CN101044293B

CN101044293B - 要求有限的现场装配的组件式钻井系统

Info

Publication number: CN101044293B
Application number: CN2005800220710A
Authority: CN
Inventors: 克里斯多夫·路易斯·贝亚托; 约普·勒登堡
Original assignee: Itrec BV
Current assignee: Huisman Equipment BV
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2025-05-03
Also published as: EP1756391A2; EP1756391A4; CN101044293A; US20050241823A1; WO2005108736A3; AU2005241068A1; AU2005241068B2; US7255180B2; EP1756391B1; WO2005108736A2

Abstract

一种组件式可变形钻机，包括一个或多个带有钻井设备可变形集装箱以形成可操作的钻机。可变形集装箱包括第一和第二承载支撑件及布置在第一和第二承载支撑件之间的承载底部，从而形成空间。集装箱包括可旋转连接到承载支撑件或承载底部的钻井设备。钻井设备被布置在空间内。钻机还包括一个或多个适于把至少两个可变形集装箱接合到一起的连接器。钻井设备还包括适于把钻井设备连接到一起的管道系统，适于在钻井设备之间提供通讯的电缆线路，和连接到钻井设备的动力源，其中该动力源适于向钻井设备提供动力。另外，构建和运输组件式钻机的方法的实施例被具体包含在本发明中。

Description

要求有限的现场装配的组件式钻井系统

相关申请的信息

本申请要求序列号为60/567,660的美国临时专利申请的优先权，该申请是2004年5月3日递交给美国专利和商标局的，其名称为“用于钻井设备的可变形的海运集装箱”。

技术领域

本实施例通常涉及用于钻机的可变形的标准集装箱的方法。

背景技术

因为非标准集装箱价格昂贵并困难，需要存在一种提供标准的可变形集装箱系统的系统。

需要一种提供为了减少劳动力需求、时间和费用而在现场容易组装或“打开”的钻机的组件式钻井系统和方法。

需要一种当被运输时对地面覆盖物或植物影响较少的钻机。也需要当钻机被架起或使用时对地面影响较少。

也需要存在一种能作为陆地钻机而通过以不同方式装配部件也可以作为海上钻机使用的钻机。

本实施例满足这些需要。

附图说明

详细描述接合附图将更好理解，其中相似附图标记代表相似部件，如下：

附图1描绘了组建和运输组件式钻机方法的一实施例的流程图。

附图2描绘了可变形集装箱的一实施例的侧视图。

附图3描绘了打开的可变形集装箱的一实施例的侧视图。

附图4描绘了作为钻井设备支架的可变形集装箱的一实施例的侧视图。

附图5示例了由可变形集装箱制成的竖立的钻机的部分侧视图。

附图6示例了由可变形集装箱制成的竖立的钻机的部分俯视图。

附图7描绘了附图5显示的竖立钻机的部分侧视图，但是是用于海上陆地的有限的着地点结构。

附图8描绘了附图5显示的竖立钻机的部分俯视图，但是是用于海上陆地的有限的着地点结构。

附图9描绘了便于在实施例的系统中使用的跨车的侧视图。

附图10描绘了根据实施例的方法的跨车及折叠方法的俯视图。

附图11描绘了根据实施例的方法集装箱装跨车及折叠方法的俯视图。

附图12a示例了显示钻井井架或钻塔竖立的装配顺序中的步骤。

附图12b示例了显示钻井井架或钻塔竖立的装配顺序中的下一步骤。

附图12c示例了显示钻井井架或钻塔竖立的装配顺序中的下一步骤。

附图12d示例了显示钻井井架或钻塔竖立的装配顺序中的下一步骤。

附图12e示例了显示钻井井架或钻塔竖立的装配顺序中的下一步骤。

附图13a示例了包括BOP集装箱的装配顺序中的步骤。

附图13b示例了包括BOP集装箱的装配顺序中的下一步骤。

附图13c示例了包括BOP集装箱的装配顺序中的下一步骤。

本方法在下面参考所列出的附图进行详细描述。

具体实施方式

在详细解释本方法之前，应该理解该方法不限于具体实施方式，它可以以各种方式实施或实现。

本实施例通过减少把钻机运输到世界上不同地方所需要船只的数量而节省环境空间。具体方法减少了由卡车、火车或其它类型的陆地运输对地球环境冲击的数量。该减少是通过减少运输标准尺寸装置所需要的空间而实现的。一旦钻机到达钻井地点，装配和操作钻机所需要的地表面积比不使用此方法的同等钻机所需的地表面积少。实施例的钻机需要必须清除树木的面积减少是大约1200m²，而同等传统钻机的大约为2000m²。必须清除的到达钻井现场的道路面积大大少于同等的钻机。

因为可变形集装箱的单个重量与标准的钻机相比较小，对路面的负担不那么严重。低的重量使沿着不太完善的路的运输更容易些，并且使钻机在欠发达国家使用更容易些。

因为具体的方法减少了运输钻机所需要的船只的数量，该方法使燃料使用减少；既利于成本又利于环境。例如，一个普通尺寸的钻机可以用十七个集装箱运输。其它相等尺寸的钻机通常不能拆成少于十七个集装箱尺寸的部件。通常同等尺寸的钻机需要的集装箱和运输部件的数量是使用实施例方法所使用数目的两倍或三倍。

钻井设备可变形集装箱的一实施例允许两件或多于两件带有相关的承载装置的钻井设备通过连接器连接到一起，例如可枢转的连接器。当可枢转地连接在一起时，钻井设备组件在最初的海运集装箱尺寸和形状及第二个尺寸和形状之间变化。例如，当运输时集装箱可以形成矩形形状，当操作时变成非矩形形状。这种在两种尺寸和形状之间容易地变形的能力提供了一种可操作的钻井结构，该结构能很容易地被运输，然后取决于操作需要在不同地方以不同形状竖立起来。

参照附图，附图1描述了形成可变形集装箱步骤的流程图。建造和运输组件式钻机的方法包括以可变形集装箱的形式向钻井地点运输钻井设备。一个或多个可变形集装箱，通常为标准集装箱的尺寸，被放置在钻井位置（步骤200）。该方法也包括把标准化的可变形运输集装箱形成较大的矩形形状。

可变形运输集装箱在钻井位置打开（步骤202）。两个或更多的可变形运输集装箱，现在在钻井现场打开，相互连接到可操作的钻井设备（步骤204）。该方法也包括从标准可变形集装箱形成钻塔或井架的步骤。

连接集装箱后，可操作的钻井设备竖立起来成为钻机（步骤206）。竖立钻机包括架起钻台、钻塔结构、钻塔、操纵室、绞车、防喷器（BOP）、节流和压井管汇以及防喷器控制单元。该方法包括把钻井设备与承载支撑件或承载底部用可移动的连接器连接起来的步骤，该连接器选自钻井设备之间的旋转连接器、承载之间的旋转连接器、一个承载支撑件和承载底部之间的旋转连接器、把钻井设备提升到一个承载支撑件或承载底部之上的装置，和把标准可变形运输集装箱可移动地连接到一起的集装箱连接器的组中。

管道系统和用于通讯的电缆线路和电力电缆线路接着被安装到钻机上（步骤208）。而后钻机就处于可以开始运行的状态（步骤210）。

附图2示例了利用伸缩式、可旋转的连接器或利用枢轴的、可旋转的连接器把钻机设备连接承载支撑件或者承载底部上。可变形集装箱（10）可以连接到第一承载支撑件（14）、第二承载支撑件（16）或者承载底部（18）上。钻井设备可以利用伸缩式、可旋转的连接器或利用枢轴的、可旋转的连接器、滑动连接器或非旋转的伸缩式连接器连接到承载支撑件（14和16）或者承载底部（18）上。

可变形集装箱（10）可以是组件式钻机的一个部件。可变形集装箱（10）包括第一和第二承载支撑件（14和16）和承载底部（18）。第一和第二承载支撑件（14和16）被布置以形成钻塔或井架。承载底部（18）被定位在第一和第二承载支撑件（14和16）之间，从而形成空间（20）。承载底部（18）可以是网格结构或是承载平板。

附图3描绘了打开的可变形集装箱的侧视图。附图3显示了连接到承载结构的钻井设备的实施例。可旋转的连接器（68）可用于钻井设备之间。可旋转的连接器（70）可用于承载支撑件之间。可旋转的连接器（未示出）可用于承载支撑件之一和承载底部之间。

附图4描绘了把钻井设备（74）提升到承载支撑件之一或承载底部之上的装置的实施例。特别地，附图4示例了第二承载支撑件（16）和承载底部（18）支撑各种固体控制设备（50a，50b，50c，50d，50e，和50f）。在一备选的实施例中，用于提升钻井设备(74)的装置可以使用起重机设备之外的其它设备。

钻井设备优选地位于第一和第二承载支撑件之间的空间中。钻井设备可以在一起并可移动离开该空间，从而在可变形集装箱外部形成一个操作位置。

附图5示例了在海上实施例中从可变形集装箱竖立起来的钻井设备。钻井设备包括钻塔（24）、操纵室（30）、绞车组件（32）、节流和压井管汇（36）、在用泥浆罐（102）和BOP控制单元（38），未示出。其它类型的钻井设备包括绞车（40）、定滑轮（42）、顶部驱动（44）、旋转台（未示出）、固体块控制设备（50a）、第二承载支撑件（16）、动力源（52）、液压动力单元（54）、罐（56）、电力控制设备、管架、起重机（91）、动滑轮（66）、集装箱连接器（76）以及它们的组合。钻井设备还可以包括海上平台的甲板或支撑结构（5）。

附图6示例了在陆上实施例中从可变形集装箱竖立起来的钻井设备。钻井设备包括套管（9），例如钻柱，钻铤和底部钻具组合（BHA）。钻井设备可以包括钻塔（24）、钻台（26）、钻塔结构（28）、绞车（32）、防喷器（BOP）（34）、节流和压井管汇（36）、井口（106）和BOP控制单元（38）（未示出）。其它钻井设备的例子包括绞车（40）、第二承载支撑件（16）、定滑轮（42）、顶部驱动（44）、旋转台、电力控制设备、管架、管子操作设备（62）、起重机（91）、动滑轮（66）以及它们的组合。

附图7示例了可以被包括到可变形集装箱（11）中的钻井设备。例如，附图7显示了操控室（30）、泥浆泵（48a）、泥浆罐（56）、电力控制设备、管架、管子操作设备以及它们的组合。海运集装箱可以被组装以便制成钻塔或井架。

用于钻井设备的可变形集装箱被改变以形成可操作钻机或标准海运集装箱。可变形集装箱可以满足ISO标准。

标准海运集装箱的典型尺寸包括从大约8英尺变化到大约64英尺内的全部长度，全部宽度从大约2英尺变化到大约15英尺，全部高度从大约2英尺变化到大约15英尺。一可变形实施例的尺寸是全部宽度为8英尺、全部高度为9.5英尺、和全部长度为45英尺、40英尺或20英尺。

附图8示例了可装入集装箱的跨车如何折叠起来装入可变形海运集装箱的。可变形海运集装箱可以包括适于折叠起来装入标准海运集装箱的可装入集装箱的跨车（119）。带有可变形集装箱（11）的可装入集装箱的跨车（119）可以由卡车（150）运输。附图8描述了卡车（150），但是只显示了与可装入集装箱的跨车（119）相关的两个轮子（170和171）和两个构架（163和164）。

另一实施例是组件式可变形钻机。钻机可以被配置成海上油或天然气钻机或陆上油或天然气钻机。钻机可以被配置成用于半潜式、张力腿平台、自升式平台、或者其它漂浮轮船。钻机可被配置成用于固定的海上平台，例如重力基座的平台、随动塔或处立在海底的任何其它海上平台。组件式钻机可以由大量用于钻井设备的可变形集装箱制成。

标准的可变形集装箱可以被堆放在拖移式横梁上以提供小的着地点。可供选择地，可变形集装箱可以被堆放到每一个的顶部上以提供非常小的着地点。小的着地点对海上平台和丛林平台来说是有用的。

附图9描述了组件式钻机的一实施例的俯视图。附图9描绘了在钻机上带有其它类型设备的可变形集装箱的一实施例。附图9示例了绞车（32）、旋转台（46）、固体块控制设备（50b）、动力源（52）、罐（56）、管子操作设备（62）和套管（9）、管道（80）、泥浆泵（102）和第二承载支撑件（16）的位置。该设备由钻机（浮动的或固定的）（5）支撑。可变形集装箱可以利用钻机上现有的起重机被提升到钻机台上。

可变形集装箱（11）在被打开后，被连接起来以构成可操作的组件式钻机。在另一实施例中，钻机可以部分地由可变形集装箱和其它钻井设备构成。

集装箱连接器可以是承载装置或非承载装置。作为承载装置用的集装箱连接器的例子包括销、液压夹具、机械夹具、螺栓连接器、阳型容器、阴型容器以及它们的组合。作为非承载装置用的集装箱连接器的例子包括螺栓连接器、插头、液压夹具、机械夹具、销、阳型和阴型容器以及它们的组合。

管道系统可用于把钻井设备连接在一起。电缆线路与钻机一起可被用于提供钻井设备之间的通讯和/或电力。电源典型地连接到钻井设备以给钻井设备提供能量。

附图10描述了利用可变形集装箱和具体的方法的构造的组件式钻机的俯视图。该方法需要运输大量带有钻井设备的标准可变形海运集装箱到钻井位置。带有钻井设备的标准可变形海运集装箱在钻井位置展开。两个或更多打开的变形运输集装箱连接到一起以形成可操作钻井设备和可操作钻机。典型地，如附图9所示，钻机设备包括操纵室（30）、绞车（32）、BOP控制单元（38）、旋转台（46）、各种泵（48a和48b）、固体块控制设备（50a、50b和50c）、动力源（52a和52b）、液压动力单元（54a和54b）、罐（56）、电控设备（58）、管架（60）、泥浆池（100）、在用泥浆罐（102）和其它设备。连接的设备与管道系统（78、80和82）和电缆线路（84、86和88）一起被竖立起来，以用于完整操作的通讯和电力电缆。

附图11描述了根据具体的方法的用集装箱装的跨车（119）和折叠方式的俯视图。跨车（119）包括可移动地连接到框架（161、162、163、和164）的四个轮子（两个被标出，170和171）。框架的提升部分可固定地连接到框架的支撑部分。框架的支撑部分的尺寸是标准尺寸运输集装箱的尺寸，优选地是ISO标准集装箱。框架的横柱暂时地到达支撑部分。该横柱连接到将被提升的承载。提升部分可以在垂直方向上移动支撑部分以将承载从集装箱运输工具中取出或放入到该集装箱运输工具中。当跨车“变形”成可运输的尺寸时，轮子（两个被标出，170和171）可以被向上折叠。轮子（两个被标出，170和171）的折叠方向在附图11中如箭头（A、B、C和D）所示。

附图12a到12e提供了具体钻机装配程序的实施例的例子。该程序通过一起移动两个可变形集装箱开始。附图12a到12e提供了底部集装箱和钻塔或井架集装箱的实施例。在集装箱被连接后，提升装置，它也是底部集装箱的一部分，向着钻塔或井架集装箱旋转出，接着连接到钻塔或井架集装箱。钻塔集装箱旋转进入垂直位置，最后被锁定在适当位置。

附图13a到13c提供了包括BOP集装箱（216）装配顺序的实施例。BOP集装箱（216）向着底部集装箱（210）移动并连接到底部集装箱（210）。连接完成后，BOP集装箱（216）旋转进入垂直位置。旋转可以通过各种提升装置（未示出）进行。带有钻台的BOP集装箱（216）与其它集装箱紧紧地被锁定在适当位置。

实施例已经具体参考它的某些优选实施例被详细描述，但是应当理解，尤其对那些本领域技术人员而言，可以在实施例的范围内进行变化和修改。

Claims

1.一种组件式可变形钻机，包括：

a.适于形成可操作钻机的多个可变形海运集装箱，

其中所述多个可变形海运集装箱中的一个包括：

i.包括第一承载支撑件、第二承载支撑件和承载底部的承载结构，其中所述承载底部被布置在所述第一和第二承载支撑件之间，从而形成空间；

ii.连接到该承载结构的钻井设备；和

iii.连接器，适于接合至少两个可变形海运集装箱；

b.适于把钻井设备连接到一起的管道系统；

c.适于在钻井设备之间提供通讯的电缆线路；和

d.连接到钻井设备的动力源，其中该动力源适于向钻井设备提供动力，

其中所述多个可变形海运集装箱包括：底部可变形集装箱；钻塔可变形集装箱。

2.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，还包括起重机，其中该起重机被安装在井架或钻塔的顶部。

3.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，其中该组件式可变形钻机被配置用作陆上油钻机或天然气钻机。

4.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，其中该组件式可变形钻机被配置用在半潜式、张力腿平台、自升式平台、浮动船或它们的组合上。

5.如权利要求3所述的组件式可变形钻机，其中该组件式可变形钻机被配置用在固定油田海上平台上，其中该固定油田海上平台选自包括导管架生产平台、随动塔式塔平台和由海床支撑的平台的组。

6.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，其中所述连接器选自包括销、机械夹具、螺栓连接器、阳型和阴型插孔及其组合的组。

7.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，其中所述连接器选自包括销、液压夹具、螺栓连接器、阳型和阴型插孔及其组合的组。

8.如权利要求1所述的组件式可变形钻机，其中所述可变形集装箱符合ISO标准。

9.一种构建和运输如权利要求1所述的组件式钻机的方法，其中该方法包括以下步骤：

a.把包括钻井设备的所述多个可变形海运集装箱运输到钻井位置；

b.将底部可变形集装箱连接到钻塔可变形集装箱；

c.将钻塔竖立起来，以形成组件式钻机；

d.在组件式钻机上把用于通讯和动力电缆的管道系统和电缆线路连接到钻井设备上；和

e.操作该组件式钻机。