EA006352B1 - Способ и система для строительства модульных платформ, с которых производится бурение нефтяных и газовых скважин - Google Patents

Abstract

Предложены способ и система для строительства модульных платформ, с которых производится бурение и обслуживание нефтяных и газовых скважин. Множество легко транспортируемых многофункциональных платформенных модулей сочленяют на точке бурения с образованием цельной конструкции платформы. Сочлененные платформенные модули поднимают над поверхностью грунта и устанавливают на одну или несколько опор, присоединенных по меньшей мере к одному из платформенных модулей. Поднятые сочлененные платформенные модули обеспечивают осуществление буровых и производственных операций на точках бурения, расположенных на наземных, прибрежных, арктических, труднодоступных и экологически чувствительных участках.

Description

Настоящее изобретение относится в широком смысле к области бурения и добычи нефти и газа. В конкретном неограничивающем варианте осуществления настоящее изобретение охватывает способ и систему для строительства конструкций типа модульной платформы, с которых производится бурение нефтяных и газовых скважин и которые используются в отдаленных или экологически чувствительных регионах, минимизируя вредное воздействие на почву под этими конструкциями.

Уровень техники

Бурение и обслуживание наземных нефтяных и газовых скважин требует специально выделенных для этого площадей, на которых размещаются буровая вышка и ассоциированное с ней вспомогательное оборудование. Доступ к местам бурения осуществляется с использованием широкого арсенала средств, например дорог, водных или других доступных путей. В случае особо удаленных зон доступ к точке бурения иногда осуществляется с помощью воздушных перевозок, т.е. вертолетами или самолетами, или и теми, и другими.

На некоторые потенциальные зоны поиска или добычи нефти и газа накладываются различные специальные ограничения, которые делают транспортирование бурового оборудования на точку бурения трудным или даже невозможным. Например, нефть и газ могут быть найдены в местах, в которых вблизи поверхности накапливается вода, например в болотах, джунглях, тундре, торфяниках, зоне вечной мерзлоты, на приливно-отливных отмелях и обмелевших озерах. В случае болот, торфяников и приливноотливных отмелей почва, как правило, является слишком мягкой для того, чтобы выдержать грузовой транспорт и другое тяжелое оборудование. В случае тундры и зоны вечной мерзлоты почва может выдерживать тяжелое оборудование только в течение зимних месяцев.

Кроме того, некоторые нефтяные и газовые буровые скважины расположены в экологически чувствительных регионах, так что наземный доступ к ним с использованием обычных транспортных средств может привести к повреждению почвы или ухудшить условия на территории размножения диких животных и птиц и/или на путях их миграции. Подобные экологические проблемы особенно остры применительно, например, к арктической тундре или к зонам вечной мерзлоты. В таких областях дорожное строительство либо запрещено, либо ограничено организацией временного доступа в течение определенного сезона.

Например, существенные запасы нефти и газа имеются на крайнем севере Канады и Аляски. Однако бурение в этих регионах связано с существенными техническими трудностями и с угрозами для экологии. Возможности наземного бурения в настоящее время обеспечиваются использованием специальных транспортных средств, таких как ВоШдоик™, которые могут передвигаться по ледовым дорогам, сооружаемым в замерзшей тундре.

Ледовые дороги строятся путем разбрызгивания воды на замерзшую поверхность при очень низких температурах. Обычно они имеют ширину около 10,5 м и толщину около 15 см. На стратегических участках ширину ледовых дорог увеличивают для того, чтобы обеспечить возможность стоянок и разворота.

Наземное бурение в арктических регионах в настоящее время производится с квадратных ледовых площадок с размером стороны около 150 м. В типичном случае ледовые площадки строятся из листов льда толщиной около 18 см. Сама буровая вышка ставится на ледовую площадку большей толщины, составляющей, например, от примерно 18 до примерно 30 см. Резервный отстойник обычно сооружается с толщиной стенок около 60 см и снабжается ледяной бермой, выступающей по меньшей мере на 60 см над уровнем содержимого отстойника. Подобные резервные отстойники, которые называют также камерами для сбора отходов с ледяной бермой, обычно имеют емкость, составляющую около 1300 м³, пригодную для сбора и хранения примерно 425 м³ выемки и вытекающего потока. В дополнение к ледовым дорогам и к площадкам для бурения участок в арктическом регионе, где производится бурение, обычно снабжается взлетной полосой, представляющей, по существу, широкую протяженную ледовую дорогу, построенную описанным выше методом.

Ледовые дороги могут иметь длину, составляющую десятки и сотни километров, в зависимости от степени близости или удаленности имеющейся инфраструктуры. Пресная вода, необходимая для сооружения ледовых дорог, обычно забирается из озер и прудов, которые в данных регионах, как правило, весьма многочисленны. Сооружение ледовой дороги в типичном случае требует около 2400 м³ воды на километр пути. Кроме того, около 470 м³ воды на километр пути расходуется в течение зимнего сезона для поддержания дороги в рабочем состоянии. Отсюда следует, что для поддержания ледовой дороги длиной около 16 км будет необходимо извлечь из близлежащих озер и разбрызгать вдоль выбранного маршрута в сумме около 7500 м³ воды.

Сооружение взлетной полосы обычно требует около 4700 м³/км воды, а одной площадки для бурения - около 6400 м³ воды. Для обеспечения операций бурения на типичной скважине, функционирующей в течение 30 дней, дополнительно требуется 76 м³ воды, что соответствует примерно 2300 м³ воды на одну скважину. Вахтовый поселок на 75 человек требует для своего существования еще около 20 м³ воды ежедневно, т.е. около 600 м³ воды ежемесячно. Иногда с одной площадки производится бурение от двух до четырех скважин с боковым стволом в каждой скважине, так что для обеспечения рабочего состояния площадки требуется еще большее количество воды.

- 1 006352

Таким образом, потребности в пресной воде для осуществления зимнего бурения, предусматривающего, например, наличие 7 скважин, 120 км дорог, взлетную полосу, вахтовый поселок на 75 человек, проходку 5 новых скважин плюс возобновление работ на двух скважинах, остававшихся незаконченными, могут составлять десятки тысяч тонн в год.

В настоящее время наземное бурение в Арктике осуществляется только в зимние месяцы. В типичном случае дорожные работы начинаются в начале января одновременно со строительством вахтовых поселков и сборкой буровых установок. Из-за отсутствия ледовых дорог начальная доставка грузов производится с помощью специальных транспортных средств типа ВоШдопх™, пригодных для использования даже в удаленных областях арктической тундры. Буровые операции обычно начинаются в начале февраля и продолжаются до середины апреля, когда все оборудование и содержимое резервных отстойников должно быть удалено до того, как начнется таяние дорог и площадок. Однако в северной части Аляски тундра закрыта для всех видов транспорта с 15 мая по 1 июля в связи с гнездованием птиц. Если демонтаж производится достаточно поздно, перспективы бурения могут быть полностью оценены до эвакуации бурового оборудования. В противном случае вся инфраструктура должна быть удалена, а затем восстановлена в следующем сезоне.

Из изложенного должно быть понятно, что у современной технологии арктического бурения имеется несколько недостатков. Значительные объемы воды выкачиваются из прудов и озер; затем эта вода тает и снова превращается в стоки с поверхности земли. Кроме того, ледовые дороги могут подвергнуться загрязнению смазочными маслами, консистентной смазкой, антифризом и резиновыми продуктами. В дополнение к воздействию на экологию, экономические затраты, связанные с арктическим бурением, очень высоки. Работы могут проводиться только во время самой холодной части года, которая в типичном случае продолжается меньше 4-5 мес. Таким образом, собственно бурение и испытания могут проводиться в пределах временного окна, составляющего от двух до четырех месяцев или даже менее. Таким образом, производственная активность может продолжаться менее полугода. В начале каждого сезона бурения необходимо заново построить дороги и площадки для бурения, а оборудование должно каждый раз доставляться в точку бурения и вывозиться из нее, что связано с большими финансовыми и экологическими издержками.

Сущность изобретения

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предлагаются способ и система для возведения сочленяемых модулей, образующих платформу, с которой может производиться бурение и обслуживание нефтяных и газовых скважин либо на земле, либо на относительно мелкой воде, например, глубиной 2,5 м или менее. Таким образом, изобретение может быть реализовано в различных условиях, касающихся бурения и состояния окружающей среды, например на твердой земле, в болотах, топях, тундре, зонах вечной мерзлоты, на мелких озерах и на приливно-отливных отмелях.

В одном из вариантов осуществления изобретения сочлененные модули платформы и соответствующее буровое оборудование расположены над поверхностью земли. В дальнейших вариантах предлагаются модульные платформы, пригодные для установки рядом с буровой установкой другого оборудования и конструкций. В соответствии с различными вариантами изобретения модульные конструкции платформы могут транспортироваться к точке бурения с помощью различных транспортных средств, например на грузовиках (или тягачах), рельсовым транспортом, водным транспортным средством, аппаратом на воздушной подушке, воздушным транспортным средством (в частности, вертолетом). В других вариантах конструкции модульной платформы являются многофункциональными и могут сочленяться между собой различным образом для того, чтобы сформировать различные части буровой площадки, например буровую платформу, вспомогательную платформу для вспомогательного бурового оборудования, платформу для сбора отходов, расположенную под буровой платформой и приспособленную для накопления и хранения выемки и вытекающего потока и др.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения модульная конструкция платформы содержит множество наращиваемых многофункциональных платформенных модулей, которые сочленяются друг с другом на точке бурения для формирования цельной конструкции платформы. В некоторых вариантах предусматривается, что опоры для фиксации платформенных модулей заранее заглубляются в грунт или закрепляются иным образом в точке бурения до начала доставки платформенных модулей. В других вариантах модульные секции конструкции платформы собирают в месте, удаленном от точки бурения и затем транспортируют к точке бурения, где собранные секции присоединяют одна к другой и закрепляют в заданном положении посредством опор, которые были закреплены в грунте до доставки секций. Предусматриваются также варианты, в которых опоры забивают или устанавливают иным способом, например с использованием подъемного крана или какого-либо другого подходящего устройства после доставки модулей на точку бурения.

Согласно некоторым вариантам модульные секции соединяют таким образом, что различные части конструкции платформы располагаются на различной высоте, причем некоторые части такой конструкции выделяются только для осуществления бурения или иных операций, тогда как другие части используются для осуществления вспомогательных функций, таких как складирование материалов, возведение жилых помещений, сбор отходов и т.п. Например, в определенных вариантах изобретения две или более

- 2 006352 частей платформы, взаимно смещенных в вертикальном направлении (т.е. закрепленные точно или почти одна над другой) прикреплены к общим опорам с целью формирования зон, выделенных для различных функций, ассоциированных с бурением и добычей нефти и газа.

Независимо от того, производится ли сборка платформы полностью на точке бурения или используются секции, собранные в удаленном месте, конструкции, образующие модульную платформу, имеют такие формы и размеры, что могут транспортироваться к точке бурения самыми различными средствами, например грузовым автомобильным транспортом, рельсовым транспортом, вертолетом или аппаратом на воздушной подушке. Согласно еще одному варианту изобретения модули сконфигурированы таким образом, что они обладают плавучестью и могут буксироваться по воде к месту бурения соответствующим водным транспортным средством, таким как лодка или аппарат на воздушной подушке.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения некоторые платформенные модули содержат структурные грузонесущие части, служащие опорами для буровой вышки и тяжелого оборудования, такого как буровые лебедки, двигатели, насосы, краны и др. В некоторых вариантах изобретения в состав платформенных модулей входят модули специального назначения, например модули для складирования труб, модули для складирования материалов, таких как цемент, буровой раствор, топливо, вода и т.д., а также модули для оборудования, в которых размещают соответствующее оборудование, в частности генераторы или оборудование для работы с текучими средами. Другие варианты предусматривают использование модулей, сформированных вместе с опорами, закрепленными в определенных местах модуля. В альтернативных вариантах у платформенных модулей имеются вырезы или выемки, расположенные по углам (или на других участках модуля), в которых могут быть закреплены опоры (или через которые опоры могут быть проведены). После этого опоры присоединяют к одному или к нескольким приемным элементам, расположенным на платформенных модулях. В некоторых конкретных вариантах опоры прикрепляют к платформенным модулям с помощью присоединительных элементов того же типа, что и используемые для сочленения платформенных модулей друг с другом. Однако в альтернативных вариантах опоры фиксируют с использованием других присоединительных элементов, например крепежа, способного выдерживать значительные постоянные нагрузки, т.е. подбираемого с учетом нагрузки, которую впоследствии должен выдерживать соответствующий модуль. В других вариантах грузонесущими элементами являются сами опоры, причем нагрузка, создаваемая оборудованием и конструкцией, установленной над опорами, распределяется между опорами и присоединенными к ней платформенными модулями. Предусмотрены также варианты, в которых грузонесущие опоры полностью несут нагрузку, создаваемую оборудованием и конструкцией, установленной над опорами.

В одном из конкретных вариантов изобретения опоры приспособлены для забивания или заглубления в грунт иным способом для того, чтобы нести поднятую над землей буровую платформу. В других вариантах элементы, образующие опоры, заканчиваются снизу подножьем, например, в форме плоской металлической плиты, выполненной заодно с наружной частью опоры или прикрепленной к ней и служащей для того, чтобы нести конструкцию платформы. Согласно другим вариантам подобное подножье используется совместно с другими видами связей; например, опора может быть пропущена насквозь через конструкцию подножья, а ее нижний конец заведен в небольшое углубление, выполненное в грунте, после чего нижнее окончание опоры расширяется (раздувается) внутри полости.

Имеются также варианты, согласно которым в опорах имеются каналы для прохождения потоков текучих или псевдотекучих сред, таких как воздух, хладагенты, цемент и др. В других вариантах опора имеет в своем составе мешок, который надувают воздухом или иными текучими средами для того, чтобы повысить грузонесущую способность опор. Согласно некоторым вариантам изобретения для обеспечения дополнительной грузонесущей способности опор мешок при его надувании выступает из нижней части опоры с заходом в грунт.

Согласно еще одному варианту изобретения, который представляется эффективным, опоры выполнены с возможностью извлечения их из грунта после завершения бурения для того, чтобы минимизировать вредное воздействие на почву вокруг точки бурения. В других вариантах опоры выполнены разборными в месте расположения замкового соединения, находящегося вблизи уровня земли или, что еще более предпочтительно, ниже этого уровня, так что единственная часть опоры, которая остается в зоне бурения после эвакуации оборудования, находится ниже уровня земли и впоследствии может быть покрыта цементом, грунтом или иным желаемым материалом.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения множество платформенных модулей транспортируют к первой точке бурения, используя известные транспортные средства. Платформенные модули выполнены легко транспортируемыми с помощью известных транспортных средств, например вертолета, рельсового транспорта, а также аппарата на воздушной подушке или же (если это необходимо) посредством специального транспортного средства, способного минимизировать вредное воздействие на окружающую среду в процессе своего передвижения. Платформенные модули специально приспособлены для присоединения друг к другу, причем их сборку осуществляют на буровой точке. В альтернативном варианте эти модули собирают в удаленном месте в секции с последующим транспортированием секций. Согласно одному из вариантов смежные части конструкции перед их транспортированием присоединяют одна к другой так, что модули, которые в составе собранной платформы будут

- 3 006352 смежными, например модули, на которых будут находиться жилые помещения, платформы для хранения оборудования, или модули для сбора отходов окажутся сочлененными до начала транспортировки.

В соответствии с одним из вариантов способа по изобретению сборку модульной конструкции производят на точке бурения и прикрепляют ее к опорам, забитым в землю до начала доставки модулей к точке бурения. Затем собранную часть структуры поднимают над точкой бурения. В некоторых вариантах способа буровое оборудование устанавливают на модульную конструкцию еще до ее подъема или вслед за этим подъемом. После установки бурового оборудования производят бурение одной или более скважин.

Согласно способу по изобретению, особенно полезному для применения в условиях неблагоприятного климата, например в арктических регионах, транспортирование модулей к точке бурения и построение первой очереди платформы, а также ее подъем осуществляют в течение зимнего сезона, пока грунт способен выдерживать вес транспортных средств и бурового оборудования. После того как платформа поднята на заданную высоту, бурение с нее может производиться круглогодично.

В рамках еще одного варианта изобретения осуществляют транспортирование второго платформенного модуля на вторую точку бурения. Второй платформенный модуль прикрепляют к одной или более опорам и поднимают на требуемую высоту для того, чтобы образовать законченную вторую буровую платформу или ее основу. Когда становится желательным произвести бурение со второй буровой платформы, буровое оборудование полностью или частично транспортируют с первой платформы на вторую и устанавливают на этой второй платформе. В следующем варианте изобретения буровое оборудование доставляют из близлежащей зоны складирования, например, находящейся на первой буровой платформе или на находящемся поблизости транспортном средстве. В соответствии с другим вариантом буровое оборудование используют для бурения скважин со второй платформы в рамках мультисезонной программы многоточечного бурения или с целью формирования вспомогательной скважины, например для глушения скважин, пробуренных с первой платформы.

В других вариантах секции платформы обладают вертикальной модульностью, позволяющей крепить первую поднятую секцию к тем же опорам, что и вторую секцию платформы, расположенную точно или почти точно над первой секцией. Согласно еще одному варианту буровое оборудование (такое как буровые коронки, буровые трубы и пр.), складированное на нижнем платформенном модуле, подается с нижней платформы на верхнюю платформу для использования в процессе бурения. При этом выемка и вытекающий поток, возникающие в результате операций, выполняемых на верхней платформе, имеют возможность падать сквозь решетку, специальный сток или иные соответствующие средства таким образом, чтобы накапливаться и храниться на поверхности или внутри модулей нижней платформы. Благодаря этому сокращается количество отходов, которые образуются в процессе бурения и добычи и которые в противном случае падали бы на землю. В других вариантах вся конструкция платформы (или в некоторых случаях определенные части этой конструкции) охвачена дополнительным устройством удерживания отходов, например, в виде листа брезента или холста, расположенного под этой конструкцией для того, чтобы улавливать и удерживать отходы, которые падают на него сверху.

Согласно следующим вариантам это дополнительное устройство удерживания отходов может само служить в качестве дополнительного пространства в составе платформы, пригодного для складирования оборудования, не используемого в данный момент, или же для улавливания оборудования или иных предметов, которые упали с платформы и в противном случае погрузились бы в воду, находящуюся под платформой. При этом предусматриваются варианты, согласно которым дополнительное устройство удерживания отходов имеет поперечный размер, превышающий ширину платформы, так что отходы и потоки, направленные с платформы горизонтально, также будут улавливаться.

Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, транспортируемые модульные секции платформы, раскрытые в данном описании, могут быть собраны с получением платформ различной формы и размеров. Например, эти секции могут быть использованы для образования, по существу, единой буровой конструкции или нескольких меньших конструкций, установленных поблизости одна от другой и обслуживаемых поочередно (или комбинации из этих вариантов). В результате может быть создан комплект передвижных наземных полупостоянных конструкций, которые способны повысить суммарную эффективность буровых платформ, устанавливаемых в удаленных или труднодоступных местах, минимизировать воздействие на окружающую среду со стороны операций бурения и добычи и которые затем могут быть удалены без нанесения существенного ущерба поверхности земли под точкой (точками) бурения. Многофункциональный характер сочленяемых модулей будет способствовать эффективному распределению оборудования между соседними точками бурения и уменьшит воздействие операций бурения на окружающую среду.

Перечень чертежей

На фиг. 1 представлено перспективное изображение буровой платформы, построенной с использованием изобретения;

на фиг. 2 показаны в перспективном изображении различные платформенные модули и опоры, ожидающие сборки согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3 показаны в перспективном изображении различные платформенные модули и опоры по

- 4 006352 фиг. 2 после сборки согласно настоящему изобретению;

на фиг. 4А-4С в перспективном изображении представлены примеры платформенных модулей специального назначения, соответствующих изобретению;

фиг. 5А и 5В соответствуют перспективному изображению альтернативных вариантов крепления опор согласно изобретению;

фиг. 6А и 6В иллюстрируют подъем собранных платформенных модулей согласно настоящему изобретению;

фиг. 7А-7Е иллюстрируют особенности выполнения опор для платформ согласно настоящему изобретению;

на фиг. 8 представлено оборудование для возобновляемого получения энергии, установленное на платформе согласно изобретению;

фиг. 9Ά-9Ό иллюстрируют реализацию программы многоскважинного бурения согласно изобретению;

на фиг. 10А-10С представлены дополнительные иллюстрации программы многоскважинного бурения согласно изобретению.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

В соответствии с вариантом, приведенным в качестве примера на фиг. 1 , буровая платформа 11 содержит множество сочлененных платформенных модулей 13, поднятых над поверхностью земли с помощью множества опор 15. В соответствии с изобретением платформа 11 выполнена с возможностью нести оборудование различных типов и различные вспомогательные сооружения, используемые при бурении или добыче нефти и газа, например буровую вышку 17, подъемный кран 19, вертолетную площадку 21, помещение 23 для бурового раствора, главные резервуары 25 для хранения добытого продукта, а также трубчатые детали 27, применяемые при нефтедобыче. Оборудование и сооружения, изображенные на фиг. 1 , не представляют собой исчерпывающие примеры, и специалистам в данной области будет понятно, что, не выходя за пределы настоящего изобретения, на платформе 11 можно разместить также многие другие виды сооружений и оборудования.

Согласно соответствующему варианту изобретения буровая платформа 11 может быть сооружена путем транспортирования множества сочленяемых платформенных модулей 13 и множества опор 15 к точке бурения с последующей сборкой различных модулей 13 и опор 15 с образованием, по существу, единой (цельной) конструкции. Размеры и вес платформенных модулей 13 выбирают таким образом, чтобы их можно было транспортировать к точке бурения с помощью различных транспортных средств, таких как вертолет, грузовой автомобильный транспорт, рельсовый транспорт или аппарат на воздушной подушке. В примере осуществления, представленном на фиг. 1, сочленяемые платформенные модули 13 построены в виде коробчатых конструкций, выполненных из стали или из каких-либо иных материалов, например из металлических композитов, и имеют около 1 2 м в длину и от 3 до 6 м в ширину. Однако формы и размеры модулей, представленных в данном описании, приводятся только в качестве иллюстративных примеров, так что специалистам будет понятно, что, не выходя за пределы изобретения, этим модулям могут быть приданы и другие формы, размеры и конфигурации. Например, в рамках изобретения платформенные модули могут быть снабжены несущим нижним элементом или, наоборот, выполнены вообще без дна.

Согласно одному из вариантов изобретения некоторые платформенные модули содержат структурные грузонесущие части для установки на них буровых вышек и тяжелого оборудования, такого как буровые лебедки, моторы, двигатели, насосы, краны и т.д. В других вариантах в состав платформенных модулей могут входить модули специального назначения, например модули для складирования труб, модули для складирования материалов, таких как цемент, буровой раствор, топливо, вода и т.д., а также модули для оборудования, на которых размещают соответствующее оборудование, в частности генераторы, оборудование для работы с текучими средами и др.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения опоры 1 5 образованы трубчатыми элементами, на концах которых имеются сочленяемые замковые соединения, позволяющие сформировать опоры требуемой длины. Однако опоры могут иметь и иную форму поперечного сечения или иную конфигурацию, например представлять собой забиваемые сваи. В одном из конкретных вариантов изобретения опоры приспособлены для забивания или заглубления в грунт иным способом для того, чтобы поддерживать поднятую над землей буровую платформу или иные грузонесущие конструкции. В других вариантах нагрузка, создаваемая грузонесущей конструкцией, распределена путем прикрепления данной конструкции, в дополнение к платформенным модулям, непосредственно к одной или к нескольким опорам. Согласно другим вариантам различные конструкции полностью закрепляются на опорах, а не на платформенных структурах из соображений удобства. Например, на опоре, проходящей вертикально между двумя уровнями платформы, на уровне глаз может быть закреплен узел связи.

В других вариантах опоры образуются из секций, которые могут быть присоединены одна к другой для формирования опоры требуемой длины. В одном из конкретных вариантов все опоры после завершения сборки платформы имеют примерно одинаковую длину, однако, в других вариантах используются опоры различной длины для того, чтобы учесть различные значения высоты, на которую подняты раз

- 5 006352 личные части платформы, и/или непостоянство уровня почвы под платформой. Согласно некоторым вариантам в опорах имеются каналы для прохождения потоков текучих или псевдотекучих сред, таких как воздух, хладагенты или цемент. В других вариантах опора содержит мешок, который надувают воздухом или иными текучими средами для того, чтобы повысить грузонесущую способность опор. Согласно некоторым вариантам изобретения для обеспечения дополнительной грузонесущей способности опор мешок при его надувании выступает из нижней части опоры с заходом в грунт.

Возможны также варианты, которые предусматривают использование модулей, сформированных вместе с опорами, закрепленными в определенных местах модуля. В альтернативных вариантах платформенных модулей они имеют вырезы или выемки, расположенные по углам (или на других участках), в которых могут быть закреплены опоры (или через которые опоры могут быть проведены). После этого опоры присоединяют к одному или к нескольким приемным элементам, расположенным на платформенных модулях. В некоторых конкретных вариантах опоры прикрепляют к платформенным модулям с помощью присоединительных элементов того же типа, что и используемые для присоединения платформенных модулей друг к другу. Однако в альтернативных вариантах опоры фиксируют с использованием других присоединительных элементов, например, крепежа, подбираемого с учетом нагрузки, которую впоследствии должен выдерживать соответствующий модуль.

Согласно дальнейшему варианту изобретения, который представляется эффективным, опоры 15 выполнены с возможностью извлечения их из грунта после завершения бурения. В некоторых вариантах опоры выполнены разборными в месте расположения замкового соединения и разделяются в данном месте после того, как бурение завершено, с оставлением только самых нижних, заглубленных в землю частей опор 15. Тем самым минимизируется вредное воздействие на почву вокруг точки бурения. В соответствии с другим аспектом изобретения части опор 15, которые остаются в земле по завершении разборки, после эвакуации оборудования покрывают цементом, грунтом или иным желаемым материалом.

В определенных вариантах вся конструкция платформы (или в некоторых случаях определенные части этой конструкции) снабжена дополнительным (не изображенным на чертеже) устройством удерживания отходов, например, в виде листа брезента или холста, расположенного под этой конструкцией для того, чтобы улавливать и удерживать отходы, которые падают на него сверху. В других вариантах это дополнительное устройство удерживания отходов может само служить в качестве дополнительного пространства в составе платформы, пригодного для складирования оборудования, не используемого в данный момент, или же для улавливания оборудования или иных предметов, которые упали с платформы и в противном случае ударились бы о землю или погрузились бы в воду, находящуюся под платформой. При этом дополнительное устройство удерживания отходов может иметь поперечный размер, превышающий ширину платформы, так что отходы и потоки, направленные с платформы горизонтально, также будут улавливаться.

Как показано далее на фиг. 3, платформенные модули 13 сочленены (соединены) друг с другом и по меньшей мере часть из них поднята над землей на опорах 15. В соответствии с одним из вариантов сначала производят сборку всей буровой платформы из платформенных модулей 13, когда вся конструкция еще находится на земле. Затем ее поднимают как единое целое и устанавливают на множество опор 15. В альтернативном варианте соединяют между собой несколько платформенных модулей 13 и поднимают их для того, чтобы образовать ядро, к которому затем присоединяют другие поднимаемые платформенные модули.

Для того чтобы проиллюстрировать многофункциональный характер платформенных модулей, на фиг. 4А-4С приведены различные варианты выполнения этих модулей, соответствующих настоящему изобретению. Так, на фиг. 4А представлен модуль 13а для сбора текучих сред (или отходов). Согласно одному из вариантов изобретения на углах модуля 13а для сбора текучих сред имеются отверстия 27 для ввода в них опор. При этом модуль 13а для сбора текучих сред представляет собой резервуар, имеющий полую коробчатую конструкцию. У данного модуля имеется входное отверстие или труба 29, которая служит для подачи текучих сред или отходов внутрь модуля 13а (для сбора текучих сред) или из него. В соответствии с некоторыми вариантами изобретения модуль 13а для сбора текучих сред используется, например, вместо традиционного резервного отстойника для того, чтобы сбрасывать в него для хранения поток жидкости, поступающий из буровой вышки в процессе добычи, или для смыва и хранения выемки и других отходов, возникающих на буровой платформе. Согласно одному из таких вариантов, особенно эффективному в регионах с повышенной экологической чувствительностью в отношении бурения, модули 1 3 а для сбора текучих сред вывозятся вместе с содержимым, например с заполняющими их сточными водами. Тем самым исключается необходимость обработки жидких отходов на месте и уменьшается риск пролива жидких отходов в окружающую среду.

Пример, представленный на фиг. 4В, соответствует структурному грузонесущему модулю 13Ь. В некоторых из вариантов изобретения грузонесущий модуль 13Ь представляет собой коробчатую конструкцию с отверстиями 31 для опор, расположенными по его углам. Однако в других вариантах грузонесущий модуль 13Ь сконструирован без элементов, предназначенных для введения опор; вместо этого, он выполнен с возможностью присоединения только к другим модулям. В соответствии с представленным примером грузонесущий модуль 13Ь снабжен внутренними структурными усиливающими плитами 33,

- 6 006352 придающими данному модулю повышенную прочность и большую структурную жесткость. Внутренние структурные усиливающие плиты 33 приведены только в качестве примера; применимы также с учетом предъявляемых требований и другие усиливающие структуры, включая фермы, двутавровые балки и сотовые структуры. В конкретных вариантах модуль 13Ь выполняется в различных модификациях для того, чтобы образовать конструкции различных типов, например полы для жилых помещений или опорные элементы для буровой вышки и других тяжелых образцов бурового оборудования. В некоторых вариантах для изготовления платформенных модулей 1 3 используются разнообразные материалы, включая алюминий, титан, сталь и композитные материалы.

На фиг. 4С приведен коробчатый модуль 13с для оборудования, в котором может находиться различное оборудование, пригодное для использования при проведении бурения или выполнении вспомогательных операций. В представленном примере установленное оборудование включает центрифуги 37, приводимые в действие электродвигателями 39 и присоединенные к различным манифольдам 41 для воздействия на потоки твердых и текучих сред. В других вариантах модуль 13с для оборудования содержит оборудование других типов, например насосы, гидроциклоны, трубы для буровой колонны и др. Из сказанного специалисту в данной области должно быть ясно, что в процессе сборки используются различные типы модулей 13с для оборудования, обеспечивающие как формирование структурной платформы, так и средства для хранения базового и вспомогательного оборудования, используемого при выполнении операций бурения.

На фиг. 5А и 5В представлены различные варианты крепления опоры к платформенному модулю. Показанный на фиг. 5А модуль 13й снабжен одним или более отверстиями 43 для трубчатой опоры. Эти отверстия расположены в углах данного модуля. Опора (не изображена) выполняется с возможностью ее проведения через отверстие 43. В различных вариантах изобретения предусматривается фиксация опоры в заданном положении относительно отверстия 43 в модуле с использованием любых подходящих для этого средств, таких как клиновые захваты, штифты, муфты и т.д. В примере, представленном на фиг. 5В, модуль 13е имеет прямоугольный вырез 45, сформированный на одном из его углов (модуль может иметь и более одного выреза данного типа). В соответствующих вариантах выполнения модуля вырез 45 выполнен с возможностью установки в него либо простого вкладыша 47, либо вкладыша 49, приспособленного для установки опоры (опорного вкладыша). В тех случаях, когда введение опоры не требуется, в вырезе 45 закрепляется вкладыш 47. В других вариантах используется опорный вкладыш 49, снабженный отверстием 51, форма которого обеспечивает возможность ввода в него со скольжением соответствующей опоры (не изображена). При этом в соответствующих вариантах предусмотрено закрепление либо вкладыша 47, либо опорного вкладыша 49 в вырезе 45 посредством болтов или других подходящих крепежных средств.

На фиг. 6 А и 6В показан комплект сочлененных модулей 13£-3_), структурно связанных с множеством опор 15. В соответствии с одним из вариантов изобретения количество опор выбирается достаточным для того, чтобы обеспечить надежное восприятие веса как взаимосвязанных модулей 13£-13_), так и оборудования, которое должно быть на них установлено (не изображено). В одном из вариантов модули 13£-13_) на фиг. 6 А, 6В относятся к тому же типу, что и изображенные на фиг. 5В. Соответственно, на углах этих модулей, в зависимости от их положения, закрепляют либо вкладыши 47, либо опорные вкладыши 49 под опоры 15. Затем через отверстия соответствующих вкладышей проводят опоры 15 требуемой длины, после чего эти опоры вводят в грунт путем разбуривания выемки, забивают или иным способом заглубляют в грунт на требуемую глубину. В соответствующих вариантах предусматривается также, что опоры снабжены каналами для протекания по ним текучих сред, таких как воздух, хладагенты, цемент и т. д. В других вариантах в состав опоры входит мешок, который надувают воздухом или иными текучими средами для того, чтобы повысить грузонесущую способность опор. В некоторых вариантах для обеспечения дополнительной грузонесущей способности мешок при его надувании выступает из нижней части опоры с заходом в грунт.

Согласно варианту изобретения, который представляется эффективным, опоры выполнены с возможностью извлечения их из грунта после завершения бурения для того, чтобы минимизировать вредное воздействие на почву вокруг точки бурения. В других вариантах опоры выполнены разборными в месте расположения замкового соединения, находящегося вблизи уровня земли или, что еще более предпочтительно, ниже этого уровня. В результате единственная часть опоры, которая остается в зоне бурения после эвакуации оборудования, находится ниже уровня земли и впоследствии может быть покрыта цементом, грунтом или иным желаемым материалом.

В одном из вариантов после закрепления опор 15 в грунте сочлененные модули 13£-13_) поднимают в положение, показанное на фиг. 6В. Как показано на фиг. 6 А, при осуществлении подъема сочлененных модулей 13£-13_) применяют подъемные механизмы 55. Эти подъемные механизмы, служащие для подъема платформенных модулей, могут быть, например, гидравлическими или механическими. В других вариантах взаимосвязанные модули поднимают, например, посредством кранов, вертолетов или других подходящих для этой цели устройств, как это должно быть очевидно специалисту в данной отрасли. Хотя на фиг. 6А, 6В изображены трубчатые опоры, в других вариантах могут быть применены опоры, имеющие иную форму поперечного сечения или иную конфигурацию.

- 7 006352

На фиг. 7А-7Е иллюстрируются различные детали опор, используемых согласно изобретению. На фиг. 7А показана часть модуля 13η, поднятая на некоторую высоту по опоре 15п. В представленном варианте опора 15п представляет собой трубчатый элемент, имеющий основную и кольцевую полости 61, 63 для протекания потока. Таким образом, опора 15п выполнена с возможностью обеспечения циркулирующего потока соответствующих текучих сред, например хладагентов или воды. Согласно некоторым вариантам опора 15п содержит извлекаемую секцию 65, расположенную в ее нижней части и служащую для закачки цемента или для подачи других текучих сред сверху вниз через основную полость 61 . В варианте, представленном на фиг. 7А, цемент 67 или какой-либо иной материал, например комбинация воды и камней, закачивается в грунт ниже извлекаемой секции 65. Цемент 67 создает подножье (подушку) для опоры 15п.

Как показано на данной фигуре, в некоторых вариантах используются дополнительные секции (типа трубчатой секции 69) для наращивания трубы 15п с целью обеспечения требуемой поддержки модуля 13п. В соответствии с другими вариантами опора 15п может содержать разборное соединение 71 (например, замок), благодаря которому нижний конец опоры может быть отделен и оставлен в грунте, когда платформу будут окончательно удалять с точки бурения. В некоторых зонах, особенно чувствительных в экологическом отношении, нижний конец опоры, закрепленный в грунте, может быть покрыт, например, цементом или грунтом.

На фиг. 7В представлена конфигурация, в которой в состав опоры 15т входит надуваемый мешок 73, расположенный на ее нижнем конце. Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения надуваемый мешок 73 надувают соответствующей текучей средой, например воздухом или, альтернативно, цементом, для того, чтобы уплотнить землю вокруг нижнего конца опоры 15т и создать дополнительную поддержку для этой опоры.

В вариантах по фиг. 7С и 7Ό на виде сверху показано, что опора 15 может быть снабжена дополнительной опорной конструкцией (подножьем) 74, например, в виде плоской металлической плиты, соединенной скобами с внешней частью опоры 15, несущей конструкцию платформы. Как показано на фиг. 7Е, дополнительная опорная конструкция 74 может быть применена в сочетании с другими средствами закрепления опоры в грунте, например с представленными на фиг. 7А и 7В, или с небольшим углублением в грунте, внутри которого может быть расширено (раздуто) нижнее окончание опоры 15.

Далее, как показано на примере, приведенном на фиг. 8, на платформе могут быть установлены источники возобновляемой энергии, например набор 75 солнечных панелей и ветряные электрогенераторы 77. Названные источники энергии обеспечивают энергией различное оборудование, необходимое для бурения, например насосы, компрессоры и центрифуги. В других вариантах данные источники энергии обеспечивают энергией также получение гидратов. При таком использовании источников возобновляемой энергии они минимизируют потребности буровой платформы в топливе и одновременно минимизируют загрязнение воздуха, а также обеспечивают сохранение эксплуатационных флюидов.

На фиг. 9А-9В иллюстрируется программа многолетнего мультисезонного бурения с использованием настоящего изобретения. В варианте по фиг. 9А осуществляется транспортирование и установка трех платформ 11а-11с в различных удобно расположенных точках. Применительно к программе арктического бурения платформы 11а-11с транспортируют и устанавливают в течение зимы, используя для этого авиацию, например вертолеты, или наземные транспортные средства, передвигающиеся по ледовым дорогам, в частности грузовой автомобильный транспорт, или КоШдопв™, или комбинацию различных транспортных средств. В конкретном, не вносящем ограничения примере платформу 11Ь устанавливают на расстоянии около 160 км от платформы 11а, тогда как платформа 11с удалена от платформы 11Ь на расстояние порядка 500 км. Приведенные расстояния носят чисто иллюстративный характер; по мере необходимости могут быть использованы и другие расстояния и другое количество платформ.

Как показано на фиг. 9А, на платформе 11а установлен полный комплект бурового оборудования, например буровая вышка 17, кран 19, а также другое оборудование, описанное выше со ссылкой на фиг.

1. В вариантах, представленных на фиг. 9 А и 9В, на платформах 11Ь и 11с не имеется такого полного комплекта оборудования. Вместо этого здесь имеются только основные структурные платформенные элементы, а также другие комплекты оборудования, такого как насосы, манифольды, генераторы и т. д. Можно считать, что в представленном примере платформы 11Ь и 11с ожидают установки на них дополнительного бурового оборудования. В рамках этого примера с платформы 11а производится бурение одной или более скважин, тогда как платформы 11Ь и 11с не эксплуатируются.

При этом, как показано на фиг. 9В, после завершения бурения скважины или скважин с платформы 11а необходимое буровое оборудование транспортируют на платформу 11Ь. В представленном примере буровое оборудование переносят, используя для этого воздушные транспортные средства, в частности вертолеты. Поскольку транспортирование производится по воздуху, оно может быть осуществлено и в теплый сезон. Кроме того, поскольку платформа 11Ь находится выше уровня поверхности и установлена на опоры, заглубленные ниже уровня сезонного размораживания почвы, производственные операции на платформе 11Ь могут осуществляться в течение теплого сезона. Вариант транспортирования по воздуху приведен только в иллюстративных целях, и специалистам в данной области техники должно быть понятно, что, в зависимости от характера местности и сезона, доставка оборудования может быть произве

- 8 006352 дена с помощью различных транспортных средств, например грузового автомобильного транспорта, рельсового транспорта, вертолета, машины типа КоШдоик™, баржи или аппарата на воздушной подушке.

В соответствии с изобретением после того как буровое оборудование было доставлено и установлено на платформе 11Ь, оставшиеся структурные части платформы 11а остаются без использования. При этом после завершения монтажа бурового оборудования на платформе 11Ь начинается бурение с этой платформы, как это показано на фиг. 9С.

Далее, после завершения бурения с платформы 11Ь необходимое буровое оборудование транспортируют с платформы 11Ь на платформу 11с, как это иллюстрируется на фиг. 9Ό. Как и в ранее рассмотренном варианте, для переноса бурового оборудования предпочтительно используют авиацию, хотя особенности местности и условий работы могут потребовать применения других транспортных средств, перечисленных выше. В каждом из рассматриваемых примеров транспортирование бурового оборудования может производиться в любое время года. Следовательно, в соответствии с изобретением установка и функционирование бурового оборудования, как это видно из примеров на фиг. 9А-9В, также могут осуществляться в любое время года, а не только в течение самой холодной его части. Таким образом, благодаря использованию настоящего изобретения, время, в течение которого производится бурение, может быть удвоено или даже утроено без существенного дополнительного вредного воздействия на окружающую среду. Кроме того, способ и система согласно изобретению позволяют производить бурение и заканчивание скважин при нормальной последовательности операций, т. е. без риска возникновения необходимости многократного транспортирования оборудования на точку бурения и из нее.

На фиг. 10А показано, что основная платформа 11а доставлена и возведена в первой точке, тогда как во второй точке, географически удаленной от местоположения первой точки, возведена доставленная туда вспомогательная платформа 11Ь. В примере, представленном на фиг. 10А, платформа 11а представляет собой полностью собранную буровую платформу, тогда как платформа 11Ь состоит из единственного модуля, установленного на опорах. В соответствии с некоторыми вариантами изобретения платформа 11Ь формирует ядро, вокруг которого, в случае необходимости, может быть возведена вторая законченная платформа. Система, проиллюстрированная на фиг. 10А-10С, хорошо подходит, например, для бурения скважины, служащей для глушения другой скважины, пробуренной с платформы 11а.

Как видно из фиг. 1 0В, в случае необходимости или желательности бурения скважины из точки, в которой расположена платформа 11Ь, в эту точку по воздуху, например, вертолетом, доставляют платформенные модули. При этом рабочие используют ранее установленные модули как основу для пристыковки к ним новых модулей. Согласно одному из вариантов на смонтированные модули устанавливают кран, который перемещается в различные зоны для ввода опор в грунт путем разбуривания выемки или забивания и для установки в заданное положение новых модулей. Из фиг. 10С видно, в частности, что после завершения монтажа платформы 11Ь на нее с помощью вертолета или другого подходящего транспортного средства доставляют буровое оборудование.

Предшествующее описание было приведено только в иллюстративных целях, причем оно не предназначено для того, чтобы охватить все возможные аспекты настоящего изобретения. Более того, хотя настоящее изобретение было подробно описано на примерах нескольких предпочтительных вариантов, для специалистов в данной области будет понятно, что в данное описание могут быть внесены незначительные изменения, причем возможны также многочисленные модификации представленных вариантов, а также добавление или удаление частей без выхода за границы идеи и объема изобретения.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ бурения скважин в точках бурения, глубина водного слоя в которых не превышает 2,5 м, включающий следующие операции: сооружают модульные буровые платформы в различных точках бурения, устанавливают по меньшей мере одну из указанного множества модульных буровых платформ на по меньшей мере одну опору для того, чтобы поддерживать по меньшей мере одну из модульных буровых платформ над поверхностью в зоне точки бурения, устанавливают комплект бурового оборудования на первой из указанных модульных буровых платформ, производят бурение скважины с первой модульной буровой платформы.
2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие операции: транспортируют указанный комплект бурового оборудования с первой модульной буровой платформы на вторую из указанных модульных буровых платформ, устанавливают указанный комплект бурового оборудования на второй модульной буровой платформе и производят бурение скважины со второй модульной буровой платформы.
3. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие операции: транспортируют указанный комплект бурового оборудования со второй модульной буровой платформы на третью из указанных модульных буровых платформ, устанавливают указанный комплект бурового оборудования на третьей модульной буровой платформе и производят бурение скважины с третьей модульной буровой платформы.
4. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сооружение модульных буровых платформ дополнительно

   - 9 006352 включает следующие операции: транспортируют по меньшей мере один платформенный модуль по меньшей мере на одну из точек бурения и производят подъем по меньшей мере одного платформенного модуля над поверхностью по меньшей мере на одной буровой точке.
5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что транспортируют множество взаимно сочленяемых платформенных модулей.
6. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что транспортируют множество многофункциональных платформенных модулей.
7. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что транспортирование множества многофункциональных платформенных модулей включает транспортирование по меньшей мере одного платформенного модуля для сбора отходов.
8. 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что подъем по меньшей мере одного платформенного модуля включает следующие операции: транспортируют по меньшей мере одну опору по меньшей мере на одну из указанных точек бурения и производят подъем по меньшей мере одного платформенного модуля на указанную по меньшей мере одну опору.
9. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что подъем по меньшей мере одного платформенного модуля дополнительно включает заглубление указанной по меньшей мере одной опоры в участок грунта, расположенный под указанной точкой бурения.
10. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что заглубление указанной по меньшей мере одной опоры в участок грунта включает забивание указанной опоры в указанный участок грунта.
11. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что заглубление указанной по меньшей мере одной опоры в участок грунта включает ввод опоры в указанный участок грунта путем разбуривания выемки.
12. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что заглубление указанной по меньшей мере одной опоры в участок грунта включает подачу текучей среды внутрь указанной по меньшей мере одной опоры.
13. 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанная текучая среда содержит цемент.
14. 14. Система для бурения скважин в точках бурения, глубина водного слоя в которых не превышает 2,5 м, содержащая множество сочлененных платформенных модулей, по меньшей мере одну опору, сочлененную по меньшей мере с одним из указанного множества сочлененных платформенных модулей для того, чтобы поддерживать множество сочлененных платформенных модулей над поверхностью в зоне точки бурения, и буровое оборудование, установленное на указанное множество сочлененных платформенных модулей.
15. 15. Система по п.14, отличающаяся тем, что каждый из платформенных модулей выполнен транспортируемым посредством воздушного транспортного средства.
16. 16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что каждый из платформенных модулей выполнен транспортируемым посредством водного транспортного средства.
17. 17. Система по п. 14, отличающаяся тем, что каждый из платформенных модулей выполнен транспортируемым посредством по меньшей мере одного из следующих транспортных средств: грузовой автомобильный транспорт, рельсовый транспорт, аппарат на воздушной подушке, вертолет.
18. 18. Система по п.14, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из множества сочлененных платформенных модулей содержит корпусную часть и элемент для фиксации опоры, присоединенный к корпусной части.
19. 19. Система по п.18, отличающаяся тем, что элемент для фиксации опоры выполнен как одно целое с корпусной частью.
20. 20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что элемент для фиксации опоры выполнен отделяемым от корпусной части.