海上钻井系统、船和方法技术方案

本发明专利技术的第一方面涉及一种用于执行海底钻井孔相关活动的海上钻井系统和方法，所述海底钻井孔相关活动涉及在船与海底钻井孔之间延伸的立管。所述海上钻井系统包含具有浮动船体、钻塔和管件柱主起重装置的钻井船。具有钻井台滑移装置的竖直移动式工作甲板定位在船井上方。提供伸缩接头和分流器，其中所述伸缩接头的内筒经由柔性接头固定到所述分流器。此外，提供集成式升沉补偿系统以使得所述游动滑车和所述移动式工作甲板在升沉补偿中同步地移动。移动。移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】海上钻井系统、船和方法


[0001]本专利技术的第一方面涉及一种用于执行海底钻井孔相关活动的海上钻井系统，所述海底钻井孔相关活动例如钻海底钻井孔，所述系统包含经受因波浪引起的升沉运动的钻井船。
[0002]本专利技术的第一方面还涉及使用海上钻井系统执行的方法。

技术介绍

[0003]在所属领域中，例如由本申请人销售的，用于执行涉及在船与海底钻井孔之间延伸的立管的海底钻井孔相关活动的海上钻井系统是已知的。海上钻井系统包含具有以下的钻井船：
[0004]‑
浮动船体，例如钻井船或平台，其包含船井；
[0005]‑
钻塔，其定位在船井处或船井附近的所述船体上；
[0006]‑
管件柱主起重装置，其包含：
[0007]ο主起重绞盘和由所述主起重绞盘驱动的主缆索；
[0008]ο天车，其优选地安装在所述钻塔上，以及
[0009]ο游动滑车，其经由所述主缆索从所述天车悬吊，所述游动滑车适用于例如利用适用于为钻柱提供旋转驱动力的中间顶部驱动器，使管件柱(例如，钻柱)穿过所述船井沿着作业线从游动滑车悬吊；
[0010]‑
竖直移动式工作甲板，其定位在船井上方，并且能够在包括升沉补偿运动范围的运动范围内沿着作业线相对于钻塔竖直移动；
[0011]‑
钻井台滑移装置，其布置在所述移动式工作甲板上，并且适用于使钻井管件柱穿过所述立管沿着作业线从钻井台滑移装置向钻井孔悬吊；
[0012]海上钻井系统进一步包含：
[0013]‑
伸缩接头，其用于补偿所述立管的长度，伸缩接头包含适用于连接到立管的固定长度区段的外筒和能够相对于外筒移动的内筒；
[0014]海上钻井船进一步包含：
[0015]‑
分流器，其配置成使向上流动通过立管的烃和/或钻井泥浆流分流；其中伸缩接头的内筒经由柔性接头固定到分流器；
[0016]海上钻井系统进一步包含：
[0017]‑
立管张紧系统，其包含连接到立管的固定长度区段或伸缩接头的外筒的张紧环，以及连接到所述张紧环和浮动船体的张紧部件；
[0018]海上钻井船进一步包含：
[0019]‑
集成式升沉补偿系统，其配置成提供游动滑车以及移动式工作甲板的升沉补偿，使得在操作时，所述游动滑车和移动式工作甲板在升沉补偿中同步地移动。
[0020]这类海上船在同一申请人的WO2016/062812中公开。
[0021]分流器允许通过立管从井返回的具有钻屑的泥浆倾倒到泥浆处理系统。分流器将
实际上例如连接到一个或更多个泥浆循环管线，所述泥浆循环管线通向(例如，定位在甲板箱结构内的)船上的泥浆处理设施。在实施例中，分流器经由向下倾斜的泥浆回流管线连接到泥浆处理和循环系统。例如，在甲板箱结构内，邻近船井，提供振荡器室，并且泥浆通过重力经由向下倾斜的泥浆回流管线从分流器通向振荡器室。分流器也可以用于使通过舷外(overboard)管的气体分流以排出立管。
[0022]在已知实施例中，具有固定至分流器的伸缩接头的内筒的分流器附接到移动式工作甲板。在操作模式下，内筒和外筒的位置相对于彼此锁定。接着，移动式甲板具有相对于立管的固定长度部分的固定位置。液压甲板补偿器允许工作甲板相对于船体的升沉补偿运动。
[0023]此外，在已知实施例中，伸缩接头的内筒经由柔性接头(也称为挠性接头)固定到分流器，从而使伸缩接头平衡。因此，准许伸缩接头相对于分流器的角移动。这补偿了船运动。上述配置的结果是伸缩接头可以处于在柔性接头中具有顶点的虚拟锥体内的任何位置。另外，在移动式工作甲板的升高位置处，伸缩接头延伸穿过船井。

技术实现思路

[0024]本专利技术的第一方面的目标是提供一种改进的船。举例来说，本专利技术的第一方面旨在在海底钻井孔的钻井期间提供改进的钻井孔压力控制。本专利技术的第一方面的另一目标是改进如上文所阐述的设备的实际用途，例如，考虑到钻井项目效率、钻井人员的施力等。
[0025]本专利技术的第一方面提供一种用于执行海底钻井孔相关活动(例如，钻海底钻井孔)的海上钻井船。根据本专利技术的第一方面，在可操作模式下，分流器固定连接到浮动船体，并且机械连接件例如经由张紧环在立管的固定长度区段与移动式工作甲板之间拉紧，或拉紧到伸缩接头一端上的外筒和移动式工作甲板。
[0026]机械连接件可以为缆索、链条、刚性连杆、液压缸中的一个或更多个。
[0027]在操作期间，分流器连接到船体，优选地连接到邻近于船井的船体。有利地，在船体的甲板位置处或略低于船体的甲板位置设置分流器。
[0028]这一配置的优点在于分流器与船体之间的任何管线(例如，泥浆循环管线)不需要是柔性的，以补偿分流器相对于船体的不同位置。
[0029]另一优点在于不在甲板位置上方引入要分流的可能气体。
[0030]具有连接到船体的分流器的本专利技术配置的又一优点在于，在具有相对较小船井的情况下，分流器的靠近船井的连接位置产生相对较大的虚拟锥体，其中，在船井上方的升高位置处，与相对较小的虚拟锥体相比，平衡的伸缩接头能够随分流器移动。
[0031]与WO2016/062812相比，立管不再连接到工作甲板。缺乏这一连接将使工作甲板升沉补偿变弱。机械连接件有效地代替立管与工作甲板之间的先前直接连接，使得甲板与固定长度的立管区段之间的竖直间距保持恒定。这一连接件因集成式升沉补偿系统的操作而拉紧，所述操作有效地趋向于向上拉动工作甲板。
[0032]在实施例中，为分流器提供分流器承载器，从而允许分流器在操作位置与船井间隙位置之间移动。优选地，在船井间隙位置处，分流器承载器可释放地附接到移动式工作甲板，从而能够将分流器带到船井上方的升高位置处。
[0033]钻井系统进一步包含集成式升沉补偿系统，其配置成提供游动滑车以及移动式工
作甲板的升沉补偿，使得在操作时，所述游动滑车和移动式工作甲板在升沉补偿中同步地移动。根据本专利技术的第一方面的系统能够以具有高精确性和可靠度的简单方式来获得工作甲板和游动滑车的同步升沉补偿运动。
[0034]集成式升沉补偿系统能够提供游动滑车和工作甲板的同步升沉补偿运动，同时保持工作甲板台可完全接入。这例如允许在作业线与管件存储机架之间执行管件上架(piperacking)操作而无任何阻碍。
[0035]可以实施本专利技术系统以使得升沉运动系统适用于在至少300公吨(例如，400与800公吨之间)的升沉补偿运动中支撑竖直负载。
[0036]有利地，用于主动控制升沉补偿系统的单个致动器或用于被动控制升沉补偿系统的单个缓冲器可以布置成控制主起重装置和移动式工作甲板两者。
[0037]通过起重装置的主起重绞盘的操作，可以独立于工作甲板的位置来定位游动滑车。在钻井过程期间，这尤其有利于通过旋拧将管长度连接到钻柱或断开管长度的步骤，这是因为从集成式升沉运动系统获得了同步升沉补偿运动，从而可以防止管长度的带螺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于执行海底钻井孔相关活动的海上钻井系统，所述海底钻井孔相关活动涉及在船与海底钻井孔之间延伸的立管，所述海上钻井系统包含具有以下的钻井船：
‑
浮动船体(1)，其包含船井；
‑
钻塔(10)，其定位在船井(5，5a，5b)处或船井(5，5a，5b)附近的所述船体上；
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管件柱主起重装置，其包含：ο主起重绞盘(20，21)和由所述主起重绞盘驱动的主缆索(22)；ο天车(23)；ο游动滑车(24)，其经由所述主缆索从所述天车悬吊，所述游动滑车适用于使管件柱(15)穿过所述船井沿着作业线(16)从游动滑车悬吊；
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竖直移动式工作甲板(70)，其定位在所述船井上方，并且能够在包括升沉补偿运动范围(72)的运动范围内沿着作业线(16)相对于钻塔(10)竖直移动；
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钻井台滑移装置(77)，其布置在所述移动式工作甲板上，并且适用于使钻井管件柱穿过所述立管沿着作业线(16)从钻井台滑移装置(77)向钻井孔悬吊；所述海上钻井系统进一步包含：
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伸缩接头(50)，其用于补偿所述立管的长度，所述伸缩接头包含适用于连接到立管(19)的固定长度区段的外筒(51)和能够相对于外筒移动的内筒(52)；海上钻井船进一步包含：
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分流器(55)，其配置成使向上流动通过立管的烃和/或钻井泥浆流分流；其中所述伸缩接头的内筒经由柔性接头(56)固定到分流器；所述海上钻井系统进一步包含：
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立管张紧系统(40，41，42，43)，其包含连接到立管(19)的固定长度区段或伸缩接头的外筒的张紧环(40)，以及连接到所述张紧环(40)和浮动船体(1)的张紧部件(41)；所述海上钻井船进一步包含：
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集成式升沉补偿系统，其配置成提供游动滑车以及移动式工作甲板的升沉补偿，使得在操作中，所述游动滑车和所述移动式工作甲板在升沉补偿中同步地移动，其特征在于，在可操作模式下：
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所述分流器(55)固定连接到所述浮动船体；
‑
机械连接件(88)例如经由张紧环在立管(19)的固定长度区段与移动式工作甲板之间拉紧，或拉紧到伸缩接头一端上的外筒和移动式工作甲板。2.根据权利要求1所述的海上钻井系统，其中，为分流器提供分流器承载器，从而允许分流器在操作位置与船井间隙位置之间移动。3.根据权利要求2所述的海上钻井系统，其中，在船井间隙位置处，所述分流器承载器能够释放地附接到移动式工作甲板，从而能够将分流器带到船井上方的升高位置处。4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的海上钻井系统，其中，所述集成式升沉补偿系统包含：
‑
主缆索升沉补偿滑轮(30，31)，其处于所述主起重绞盘(20，21)与所述游动滑车(24)之间的所述主缆索的路径中，并且其中所述升沉补偿系统包含连接到所述主缆索升沉补偿滑轮(30，31)以提供游动滑车的升沉补偿运动的液压滑轮补偿器(32，33)；以及
‑
液压甲板补偿器，所述液压甲板补偿器连接到船体和移动式工作甲板，以在所述升沉
补偿运动范围内提供工作甲板相对于船体的升沉补偿运动；其中升沉补偿系统配置成使得在操作中，所述液压甲板补偿器和所述液压滑轮补偿器同步地移动，以便提供游动滑车和移动式工作甲板两者的升沉补偿。5.根据权利要求4所述的海上钻井系统，其中，所述液压甲板补偿器(61)包含一对液压缸，所述一对液压缸定位在作业线(16)的相对侧，优选地定位在包含作业线的竖直平面中，并且所述一对液压缸间隔开，以允许立管区段(80)在作业线(16)中和所述一对液压缸之间通过。6.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的海上钻井系统，其中，所述集成式升沉补偿系统包含用于游动滑车的升沉补偿系统和游动滑车与移动式工作甲板之间的机械连接，以提供工作甲板相对于钻塔结构的升沉补偿运动。7.根据权利要求6所述的海上钻井系统，其中，所述集成式升沉补偿系统包含液压主缆索补偿器，所述液压主缆索补偿器接合在一个或更多个主缆索上并且配置成提供游动滑车的升沉补偿运动，使得在操作中，所述液压主缆索补偿器提供游动滑车和移动式工作甲板两者的升沉补偿。8.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的海上钻井系统，其中，所述机械连接件为缆索、链条、刚性连杆、液压缸中的一个或更多个。9.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的海上钻井系统，其中，所述运动范围包括下部固定位置(71)，并且其中所述升沉补偿运动范围(72)位于高于所述下部固定位置(71)。10.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的海上钻井系统，其进一步包含以下特征中的至少一个：
‑
浮动主体进一步包含司钻舱甲板和司钻舱甲板上的司钻舱，其中所述工作甲板(70)的下部固定位置处于所述司钻舱甲板位置；
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管机架系统，其配备有升沉运动同步系统，所述升沉运动同步系统适用于使从钻管存储机架取出的钻管进入与立管的上端的相对运动同步的竖直相对运动，所述立管的上端的相对运动为例如抵靠在立管上的工作甲板的相对运动，由此能够将钻管与从钻井台滑移装置(77)悬吊的钻管柱互连；
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旋转控制装置(RCD)，其例如位于伸缩接头(50)上方并且优选地位于工作甲板(70)下方，以例如在控压钻井的过程中封闭上部立管区段(80)与延伸穿过立管(19)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：伊特里克公司，
类型：发明
国别省市：