双井架抗冰型自升式钻井单元制造技术

本发明专利技术涉及一种抗冰型自升式钻机，其可延长在北极海上浅水或易结冰地区的钻井季节。本发明专利技术钻机将像传统自升式钻机一样工作，同时在开放水域使船体从水中顶举起来。然而，在结冰条件的情况下，所述船体被下放到水中，进入防冰构造。所述船体特别地成型，其下部是海冰弯曲表面，以在处于所述防冰构造时弯曲和破裂与所述船体接触的海冰。此外，所述抗冰型自升式钻机包括至少两个井架，以使勘探效率翻倍，并降低相关成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及移动式海上钻井单元，通常称为“自升式”钻井单元或钻机，其用于浅水，通常小于400英尺，用于油气的勘探或开发钻井。
技术介绍
在对油气的不断搜寻中，已开发许多技术来寻找新的油藏和资源，并且为了寻找新发现，已搜遍世界上大部分地区。很少有人期望在靠近人口密集地区和容易到达的地方仍然能找到任何较大的、未被发现的资源。取而代之，是在更具挑战性并难以抵达的地区找到新的大储量。一个极有可能的地区是在北极海上。然而，北极寒冷、遥远，且水上的海冰对勘察油气造成相当大的挑战。多年来，普遍认为对于每个可盈利的井必须钻出六个无法盈利的井。如果这实际上是真的，那么肯定希望钻出无法盈利的井不那么昂贵。然而，在北极，没有什么是不昂贵的。目前，在如北极的天气寒冷之地的浅水中，从自升式或移动式海上钻井单元(MODU)的勘探钻井可在短期，开放水域的夏季使用约45到90天。预测钻井季节何时开始和结束是一种机率游戏，并且已采取许多努力来确定自升式平台何时可安全地拖曳到钻井位置以及何时可开始钻井。一旦开始，具有相当的紧迫性来完井以避免不得不在完井之前海冰侵入的情况下断开并退出。即使在几周的开放水域期间，浮冰对所在位置上的自升式钻机存在显著危害，并且自升式钻机的桩腿暴露，并且很容易受损坏。自升式钻机是移动式、自起升、海上钻井和修井平台，配备有桩腿，其可下放到海床，直到建立基础以支撑船体为止，其含有钻井和/或修井设备，升降系统、船员仓、装载和卸载设施、块体和液体材料的存储区、直升机降落甲板和其它相关设备。自升式钻机被设计用来拖曳到钻井点并从水中顶举出来，使得波浪作用仅影响具有相当小的横截面的桩腿。然而，自升式平台的桩腿提供很小的针对浮冰碰撞的防御，且任意较大尺寸的浮冰能够导致一个或多个桩腿的结构性损坏，和/或将钻机推离所在位置。如果这种类型的情况在钻井操作暂停并且已完成适当的巩固和弃井之前发生，那么可能会出现油气泄漏。在石油和天然气产业中，即使是很小的这种泄漏风险对于监管机构以及对于公众来说也是完全不能接受的。因此，一旦确定在这个短季期间已钻出潜在可盈利的井，可将非常大、基于重力的生产系统或类似结构引入，并设置在海床上以用于钻井和生产油气的长期过程。这些基于重力的结构非常大且非常昂贵，但是被建造用来承受常年的冰力。US4819730公开一种浮动工作平台，其具有在其上提供的两个井架。然而，所述专利涉及半潜式船只，如钻井船。与自升式钻机不同，半潜式船只本质上受制于波浪和浮冰的影响两者，且因此无法承受北极的极端条件。EP1094193公开一种海上钻井船，其具有双活动钻井总成，使得在实质深水中钻井所涉及的时间可缩短。然而，这个专利也涉及无法在北极的恶劣天气条件下维持所需的高稳定性的钻井船。此外，所公开的双活动钻井总成一次仅可以钻一个井，出于勘探和生产目的，尤其在仅可用非常窄的操作窗口之处，这在本质上是低效的。US6491477描述具有双悬臂总成的自起升钻井单元，其允许在小平台上双钻井，其中每个钻井单元可按8X8间隔运行。然而，这种钻机仍然受制于变幻莫测的天气，并且没有解决北极或北海钻井中存在的海冰问题。因此，需要一种可同时承受在北极的极端条件并提供高效勘探能力和移动性的钻井系统和方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种改进的自升式钻机，其用于在海上区域中潜在结冰条件下对油气进行勘探钻井，其包括浮动船体，所述浮动船体在其甲板上具有两个井架，以及浮动船体的防冰形状或部分，其用于弯曲和破裂海冰，或使海冰偏离桩腿。对于一些实施方案，浮动船体包括沿着其下部且围绕浮动船体的外围延伸的海冰弯曲形状。海冰弯曲形状从船体靠近甲板水平或其底部的区域延伸，且向下延伸，且在靠近底部处向内渐缩。抗冰船体可使钻井季节增加一倍或两倍，且因此价值是巨大的。海冰弯曲形状可包括任选的海冰偏转部分，其绕底部海冰弯曲形状的底部周边延伸以在船体周围而非船体下方引导海冰。这个偏转部分是大致垂直的，但可以在偏离垂直5度到10度内，且可具有任选的漏斗形向外最底端。这种海冰偏转部分可以是浮动船体的部分(因此增加浮力体积)，或可作为突出边缘从浮动船体向下悬垂。一般而言，出于制造便利和成本考虑，船体的海冰弯曲部分由平板(舭缘)组成，但是这不是必需的，且平滑弯曲表面和其组合也包括在本专利技术的范畴内。钻机还包括定位在船体周边内的至少三个或四个桩腿，其中桩腿被配置用来从海床提起，使得钻机可被拖曳通过浅水，并且还延伸到海床，并进一步延伸以将船体部分或完全从水中提起。升降机构与每个桩腿相关，并用于按需要升高和降低桩腿。桩腿可以是开放式桁架腿-一种类似由纵横交错的管状型钢制成的电塔的设计。桩腿也可以是由大型钢管制成的柱形腿。虽然制造柱形腿比开放式桁架腿更廉价，但是其较不稳定，且无法像开放式桁架腿这样良好地适应水中的应力。有鉴于此，在测量大于250英尺深的水中不使用柱形腿自升式平台。自升式钻机还包括安装在甲板上的至少两个井架。井架定位在甲板的相同侧，或针对改进平衡，优选地定位在甲板的相对侧。在两个井架定位在甲板相同侧的情况中，可在与两个井架相对的甲板相对侧上提供附加平衡构件，但如果单个平衡构件适当地定位在两者之间，那么可能不需要附加平衡构件。在这个实施方案中，可利用至少四个桩腿。双井架系统尤其在利用方向钻井时使钻机的钻井潜能翻倍。自升式钻机可以是槽口式自升式平台，也称为键槽式自升式平台。钻井槽口自升式平台建有钻井甲板中的开口或月池，且井架定位在其上。然而，优选的设计是悬臂自升式平台。在此，钻井井架安装在从钻井甲板向外延伸的臂上。在使用悬臂自升式平台的情况下，可通过现有平台以及在其外部进行钻井。由于悬臂所提供的运动范围，过去十年内所建的大多数自升式平台是悬臂自升式平台。本专利技术还涉及一种用于在易结冰的水中勘探或开发钻井的方法，其中钻出井以确定海底油藏中油气储量的存在和经济可行性。所述方法包括将浮动船体拖曳到勘察点，所述浮动船体在其上部具有相对平坦的甲板和沿着其下部的海冰弯曲形状。所述海冰弯曲形状向下和向内渐缩。至少三个桩腿定位在船体周边内。每个桩腿向下顶举使得桩腿接合海床，并且当海冰没有威胁到钻机时将船体提起并完全从水中提出来。抗冰船体也可以下放到水中，进入防冰型构造，使得海冰弯曲形状在海平面上方和下方两者延伸，以弯曲和破裂抵靠钻机而浮动的任何海冰。从双井架钻井可在这些阶段的任一者期间发生，且因此钻井潜能尤其在两个井架上利用不同方向的方向钻井时，比单甲板、无边缘的钻机设计改进至少400%到600% ο如本文中所使用，术语“海冰弯曲”指浮动抗冰船体的形状和船体与海水之间的角度，其被设计成使得与抗冰船体接触的海冰将由于由海冰弯曲形状的局部限制和由海水施加的持续浮力而被弯曲并破裂成更小海冰。这些相反的力导致应力积聚和海冰破裂。因此，海冰弯曲船体大致随深度向内延伸，使得越高的部分越大，且越低的部分越小，就如锥形船的船体。如本文中所使用，“浅水”指具有距海床不大于400英尺的深度的水。除非上下文另外指示，否则词“一(a或an)”的使用，当在权利要求或本说明书中与术语“包括”结合使用时，意味着一个或多于一个。术语“约”意味着所述的值加上或减去测量误差幅度，或如果没有指示测量方法，那么加上或减去10%。除非明确指示仅指替代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·G·诺布尔，R·S·谢弗，D·P·伯塔，Y·Y·周，T·O·章，K·S·傅，C·K·柯，C·王，
申请(专利权)人：科诺科飞利浦公司，吉宝岸外与海事科技中心私人有限公司，
类型：
国别省市：