CN103269948B - 钻探船的通风设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻探船，特别是有关于一种钻探船用通风设备，所述通风设备使得航行于北极地区周围的钻探船能够维持合适的温度和压力。本发明中的所述钻探船用通风设备包含：井架(derrick)，其形成从外部阻塞的封闭空间；月池(moonpool)，其形成于所述井架下方；空气供应装置，其将外部空气供应到所述月池或所述井架；以及空气排出装置，其将所供应的外部空气由所述井架的顶部排出。

Description

钻探船的通风设备

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年7月27日在韩国知识产权局申请的第10-2010-0072573号韩国专利申请案的优先权，该专利申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及钻探船(drillship)，更具体而言，涉及钻探船用通风设备(aventilatingapparatusforadrillship)，所述钻探船用通风设备使得航行于北极地区周围的钻探船能够维持合适的温度和压力。

背景技术

急速的国际工业化以及工业发展已使得石油等地球资源的使用逐步增多。因此，稳定的石油生产和供应正成为极其重要的全球性问题。

为此，之前因具有较低经济可行性而被忽略的小型边际油田(marginalfield)或深海油田的开发最近已备受关注。所以，随着海上钻探技术的发展，配备有适用于开发此类油田的钻探装备的钻探船(drillship)已开发出来。

在传统海上钻探过程中，主要使用了钻井船(rigship)或固定式平台，所述钻井船或固定式平台仅可通过拖轮来移动，并且使用系泊装置而在某一海上位置处抛锚，从而进行石油钻探操作。然而，近年来，所谓的钻探船已开发出来并且已用于海上钻探。钻探船具有先进的钻探装备，并且其结构类似于典型船舶，因此钻探船可使用其自身动力来航行。

同时，月池(moonpool)形成于配备有多种钻探装备的钻探船的中心部份，这使得存在于海床下方的用于钻探石油或天然气的隔水管(riser)或钻杆(drillpipe)可垂直移动。

图1是对在海上执行钻探操作的传统钻探船进行图示的侧视图。

井架(derrick，2)牢固地安装在钻探船1的甲板上。井架2是大型复杂构造物，该构造物具有多根横梁(beam)和多种钻探装备。井架2是一种塔架，该塔架中并入了安装在钻探船1的月池(moonpool，3)周围的所有钻探装备。另外，井架2用于垂直地移动钻杆5等钻探装备。井架2将钻探装备垂直地移动到所需位置，移动方式为，通过绞车操作来缠绕或退绕耦接到钻探装备的钢索。钻探船1可使用一个井架或两个井架。

油井13位于海床(seabed，6)以下的油层12中，工人钻探储存在油井13中的海底资源的方式为，向下移动隔水管4和钻杆5并使二者穿过形成于钻探船1中央的月池3。

隔水管4部件在钻杆5向下移动至油井13之前移动至海床6，并且隔水管4提供了泥浆回流需通过的通道。在安装好隔水管4之后，钻杆5沿隔水管4内部向下移动，穿过海床层11到达油井13。

在隔水管向下移动至海床6或钻杆5向下移动至油井13的情况中，短隔水管4或短钻杆5耦接在一起并向下移动。防喷器(blowoutpreventer；BOP)7安装在海床6上，以防异常压力沿着钻杆5喷出。套管8通过水泥固定至海床层11，并且具有钻头10的钻杆5插入套管8中。随后便能钻探到海底资源。钻头10可能会过热，因为当钻头10钻凿海底时，会有热量产生。因此，泥浆9会进入钻杆5以防止钻头10过热，并且泥浆9能起到润滑钻头5的作用，从而进一步促进钻探操作。泥浆9会排出钻头10并通过套管8和隔水管4返回。在钻探操作完成之后，钻杆5穿过月池3而被运送至钻台(drillfloor)，随后被分离并输送至储存设施中。

在传统钻探船的情况下，如上所述，井架具有开放式结构，在该结构中，钢管耦接在一起，该结构类似于安装在地面上的输电塔。因此，无需任何单独的机械通风设备便可进行自然通风。

然而，如果具有开放式结构的传统井架安装在航行于北极地区周围的钻探船中，那么各种钻探装备会长时间暴露在低于零度的温度下。因此，钻探装备可能无法进行正常操作。

发明内容

为了解决传统技术的这些问题，本发明的一个方面涉及一种钻探船用通风设备，在考虑温度和波浪影响的情况下，所述钻探船用通风设备能将月池和井架的温度和压力维持在合适水平，这样，所述钻探船便能在北极地区进行平稳操作。

根据本发明的一个实施例，钻探船用通风设备包含：井架(derrick)，其形成从外部阻塞的封闭空间；月池(moonpool)，其形成于所述井架下方；空气供应装置，其将外部空气供应到所述月池或所述井架；以及空气排出装置，其将所供应的外部空气排出井架的顶部。

所述空气供应装置可包含加热器，所述加热器对外部空气进行加热。

所述空气供应装置可包含截流气闸，当所述钻探船在航行过程中发生紧急情况时，所述截流气闸截断空气流。

所述空气供应装置可包含供气百叶窗(louver)，所述供气百叶窗阻止颗粒流入而不阻止空气流入。

所述井架可包含可打开/可关闭空气供应口，所述外部空气通过所述可打开/可关闭空气供应口来进行供应。

所述井架可包含压力调节气闸，所述压力调节气闸供应或排出空气以使井架的内部压力维持恒定。

所述通风设备可进一步包含热风吹送机(heatblower)，所述热风吹送机设置在井架内部以对空气进行加热，从而实现有效通风。

所述空气排出装置可包含排气百叶窗(louver)，所述排气百叶窗阻止颗粒流入而不阻止空气流入。

供气风扇(supplyfan)可安装在空气供应装置中，并且排气风扇(exhaustfan)可安装在空气排出装置中。所述供气风扇和所述排气风扇的操作速度可根据外部空气的温度而改变。

所述空气供应装置可通过管道(duct)将外部空气供应到月池或井架，并且丝网(wiremesh)可设置在耦接到月池或井架的所述管道的末端处。

根据本发明的另一个实施例，一种钻探船用通风设备，所述通风设备具有设置在甲板(deck)上的井架以及设置在所述井架下方且与海水接触的月池(moonpool)，所述通风设备的特征在于，外部空气被供应到井架或月池并且被排出井架的顶部，由此实现空气通风。

根据本发明的各个实施例，在考虑温度和波浪影响的情况下，钻探船用通风设备可将月池和井架的温度和压力维持在合适水平，这样，钻探船便能在北极地区进行平稳操作。

由于井架和月池具有从外部阻塞以防止发生冰冻的封闭空间，因此，外部温度和波浪对由井架与月池所构成空间的温度和压力的影响可得到最小化。

此外，由于压力调节气闸能防止井架和月池中发生过大的压力改变，因此，即使月池中发生波浪冲击，也可防止产生过大正压和负压。

附图简单说明

图1是对在海上执行钻探操作的传统钻探船进行图示的侧视图。

图2是对航行于北极地区周围的钻探船的通风设备在炎热季节中的操作情况进行图示的概念图。

图3是对航行于北极地区周围的钻探船的通风设备在寒冷季节中的操作情况进行图示的概念图。

<标号说明>

100：钻探船110：井架

111：压力调节气闸120：月池(moonpool)

130：空气供应装置131：供气风扇(supplyfan)

132：供气百叶窗(louver)133：截流气闸

134：加热器136：管道(duct)

137：丝网(wiremesh)140：空气排出装置

141：排气风扇(exhaustfan)142：排气百叶窗(louver)

150：空气供应口160：热风吹送器(heatblower)

具体实施方式

下文中将参考附图来详细描述本发明的示例性实施例。

图2图示了航行于北极地区周围的钻探船的通风设备在炎热季节中的操作情况。

井架(derrick，110)和月池(moonpool，120)通过根据本发明的通风设备来通风。井架110牢固地安装在钻探船100的甲板(deck，未图示)上，并且月池120形成于井架110下方，这使得用于执行钻探或类似操作的钻机能向下移动并穿过井架100和月池120。由于这在造船业中已为人们所熟知，因此，为了简明起见，本文中省略了这方面的详细描述。

由于运用本发明的钻探船100航行于北极地区周围，因此井架110具有从外部阻塞的封闭结构，以阻止温度低于零度的空气直接接触井架110内部的各种钻探装备。

尽管本说明书中使用了术语“炎热季节”和“寒冷季节”，但是这两个术语代表北极地区的条件，因此应注意，即使在炎热季节，温度也不会超过10℃。

即使是在钻探船100航行于北极地区周围时，根据本发明实施例的通风设备也可防止钻探船100的内部温度急速下降，并且可稳定地维持适于航行和钻探的温度和压力。

为此目的，安装在井架110外部的空气供应装置130通过供气风扇(supplyfan，131)供应新鲜的外部空气。然而，当根据本发明的通风设备在炎热季节进行操作时，考虑到外部空气的温度，空气不会通过空气供应装置130的加热器134而得到单独加热。通过空气供应装置130供应的外部空气可通过管道(duct，136)流到形成月池120的空间中。

管道136的末端可耦接到井架110。然而，对于外部空气的循环，将管道136的末端耦接到设置在井架110下方的月池120更为有利，因为空气可通过整个井架110。

丝网(wiremesh，137)形成于耦接到月池120的管道136的末端处，因此空气可有效地供应到月池120。

空气供应装置130包含供气百叶窗(louver，132)，供气百叶窗132可使外部空气流入并阻止大颗粒或雨水流入。另外，空气供应装置130包含截流气闸133，截流气闸133可在发生火灾或其他紧急情况时截断空气流。

空气供应口150形成于井架110的侧部。空气供应口150可在炎热季节打开。因此，外部空气可通过空气供应口150以及空气供应装置130流入井架110。

当根据本发明的钻探船100在炎热季节航行于北极地区周围时，供气风扇(supplyfan，131)和排气风扇(exhaustfan，141)可高速地操作以高速地供应空气和排出空气。具体而言，由于炎热季节的温度相比于寒冷季节较高，因此井架110和月池120不太可能发生冰冻。因此，外部空气不需要在由井架110与月池120构成的空间中停留太长时间。在炎热季节，外部空气还通过空气供应口150流入井架110，如上文所述。因此，用于通风的空气量是足够的。

供应到月池120的外部空气向上流动，经过井架110，并通过安装在空气排出装置140中的排气风扇(exhaustfan，141)而排出井架110，如箭头所指示。以此方式，新鲜空气不断地供应到月池120和井架110。因此，尽管使用了具有封闭结构的井架110，即使钻探操作过程中产生了气体或类似物质，这些物质仍会被立即排到外部，从而能确保操作安全。

如图2所示，排气百叶窗(louver，142)可设置在空气排出装置140中。排气百叶窗142可排出空气并阻止大颗粒或雨水从外部流入。

由于井架110具有封闭结构，因此，如果波浪冲击位于月池120下方且与海水接触的开放空间，那么由月池120与井架110构成的隔室的内部压力可能上升过多或下降过多。为了防止压力发生此类急速改变并将井架110和月池120的内部压力维持在恒定水平，可将压力调节气闸111安装在井架110的侧部，如图2所示。压力调节气闸111根据井架110和月池120内部压力的变化而吸入或排出空气。

图3图示了航行于北极地区周围的钻探船的通风设备在寒冷季节中的操作情况。

由于本发明的通风设备在寒冷季节中的操作与在炎热季节中的操作几乎相同，因此接下来的描述将侧重于二者之间的差异。

在北极地区的寒冷季节，钻探船100外部的空气温度低于零度并且极度寒冷。因此，流入空气供应装置130的寒冷外部空气由加热器134加热至合适温度，并被供应到月池120和井架110。

另外，考虑到钻探船100外部的温度低于零度，由加热器134加热的空气需要在由井架110与月池120构成的空间中停留较长时间。因此，供气风扇(supplyfan，131)和排气风扇(exhaustfan，141)的操作速度可比炎热季节中慢。

优选地，将形成于井架110侧部的空气供应口150关闭。由于外部空气温度极低，因此，如果空气未经加热器134等加热就供应给井架110，那么各种钻探装备可能发生冰冻。

多个热风吹送器(heatblower，160)可安装在井架110内部，以对空气进行加热并迫使已加热空气循环。考虑到寒冷季节，尽管由加热器134加热的空气被供应到月池120和井架110，但是可通过以下方式来实现更为有效的空气通风：将额外热源安装在井架110内部并使其与加热器134分隔开。

根据本发明钻探船用通风设备，将暖空气通入钻探船可以使得钻探船航行于北极地区周围时所需的温度维持条件得到满足。另外，压力因受月池中所产生波浪影响而发生的急速改变可以得到最小化。

另外，根据北极地区的寒冷季节和炎热季节，通过部分地改变钻探船通风设备的操作方法，可有效使用能量。

尽管已参考具体实施例对根据本发明的钻探船用通风设备进行了描述，但所属领域的技术人员容易了解，在不违背权利要求书所界定的本发明的精神和范围的情况下可做出多种改变和修改。

Claims (10)

1.一种钻探船用通风设备，包括：

井架，其形成从外部阻塞的封闭空间；

月池，其形成于所述井架下方；

空气供应装置，其将外部空气供应到所述月池或所述井架；以及

空气排出装置，其将所供应的外部空气由所述井架的顶部排出；

其中所述钻探船具有从所述井架到所述月池封闭的结构，并且补偿或抵消在封闭的所述井架和所述月池中由于波浪转移到所述月池的影响所产生的负压或正压。

2.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述空气供应装置包括加热器，所述加热器对所述外部空气进行加热。

3.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述空气供应装置包括截流气闸，当所述钻探船在航行过程中发生紧急情况时，所述截流气闸截断空气流。

4.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述空气供应装置包括供气百叶窗，所述供气百叶窗阻止颗粒流入而不阻止空气流入。

5.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述井架包括可打开/可关闭空气供应口，所述外部空气通过所述可打开/可关闭空气供应口来进行供应。

6.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述井架包括压力调节气闸，所述压力调节气闸供应或排出空气以使所述井架的内部压力维持恒定。

7.根据权利要求1所述的通风设备，其进一步包括热风吹送机，所述热风吹送机设置在所述井架内部以对空气进行加热，从而实现有效通风。

8.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述空气排出装置包括排气百叶窗，所述排气百叶窗阻止颗粒流入而不阻止空气流入。

9.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，

供气风扇安装在所述空气供应装置中，

排气风扇安装在所述空气排出装置中，并且

所述供气风扇和所述排气风扇的操作速度根据所述外部空气的温度而改变。

10.根据权利要求1所述的通风设备，其特征在于，所述空气供应装置通过管道将所述外部空气供应到所述月池或所述井架，并且丝网设置在耦接到所述月池或所述井架的所述管道的末端处。