CN1187227A - 提高提升式钻井平台可靠性的方法和一种提升式钻井平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高提升式钻井平台可靠性的方法。该钻井平台(1)包括由工作甲板(19)和基本为平面形状的底部(16)组成的框架(2)以及用于钻井的钻井设备(4),由提升装置(5)操纵的至少3个支腿(3)与框架(2)相连。借助该提升装置,钻井平台(1)可在固定阶段支承于海底,可在脱离阶段与海底脱开,钻进设备(4)可相对框架(2)通过第一传动装置(6)移动,从而使钻井机在钻井状态下可基本在框架(2)外面进行钻井作业。为了提高钻井平台(1)的可靠性,尤其是固定和/或脱离阶段的安全性,在钻井平台(1)的框架(2)下面设置有气床或类似装置,其充气后形成气室(109),该气床可在运输阶段,钻井平台处于运输位置时排气,从而至少减轻海面对框架底部(16)的冲撞。本发明还涉及一种提升式钻井平台。

Description

提高提升式钻井平台可靠性的 方法和一种提升式钻井平台
本发明涉及一种提高提升式钻井平台的可靠性的方法。这种钻井平台包括由工作台和基本为平面形状的底部组成的框架，该框架内至少设置有钻井平台的动力发生和操作设备。由提升装置操作的至少3个支腿与上述框架相连，通过该提升装置，可在固定阶段将钻井平台支承于海底，这是通过将支腿从钻井平台的运输位置所要求的准备位置相对框架沿竖向下降到可至少保持钻井状态的工作位置实现的，另外可在脱离阶段通过相对框架提升支腿，使钻井平台与海底脱开，并且还有用于钻井的钻井设备与所述框架相连。上述钻井设备相对框架可在水平面内移动，该移动可通过由电力，压力介质驱动的驱动器，以及滑轨装置或类似装置实现，从而可在钻井状态在框架外面进行钻井操作。在框架下面形成有气床，其通过充气装置充气，以便减少海面对框架底部的冲撞。
在上述使用场合，现在采用二种类型的钻井平台，一种是所谓半浸没式钻井平台，另一种是上面所描述的自升式钻井平台。这二种钻井平台的区别是，半浸没式钻井平台有一个水下部分，其将实际的工作台支承在水面上。
上述的钻井平台在钻动状态不能稳定地支承于海底，这就是为什么这种钻井平台需要在用于地基钻进设备与钻井平台之间采用价格昂贵而复杂的连接与移动装置，这样尽管有海浪，仍能钻动。与上述提升式钻井平台相比，这种钻井平台的制造和操作费用成倍增加。但是，与现有的提升式钻井平台相比，以上这种钻井平台的一个重要特点是由于其庞大的结构，其可在非常不利的环境，甚至在相当大的海浪中运输。另外，与提升式钻井平台相比，这种钻井平台可以在更深的水域作业，通常可在不小于150米的水域作业。
目前，虽然与上面所述的半浸没式钻井平台相比，提升式钻井平台具有某些的重要优点，但典型的提升式钻井平台存在很多问题。首先，提升式钻井平台的制造和使用要便宜得多，这是基于提升式钻井平台在钻井状态固定在海底上。这就不需要复杂的连接和运输系统了。因为在钻动状态用于钻井的钻进设备不会相对钻井平台的框架有大的移动。可是，现有的这种钻井平台存在一些问题，使其在实际使用中不够安全，在某些作业区的正常环境下也不能作业。
首先，当海浪高度超过2米时，这种钻井平台就不能安全地运输。这是由于这种钻井平台的框架的底部是平的，海浪的撞击会损坏框架和其内设置的装置和设备，尤其是在所谓的转换阶段，即框架高于海平面，钻井平台支承于海底，或者它降至海面上时，或在钻井平台脱离海底时。该钻井平台的底部呈平面状态的部分原因是：该钻井平台的运输是通过拖船或将其置放在运输船的甲板上而运至作业现场的。另一方面，这种类型的钻井平台通常只设置有3个支脚以尽可能降低造价，这也是为什么这种钻井平台的有效工作甲板比较小的原因。这自然会使钻井平台的操作变得困难。此外，通常认为这种类型的钻井平台不够安全，同样是因为这种钻井平台的尺寸小，住留设施与用于钻井作业的钻进设备始终紧靠在一起。
这就是为什么尽管这种类型的提升式钻井平台有优点，但这种类型钻井平台的优点在现有结构中不能得到足够有效地利用，甚至在一些通常的工作环境下，而这些工作环境在某些区域是典型的，本来在这种环境下提升式钻井平台是理想的或者明显优于上面所述的半浸没式钻井平台。
另一方面，以美国专利US3461828为例，人们早已知道，特别是在半浸没式钻井平台中，在钻井平台的框架下面吹空气以便减轻海面对框架底部的冲撞。以上专到给出的技术方案是静止不动的固定结构，其在提升式钻井平台中不能采用，因为它的底部必须是平的以便将其运至作业现场。虽然，从原理上讲上述美国专利中的气床的作用是减轻海平面对框架底部的撞击，实际上在提升式钻井平台中该气床只有完全不同的意义，因为在提升式钻井平台中气床只有在所谓的转换阶段才特别需要。也就是在这个阶段，框架高出海面，钻井平台支承于海底，钻井平台降在海面上，或者钻井平台与海底脱开。实际上这种状态对提升式钻井平台是特别危险的，这在实践中就限制了提升式钻井平台的有效利用。
本发明的提高提升式钻井平台可靠性的方法目的是针对上述的问题给出重要的改进，因而大大提高该领域的知识水平。为了达到这个目的，本发明方法的主要特征在于为了提高提升式钻井平台的可靠性，特别是在固定和/或脱离阶段的安全性，在钻井平台框架下面形成有气室，该气室在钻井平台下于运输位置时可排气，而在固定和/或脱离阶段可充气而形成气床。
本发明方法可以大大提高提升式钻井平台的可靠性，因而有可能实现非常高效率的钻井作业，这就是说，可以使用该钻井平台，将其按照下述方式支承于海底，该方式与现有的钻井平台相比更有效，更便利，作业人员的安全也得到足够的保障。通过向钻井平台下面的气室充气，可使这种形式的钻井平台在困难的环境下作业，而这种困难的工作环境在某些水域是典型的，海浪总是很大，而现有的相应钻井平台不能适应。作为上述钻井平台的一个优选实施例，钻井平台的3个或4个支腿置于钻井机的角部，这样在固定脱离阶段和实际的钻井状态使甲板的面积尽可能地大。在固定脱离阶段的依本发明方法所设置的气室位于钻井平台框架的下面，其在运输位置时可排出气体，这样可通过传统的方式运输钻井平台。由于上述方法，还可按照下述方式进一步提高这种钻井平台的使用效率，该方式为：同时按照可移动方式设置钻井平台的住留设施，最好是至少其部分可移到钻井平台外面。除了心理等的因素之外，这样做对改进这种钻井平台的使用效率具有确实的影响，因为在住留设施的移出的同时便留出了作为工作区域更大的甲板面积。
本发明方法的优选实施例在后附的方法权利要求中给出。
本发明还涉及到一种采用上述方法的提升式钻井平台，该钻井平台的具体结构在涉及该钻井平台的独立权利要求的前序部分给出。该钻井平台的主要特征在相应权利要求的特征部分中给出。
借助本发明，有可能用一种简单而可靠的方法实现提升式钻井平台，它可以用理想的钻井技术进行作业，它可以稳定地支承于海底。本发明的钻井平台比现有的钻井平台具有更大的使用性，特别是当考虑到固定和脱离阶段的安全性时。在钻井平台框架下面设置有气室，它可在运输位置排气，可以采用非常简单和可靠的钻井平台框架底部结构形成，而移动支腿用的提升装置最好设置于框架下面。通过下述方式本发明的钻井平台比现有的钻井平台具有更好的平衡性特别是在钻井状态，该方式为：它不仅可以设置钻进设备，并且可使住留设施移到钻井平台之外。当在钻井期间，钻井设备位于钻井平台的外面，住留设施在相对侧边移到钻井平台外面时，在运输状态和钻井状态会使该钻井平台比现有的钻井平台从总体上说具有更大的平衡性。住留设施可以离开钻进设备，从而可增加作业人员的安全性。当然也给工作甲板带来额外的面积。
本发明的优选实施例在相应提升式钻井平台的从属权利要求中给出。
在以下的描述中，是参照附图对本发明进行具体说明的。在这些图中：
图1a为处于运输状态的应用本发明方法的优选钻井平台的顶视图；
图1b表示处于钻井状态的相应实施例；
图2为处于钻井状态的相应钻井平台的侧视图；
图3表示形成可排空的气室的壁板结构；
图4a为处于运输状态的本发明方法的顶视图；
图4b为处于钻井状态的相应实施例的顶视图；
图5为处于钻井状态的图4a和4b所示的钻井平台的侧视图。
本发明涉及一种提高提升式钻井平台可靠性的方法。该钻井平台1具有由工作甲板1a和基本是平面形状的底部1b组成的框架2，以及用于钻井的钻动设备4在其内至少设置有部分钻井平台1的动力发生和操作设备，至少设置有与上述框架2连接的3个由提升装置5操纵的支腿3，通过该提升装置5，可在固定阶段将钻井平台1支承于海底，这是通过将支腿3从钻井平台1的运输位置所要求的准备位置相对框架2沿竖向下降到可至少保持钻井状态的工作位置实现的，另外可在脱离阶段相对框架2提升支腿3使钻井平台1与海底脱开。钻进设备4可以相对于框架2在水平面内移动，该移动可借助第一传动装置6，比如电力，压力介质和/或相应方式驱动的驱动器，以及滑轨组件或类似部件实现，以便在钻井状态从框架2外面进行钻井操作。在钻井平台的框架下面的气床通过充气装置106充气，以便至少可减轻海面对框架底部的撞击。为了提高钻井平台1的可靠性，特别是考虑到固定和/或脱离阶段的安全性，在框架底部16下面形成有气室10a，该气室在钻井平台的运输阶段可以排气，并且特别是在固定和/或脱离阶段可充气而形成气床或类似体。
图1a表示实现本发明方法的处于运输位置的钻井平台，在这里钻进设备4和住留设施7都位于框架2的上面。图1b和图2分别表示的是钻井状态，在这里作为本发明方法的优选实施例，最好住留设施7和钻进设备4的部分移到框架2之外，这样可以增加框架2中的工作甲板1的可用自由空间。
另外作为本发明方法的一个优选实施例，钻井平台包括支腿3，这些支腿3设置于框架2的角部，上述的气室10a可通过移动壁面结构10a打开或排气，该结构10c最好可相对与上述支腿3相连的支承结构3a移动，直至基本处于竖向或水平的位置。通过上述方式可获得钻井平台的理想结构，由于上述钻井平台的底部仍基本保持平直这样可用传统的运输设备将其从一个工作场地运送到另一个工作场地。
此外作为一个优选实施例，框架的底部16通过附加的支承件11来加强，该支承件11例如为深水管11a，附加的钻进设备和/或类似装置借助框架底部1b的中心部分至少在钻井状态稳定地支承于海底。由此，特别在很困难的环境下可增加上述结构造成的非常大的底面的刚度。
特别是为了提高钻井平台1的安全性和可靠性，可以按照下述方式实现本发明方法，该方式为：如前面所述住留设施7按照移动方式设置，这样至少在钻井状态它可移动而离开钻进设备4，最好至少部分移出钻井平台1的框架2，以便在钻井状态增加框架2中的甲板上的可用自由空间。
图1a～5以示意方式表示采用本发明方法的优选提升式钻井平台。为了增加钻井平台1的可靠性，特别是考虑到固定和/或脱离阶段的安全性，在框架的底部16下面设置有气室10a，它在钻井平台处于运输位置时可排气，在固定和/或脱离阶段可形成气床，其原理可根据图2和图3得出。
作为一个优选的实施例，钻井平台1包括3个支腿，它们基本位于框架2的角部，这样上述气室10a可以通过移动壁面结构10c来打开/排气，壁面结构基本上可相对于与上述支腿3相连的支承结构3a移至基本沿竖向和/或沿水平的位置，如图3所示。
参照图2给出了又一个优选实施例，框架的底部1b通过附加的支承件11来加强，该支承件11比如为深水管11a，附加钻进设备和/或类似装置，通过上述支承件可使框架底部16的中心部分至少在钻井状态稳定地支承于海底。通过上述方式还使框架底部的巨大底面进一步得到加强，尤其是在极端困难的环境下。
如图2和3所示，用于移动支腿3的提升装置5设置于框架2下面的提升装置接纳室5a内，如图3所示，并且它用作支承与壁面结构10c一起共同形成气室10的支承结构3a。通过将提升装置接纳室5a置于框架2的下面，可同时增加框架的工作板上的有效工作空间。
特别是如图3所示，壁结构10c包括板状，或薄板结构，其顶部通过连接件，铰接件和/或类似部件与框架2以可移动方式连接，其侧边X与支承结构3a的相应表面连续接触。当壁面结构10c移动时，壁面结构10c通过驱动装置10d操纵，其可在海浪撞击能量的作用下产生弯曲。
图4a，4b和5以示意方式表示采用本发明方法的提升式钻井平台1的另一个实施例，其中住留设施7按照可通过第二传动装置9产生移动方式设置，以便通过使住留设施7最好沿与钻进设备4的移动方向相反的方向移动，将住留设施移开钻进设备4而使其局部位于钻井平台之外。在本实施例中上述结果可通过将4个支腿3设置于钻井平台1的框架2的角部的方式实现。这样住留设施7的移动还可以在一对支腿3’之间进行，该支腿3’与支腿3”相对，该支腿3”与钻进设备4相连，该钻进设备4沿完全相反的方向基本位于框架2的外侧。参照图5，可移动的住留设施7与紧急出口8c相连，该出口至少局部关闭，工作人员可以免受周围影响的方式撤离钻井平台。比如通过设置最好与住留设施7的预面相连的直升飞机甲板86，可将救生船以下述方式置于住留设施7的下面，该方式为：另外形成遮挡的保护空间8d以便对走向救生船8a的工作人员进行保护。
再参看图5，在内部设置有与住留设施7相连受保护的紧急撤离空间8c和遮挡的保护空间8d，以便使工作人员可借助一个或几个梯子，滑板和/或相应装置往下撤出到上述空间8c和8d下面的海域。作为一个优选实施例，撤离空间8c和保护空间8d基本设置于部分可移动的住留设施7的较低的底边处，该住留设施7可移到框架2的外面。
很明显，本发明不限于上述的实施例，可在基本构思的范围内对本发明进行较大程度的修改。因此从技术上讲，钻井平台中的多种结构和底部形状均可采用本发明的方法。另外，通过下述方式显然与上述的描述相比较，可在钻井平台上设置更多的设备，该方式为：采用可使钻井平台独立移动，与钻井平台相连的推进装置，以及锚固装置等等。

Claims (10)

1.一种提高提升式钻井平台可靠性的方法，该钻井平台(1)包括由工作甲板(1a)和基本为平面形状的底部(1b)组成的框架(2)和用于钻井的钻进设备(4)，在该框架内至少设置有部分钻井平台(1)的动力发生和操作设备，由提升装置(5)操纵的至少3个支腿(3)与框架相连，借助该提升装置，可在固定阶段将钻井平台(1)支承于海底，这是通过将支腿(3)从钻井平台(1)的运输位置所要求的准备位置相对框架(2)沿竖向下降到可至少保持钻井状态的工作位置实现的，另外可在脱离阶段相对框架(2)提升支腿(3)使钻井平台(1)与海底脱开，上述钻进设备(4)可相对框架(2)在水平面内移动，该移动通过第一传动装置(6)实现，该移动通过比如可由电力，压力介质和/或相应方式驱动的驱动器，以及滑轨装置实现以便使钻井状态的钻井作业基本上在框架(2)的外面进行，在钻井平台的框架下面设置有气床或类似公知的装置，其通过充气装置(10b)充气以便减轻海面对框架底面的撞击，其特征在于，为了提高钻井平台(1)的可靠性，特别是考虑到固定和/或脱离阶段的安全性，在框架(2)的底部(1b)下面设置有气室(10a)，该气室在钻井平台处于运输位置时排气，而在固定和/或脱离阶段可充气以便形成气床或类似结构。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法涉及至少设有3个支腿(3)的提升式钻井平台，其特点在于钻井平台(1)中的支腿(3)最好设置于框架(2)的角部，上述气室(109)通过移动侧壁结构(10c)打开/排气，这些侧壁结构最好相对与上述支腿(3)相连的支承结构(3a)移至大致为竖向或水平的位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于框架的底面(1b)通过附加支承结构(11)比如深水管(11a)，附加钻进设备和/或类似装置加强，通过该附加支承框架底部(1b)的中心部分至少在钻井状态可稳定地支承于海底。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的方法，该方法涉及至少还设有供钻井作业人员用的住留设施(7)的钻井平台，此外，钻井平台上最好至少设置有救生船(8a)以供作业人员紧急撤离或者设置有直升机甲板(8b)或类似装置以供空运撤离，其特征在于至少是为了提高钻井平台(1)的安全性和可靠性，上述住留设施(7)按照可移动的方式设置，这样至少在钻井状态，住留设施(7)可移动而远离钻进设备(4)，最好至少部分位于钻井平台(1)的框架(2)的外面。
5.一种提升式钻井平台，该钻井平台(1)包括由工作甲板(1a)和基本为平面形状的底部(1b)组成的框架(2)和用于钻井的钻进设备(4)，在该框架内至少设置有部分钻井平台(1)的动力发生和操作设备，由提升装置(5)操纵的至少3个支腿(3)与框架相连，借助该提升装置，可在固定阶段将钻井平台(1)支承于海底，这是通过将支腿(3)从钻井平台(1)的运输位置所要求的准备位置相对框架(2)沿竖向下降到可至少保持钻井状态的工作位置实现的，另外可在脱离阶段相对框架(2)提升支腿(3)使钻井平台(1)与海底脱开，上述钻进设备(4)可相对框架(2)在水平面内移动，该移动通过第一传动装置(6)实现，该移动通过比如可由电力，压力介质和/或相应方式驱动的驱动器，以及滑轨装置实现以便使钻井状态的钻井作业基本上在框架(2)的外面进行，在钻井平台的框架下面设置有气床或类似公知的装置，其通过充气装置(10b)充气，以便减轻海面对框架底面的撞击，其特征在于，为了提高钻井平台(1)的可靠性，特别是考虑到固定和/或脱离阶段的安全性，在框架(2)的底部(1b)下面设置有气室(10a)，该气室在钻井平台处于运输位置时排气，而在固定和/或脱离阶段可充气以便形成气床或类似结构。
6.根据权利要求5所述的提升式钻井平台，其至少有三个支腿(3)，其特点在于钻井平台(1)中的支腿(3)最好设置于框架(2)的角部，上述气室(109)通过移动侧壁结构(10c)打开/排气，这些侧壁结构最好相对与上述支腿(3)相连的支承结构(3a)移至大致为竖向或水平的位置。
7.根据权利要求6所述的提升式钻井平台，其特征在于，用于移动支腿(3)的提升装置(5)设置于位于框架(2)下面的提升装置接纳室(5a)中，并且最好作为与壁面结构(10c)共同形成气室(10a)的支承结构。
8.根据权利要求7所述的提升式钻井平台，其特征在于壁面结构(10c)由板状，片状结构或类似结构构成，其顶部通过连接件，铰接件和/或类似部件与框架(2)以移动方式连接，其侧边(X)与支承结构(39)的相应表面连续接触，当壁面结构(10c)移动时，壁面结构(10c)由驱动装置(10d)来操纵，它可在海浪撞击能量的作用下产生弯曲。
9.根据权利要求5～8中任何一项所述的提升式钻井平台，其特征在于框架的底面(1b)通过附加支承结构(11)比如深水管(11a)，附加钻进设备和/或类似装置加强，通过该附加支承框架底部(1b)的中心部分至少在钻井状态可稳定地支承于海底。
10.根据权利要求5～9中任何一项所述的提升式钻井平台，其还包括至少一个供钻井平台作业人员用的住留设施(7)，此外，钻井平台上优选至少设置有救生船(89)以供作业人员紧急撤离或者设置有直升飞机甲板(8b)等以供空中撤离，其特征在于至少是为了提高钻井平台(1)的安全性和可靠性，上述住留设施(7)按照可移动的方式设置，至少在钻井状态所述钻井平台包括第二传送装置(9)以将住留设施大致远离钻进设备(4)移动，最好至少其部分移到钻井平台(1)的框架(2)的外面。
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