CN110382348B - 具有泥浆处理和循环系统的半潜式钻探船 - Google Patents

具有泥浆处理和循环系统的半潜式钻探船 Download PDF

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Abstract

半潜式钻探船具有箱式甲板结构和振动室。设置有向下倾斜的泥浆返回管线，其使泥浆从分流机通向振动室。在振动室中具有：一个或更多个泥浆振动筛设备、一个或更多个上游泥浆罐、真空脱气机以及脱气泥浆罐；所述上游泥浆罐布置成从一个或更多个泥浆振动筛设备接收气侵泥浆，所述真空脱气机具有入口管(其延伸到上游泥浆罐中)、真空罐、真空泵和出口，所述脱气泥浆罐从真空脱气机的出口接收脱气泥浆。脱气泥浆罐在其底部与所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平之间的有效高度大于所述一个或更多个上游泥浆罐中的相应的有效高度。所述脱气泥浆罐安装成使得，在操作中，所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平比所述一个或更多个上游泥的水平高至少1.5米，优选地高至少2米，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从上游罐经由真空脱气机泵送到脱气泥浆罐中。

Description

具有泥浆处理和循环系统的半潜式钻探船
技术领域
本发明涉及一种半潜式钻探船。这种船通常具有箱式甲板结构、一个或多个浮筒(例如，两个平行的浮筒或环形浮筒)以及多个支撑柱，多个支撑柱从一个或多个浮筒向上延伸并在其上支撑箱式甲板结构。
背景技术
箱式甲板结构具有上甲板和箱底部，箱底部位于一定高度处，以在最高波峰与箱式甲板结构的箱底部之间提供气隙。在此，最高波峰与所述船运行的位置和一年中的时间的海况有关。
所述船还具有船井和钻探设备，所述船井延伸穿过箱式甲板结构，所述钻探设备具有在箱式甲板结构的上甲板上方竖立的钻探塔，并且适于沿着穿过船井的一条或多条作业线执行钻探操作。
在所谓的齐平甲板设计的已知实施方案中，半潜船在船井的顶端具有钻台，其中，钻台与箱式甲板结构的上甲板处于同一水平，使得例如(滑动)轨道能够延伸穿过上甲板并在钻台上继续延伸，用于在远程储存位置与钻台上的位置和/或与一个或更多个作业线对齐的位置之间运输钻探相关设备。
本发明涉及将泥浆处理和循环系统结合在半潜式钻探船的箱式甲板结构中的问题。
在这方面，参考Andersson等人的文献“Flush Drill Floor,A conceptualdesign that lowers the vertical center of gravity on semi-submersibleoffshore drilling rigs”，Chalmers科技大学，Joakim Andersson&Mikael Ahlstedt，瑞典哥德堡，2014年，报告编号E2014：019。
网址：http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/202824/202824.pdf
正如Andersson等人的所述文献中所讨论的那样，与钻台升高到上甲板上方(例如大约10米处)的已知设计相比，由于箱式甲板结构中的可用高度有限，因此齐平甲板设计对泥浆处理和循环系统的布局施加了很大的限制。为了增加箱式甲板结构中的高度而降低箱式甲板的箱底部会减小气隙，这减小了所述船的操作窗口。为了增加箱式甲板结构中的高度而将箱底部保持在一定高度并升高箱式甲板结构的上甲板(并因此升高安装在上甲板上的所有物体)，这会显著地影响船的稳定性。
在Andersson等人的文献中，钻探设备包括布置在船井中的钻台下方的分流机。分流机通过向下倾斜的泥浆返回管线连接到泥浆处理和循环系统。邻近船井，在箱式甲板结构中有一个振动室，泥浆借助重力经由向下倾斜的泥浆返回管线从分流机通向振动室。在振动室中设置有：
-一个或更多个泥浆振动筛设备，
-一个或更多个上游泥浆罐，例如一个或更多个砂阱罐，其布置成从一个或更多个泥浆振动筛设备接收气侵泥浆，
-真空脱气机，其具有入口管(其延伸到上游泥浆罐中)、真空罐、真空泵和出口，以及
-脱气泥浆罐，其从真空脱气机的出口接收脱气泥浆。
泥浆处理和循环系统在箱式甲板结构中进一步包括：
-一个或更多个活性泥浆罐，
-一个或更多个泥浆泵，其入口连接到一个或更多个活性泥浆罐，作为Andersson等人的文献中的齐平甲板设计的一部分，箱式甲板结构的上甲板(至少其在振动室和活性泥浆罐上方的部分)处于与钻台相同的水平处。
为了适应泥浆处理和循环系统，Andersson等人提及了数个设计选择，包括将系统的罐放置在箱式甲板的下甲板上，或者甚至直接放在箱底部，还包括提供上游罐、脱气泥浆接收罐和活性泥浆罐的低深度设计。由于罐(包括活性罐)的较浅设计，在Andersson等人的设计中，系统占地面积显著大于非齐平甲板船设计，在非齐平甲板船设计中可用高度更大，以容纳泥浆处理和循环系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的半潜式船，所述改进特别是关于其泥浆处理和循环系统，例如所述改进使得齐平甲板设计能够与箱式甲板结构的最佳气隙相结合，并且最佳利用泥浆处理系统的占地面积。
本发明提供了一种根据权利要求1所述的半潜式钻探船。此处，从真空脱气机接收脱气泥浆的脱气泥浆罐在其底部与脱气泥浆罐中的操作泥浆水平之间的有效高度大于一个或更多个上游泥浆罐中的相应的有效高度。所述脱气泥浆罐安装成使得，在操作中，所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平比所述一个或更多个上游泥的水平高至少1.5米，优选地高至少2米，例如在2至3米之间，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从上游罐经由真空脱气机泵送到脱气泥浆罐中。
泥浆脱气机可以是任何合适的设计，例如水平真空罐式泥浆脱气机，例如SwacoD-Gasser(商标)，其中泥浆薄层从水平池在布置在真空罐内的一个或更多个倾斜的挡板上流过。或者，泥浆脱气机可以是立式真空罐式泥浆脱气机。在实施方案中，泥浆脱气机包括真空泵，以对脱气机的罐进行抽空。在实施方案中，泥浆脱气机包括位于罐出口处的喷射器装置，喷射器装置被供给脱气泥浆射流，产生真空来从真空罐移除泥浆。
在一个实施方案中，本发明设想一个或更多个活性泥浆罐的操作泥浆水平与脱气泥浆罐(真空脱气机将脱气泥浆排出到该脱气泥浆罐中)的操作泥浆水平相同。
优选地，箱式甲板结构在箱底部上方具有下甲板，下甲板的框架位于其间，并且上游罐、脱气泥浆罐、活性泥浆罐以及在脱气泥浆罐与活性泥浆罐之间的任何罐布置成其底部在下层甲板上。这使得这些罐的底部远离箱底部。同时，则最佳地利用箱式甲板中的可用高度来储存这些罐中的泥浆，从而减少占地面积的要求。
本发明还涉及一种用于钻探海底钻井的方法，其中使用如本文所述的半潜船。
本发明还涉及一种用于钻探海底钻井的方法，其中使用如本文所述的半潜船，在钻探期间使泥浆循环，所述真空脱气机将泥浆从一个或更多个上游罐吸入真空罐中，并经由出口将脱气的泥浆排放到脱气泥浆罐中，从所述真空脱气机接收脱气泥浆的脱气泥浆罐在其底部与所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平之间的有效高度大于所述一个或更多个上游泥浆罐中的相应的有效高度h，所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平比所述一个或更多个上游泥的水平高至少1.5米，优选地高至少2米，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从上游罐经由真空脱气机泵送到脱气泥浆罐中。
附图说明
现在将参考附图解释本发明。在附图中：
图1示意性地示出了本发明的半潜式钻探船的一个示例，
图2示意性地示出了图1的半潜式钻探船的箱式甲板结构的横截面。
具体实施方式
众所周知，半潜式钻探船1具有箱式甲板结构2，箱式甲板结构2通过一个或更多个浮筒2b(例如两个平行的浮筒或环形浮筒)上的多个支撑柱2a支撑。支撑柱2a从一个或更多个浮筒2b向上延伸，并在其上支撑箱式甲板结构2。
箱式甲板结构2具有上甲板3和箱底部4。例如，在实际的实施方案中，箱式甲板结构的上表面与底表面之间的竖直间距在8.5至11米之间。
在所述船的总体设计中，箱底部4位于一定高度处，以在预测的最高波峰与箱式甲板结构的箱底部4之间提供气隙。
可以看出，箱式甲板结构具有在箱底部4上方间隔开的下甲板9，下甲板9的框架位于箱底部4与下甲板9之间。
附图示出了船井5的一部分，其竖直延伸穿过箱式甲板结构2。
所述船包括具有钻探塔60的钻探设备，例如船井上的井架或塔架60，其具有关联的绞车，沿着塔架的外轮廓有作业线6。钻探塔60竖立在箱式甲板结构2的上甲板3上方。钻探设备适于沿着穿过船井5的一个或更多个作业线6执行钻探操作。
附图描绘的钻台7位于船井5的顶端处，并且与邻近的箱式甲板结构2的上甲板3齐平。例如，如此处所示，一个或更多个轨道8沿着上甲板3延伸到钻台7上，例如用于将钻探设备运输到钻台上，例如运输到作业线6中。例如，使用可滑动的运输设备通过滑动来完成运输。
在实施方案中，钻台7是可移动的，例如可以竖直移动、可以倾斜、或者可以在水平平面中滑动，例如使得大件物体(例如BOP)能够进出通过船井5。例如，在一个实施方案中，钻台安装在一组竖直布置的液压缸上，所述液压缸使得钻台能够在较低位置(与上甲板3齐平)与升高位置之间竖直运动，例如所述升高位置用于使较高的BOP在其储存位置和与作业线对齐的位置之间通过，从而在升高的钻台下方通过。在一个实施方案中，在钻台固定在其较低位置的情况下进行钻探。在又一个实施方案中，液压缸被实施为使得钻台能够相对于箱式甲板结构执行升沉补偿运动。
在该示例中，一个或更多个移动滑动装置12、13布置在钻台7下方，每个滑动装置12、13适于夹紧在作业线中的管状钻柱14上，例如用于构成和/或拆卸钻柱14。在该示例中，滑动装置12、13可以在如此处所示的储存位置以及与作业线6对准的有效位置之间水平移动。
钻探设备包括分流机15，分流机15布置在钻台7下方的船井5中；此处，布置在一个或更多个滑动装置12、13下方。分流机15可以从钻台7悬挂。
所述船1设置有泥浆处理和循环系统。附图示意性地示出了靠近船井5的振动室20。该振动室20设置在箱式甲板结构中，并且该振动室20上方的上甲板3与钻台7齐平。
设置有向下倾斜的泥浆返回管线21，其借由重力使泥浆从分流机15通向振动室20。
在振动室20中，为从管线21排出的泥浆提供分配器22，该分配器22将待处理的泥浆分配到多个泥浆振动筛设备23、24、25。还描绘了低深度上游泥浆罐28，其布置成从泥浆振动器装置23、24、25接收气侵泥浆，因此接收从钻井中排出的含有气体的泥浆。这些上游罐中的一个或更多个，例如每个上游罐，可以实施为本领域已知的砂阱罐。
优选地，罐28的底部位于箱式甲板结构2的下甲板底板9上，因此在箱底部4上方竖直地间隔开。
还描绘了立式罐式真空脱气机30，其具有入口管31、真空罐32、真空泵33和用于脱气泥浆的出口34，所述入口管31延伸到上游泥浆罐28中。
图2示出了脱气泥浆罐40，其从真空脱气机30的出口34接收脱气泥浆30。
所描绘的泥浆处理和循环系统在箱式甲板结构中进一步包括一个或更多个中间泥浆处理罐45以及一个或更多个活性泥浆罐50，所述中间泥浆处理罐45例如用于对泥浆进行除砂和/或清淤，所述活性泥浆罐50基本上用作在线存储准备用于钻探过程的泥浆。这里未示出的是一个或更多个泥浆泵，其入口连接到一个或更多个活性泥浆罐50。所述船可以进一步设置有泥浆储备罐，例如在箱式甲板结构中或在另一个位置，例如在一个或更多个支撑柱和/或浮筒中。
如示意性地描绘的那样，箱式甲板结构的上甲板3(至少其在振动室20和活性泥浆罐50(其可以在振动室之外)上方的部分)与钻台7处于同一水平处。由于振动室20靠近船井5，因此至少在上甲板3的与船井5相邻的区域中具有齐平甲板设计是非常有利的。
从图2中可以看出，从真空脱气机30接收脱气泥浆的脱气泥浆罐40在其底部41与脱气泥浆罐40中的操作泥浆水平42之间的有效高度大于一个或更多个上游泥浆罐28中的相应的有效高度“h”。例如，罐40的有效高度比从一个或更多个泥浆振动筛设备接收含气泥浆的罐28的高度“h”高至少1.5米，优选地高至少2米。
在实施方案中，由一个或更多个溢流装置确定泥浆罐40中的操作泥浆水平，并且优选地还由其确定下游罐中的操作泥浆水平。例如，溢流装置43通过允许脱气泥浆溢流回到上游罐28中来设定罐40和连通罐45、50中的操作泥浆水平，如图2所示。
此处，脱气泥浆罐40与一个或更多个罐28安装在相同的下层甲板9上，安装成使得在操作中，脱气泥浆罐40中的操作泥浆水平42比一个或更多个上游罐28中的水平至少高1.5米，优选地至少高2米，例如高2至3米。在此，真空脱气机的自吸效应使得泥浆通过入口管而从上游罐28泵出，然后泥浆通过真空脱气机30并脱气，脱气的泥浆离开脱气机30并进入脱气泥浆罐40中。
如果需要，如这里所示，可以存在泥浆从罐40溢流到低深度的上游罐28中。
优选地，如这里所示，储存进行脱气并处理过的泥浆的任何中间处理罐45和活性罐50具有对应于罐40中的泥浆水平42的操作泥浆水平。
一个或更多个泥浆泵(未示出)具有连接到一个或更多个活性泥浆罐50的入口，并且用于将处理过的泥浆泵送到钻探过程中。
一个或更多个上游罐28、脱气泥浆罐40、一个或更多个活性泥浆罐50以及在脱气泥浆罐与活性泥浆罐中间的任何罐45布置成使其底部在下甲板9上或附近。
当使用所述半潜式船钻探海底钻井时，在钻探过程的一个或更多个阶段中，使钻探泥浆循环。真空脱气机30将泥浆从一个或更多个上游罐28吸入到真空罐32中，并经由出口34将脱气的泥浆排放到脱气泥浆罐40中。
如已经解释的那样，从真空脱气机30接收脱气泥浆的脱气泥浆罐40在其底部41至脱气泥浆罐40中的操作泥浆水平42之间的有效高度大于一个或更多个上游泥浆罐28中的相应的有效高度“h”。优选地，所有上游泥浆罐在泥浆系统的操作期间具有相同的操作泥浆水平。脱气泥浆罐40中的操作泥浆水平42比一个或更多个上游罐28中的水平高至少1.5米，优选地高至少2米，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从上游罐28经由真空脱气机30而被泵送到脱气泥浆罐40中。
所示出的泥浆系统的设计在箱式甲板结构中所需要的占地空间相对较小。

Claims (4)

1.半潜式钻探船(1)，所述船包括：
-箱式甲板结构(2)；
-一个或更多个浮筒(2b)，
-多个支撑柱(2a)，其从一个或更多个浮筒(2b)向上延伸，并在其上支撑所述箱式甲板结构；
其中，所述箱式甲板结构(2)具有上甲板(3)和箱底部(4)，并且具有延伸穿过所述箱式甲板结构的船井(5)，
其中，所述船包括钻探设备，所述钻探设备具有在所述箱式甲板结构的上甲板(3)上方竖立的钻探塔(60)，并且适于沿着穿过所述船井(5)的一条或多条作业线(6)执行钻探操作，
所述船具有钻台(7)，
其中，所述钻探设备包括设置在所述钻台(7)下方的船井(5)中的分流机(15)，
所述船设置有泥浆处理和循环系统，
在所述箱式甲板结构(2)中，并且在所述船井(5)附近，所述船设置有振动室(20)，并设置将泥浆从所述分流机(15)传递到所述振动室的泥浆返回管线，
其中，在所述振动室中，所述泥浆处理和循环系统包括：
-一个或更多个泥浆振动筛设备(23、24、25)，
-一个或更多个上游泥浆罐(28)，其布置成从一个或更多个泥浆振动筛设备接收气侵泥浆，
-真空脱气机(30)，其具有延伸到上游泥浆罐(28)中的入口管(31)、真空罐(32)、真空泵(33)和出口(34)，
-脱气泥浆罐(40)，其从所述真空脱气机(30)的出口(34)接收脱气泥浆，
其中，所述泥浆处理和循环系统在所述箱式甲板结构中进一步包括：
-一个或更多个活性泥浆罐(50)，
-一个或更多个泥浆泵，其入口连接到一个或更多个活性泥浆罐，
其中，所述箱式甲板结构的上甲板(3)，至少其在所述振动室(20)上方的部分与所述钻台(7)处于同一水平处，
其特征在于，
从所述真空脱气机(30)接收脱气泥浆的脱气泥浆罐(40)在其底部(41)与所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平(42)之间的有效高度大于所述一个或更多个上游泥浆罐(28)中的相应的有效高度(h)，
所述脱气泥浆罐(40)安装成使得，在操作中，所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平(42)比所述一个或更多个上游泥浆罐(28)的水平高至少1.5米，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从上游泥浆罐经由真空脱气机泵送到脱气泥浆罐中。
2.根据权利要求1所述的半潜式钻探船，其中，所述一个或更多个活性泥浆罐(50)的操作泥浆水平与从所述真空脱气机的出口(34)接收脱气泥浆的脱气泥浆罐(40)的水平相同。
3.根据权利要求1或2所述的半潜式钻探船，其中，所述箱式甲板结构具有在所述箱底部(4)上方的下甲板(9)，下甲板(9)的框架位于下甲板(9)与箱底部(4)之间，一个或更多个上游泥浆罐(28)、脱气泥浆罐(40)、一个或更多个活性泥浆罐(50)以及在脱气泥浆罐与活性泥浆罐中间的任何罐(45)布置成其底部在所述下甲板(9)上或所述下甲板(9)附近。
4.用于钻探海底钻井的方法，该方法使用根据权利要求1至3中任一项所述的半潜式钻探船(1)，其中，在钻探期间使泥浆循环，所述真空脱气机(30)将泥浆从一个或更多个上游泥浆罐(28)吸入真空罐(32)中，并经由出口(34)将脱气的泥浆排放到脱气泥浆罐(40)中，从所述真空脱气机(30)接收脱气泥浆的脱气泥浆罐(40)在其底部(41)与所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平(42)之间的有效高度大于所述一个或更多个上游泥浆罐(28)中的相应的有效高度(h)，真空脱气机的自吸效应导致泥浆从一个或更多个上游泥浆罐经由真空脱气机泵送到脱气泥浆罐中，所述脱气泥浆罐中的操作泥浆水平(42)比所述一个或更多个上游泥浆罐(28)的水平高至少1.5米。
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