带有锥形打桩单脚架的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井平台，所述钻井平台与锥形打桩单脚架一起作业以在易于结冰的位置进行钻井且生产碳氢化合物。本发明专利技术的钻井平台在无冰水面中在船壳提升到水面之上的情况下像传统的自升式钻井平台一样工作。然而，在发生结冰的情况下，所述桩腿通过嵌入到海底的桩靴而保持就位以抵抗所述钻井平台的横向移动。所述船壳和所述锥形打桩单脚架都构型为具有冰块弯折表面以弯曲和折断与其接触的冰块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在典型的深度小于400英尺的浅水中钻探碳氢化合物的可移动的近海钻井单元(海上钻井单元)，经常称为“自升式”钻井单元或者钻井平台。
技术介绍
在对碳氢化合物永不停歇的探寻中，在过去的150年里已经发现了很多的油气储备。已经开发了很多技术以找到新的储备和资源，为了找寻新的发现，地球上的很多地区已经被探测。很少有人认为还可以在居住区及能很容易到达的地方找到任何大型的、未被发现的资源。然而，在更具挑战性和很难到达的区域中发现了新的大型储备。一种前景广阔的区域是北极近海区域。然而，北极遥远且寒冷，水面上的冰块对碳氢化合物的勘探和生产来说都形成了相当大的挑战。多年以来，一般都认为为了找到每一个可盈利的油井，必须钻探六个不盈利的油井。如果这种情况属实，那么人们必然希望不盈利油井的钻探不昂贵。然而，在北极，极少有什么是不昂贵的。现在，在像北极一样天气寒冷的地方的浅水水域中，自升式或可移动近海钻探单元(MODU)在时间较短的水面无冰(open water)的夏季可以使用45至90天。预测钻探季节的开始和结束时间是靠运气的游戏，并且必须付出很多努力以确定自升式钻井单元何时可以安全地拖曳到钻探位置且何时可以开始钻探。一旦开始钻探，尽快地完成钻井是相当紧急的事情，以避免在完成钻井之前由于发生了结冰而不得不中断和取消钻井。即使在水面无冰的几周时间内，在钻井平台就位的位置，浮冰对自升式钻井平台而言危害很大，自升式钻井平台的桩腿(leg)也暴露在外且极易受到损坏。自升式钻井平台是可移动的、自升式的、进行近海钻探和油井维护的平台，该钻井平台装配有桩腿，该桩腿设置成被降到海底且然后将船壳提升到水面之上。自升式钻井平台典型地包括钻探和/或油井维护装备、桩腿自升系统、船员起居室、装载和卸载设备、大型液态材料储存区域、直升机降落甲板以及其他相关设备和装备。自升式钻井平台设计成被拖曳到钻井现场并且提升在水面之上，从而海水的海浪作用力只影响具有相当小的横截面的桩腿，因此允许海浪作用力在不施加给自升式钻井平台显著动量的情况下从旁进过。然而，自升式钻井平台的桩腿对浮冰撞击几乎没有防御能力，任何有一定规模的浮冰都能对一个或多个桩腿造成结构性破坏和/或将钻井平台推离原位。如果在钻井作业暂停且完成适当固定和废弃处置之前发生了此类型事件，那么将可能发生碳氢化合物泄漏。在石油和天然气工业中即使小风险的此类泄漏对监管者和公众来说都是全然不可接受的。因此，一旦确定已经开始在该时间较短的季节中钻探潜在可盈利油井之后，可能要引进很大型的、基于重力的生产系统或类似的结构，并且将它们设定在海底以用于钻探和生产碳氢化合物的长时间过程。这些基于重力的结构是很大型的和非常昂贵的，并且被建造成可全年经受冰载荷。任何安全地降低北极的开发成本的机会都可节省非常巨大数量的金钱。
技术实现思路
本专利技术更具体涉及一种系统，所述系统包括用于在近海区域在潜在结冰环境下钻探碳氢化合物的抗冰型自升式钻井平台，所述钻井平台包括:漂浮船壳，所述漂浮船壳具有位于其上部的相对平整的甲板。所述漂浮船壳还包括沿着其下部的且围绕所述船壳的外周向下和向内延伸的冰块弯折形状，其中所述冰块弯折形状从所述船壳的靠近甲板水平高度的区域延伸且向下延伸到所述船壳的底部附近。一冰块折向部被设置成围绕所述船壳的底部的外周延伸，以围绕着所述船壳引导冰块而不是将其引导到所述船壳之下。至少三个桩腿被定位在所述漂浮船壳的底部的外周之内，其中，所述桩腿设置成能够提升离开海底从而能够将所述钻井平台拖曳经过浅水区域，并且所述桩腿也能够延伸到所述海底并且进一步延伸以将所述船壳局部或者全部提升到水面之上。自升装置与各个桩腿关联以便将所述桩腿提升离开海底从而使得所述抗冰型自升式钻井平台能够通过所述船壳的浮力而漂浮，也以便将所述桩腿下推到海底，并且当浮冰威胁到所述钻井平台时将所述船壳局部提升到水面之上，并且当不存在冰块时将所述船壳全部提升到水面之上。所述系统还包括具有一主体的锥形打桩单脚架，所述锥形打桩单脚架具有位于底部的基底和位于顶部的顶甲板，其中在安装所述锥形打桩单脚架以供使用时所述基底被附接到压入到海底中的桩体。所述锥形打桩单脚架的主体包括倾斜的冰块接合表面，所述冰块接合表面围绕所述主体且从较宽的下部区域延伸到较窄的上部区域，其中所述下部区域位于海面之下且所述上部区域位于海面之上。所述钻井平台设置成通过将其船壳提升到海面之上而与所述锥形打桩单脚架一起作业，并且延伸到所述锥形打桩单脚架上方以经由所述锥形打桩单脚架向下钻探，并且将其自身降到水中以采用冰块防御姿态从而使得当出现薄冰时冰块会与所述钻井平台的冰块弯折形状接触，并且当出现厚冰时移离所述钻井平台。本专利技术还涉及一种用于在易于结冰的水域中钻井的方法。所述方法包括提供具有主体的锥形打桩单脚架，所述锥形打桩单脚架具有位于底部的基底、位于顶部的顶甲板和倾斜的冰块接合表面，所述冰块接合表面围绕所述主体且从较宽的下部区域延伸到较窄的上部区域，其中所述下部区域位于海面之下且所述上部区域位于海面之上。将桩体压入海底并且将所述桩体附接到所述锥形打桩单脚架以将所述锥形打桩单脚架固定到海底。提供钻井平台，所述钻井平台具有漂浮船壳，所述漂浮船壳具有位于其上部的相对平整的甲板，并且具有沿着其下部的冰块弯折形状，其中所述冰块弯折形状从所述船壳的靠近甲板水平高度的区域延伸且向下延伸到所述船壳的底部附近。一冰块折向部设置成围绕所述船壳的底部的外周延伸，以围绕着所述船壳引导冰块而不是将其引导到所述船壳之下。至少三个桩腿被定位在所述漂浮船壳的底部的外周之内。降下各个桩腿，以使得位于所述桩腿的底部上的桩脚与海底接合并当在所述钻井平台在钻井现场钻井期间冰块对于所述钻井平台不构成威胁时将所述船壳全部提升到水面之上。还将所述船壳降到水中以处于冰块防御构型中，从而使得所述冰块弯折形状在海面之上和之下延伸，以使碰撞到所述钻井平台的冰块弯折，以使得所述冰块下沉到水面之下且在所述冰块流过所述钻井平台的位置承受使冰块破裂的弯折力。在所述甲板的侧部从钻井平台经由所述锥形打桩单脚架向下钻井。附图说明参考以下结合附图而进行的说明，可以获得对本专利技术以及本专利技术的优点更加完整的理解，其中:图1是本专利技术的正视图，其中钻井平台漂浮在水中，并且能够被拖曳到钻井现场；图2是本专利技术的正视图，其中钻井平台提升到水面之上；图3是本专利技术的第一实施例的处于用于在潜在结冰环境期间钻探的防御构型中的正视图，其中，钻井平台已经局部地下降到冰/水分界面中，但是依旧由它的桩腿支承；图4是局部放大正视图，其示出了处于图3构型的本专利技术的第一实施例的一端，其中冰块正迎着该钻井平台移动；图5是示出了钻井平台的正视图，该钻井平台正在移向锥形打桩单脚架以用于经由锥形打桩单脚架向下钻探；图6是示出了钻井平台的正视图，该钻井平台设置在锥形打桩单脚架之上以经由锥形打桩单脚架向下钻探；图7是示出了钻井平台的正视图，其中，该钻井平台在其冰块防御构型中设置成靠近锥形打桩单脚架；以及图8是俯视图，其示出了定位成经由锥形打桩单脚架向下钻探的钻井平台。具体实施例方式现在转而对本专利技术的一个或多个结构布置进行详细说明，应当理解，在其他的结构布置中也可以体现本专利技术的特征和概念，本专利技术的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.10.21 US 61/405,497;2010.11.18 US 61/414,950;1.一种用于在近海区域在潜在结冰条件下钻探和生产碳氢化合物的系统，所述系统包括: 钻井平台，所述钻井平台包括:漂浮船壳，所述漂浮船壳具有位于其上部的相对平整的甲板，并且具有沿着其下部的且围绕所述船壳的外周向下和向内延伸的冰块弯折形状，其中所述冰块弯折形状从所述船壳的靠近甲板水平高度的区域延伸且向下延伸到所述船壳的底部附近；冰块折向部，所述冰块折向部围绕所述船壳的底部的外周延伸，以围绕着所述船壳引导冰块而不是将冰块引导到所述船壳之下；至少三个桩腿，所述桩腿定位在所述漂浮船壳的底部的外周之内，其中，所述桩腿设置成能够提升离开海底从而能够将所述钻井平台拖曳经过浅水区域，并且所述桩腿也能够延伸到海底并且进一步延伸以将所述船壳局部或者全部提升到水面之上；以及自升装置，所述自升装置与各个桩腿关联，以便将所述桩腿提升离开海底从而使得所述抗冰型自升式钻井平台能够通过所述船壳的浮力而漂浮，也以便将所述桩腿下推到海底，并且当浮冰威胁到所述钻井平台时将所述船壳局部提升到水面之上，并且当不存在冰块时将所述船壳全部提升到水面之上；和 锥形打桩单脚架，所述锥形打桩单脚架具有一主体，所述锥形打桩单脚架具有位于底部的基底、位于顶部的顶甲板和倾斜的冰块接合表面，其中在安装所述锥形打桩单脚架以供使用时所述基底被附接到压入到海底中的桩体，所述冰块接合表面围绕所述主体且从较宽的下部区域延伸到较窄的上部区域，其中所述下部区域位于海面之下且所述上部区域位于海面之上； 其中，所述钻井平台设置成将其船壳提升到海面之上并经由所述锥形打桩单脚架进行钻探，并且将其自身降到水中以采用冰块防御姿态从而使得当存在薄冰时冰块与所述钻井平台的冰块弯折形状接触，并且当存在厚冰时移离。2.根据权利要求1或2所述的系统，还包括锚定机构，所述锚定机构与各个桩腿的桩脚关联以额外地抵抗浮冰施加到所述钻井平台的力。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钻井平台的所述冰块弯折表面从尺寸较小的颈线向上和向外倾斜到尺寸较大的肩部。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述钻井平台的所述冰块弯折表面在竖直方向上延伸至少8至10米或更多。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述钻井平台的所述冰块弯折表面与竖直方向所成的角度处于30°至60°的范围内。6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述锥形打桩单脚架的所述主体具有至少60米的宽度，并且所述锥形打桩单脚架结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·沙弗尔，P·G·诺布尔，R·P·奥罗拉，T·E·拉姆齐，T·H·韦斯特曼，D·P·贝尔塔，
申请(专利权)人：科诺科菲利浦公司，
类型：
国别省市：