CN111284643A - 一种可在北极作业的浮式钻井平台 - Google Patents

一种可在北极作业的浮式钻井平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可在北极作业的浮式钻井平台。所述浮式钻井平台包括船体和设于船体上的上部组块；船体由主体和设于主体上的甲板构成；船体呈空竹形；甲板和主体的横截面均呈八边形；船体的中部设有月池；月池内设有钻井立管系统；锚机设于甲板上靠近月池的位置处；月池的底部设有导缆器；船体的腔室内沿月池的侧壁设有破冰压载舱，破冰压载舱设于船体的底部上，破冰压载舱的进水口设于月池的侧壁上；船体的下部外侧设有螺旋桨。本发明平台呈承空竹形，当遭遇浮冰时，可通过开闭进水口以及专门的排载系统使平台上下运动，从而将浮冰压碎并排开；采用进水口、空气压缩系统、抽水泵与加热系统的配合，可以使平台快速下沉与上浮，有利于循环作业。

Description

一种可在北极作业的浮式钻井平台
技术领域
本发明涉及一种可在北极作业的浮式钻井平台，属于海洋工程领域。
背景技术
北极地区蕴含丰富的油气资源。2008年，美国地质调查局(USGS)调查估计，世界22％的尚未发现的技术上可采的油气资源，包括世界上13％的未发现石油、30％未发现的天然气和20％未发现的液态天然气，都在北极地区。这意味着北极地区拥有大约900亿桶技术上可采的石油，47万亿立方米技术上可采的天然气和440亿桶技术上可采的液态天然气。近年来，随着北极地区冰盖的日益缩小和全球油气资源供应紧张，北极油气的勘探开发正引起人们越来越多的关注，采用浮式钻井平台在北极进行钻井作业已逐渐成为可能。
北极地区的海洋浮冰是采用浮式钻井技术的主要挑战。浮冰会对浮式平台产生巨大的横向推力，导致平台发生大幅测向偏移，危及钻井作业安全，此外浮冰还会对系泊缆绳等结构造成剪切破坏，为此目前的浮式钻井平台只能在夏季或浮冰较少的海区进行钻井，作业时效性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种可在北极作业的浮式钻井平台，可抵抗浮冰。
本发明所提供的可在北极作业的浮式钻井平台，包括船体和设于所述船体上的上部组块；
所述船体由主体和设于所述主体上的甲板构成；
所述船体呈空竹形；
所述甲板和所述主体的横截面均呈八边形；
所述船体的中部设有月池；
所述月池内设有钻井立管系统；锚机设于所述甲板上靠近所述月池的位置处；
所述月池的底部设有导缆器；
所述船体的腔室内沿所述月池的侧壁设有破冰压载舱，所述破冰压载舱设于所述船体的底部上，所述破冰压载舱的进水口设于所述月池的侧壁上；
所述船体的下部外侧设有螺旋桨，可用于进行临时定位或拖航。
本发明浮式钻井平台中，船体的顶部和底部的尺寸相等，中部的外接圆的直径为顶部外接圆直径的三分之一至二分之一之间；船体的顶部和底部的尺寸逐渐线性地过度到中部的尺寸，即顶部和底部至中部的过度面为一平滑的斜面，剖面图如图1所示；
具体地，顶部外接圆直径与底部外接圆直径为50至60米，中部直径为25至30米，平台整体型深为30至40米，平台吃水为20至25米。
本发明浮式钻井平台中，所述船体内设有若干个以所述月池为中心呈对称布置的所述破冰压载舱，或一个围绕所述月池布置的环形的所述破冰压载舱；
优选地，布置4个所述破冰压载舱，每2个所述破冰压载舱对称设置。
本发明浮式钻井平台中，所述月池的侧壁上设有上进水口和下进水口，使海水从上部和下部同时进入所述破冰压载舱。
本发明浮式钻井平台中，与所述破冰压载舱配合的排载系统如下：
所述甲板上设有抽水泵与加热系统，所述抽水泵与加热系统的两端分别连接抽水管和排水硬管，所述抽水管的另一端延伸至所述破冰压载舱的底部；所述排水硬管的另一端延伸至所述甲板外侧。
还可设置如下排载系统：
所述甲板上设有空气压缩系统，所述空气压缩系统连接一高压空气注射管道，所述高压空气注射管道的另一端延伸至所述破冰压载舱的顶部。
本发明浮式钻井平台中，所述甲板上设有生活楼和直升机甲板，与排载系统、钻井系统构成上部组块。
本发明浮式钻井平台中，所述锚机安装于所述月池附近，系泊缆通过所述月池、经由位于所述月池底部的所述导缆器到达海底，并用吸力锚基础定位。
本发明浮式钻井平台具有如下有益效果：
(1)与传统型半潜式钻井平台相比，该平台的系泊缆和钻井立管系统全部位于封闭月池内部，避免了浮冰对系泊缆和钻井立管系统的影响。
(2)该平台呈承空竹形，当遭遇浮冰时，可通过开闭进水口以及专门的排载系统使平台上下运动，从而将浮冰压碎并排开。
(3)采用进水口、空气压缩系统、抽水泵与加热系统的配合，可以使平台快速下沉与上浮，有利于循环作业。
附图说明
图1是本发明浮式钻井平台的剖面图。
图2是本发明浮式钻井平台的俯视图。
图中各标记如下：
1井架；2直升机甲板与生活楼；3船体；4螺旋桨；5系泊缆；6吸力锚基础；7钻杆；8隔水套管；9锚机；10空气压缩装置；11抽水泵与加热系统；12排水硬管；13抽水管；14高压空气注射管道；15破冰压载舱；16导缆器；17上进水阀；18下进水阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
图1和图2分别为本发明浮式钻井平台的剖面图和俯视图，该浮式钻井平台包括船体3和设于船体3上的上部组块。其中，船体3由主体和设于主体上的甲板构成。船体3呈空竹形，且甲板和主体的横截面均呈八边形，且船体3的顶部和底部的尺寸相等，顶部外接圆直径与底部外接圆直径为50至60米，中部的外接圆的直径为顶部外接圆直径的三分之一至二分之一之间，中部直径为25至30米，该浮式平台的整体型深为30至40米，平台吃水为20至25米。船体3的中部设有直径为10至15米的月池，月池内设有钻井立管系统，其中，包括井架1、隔水套管8和钻杆7。锚机9安装于月池附近，系泊缆5通过月池、经由位于月池底部的导缆器16到达海底，并用吸力锚基础6定位。甲板上设有生活楼和直升机甲板，与排载系统、钻井系统构成上部组块。船体3的下部外侧设有螺旋桨4，可用于进行临时定位或拖航。
如图1所示，船体3的腔室内沿月池的侧壁设有4个破冰压载舱15，破冰压载舱15设于船体3的底部上，每2个破冰压载舱15对称设置，破冰压载舱15的上进水阀17和下进水阀18设于月池的侧壁上。本发明设置两种排载系统，一种结构是：甲板上设置抽水泵与加热系统11，抽水泵与加热系统11的两端分别连接抽水管13和排水硬管12，抽水管13的另一端延伸至破冰压载舱15的底部；排水硬管12的另一端延伸至甲板外侧。另一种结构是：甲板上设置空气压缩装置10，空气压缩装置10连接一高压空气注射管道14，高压空气注射管道14的另一端延伸至破冰压载舱15的顶部。
使用本发明浮式钻井平台时，可按照下述步骤进行：
步骤1：平台采用预安装方法，即采用专业安装船完成吸力锚基础6和系泊缆5的安装。之后平台通过螺旋桨4产生推力，抵达目标位之后，锚机9回接系泊缆5，完成系泊定位，之后下放隔水套管8和钻杆7的安装，开始钻井作业。
步骤2：平台下沉：当平台遭遇浮冰时，打开破冰压载舱15的上进水阀17和下进水阀18，平台船体3下沉，压碎浮冰并将其向两侧排开。
步骤3：平台复位：之后关闭上进水阀17，采用空气压缩装置10通过高压空气注射管道14向破冰压载舱15中注入高压空气，将海水从下进水阀18中排出，平台上浮。之后关闭下进水阀18。在紧急情况下，可以同时关闭上进水阀17和下进水阀18，采用抽水泵与加热系统11通过抽水管13将海水抽出，并采用排水硬管12排出海水。同时通过排载系统使平台上下运动，从而将浮冰压碎并排开。

Claims (9)

1.一种可在北极作业的浮式钻井平台，包括船体和设于所述船体上的上部组块；
所述船体由主体和设于所述主体上的甲板构成；
所述船体呈空竹形；
所述甲板和所述主体的横截面均呈八边形；
所述船体的中部设有月池；
所述月池内设有钻井立管系统；锚机设于所述甲板上靠近所述月池的位置处；
所述月池的底部设有导缆器；
所述船体的腔室内沿所述月池的侧壁设有破冰压载舱，所述破冰压载舱设于所述船体的底部上，所述破冰压载舱的进水口设于所述月池的侧壁上；
所述船体的下部外侧设有螺旋桨。
2.根据权利要求1所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述船体内设有若干个对称布置的所述破冰压载舱。
3.根据权利要求1所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述船体内设有一个环形的所述破冰压载舱。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述月池的侧壁上设有进水口和下进水口。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述甲板上设有抽水泵与加热系统，所述抽水泵与加热系统的两端分别连接抽水管和排水硬管，所述抽水管的另一端延伸至所述破冰压载舱的底部；所述排水硬管的另一端延伸至所述甲板外侧。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述甲板上设有空气压缩系统，所述空气压缩系统连接一高压空气注射管道，所述高压空气注射管道的另一端延伸至所述破冰压载舱的顶部。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述甲板上设有生活楼和直升机甲板。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述船体的顶部和底部的尺寸相等，中部的外接圆的直径为顶部外接圆直径的三分之一至二分之一之间。
9.根据权利要求8所述的浮式钻井平台，其特征在于：所述船体包括上部和下部的八边体形Ⅰ和中部的八边体型Ⅱ，所述八边体形Ⅰ至所述八边体型Ⅱ的尺寸线性减小。
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