CN103547764B - 具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其目的在于提供一种具有用于在水中保持防喷器组合体的钻井系统，其中，为了形成其他钻孔或者因其他目的，在将防喷器组合体悬挂在水中的钻井船需短距离移动时，无需将防喷器组合体放置于船体内部，而是在水中悬挂的状态下移动船体。为此，本发明的钻井系统，其包括：井架，其设置于固定式结构物或者浮动式结构物的平台上；操作装置，其设置于上述井架，并且在海底面形成钻孔，并且实施在形成的钻孔上设置套管组合体及防喷器组合体的操作；用于防喷器的触轮，其设置为位于上述井架下部，并与上述操作装置联动而对多个竖管和防喷器进行组装，从而制作防喷器组合体，并且在支撑所制成的防喷器组合体的状态下移动；以及槽，其形成于船井的操作端，以便与上述用于防喷器的触轮的移动方向平行地延伸，从而在位于水中的防喷器组合体通过用于防喷器的触轮移动时，并且在防喷器组合体移动至水中的保管处时，能够抑制防喷器组合体延伸出来的竖管的晃动。

Description

具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统
技术领域
本发明涉及钻井系统，其为了勘察地层结构或者开采资源，在海底面形成钻孔，具体地涉及一种具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其中，除了用于形成钻孔的操作装置(activity)以外,还包括用于防喷器(BOP)组合体的触轮(trolley)以及槽(slot)，其能够事先对与钻孔操作时所需的防喷器组合体类似的钻孔用设备进行组装并保管以及移动，从而为了额外进行形成钻孔的操作或因其他目的，需短距离移动时，无需将水中的防喷器组合体放置于船体的内部，而是在水中保管的状态下移动船体。
背景技术
为了勘察或者开采海底资源，在海底面形成钻孔，并且上述钻孔通过搭载于固定式或移动式结构物的平台(platform)上的钻孔设备而形成。
图1是表示现有钻井系统的结构图，参照图1说明钻孔的形成过程。
将在下部末端包括有钻头(drill bit)22的钻杆(drill pipe)21设置于顶驱(top-drive)20，上述顶驱20设置于井架(derrick)10。此时，上述顶驱结合于动滑轮(travelling block)40，从而向上下移动，上述动滑轮通过定滑轮(crown block)30进行支撑，从而向上下移动，上述定滑轮30对钻杆进行旋转并设置于井架上端部。由此，钻杆通过顶驱和定滑轮进行旋转的同时下降，从而在海底面形成钻孔，并且随着钻孔深度的加深而加装钻杆的额外部件，根据钻孔的深度对钻杆长度进行延伸。
另外，在钻孔形成为一定深度时，将用于防止钻孔瓦解的套管(casing pipe)50插入于钻孔后进行粘合(cementing)，从而对插入于钻孔的套管50进行固定。
然后，利用直径相对较小的钻头，还形成一定深度的钻孔，并且将另一个套管插入于钻孔后粘合并固定，上述另一个套管的直径小于上述插入于钻孔的套管的直径。
通过反复上述钻孔的形成和套管的设置过程，形成所需长度的钻孔，并且在形成钻孔的过程中，将防喷器(Blow Out Preventer)60设置于钻孔(套管)的顶端部，上述防喷器60用于防止海底的高压燃气或者水或者石油等通过钻孔突然喷出，并且上述防喷器60通过竖管(riser)61与平台70连接。
另外，设置上述套管或竖管的操作为如下：在对多个部件相互进行组装并形成一个组合体后，将所形成的组合体设置于钻孔或者防喷器上。
上述组合体的形成和设置操作是通过设置于井架上的操作装置(Act ivity)来实现，并且上述操作装置由定滑轮30、动滑轮40、顶驱20以及轮盘80构成。
但是，上述现有的钻井系统为在井架上包括一个操作装置的单一操作装置类型，从而存在如下问题：钻孔操作或者套管的组装以及设置操作或者竖管的组装以及设置操作中任何一个操作在通过操作装置进行的过程中无法同时进行其他操作。
换句话说，在进行将钻杆设置于顶驱从而形成钻孔的操作的情况下，不能进行套管或竖管的组装操作，所以要等到形成所需深度的钻孔为止，在钻孔操作结束后，将钻头及套管从顶驱分离，然后进行套管或竖管的组装和设置操作，因此存在降低操作效率、操作时间长的弊端。
此外，单一操作装置(Single activity)类型的钻井系统中，在为了形成其他钻孔而将防喷器从现有钻孔分离的情况下，利用操作装置来将竖管和防喷器从钻孔分离(套管)并提起后，将防喷器和竖管完全分离，从而保管在指定的装载室中。如果将从钻孔分离的防喷器组合体(防喷器+竖管)放置在操作装置，则不能进行其他操作，因此将分离的防喷器组合体进行完全分离，然后重新组装后使用，所以存在浪费时间的问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于提供一种具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其为了形成其他钻孔的操作或者因其他目的，在将防喷器组合体悬挂在水中的钻井船需要短距离移动时，无需将防喷器组合体放置于船体内部，而是在将防喷器组合体悬挂在水中的状态下移动钻井船。
本发明的另一个目的在于提供一种钻井系统，其除了实施钻孔操作的操作装置之外，还包括辅助操作装置，从而可在钻孔操作中形成套管组合体，进而可提高钻孔操作的效率。
执行用于实现上述目的并消除现有缺点的课题的本发明的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其包括：井架，其设置于固定式或者浮动式结构物的平台上；操作装置，其设置于上述井架，在海底面形成钻孔，并且实施在形成的钻孔上设置套管组合体及防喷器组合体的操作；用于防喷器的触轮，其设置于上述井架下部并与上述操作装置联动而对多个竖管和防喷器进行组装，从而制作防喷器组合体，并且在支撑所制成的防喷器组合体的状态下移动；以及槽，其形成于船井的操作端，以便与上述用于防喷器的触轮的移动方向平行地延伸，从而在位于水中的防喷器组合体通过用于防喷器的触轮移动时，并且在防喷器组合体移动至水中的保管处时，能够抑制从防喷器组合体延伸的竖管的晃动。
此外，可在槽的内面还设置减震器(damper)，其用于缓解上述槽与竖管间产生的冲击。
此外，优选地，上述管的宽度大于竖管的直径。
此外，还可包括：辅助操作装置，其设置于上述井架，并且在接收装载于保管处的套管后放置；以及用于套管的触轮，其设置于上述井架的下部，与上述辅助操作装置联动而对多个套管进行组装，从而制作套管组合体，并且在支撑所制成的套管组合体的状态下移动。
此时，上述辅助操作装置包括：定滑轮，其设置于上述井架上端部；动滑轮，其通过上述定滑轮向上下移动；拉升块体，其设置于上述动滑轮的下部，从而支撑套管；以及轮盘，其设置于钻台，以便位于上述动滑轮的垂直下部。
根据具有上述特征的本发明，当将防喷器组合体悬挂在水中的钻井船需要短距离移动时，无需将防喷器组合体放置于船体内部，而是可悬挂在水中的状态下进行移动，从而不需要防喷器组合体的分解和重组装，因此具有如下效果：提高钻井船在移动时所需的相关操作的便利性，并且可大幅减少操作时所需的时间。
另外，在钻孔操作中利用辅助操作装置可形成套管组合体，并且将形成的套管组合体保持在用于套管的触轮中，当有需要时可搬运操作装置后使用，所以具有提高钻孔操作的效率的效果。
附图说明
图1是现有的钻井系统的构成图；
图2是适用根据本发明的优选实施例的钻井系统的钻井船的侧面图；
图3是表示根据本发明的槽形成于船井操作端的状态的平面图；
图4是根据本发明的用于防喷器的触轮的透视图；
图5是根据本发明的用于套管的触轮的透视图；
图6是表示根据本发明的槽结构的横截面图；
图7是表示根据本发明的槽结构的侧截面图。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，则为如下。在说明本发明的实施例方面，所相关的公知功能或者关于其结构的具体说明，被视为对本发明的主旨产生干扰时，将省略其详细说明。
图2是适用根据本发明的优选实施例的钻井系统的钻井船的侧面图，图3是表示根据本发明的槽形成于船井操作端的状态的平面图，图4是表示根据本发明的用于防喷器的触轮的透视图，图5是表示根据本发明的用于套管的触轮的透视图，图6是表示根据本发明的槽结构的横截面图，图7是表示根据本发明的槽结构的侧截面图。
本发明的钻井系统中，其为了形成其他钻孔的操作或者因其他理由，在将防喷器组合体210悬挂在水中的钻井船需要短距离移动的情况下，将防喷器组合体210移动至水中保管处，从而无需将防喷器组合体210放置于船体内部，也可短距离移动钻井船，其包括井架110、操作装置120、用于防喷器的触轮130、槽140。
上述井架110可设置于固定式结构物或者浮动式结构物的平台上，并且对H型钢、角钢、钢板进行结合，从而可形成为各种结构，上述固定式结构物固定地设置于原油生产地上，上述浮动式结构物如钻井船一样可移动。
上述操作装置120设置于井架110，从而执行用于形成钻孔的相关操作，其包括：定滑轮121，其设置于上述井架110；动滑轮122，其与上述定滑轮121相连接，从而通过上述定滑轮121向上下移动；顶驱123，其通过上述动滑轮122进行支撑，并且与钻杆结合，从而对钻杆进行旋转；以及轮盘124，其设置于钻台，以便位于上述动滑轮122的垂直下部，上述定滑轮121、动滑轮122、顶驱123以及轮盘124是使用于现有的钻井系统的已知的惯用技术，故省略更具体的的说明。
上述用于防喷器的触轮130与操作装置120联动而对多个竖管212和防喷器211进行组装，从而制作防喷器组合体210，并且在支撑所制成的防喷器组合体210的状态下移动。
另外，上述用于防喷器的触轮130包括：触轮本体131，其设置为沿着铺设在平台的台面(floor)上的轨道170向水平方向移动，并且在内部贯通有竖管212；一双支架(spider)132、133,其设置在上述触轮本体131上，并且在竖管212贯通触轮本体131的状态下通过相互靠近或相互远离，实现支撑竖管。
此时，在上述触轮本体131上可设置用于驱动的自体发动机或者电动马达或者油压马达中任何一个驱动设备，并且可构成为连接于另外的油压圆筒，从而通过油压圆筒的驱动沿着轨道170移动，并且上述一双支架132、133可构成为利用齿条(rack)和小齿轮(pinion)或者利用油压圆筒进行操作。
上述槽140形成于钻井船上的船井M的操作端141，从而当将位于水中的防喷器组合体210移动至保管处时，在对防喷器组合体210延伸出来的竖管212进行移动导向的同时，能够抑制竖管212的过度晃动。
上述槽140形成于操作端141，以便具有与用于防喷器的触轮130的移动方向平行地延伸的结构，并且形成为具有大于竖管直径的宽度，以便使得竖管212稳定地移动的同时，抑制竖管212的过度晃动。
此外，优选地，在上述槽140的内面还设置有减震器142，其用于缓解由于竖管的晃动而产生于狭槽140与竖管之间的冲击，上述竖管的晃动可在钻井船移动的过程中产生。上述减震器142可构成为在槽140的内面附着如橡胶一样的弹性部件，或者在槽140的内面形成氨基甲酸乙酯涂层。
此外，优选地，考虑到支撑在用于防喷器的触轮130上的竖管212在船舶的移动过程或者因海水的流动而晃动，上述槽140形成为在宽度W的向下方向上逐渐变宽的梯形截面结构。
更加优选地，考虑到槽140的前方侧面140a或者竖管212的晃动，形成为朝船头方向向下倾斜的结构。
如上所述，槽140形成为梯形的截面形状，并且将槽140的前方侧面140a倾斜地形成，则在移动至水中保管处的防喷器组合体210晃动时，从防喷器组合体210延伸出来的竖管212的侧面均匀地接触于槽140的侧面，从而可稳定地抑制防喷器组合体210的过度晃动。
此外，如本发明一样，具有一个操作装置120的单一操作装置120类型的钻井系统中，还可包括辅助操作装置150和用于套管的触轮160，其用于在通过操作装置120进行操作的过程中可同时进行套管组合体220的组装操作。
上述辅助操作装置150设置于井架110上，以便位于与操作装置120相邻的位置，并且通过公知的套管操纵(handling)装置，接收存储于钻井船保管处的套管后放置，并且与用于套管的触轮160联动而对多个套管进行组装，从而制作套管组合体220。
上述辅助操作装置150包括：定滑轮151，其设置于上述井架110的上端部；动滑轮152，其通过上述定滑轮151向上下移动；拉升块体153，其设置于上述动滑轮152的下部，从而支撑套管；以及轮盘154，其设置于钻台，以便位于上述动滑轮152的垂直下部。此时，上述定滑轮151、动滑轮152、轮盘154具有与构成操作装置120的定滑轮121、动滑轮122、轮盘124相同的结构，故省略对此的详细说明。
另外，上述拉升块体153结合于动滑轮152的下端部，从而通过根据绞车(Drawworks)180的动滑轮152的上下移动向上下移动，并且支撑如套管或钻杆一样的各种管。
上述用于套管的触轮160包括：触轮本体161，其为了用于防喷器的触轮130的移动，沿着铺设在平台的台面(floor)上的轨道170向水平方向移动，并且在内部贯通有竖管；一双支架162、163,其设置在上述触轮本体161上，并且在套管组合体220贯通触轮本体161的状态下，通过相互靠近或远离，实现支撑套管组合体220；拉升装置164，其为了将支撑在用于套管的触轮160的套管组合体220结合于操作装置120，对套管组合体220进行上升。
此时，在上述触轮本体161上可设置用于驱动的自体发动机或者电动马达或者油压马达中任何一个驱动设备，并且可构成为连接于另外的油压圆筒，从而通过油压圆筒的驱动沿着轨道170移动。
并且，上述一双支架162、163可利用齿条和小齿轮或者利用油压圆筒移动，并且上述拉升装置164包括夹紧爪164a、164b，其用于把持(retent ion)套管组合体220，并且通过垂直设立的油压圆筒164c向上下移动。
具有上述结构的本发明的钻井系统中，为了其他钻孔操作，在将要设置于现有的钻孔上的防喷器组合体210从钻孔分离时，利用操作装置120，将防喷器组合体210从钻孔分离，并且对位于分离的防喷器组合体210上部的一部分竖管212进行分离，从而在防喷器组合体210靠近于船底的上升状态下，将防喷器组合体210结合于用于防喷器的触轮130。
另外，优选地，为了形成其他钻孔而钻井船将要移动时，结合在用于防喷器的触轮130的防喷器组合体210可在水中晃动，因此为了防止防喷器组合体210的晃动，将防喷器组合体210移动至保管处。
如上所述的防喷器组合体210的移动是通过用于防喷器的触轮130沿着轨道170向船井的边缘方向(图3的箭头方向)移动来实现的，此时，从防喷器组合体210延伸至用于防喷器的触轮130的竖管212插入于形成在船井操作端141的槽140，从而能够抑制晃动，进而能够减少防喷器组合体210在钻井船移动时产生的晃动。
另外，在利用操作装置120实现钻杆的设置或者钻孔操作的过程中，利用设置于井架110的辅助操作装置150和用于套管的触轮160，对多个套管相互进行组装，从而可制作套管组合体220，并且上述所制成的的套管组合体220保持在用于套管的触轮160中。
另外，形成一定深度的钻孔后，操作装置120将钻杆和钻头提起，此后将钻杆和钻头从操作装置120移除。
之后，为了将保持在用于套管的触轮160的套管组合体220结合于操作装置120，用于套管的触轮160移动至操作装置120的垂直下部。此后，拉升装置164利用夹紧爪164a、164b把持套管组合体220并上升到一定高度，在驱动上述拉升装置164时，设置于触轮本体161的一双支架162、163相互远离的方向移动，从而放开套管组合体220。
在如上所述的套管组合体220的上升结束后，一双支架162、163相互靠近的方向移动，从而把持套管组合体220，然后夹紧爪164a、164b放开套管组合体220，在此状态下拉升装置164下降后，重新把持套管组合体220的状态下上升，从而将套管组合体220上升到一定高度。
反复上述过程，从而在套管组合体220的上端部靠近操作装置120时，将套管组合体220的上端部和顶驱123结合，此后，通过操作装置120的驱动，对套管组合体220进行下降，从而实现套管组合体220的设置。另外，在实现套管组合体220的设置后，在套管组合体220的外侧打上水泥后对套管组合体220进行固定。
如上所述的套管组合体220的设置结束后，用于套管的触轮160返回到原位置，与辅助操作装置150一起制作另一个的套管组合体220，此时，在操作装置120上设置钻杆，从而执行形成钻孔的操作。
如上所述，根据本发明的钻井系统中，在将防喷器组合体210悬挂在水中的状态下，钻井船可短距离移动，从而具有可显著提高操作效率的优点。
此外，在利用辅助操作装置150和用于套管的触轮160来进行钻井操作的过程中，也可制作套管组合体220，因此具有可提高钻井操作效率的优点。
本发明并不限于上述特定的优选实施例，不脱离请求范围中所请求的本发明的主旨的情况下，本发明所属的技术领域中具有一般知识的任何技术人员可进行各种变形实施，如上所述的变更包括于请求范围中记载的范围内。
标号说明
110：井架  120：操作装置
130：用于防喷器的触轮  140：槽
141：操作端            142：减震器
150：辅助操作装置      151：定滑轮
152：动滑轮            153：拉升块体
154：轮盘              160：用于套管的触轮
210：防喷器组合体      211：防喷器
212：竖管              220：套管组合体

Claims (7)

1.一种具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于，包括：
井架(110)，其设置于固定式结构物或者浮动式结构物的平台上；
操作装置(120)，其设置于上述井架(110)，并且在海底面形成钻孔，并且实施在形成的钻孔上设置套管组合体(220)及防喷器组合体(210)的操作；
用于防喷器的触轮(130)，其设置为位于上述井架(110)下部，并与上述操作装置(120)联动而对多个竖管(212)和防喷器(211)进行组装，从而制作防喷器组合体(210)，并且在支撑所制成的防喷器组合体(210)的状态下移动；以及
槽(140)，其形成于船井的操作端(141)，以便与上述用于防喷器的触轮(130)的移动方向平行地延伸，从而在位于水中的防喷器组合体(210)通过用于防喷器的触轮(130)移动时，并且在防喷器组合体移动至水中的保管处时，能够抑制防喷器组合体(210)延伸出来的竖管的晃动。
2.根据权利要求1所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于：
在槽(140)的内面还设置有减震器(142)，其用于缓解上述槽(140)与竖管之间产生的冲击。
3.根据权利要求1所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于：
上述槽(140)的宽度(W)形成为大于竖管的直径(D)。
4.根据权利要求1所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于：
辅助操作装置(150)，其设置于上述井架(110)，并且在接收装载于保管处的套管后放置；以及
用于套管的触轮(160)，其设置为位于上述井架(110)的下部，并且与上述辅助操作装置(150)联动而对多个套管进行组装，从而制作套管组合体(220)，并且在支撑所制成的套管组合体(220)的状态下移动。
5.根据权利要求4所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于，上述辅助操作装置(150)包括：
定滑轮(151)，其设置于上述井架(110)上端部；
动滑轮(152)，其通过上述定滑轮(151)向上下移动；
拉升块体(153)，其设置于上述动滑轮(152)的下部，从而支撑套管；以及
轮盘(154)，其设置于钻台，以便位于上述动滑轮(152)的垂直下部。
6.根据权利要求1所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于：
上述槽(140)形成为在宽度W的向下方向上逐渐变宽的梯形的截面。
7.根据权利要求1所述的具有用于在水中保持防喷器组合体的槽的钻井系统，其特征在于：
上述槽(140)的前方侧面(140a)形成为朝船头方向向下倾斜的结构。
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