более слабым по сравнению с эффектом при воздействии волн на большой плавучий объект, такой как корпус 20. Как показано на Фигуре 3, бурение скважины может быть начато в обычном режиме при отсутствии льда в этом районе.

[0050] Однако когда на поверхности моря 12 начинает образовываться лед, риск контакта с плавучими льдинами и повреждения опор 25 или просто смещения самоподъемной установки 10 с буровой площадки становится значительным для традиционных самоподъемных установок, и такие установки обычно убираются с буровых площадок в начале зимнего сезона. Самоподъемная буровая установка 10 для работы в ледовых условиях противостоит воздействию плавучих льдин при использовании защищенной ото льда конфигурации корпуса в воде, как показано на Фигуре 4. На Фигуре 4 лед гасит волны и сильное волнение, и поверхность моря 12 становится менее угрожающей, однако опасности морской среды только меняются, а не уменьшаются.

[0051] Когда самоподъемная буровая установка 10 для работы в ледовых условиях использует защищенную ото льда конфигурацию корпуса в воде, корпус 20 опускается в воду до контакта с ней, но не до плавучего состояния корпуса 20. Значительная часть массы установки 10 предпочтительно остается на опорах 25 для сохранения положения установки 10 на буровой площадке при давлении, возможном со стороны плавучих льдин. Установка 10 опускается таким образом, что наклоненная внутрь поверхность 41 для сгибания льда (показана на Фигуре 5А) перекрывает поверхность моря 12 или границу раздела лед/вода для захвата плавучего льда, приблизившегося к установке 10.

[0052] На Фигуре 5А показан один конец противоледового корпуса. Наклоненная поверхность 41 для сгибания льда проходит от выступа 42 вниз до линии горловины 44. Отражатель льда 45 проходит от линии горловины 44 и может быть почти вертикальным или с наклоном 5-10 градусов относительно вертикали.

[0053] Лед обладает значительной прочностью на сжатие в диапазоне от 4 до 12 МПа, но намного меньшей прочностью на изгиб в диапазоне от 0,3 до 0,5 МПа. Как показано на Фигуре 5А, сила со стороны плавучей льдины 51, движущейся по поверхности моря 12, приводит к скольжению передней кромки под поверхностью моря 12 и раскалыванию секций 52 и 53. Секции меньшего размера стремятся проплыть мимо и вокруг установки 10 без воздействия, присущего большим плавучим льдинам. Например, существует вероятность, что плавучая льдина, имеющая поперечный размер, равный сотням футов, может приблизиться к установке 10. Если плавучая льдина раскалывается на куски размером менее 20 футов в самом длинном направлении, такие куски проплывают вокруг установки 10 с намного меньшим воздействием.

[0054] Другие формы для сгибания льда также рассматриваются, как показано на Фигурах 5B-D. На Фигуре 5 В показана вертикальная с небольшим отклонением (-10°) часть 145 отражателя льда, где форма для сгибания льда 141 слегка отступает от выступа 142 плавучего корпуса 121, который в этом случае также имеет наклонный верхний край выше выступа 142. Плавучий корпус предпочтительно представляет собой корпус с двойной стенкой с усилительными балками между стенками для лучшего выдерживания воздействия плавучих льдин. На Фигуре 5С показана выпуклая форма 241 для сгибания льда, с кромкой, искривленной наружу на отражателе льда 245 для отвода льда. На Фигуре 5D показана вогнутая форма 341 для сгибания льда с подобным отражающим наружу концом 345.

[0055] Для дополнительного противостояния силам, с которыми плавучие льдины могут воздействовать на установку 10, основания 26 опор могут соединяться с понтонами 28, установленными на морском дне таким образом, что когда плавучая льдина приближается к поверхности 41 для сгибания льда, опоры 25 фактически удерживают корпус 20 и вынуждают плавучую льдину сгибаться и противостоят подъемной силе плавучей льдины, которая, в крайнем случае, может поднять ближнюю сторону установки 10 и столкнуть ее с места, используя основания 26 на противоположной стороне установки 10 в качестве точки опоры или шарнира. Понтоны на морском дне известны для других применений, и основания 26 должны включать соответствующие соединения для крепления и освобождения от понтонов, когда необходимо.

[0056] Возможно необходимо отметить, что переход от традиционной конфигурации для бурения в открытой воде, как показано на Фигуре 3, к конфигурации корпуса в воде с противоледовой защитой, как показано на Фигуре 4, может потребовать значительного планирования и приспособления в зависимости от того, какой аспект бурения осуществляется в данное время. В то время как некоторое оборудование может быть приспособлено к изменению высоты палубы 21, другое оборудование может потребовать отсоединения или изменения конфигурации для адаптации к новой высоте над морским дном 15.

[0057] Самоподъемная буровая установка 10 для работы в ледовых условий предназначена для работы в качестве традиционной самоподъемной буровой установки на открытой воде, но также предназначена для использования в противоледовом положении с возвратом традиционного положения или традиционной конфигурации, если и когда воздействие волн становится значительным. Форма корпуса 20 (так же как и его прочность) обеспечивает изгиб и раскалывание льда.

[0058] Обращаясь к Фигурам 6А-В и 7, периметр корпуса может иметь круговую, овальную или специальную овальную (форма футбольного поля, не показана), или полигональную конфигурацию, чтобы представлять форму, подходящую для управления расколотыми кусками и секциями льда вокруг периферии установки 10 независимо от направления и траектории движения льдин. Лед имеет тенденцию плыть в соответствии с направлениями ветра и морских течений, которые обычно не совпадают, или по траекториям, зависящим одновременно от моря и воздуха.

[0059] Как показано на Фигуре 7, корпус может иметь граненную или многостороннюю форму, имеющую преимущества круговой или овальной формы, но менее дорогую в изготовлении, так как в такой конструкции могут быть использованы плоские плиты. Однако это может быть несущественным, и криволинейные противоледовые корпуса показаны на Фигурах 5C-D.

[0060] Поверхность 41 для раскалывания льда должна предпочтительно выступать, по меньшей мере, приблизительно на пять метров над уровнем воды, учитывая, что уровни воды смещаются вверх и вниз вследствие приливов и отливов и штормов и, возможно, других причин. Высота над уровнем воды определяет поведение плавучих льдин, обладающих значительной толщиной или имеющих неровности, выступающие достаточно высоко над поверхностью моря 12, но так как высота выступа 42 над поверхностью моря 12 является достаточно большой, высокие плавучие льдины будут вынуждены опускаться при контакте с установкой 10. В то же время палуба 21 в верхней части корпуса 20 должна быть расположена достаточно высоко над уровнем воды, чтобы волны не перекатывались через палубу. По существу, палуба 25 должна быть предпочтительно, по меньшей мере, на 7-8 метров выше поверхности моря 12. И наоборот, линия горловины предпочтительно должна быть, по меньшей мере, на 4-8 метров ниже поверхности моря 12 для адекватного сгибания плавучих льдин для их раскалывания на менее опасные куски. Таким образом, общая высота противоледового корпуса должна быть предпочтительно в диапазоне от 5 до 20 метров, предпочтительно от 8 до 16 метров или от 11 до 16 метров.

[0061] Также необходимо отметить, что опоры 25 и отверстия 27, через которые опоры соединяются с корпусом 20, находятся внутри периферии отражателя льда 45, и, таким образом, плавучие льдины с меньшей вероятностью будут контактировать с опорами при противоледовой конфигурации установки 10, как показано на Фигурах 4 и 5А, иногда называемой конфигурацией "корпус в воде". Кроме того, установка 10 не должна реагировать на угрозы со стороны каждой плавучей льдины, что добавляет ценность для нефтяных и газовых компаний. Если установка 10 может продлить буровой сезон хотя бы на месяц, это обеспечит 50% улучшение в некоторых зонах, где присутствует лед, и поэтому обеспечит реальную выгоду для отрасли благодаря снижению затрат.

[0062] Обращаясь к Фигурам 6А и 6B, вышки 30, 30' могут быть расположены для бурения через буровую шахту, находящуюся внутри периметра отражателя льда 45, как показано на Фигуре 6А, или могут быть установлены для бурения через край палубы 21 в консольном режиме, как показано на Фигуре 6 В. На Фигуре 7 показано подобное расположение, но с полигональным корпусом в горизонтальной проекции. Отметим, что хотя на большинстве фигур показаны 3-компонентные опоры, 4-комопнентные опоры также могут использоваться.

[0063] Обращаясь к Фигурам 8А и 8B, рассматривается другой вариант осуществления настоящего изобретения с двумя буровыми вышками. Как указано выше, вследствие очень короткого периода открытой воды в Арктике желательно повысить эффективность разведки. Таким образом, первая вышка 30 и вторая вышка 30' устанавливаются рядом на одном конце палубы 21' самоподъемной установки. Вышки 30, 30' управляются в консольном режиме таким образом, чтобы бурить скважины непосредственно через морскую воду. Однако вышки 30, 30' могут быть расположены для бурения через буровые шахты внутри периметра отражателя льда. Дополнительно, так как вышки и консоли имеют значительную массу для обеспечения безопасного и устойчивого положения на палубе, на палубе 21' также предусматривается адаптационный модуль 40, и предпочтительно на стороне, противоположной стороне установки двух вышек. При таком устройстве адаптационный модуль обеспечивает баланс для двух вышек 30, 30'. Конечно, вышки должны быть расположены одна рядом с другой, но также могут быть расположены противоположно друг другу, как показано в горизонтальной проекции на Фигуре 7.

[0064] Конструкция и эксплуатация такой самоподъемной установки с двумя вышками является сложной, в основном вследствие ограниченного палубного пространства и сложных условий в Арктике. Чем больше и тяжелее самоподъемная установка, тем труднее ее поднимать и обеспечивать равновесие установки. Как можно понять, адаптационный модуль является очень критическим с точки зрения безопасной и эффективной эксплуатации. Количество и расположение опор 25 относительно вышек и/или адаптационного модуля 40 может также меняться в зависимости от веса, пространства и расположения оборудования, установленного на палубе.

[0065] Предпочтительно для обеспечения лучшего равновесия использовать, по меньшей мере, четыре опоры 25. Дополнительные опоры могут быть также предоставлены, если позволяет пространство, но большее количество опор означает, что больше зон будет подвергнуто воздействию волн и плавучих льдин, и поэтому очень важно оптимизировать количество и расположение опор.

[0066] С функцией сгибания льда и двумя вышками на самоподъемной установке настоящее изобретение предоставляет эффективный, безопасный и продуктивный способ значительного улучшения разведки газовых и нефтяных запасов в Арктике. При сравнении с традиционными самоподъемными установками настоящее изобретение может продлить рабочий период во время сезона открытой воды посредством раскалывания плавучих льдин на небольшие куски, а также удвоить производительность разведки благодаря использованию двух вышек на установке, что позволит обеспечить значительную экономию средств при разведочных операциях.

[0067] В заключение необходимо отметить, что обсуждение любых ссылок не является признанием того, что это предшествующий уровень техники для настоящего изобретения, особенно в отношении какой-либо ссылки, имеющей дату публикации после даты приоритета настоящей заявки. В то же время каждый пункт формулы изобретения ниже включен в настоящее подробное описание или спецификацию в качестве дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения.

[0068] Хотя системы и процессы, описываемые в данной заявке, были описаны подробно, должно быть понятно, что различные изменения, замены и модификации могут быть сделаны без изменения сущности настоящего изобретения и отклонения от его объема, как определяется следующей формулой изобретения. Специалисты в этой области техники могут быть способны изучить предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения и определить другие пути практического применения настоящего изобретения, которые не точно соответствуют описанию в данной заявке. Замысел авторов настоящего изобретения состоит в том, что вариации и эквиваленты находятся в пределах объема формулы изобретения, в то время как описание, реферат и чертежи не должны использоваться для ограничения объема изобретения. Специально подразумевается, что настоящее изобретение является таким широким, как приведенные ниже пункты формулы изобретения и их эквиваленты.

[0069] Следующие источники полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.

1. US 4819730.

2. ЕР 1094193.

3. US 6491477.

4. GUIDANCE NOTES ON ICE CLASS, published by American Bureau of Shipping Incorporated by Act of Legislature of the State of New York 1862 (2008).

5. Requirements concerning POLAR CLASS, by INTERNATIONAL ASSOCIATION OF CLASSIFICATION SOCIETIES (2011).

Claims (14)

1. Буровая самоподъемная установка, включающая: i) плавучий корпус, имеющий, как правило, плоскую верхнюю палубу; ii) часть вышеуказанного плавучего корпуса для сгибания льда, простирающуюся вниз от периметра вышеуказанной палубы и сужающуюся внутрь; iii) необязательный отражающий лед край, простирающийся, как правило, вертикально вниз от нижнего периметра вышеуказанной части для сгибания льда для направления льда вокруг вышеуказанного плавучего корпуса, а не под ним; iv) по меньшей мере, три опоры, расположенные внутри периметра вышеуказанного плавучего корпуса; v) подъемное устройство, связанное с каждой опорой, для подъема и опускания каждой опоры; и vi) по меньшей мере, две вышки, установленные на вышеуказанной палубе; отличающаяся тем, что две указанные вышки расположены с одной горизонтальной стороны указанной палубы относительно первой осевой линии палубы и на противоположных горизонтальных сторонах указанной палубы относительно второй осевой линии палубы, перпендикулярной первой осевой линии палубы, либо на противоположных сторонах указанной палубы на одинаковом расстоянии от центра палубы, при этом указанная первая осевая линия параллельна продольной оси указанных вышек.

2. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что указанная установка дополнительно включает анкерный механизм, связанный с основанием каждой опоры для обеспечения дополнительного сопротивления силам, с которыми плавучая льдина может воздействовать на установку.

3. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что часть для сгибания льда простирается вертикально, по меньшей мере, на от 11 до 16 метров.

4. Самоподъемная установка по п.3, отличающаяся тем, что угол корпуса для сгибания льда находится в диапазоне от 5 до 10 градусов относительно вертикали.

5. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что часть для сгибания льда включает множество относительно плоских наклонных сегментов, простирающихся по периметру плавучего корпуса.

6. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что часть для сгибания льда представляет собой упрочненную поверхность.

7. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что часть для сгибания льда представляет собой поверхность корпуса с двойными стенками с упрочняющими балками между ними.

8. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, четыре опоры расположены внутри вышеуказанного периметра вышеуказанного плавучего корпуса.

9. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что две вышки расположены с одной горизонтальной стороны палубы.

10. Самоподъемная установка по п.9, отличающаяся тем, что указанная установка дополнительно включает адаптационный модуль, установленный на горизонтальной стороне вышеуказанной палубы, противоположной стороне расположения двух вышек, вдали от центра указанной палубы.

11. Самоподъемная установка по п.1, отличающаяся тем, что две вышки расположены на противоположных горизонтальных сторонах вышеуказанной палубы.

12. Способ бурения на мелководье с возможным наличием льда, включающий: а) предоставление самоподъемной установки, имеющей: i) плавучий корпус, имеющий относительно плоскую палубу в верхней части и форму для сгибания льда вдоль нижней части, в которой форма для сгибания льда простирается вниз и внутрь от палубы, ii) форма для отражения льда распространяется в целом вертикально вниз от нижнего края указанной формы для сгибания льда для отвода льда вокруг указанного плавучего корпуса, не под него; iii) по меньшей мере, три опоры, расположенные внутри периметра плавучего корпуса, и iv) две вышки, установленные на вышеуказанной палубе; б) опускание вниз каждой опоры для достижения морского дна и подъема корпуса из воды, если лед не угрожает установке; в) опускание плавучего корпуса в воду в противоледовой конфигурации таким образом, что форма для сгибания льда простирается выше и ниже поверхности моря для раскалывания или отвода льда, приближающегося к установке, если лед угрожает установке; и г) бурение с вышеуказанных двух вышек во время шагов б) и/или в).

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанный способ дополнительно включает шаг закрепления опор на морском дне для дополнительного противодействия силе, действующей со стороны плавучих льдин.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что указанный способ дополнительно включает шаг подъема плавучего корпуса из воды при уменьшении угрозы льда.

Images