JP2016514779A - 北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニット - Google Patents

Abstract

悪条件を有する北極圏又は他の環境で石油及びガス井戸を掘削するシステム及び方法。海洋炭化水素作業構造体は、開口部を定める上部面を有するケーソン本体（１０１）と開口部内に位置決めされたシャフト（３０１）とを含むことができる。シャフトは、シャフトの外部面上に位置決めされた係合部材を有する。下側ジャックハウスシステム（１１５）が、係合部材との相互作用を通してシャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置される。作業プラットホーム（１０９）は、シャフトによって支持される。シャフトは、シャフト内で移動可能なジャックアップ脚部（３０５）を支持する。【選択図】図４

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年４月１０日出願かつ引用によって本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第６１／８１０，５７６号の利益を主張するものである。

本発明は、一般的に石油及びガス掘削及び産出の分野に関し、より具体的には、厚氷条件を有する北極圏又は他の環境で石油及びガス井戸を掘削するシステム及び方法に関する。

本節は、本発明の例示的実施形態に関連付けることができる当業技術の様々な態様を紹介することを意図している。この議論は、本発明の特定の態様のより良い理解を容易にするフレームワークを与えるのを補助すると考えられる。従って、本節は、必ずしも従来技術の受容としてではなくこの観点から読むべきであることを理解しなければならない。

深海又は北極圏開拓において海洋業界が直面する課題は、決して不足したことはなかった。しかし、今日では、課題は、Ｂｅａｕｆｏｒｔ海、Ｃｈｕｃｋｃｈｉ海、Ｋａｒａ海、及び他の海のような新しい北極圏深海リースにおける２つの開拓の融合と共に特に困難になっている。これらの地域は、典型的には、１年のほとんどにわたって極端な量の氷を蓄積する。層氷が存在しない時でさえも、これらの北極圏地域は、多くの場合に漂流する浮氷塊に直面する。業界は、そのような地域、特に比較的浅い海域よりも下の区域に存在する炭化水素の実質的な埋蔵量を認識している。

これらの地域の石油及び天然ガス探査における関心の高まりにより、従来の掘削プラットホームが最初に考慮される。しかし、これらは、これらが氷荷重に耐えることができないために不利な条件に適していない。適正な事前注意及び設計がなければ、漂流氷は、掘削ユニットの高レベルの危険性を呈する。

しかし、北極圏及び他の厚氷環境での用途に対して設計された公知の掘削ユニットは、様々な問題を抱えている。１つの公知の技術は、人工の島及び荷船と集合的に呼ぶことができる。これらの構造体は、典型的に、１０から１５ｍのような非常に浅い水域に使用されてきた。これらの人工島及び荷船は、例を挙げると、Ｃａｎａｄｉａｎ海、Ｃａｓｐｉａｎ海に利用されてきた。残念ながら、これらの水深を超えるそれらの使用は、それらの潜在的な環境への影響以外に、典型的に非実用的かつ桁違いに高価である。更に、人工島は、１つの井戸の掘削のために構築され、従って、それらは容易に移動可能ではない。

別の概念は、ケーソンタイプ重力ベース構造体（ＧＢＳ）を利用する。ＧＢＳの使用は、典型的には浅い水域（２０から４０ｍ）に適し、ＧＢＳはまた、氷荷重に抵抗する有意な横方向機能を示す。しかし、それらの一定高さに起因して、これらの概念は、様々な水深に適合することができない。従って、それは、一定の水クリアランスを提供することを除外し、それは、安全な救命艇避難を妨げる。

ジャックアップ式又は強化ジャックアップ式海底油田堀削装置は、北極圏に応用することができる。これらの構造体は、様々な水深で一定クリアランスを提供することができるが、それらは、土台及びジャックアップ脚部機能に限界があり、それは、典型的には、有意な氷条件で掘削することを除外する。解氷の季節でさえも、それらは、その季節でさえ存在する場合がある漂流する浮氷塊又は氷山に抵抗することができない場合がある。

浮遊システムは、より深い水深（１００−１５０ｍのような）に対して設計される。しかし、公知の浮遊システムは、漂流する氷又は氷山要件と比較すると有意でないそれらの基地保持機能によって制限される。従って、それらは、解氷シーズンに限定され、その時でさえも、砕氷船及び十分に練られた氷管理計画の使用が必要である。

最後に、非常に柔らかい粘土を含む様々な海底条件は、多くの場合に北極圏及び他の現場に発生する。ＧＢＳは、典型的には、限定されるものではないが北極圏で起こる氷力のような厳しい環境条件に抵抗するための選択基盤である。一般的に、コンクリート又は鋼スカートを使用して余分の抵抗を与え、ＧＢＳが氷力のために摺動するのを防止するが、それらは、製造するのに高価であり、それらは、現場固有の土壌条件に適合するように特別に設計する必要がある。

すなわち、この分野において改善の必要性が存在する。

本発明は、北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニット及びそれを作動する方法を提供する。

本発明の一実施形態は、開口部を定める上部面を有するケーソン本体と、開口部内に位置決めされたシャフトであって、シャフトが外部面と内部を有し、シャフトがシャフトの外部面上に位置決めされた係合部材を有する上記シャフトと、係合部材との相互作用を通してシャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置された下側ジャックハウスシステムと、シャフトによって支持された作業プラットホームとを含む海洋炭化水素作業構造体である。

以下の詳細説明をより良く理解することができるように、上記は、本発明の開示の一実施形態の特徴を大雑把に概説したものである。追加の特徴及び実施形態も本明細書で以下に説明する。

本発明及びその利点は、以下の詳細説明及び添付図面を参照することによってより良く理解されるであろう。

図は、本発明のいくつかの実施形態の単なる例であり、それによって本発明の範囲に対する制限を意図しないことに注意しなければならない。更に、図は、一般的に縮尺通りに描かれておらず、本発明のある一定の実施形態の様々な態様を示す際の便宜及び明瞭さの目的で描かれている。

本発明の開示の一実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態により入れ子式シャフトが拡張位置にある図１に示す北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の更に別の実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態により入れ子式シャフト及びジャックアップ脚部が拡張位置にある図３に示す北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態によりジャックハウスによって収容された構成要素及びそれらの入れ子式シャフトとの係合の拡大断面図である。 本発明の開示の一実施形態による北極圏移動海洋掘削ユニットの設置工程の基本段階を示す流れ図である。 本発明の開示の一実施形態による設置工程中の北極圏移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態による設置工程中の北極圏移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態による設置工程中の北極圏移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の別の実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の更に別の実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の一実施形態により土台ケーソンが固定位置にある図９に示す北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 本発明の開示の別の実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの断面側面図である。 １つの吸引ケーソンがターゲット深さに設置され、別の吸引ケーソンが案内スリーブ内のその後退位置にある北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットの部分断面側面図である。

本発明の原理の理解を容易にするために図面に示す実施形態をここで参照し、特定の専門用語を使用して実施形態を説明する。それにもかかわらず、本発明の範囲のいずれの制限も専門用語によって意図しないことが理解されるであろう。説明する実施形態におけるあらゆる変更及び更なる修正、及び本明細書に説明するような本発明の原理のあらゆる更なる用途は、本発明に関連がある当業者に通常想起されると思われるように考えられる。本発明の少なくとも１つの実施形態を非常に詳細に示すが、本発明に関連しない一部の特徴は、明瞭さのために示すことができないことは当業者に明らかであろう。

本発明の開示の実施形態は、既存の浅海概念の２つの制限、すなわち、弱い横方向機能及び／又は水深の有限範囲を克服するものである。本発明の開示の実施形態は、ケーソン本体と、入れ子式シャフトと、デッキと、入れ子式シャフトを上昇及び／又は下降させるように構成かつ配置された少なくとも１つのジャッキングハウスとを含む。一部の実施形態において、ケーソン本体は、５０メートルの高さを有するが、他の高さを利用することができる。一部の実施形態において、入れ子式シャフトは、ケーソン本体の天盤を超えて何らかの高さ（４０メートルなどであるがこれに限定されない）を延びるように構成かつ配置される。一部の実施形態において、プラットフォームデッキは、入れ子式シャフトによって支持される。他の実施形態において、プラットフォームデッキは、いくつかの非限定的な例を挙げると、浮氷塊、氷山セイル、及び／又は波頂の上方の安全レベルにデッキを上昇させるために入れ子式シャフトを超えて延びることができるジャックアップ脚部によって支持される。ジャックアップ脚部を含む実施形態において、第２のジャッキングハウスが、ジャックアップ脚部を上昇及び／又は下降させるためにシャフト上部に設けられる。

図１は、本発明の開示の一実施形態による北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニット１００の断面側面図である。図示のように、北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニット（ＡＴ−ＭＯＤＵ）１００は、水域１０３に置かれて掘削作業に対して選択された海底１０５の区域に係合するように設計された本体部材又はケーソン１０１を含む。海底１０５との適切な係合及び適切な設計を通して、本体部材１０１は、漂流浮氷塊からの荷重に耐えるように構成かつ配置される。一実施形態において、本体部材１０１は、重力ベース構造体の形態を取る。一部の実施形態において、本体部材１０１は、バラストタンクを備える。当業者によって認められるように、バラストタンクの充填及び排出は、本体部材１０１の浮揚の制御を提供する。

図示の実施形態において、本体１０１は、入れ子式シャフト１０７の受け入れを可能にする開口部をその上側面上に有する。図示のように、入れ子式シャフト１０７の縦方向の寸法は、本体１０１の上側面に実質的に垂直である。本体１０１と同様に、入れ子式シャフト１０７は、漂流浮氷塊によって印加された力に耐えるように構成かつ配置される。掘削プラットホーム１０９は、入れ子式シャフト１０７によって支持される。プラットホーム１０９は、掘削やぐら１１１、並びに乗組員部署、揚重クレーン、居住区、及びヘリポートなどであるがこれらに限定されないそのようなプラットホームに共通の他の機器及び設備を備えている。掘削やぐら１１１は、入れ子式シャフト１０７及び本体１０１の内部に位置決めされた掘削ユニット１１３に作動的に接続される。掘削ユニット１１３を入れ子式シャフト１０７及び本体１０１内に位置決めすることにより、掘削ユニット１１３は、浮氷塊によって引き起こされる損傷から保護される。

本体１０１の開口部の近くにジャックアップハウス１１５が位置決めされる。ジャックアップハウス１１５は、本体１０１に係合し、かつ入れ子式シャフト１０７に機能的に係合する。以下でより詳細に説明するように、ジャックアップハウス１１５の作動により、入れ子式シャフト１０７は、本体１０１に対して拡張かつ後退することができる。

図１に示すように、入れ子式シャフト１０７は、水１０３の深さが本体１０１の高さ未満である時は後退位置のままとすることができる。しかし、水の高さが本体１０１の高さを超える位置になった時に、入れ子式シャフト１０７は、拡張位置になることができる。入れ子式シャフト１０７が拡張位置にある１つのそのような実施形態が図２に示されている。入れ子式シャフト１０７が延ばされる量は、周囲の環境の潜在的又は識別された危険、プラットホーム１０９と水面１０３の間のクリアランス高さなどであるであるがこれらに限定されない様々な条件又はパラメータに基づくことができる。

図３は、本発明の開示の更に別の実施形態によるＡＴ−ＭＯＤＵ３００の断面側面図である。ＡＴ−ＭＯＤＵ３００は、図１に示すＡＴ−ＭＯＤＵ１００と同じ構成要素の多くを有する。便宜上、共通の構成要素の多くは、同じ参照番号を有する。図１の実施形態とは異なり、ＡＴ−ＭＯＤＵ３００の入れ子式シャフト３０１は、プラットホーム１０９を直接には支持しない。これに代えて、プラットホーム１０９は、上側ジャックハウス３０３の作動によって制御されるジャックアップ脚部３０５によって支持される。ジャックハウス３０３は、入れ子式シャフト３０１に係合し、かつ脚部３０５に機能的に係合する。従って、ジャックハウス３０３の作動により、脚部３０５は、入れ子式シャフト３０１の上部に対して拡張かつ後退することができる。

図４は、本発明の開示の一実施形態により入れ子式シャフト３０１及びジャックアップ脚部３０５が拡張位置にある図３に示すＡＴ−ＭＯＤＵ３００の断面側面図である。図示のように、ＡＴ−ＭＯＤＵ３００は、本体１０１の高さをかなり超える深さを有する水域１０３に設置される。従って、掘削ユニット１１３を漂流浮氷塊から保護するために、シャフト３０７の上部分が水面１０３又は水面の上方にあるように入れ子式シャフト３０７が延ばされる。水面１０３とプラットホーム１０９の底部の間に十分なクリアランスをもたらすために、脚部３０５は、決定された高さまで延ばされる。

本発明の開示の実施形態の一態様は、掘削ユニットを本体構造体及び入れ子式シャフトによって取り囲むことによって掘削ユニットに十分な保護を与えることである。様々な高さで保護を与えるために、入れ子式シャフトは、垂直方向に移動するように構成かつ配置される。入れ子式シャフトが位置間を移動することを可能にすると考えられる様々な技術及び関連の機器がある。図５は、それを行う１つの非限定的な実施形態を示している。

図５は、本発明の開示の一実施形態によりジャックハウス１１５によって収容された構成要素及び入れ子式シャフト３０１とのその係合の拡大断面図である。参照番号３０１が図５に使用されているが、当業者は、入れ子式シャフト１０７が等しく適用可能であることを認識するであろう。図示の実施形態は、ラック及びピニオンジャッキングシステムを使用して入れ子式シャフト１０７を上昇及び下降させる。より具体的には、複数の歯５０３を有するラック部材５０１が、入れ子式シャフト３０１の外部面上に設けられる。ラック部材５０１は、公知の技術に従って入れ子式シャフト３０１に取り付けることができ、又は他の方法でシャフト上に設けることができる。１つのラック部材５０１のみが示されているが、他の実施形態は、入れ子式シャフトの外部周囲の周りの様々な点に配置された複数のラック部材を含む。

各ラック部材に関して、関連のジャックハウス１１５がある。図示の実施形態において、ジャックハウス１１５は、入れ子式シャフト３０１が配置された本体開口部の近くで本体１０１に装着され、取り付けられ、又は他の方法で固定される。図５に示すように、ジャックハウス１１５は、ピニオンギア５０５、ラックチョック５０９、及びアクチュエータ５１１を封入して保護する。ピニオンギア５０５は、ラック歯５０３と嵌め込み係合するように構成かつ配置された複数のピニオン歯５０７を備える。図示していないが、油圧又は電気駆動機構も、入れ子式シャフト３０１を上昇又は下降させるのに必要な方向の回転が得られるようにピニオンギア５０５に動力を供給するために設けられる。

入れ子式シャフト３０１が適切な高さに到達した状態で、ピニオンギア５０５の作動は停止される。一部の実施形態において、ピニオンギア駆動システムは、入れ子式シャフトが適正な高さを維持することを可能にする自己ロッキング設計を有する。他の実施形態において、入れ子式シャフト位置を維持するのに更に別のロッキング機構を利用することができる。図５に示す実施形態において、歯付きラックチョック５０９が設けられる。ラックチョック５０９の歯は、ラック歯５０３に適合するように構成かつ配置される。ラックチョック５０９がアクチュエータ５１１の作動を通して係合した時に、ラックチョック５０９は、垂直の移動に対して入れ子式シャフト３０１をロックし、従って、ピニオンギア５０５が過剰な荷重を受けることが防止される。

図６の流れ図をここで参照してＡＴ−ＭＯＤＵを設置するための本発明の開示の一実施形態を以下に説明する。図示の工程６００は、ＡＴ−ＭＯＤＵを掘削現場に送出することによって始まる（ブロック６０１）。掘削現場を選択する技術及び方法は、当業技術で公知であり、本発明の開示の範囲を超えている。更に、ＡＴ−ＭＯＤＵは、公知の技術を使用して掘削現場に送出することができる。実施形態において、ＡＴ−ＭＯＤＵは、引船、荷船、又は他の船舶を使用して掘削現場に引くことができる。他の実施形態において、ＡＴ−ＭＯＤＵは、自己推進式とすることができる。

ブロック６０３で、水をケーソン本体に追加する。ブロック６０５で、プラットホームを必要なクリアランス高さまで上昇させるために、ジャックアップ脚部を作動するジャックハウスが係合される。水が追加されるので、本体の重量が増加し、従って、本体は沈む。従って、入れ子式シャフトを延ばすためにも、入れ子式シャフトを作動するジャックハウスが係合される（ブロック６０７）。本体が海底に接触した状態で、本体が漂流浮氷塊によって印加された水平力のために横方向に動いたりしないように、公知の技術を適用してケーソン本体を海底に固定的に係合する（ブロック６０９）。本体が定位置に置かれた後に、掘削作業を開始することができる。

本明細書に示すように、本発明の開示の一部の実施形態において、ジャックアップ脚部及び関連のジャックハウスの使用は必要ではない。従って、ブロック６０５は、不要とすることができる。これに代えて、入れ子式シャフトに作動的に係合したジャックハウスは、ケーソン本体が沈み始める前に起動することができる。ケーソン本体が沈み始める前に入れ子式シャフトを垂直方向に延ばすことにより、プラットホームは、水面の上方の適切なクリアランス高さまで上昇することができる。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）は、本発明の開示の一実施形態による設置工程中のＡＴ−ＭＯＤＵの断面側面図を示している。図７（Ａ）に示すように、ＡＴ−ＭＯＤＵは、予め決められた掘削現場に送出される。一実施形態において、入れ子式シャフト３０１及びジャックアップ脚部３０５は、輸送中に完全な後退位置にある。それが位置決めされた状態で、ジャックアップ脚部３０５を作動するジャックハウス３０３は、プラットホーム１０９を水面１０３の上方の必要なクリアランス高さまで上昇させるために係合される。更に、本体１０１を沈ませるために水が追加される。図７（Ｂ）は、プラットホームが十分なクリアランス高さまで上昇されてケーソン本体が僅かに沈んだＡＴ−ＭＯＤＵを示している。

最終的に、入れ子式シャフト３０１を作動するように構成かつ配置されたジャックハウス１１５も、入れ子式シャフト３０１を延ばすために係合される。最終的に、海底１０５に本体１０１に係合させるために公知の技術が利用される。本体１０１が定位置に置かれた後に、掘削作業を開始することができる。図７（Ｃ）は、一実施形態によるその最終的な設置構成にあるＡＴ−ＭＯＤＵを示している。

図８は、本発明の開示の別の実施形態によるＡＴ−ＭＯＤＵ８００の断面側面図である。ＡＴ−ＭＯＤＵ８００は、図３に示すＡＴ−ＭＯＤＵ１００と同じ構成要素の多くを有する。図３実施形態とは異なり、ＡＴ−ＭＯＤＵ８００は、ベース構造体８０１を更に含む。図示の実施形態において、ベース構造体８０１は、その上側面から引っ込んだ支持面８０３を有する。支持面８０３は、本体部材１０１の底部分の受け入れ及びそれとの係合を可能にする。図８に示す構成は、本明細書に開示する他の実施形態に対して可能にすることができるよりも深い北極海における掘削を可能にする。ＡＴ−ＭＯＤＵ８００の有用性は、水深、氷荷重の苛酷さ、及び／又は与えられた位置での土壌容量などであるがこれらに限定されない様々なファクタに依存する。通年の掘削が与えられた水深で可能ではない事象において、ベース構造体８０１は、海底１０５に係合したままとすることができ、システムの残りは撤去される。ベース構造体８０１は、次に、ＢＯＰ及び／又は掘削ライザーを保護し続けることができる。

図９は、本発明の開示の更に別の実施形態によるＡＴ−ＭＯＤＵ９００の断面側面図である。ＡＴ−ＭＯＤＵ９００は、図３に示すＡＴ−ＭＯＤＵ１００と同じ構成要素の多くを有する。図３実施形態とは異なり、ＡＴ−ＭＯＤＵ９００は、各々が関連の掘削缶９０７及びジャックハウスシステム９０９を有する複数の土台ケーソン９０５を更に含む。土台ケーソン９０５及びジャックハウスシステム９０９は、本体１０１内に位置決めされ、従って、海中環境から保護される。ＡＴ−ＭＯＤＵ９００は、海底１０５が弱い土壌９０１及び優れた土壌９０３から構成された位置で特に有効とすることができる。それらの位置では、本体１０１の下側部分が弱い土壌９０１に係合するに過ぎないと考えられるので、本体１０１は、ＡＴ−ＭＯＤＵを保持するのに十分でない場合がある。図９は、「後退」位置にある土台部材９０５を示している。一部の実施形態において、土台ケーソン９０５は、図５に示す構成と同じか又は同様の方法で関連のジャックハウスシステム９０９に機械的に結合される。

図１０に示すように、土台ケーソン９０５は、ジャックハウス９０９の作動を通して海底１０５の中に押し込むことができる。当業者は、ケーソンの位置決めを補助するために掘削缶９０７が土台ケーソン９０５の下部に位置決めされることを認識するであろう。土台ケーソン９０５は、設計目的及び潜在的掘削現場の近くの海底特性に基づいて様々な長さを有することができる。一実施形態において、土台ケーソン９０５は、ケーソンが「拡張」位置に置かれ時に優れた土壌９０３を貫通するのに十分な長さを有する。そのような実施形態において、土台ケーソン９０５は、ＡＴ−ＭＯＤＵ９００が漂流浮氷塊に衝突するか又は他の力に遭遇した場合に追加の横方向抵抗を与える。土台ケーソン９０５の使用は、ＡＴ−ＭＯＤＵに限定されず、土台ケーソン９０５はまた、従来のＧＢＳに関連して使用することができる。

図１１は、本発明の開示の別の実施形態によるＡＴ−ＭＯＤＵ１０００の断面側面図である。ＡＴ−ＭＯＤＵ１０００は、図９に示すＡＴ−ＭＯＤＵ９００と類似のものである。しかし、土台ケーソンがジャックハウスによって駆動される代わりに、ＡＴ−ＭＯＤＵ１０００は、後退位置に示す吸引ケーソン１１０１を利用する。海底１０５に対して吸引ケーソン本体１００１を設置又は撤去するのに要求される差圧を生成するために、ポンプ１１０３が、ケーソン本体の上部上又はケーソン本体カバー又は蓋上に位置決めされる。ポンプ１１０３は、流体をケーソン本体１００１に対して内部の区域の中に又はそこからポンピングするように構成かつ配置される。図示していないが、ケーソン本体の上部は、ポンプ１１０３が流体（水などであるがこれらに限定されない）をケーソン本体１１０１の内部に及びそこから送出することを可能にする少なくとも１つの開口部又は開口を有する。ポンプ１１０３は、様々な公知の技術を通して制御することができる。制御アンビリカル１１０５が、ポンプ１１０３を作動及び制御するために設けられる。図示の実施形態において、制御アンビリカル１１０５は、入れ子式シャフト３０１内に位置決めされ、かつプラットホーム１０９に対して設けられる。他の非限定的な実施形態において、ポンプ１１０３は、遠隔作動式車両により又は無線制御システムを通して作動させることができる。ポンプ１１０３が適切に作動され、かつ吸引ケーソン１００１が海底１０５内に埋め込まれた後に、吸引ケーソン１１０１は、ＡＴ−ＭＯＤＵ１０００が漂流浮氷塊に衝突するか又は他の力に遭遇した場合に追加の横方向抵抗を与える。吸引ケーソン１１０１の使用は、ＡＴ−ＭＯＤＵに限定されず、吸引ケーソン１１０１はまた、従来のＧＢＳに関連して使用することができる。

図１２は、本発明の開示の一実施形態によるＡＴ−ＭＯＤＵ１２００の断面側面図である。ＡＴ−ＭＯＤＵ１２００は、図１１に示すＡＴ−ＭＯＤＵ１１００と類似のものであり、同じ構成要素の多くを共有する。ジャックハウス１１５の上方のＡＴ−ＭＯＤＵ１２００の構成要素は図示していないが、ＡＴ−ＭＯＤＵ１１００のものと同一である。ＡＴ−ＭＯＤＵ１２００は、１つの吸引ケーソン１２０１ａが、ターゲット深さに設置され、別の吸引ケーソン１２０１ｂが案内スリーブ１２０３内で後退位置にあるように示されている。案内スリーブ１２０３は、ケーソン１２０１ａ、１２０１ｂの半径方向外向きに位置決めされる。作動時に、吸引ケーソン１２０１ａが定められた位置に埋め込まれた状態で、砂１２０５が、ケーソン１２０１ａと案内スリーブ１２０３の間の環帯を満たすために使用される。砂１２０５は、本体部材１０１と吸引ケーソン１２０１ａの間の荷重伝達を保証する。構造体が次の位置に移動される準備が整った状態で、砂１２０５は、吸引ケーソン１２０１ａが回収されることを可能にするために噴出及びポンピングして出される。吸引ケーソン１２０１ａ、１２０１ｂの使用は、ＡＴ−ＭＯＤＵに限定されず、吸引ケーソンはまた、従来のＧＢＳに関連して使用することができる。

本明細書に説明するＡＴ−ＭＯＤＵの実施形態は、３０メートルから１００メートルなどであるがこれらに限定されない様々な水深において北極圏での通年掘削を可能にする。そのような水深において、ＡＴ−ＭＯＤＵは、安全な退避を可能にする最適な水クリアランスを与える。しかし、ある一定の水深を超えても、ＡＴ−ＭＯＤＵ８００実施形態を使用することがより適切である場合がある。

本発明の開示は、主として掘削機器を着目しているが、本明細書に説明する原理は、移動産出ユニットにも適用することができる。従って、掘削機器の代わりに、プラットホームには、適切な炭化水素産出及び／又は抽出機器を装備することができる。

説明の簡潔さの目的で、図示の方法は一連のブロックとして図示及び説明しているが、本方法は、一部のブロックは図示及び説明するものと異なる順番で及び／又は他のブロックと同時に行うことができるので、ブロックの順番によって制限されないことは認められるものとする。更に、例示的な方法を実施するのに図示のブロックの全てよりも少ないものだけを必要とする場合がある。ブロックは、組み合わせることができ、又は複数の構成要素に分離することができる。更に、追加及び／又は代替方法は、本明細書に示していない追加のブロックを使用することができる。図は、様々な連続して行われるアクションを示すが、様々なアクションは、連続、実質的に並行、及び／又は実質的に異なる時点に行うことができることは、認められるものとする。

開示した態様は、炭化水素管理活動に使用することができる。本明細書で使用する時に「炭化水素管理」又は「炭化水素を管理すること」は、炭化水素抽出、炭化水素産出、炭化水素探査、潜在的な炭化水素リソースの識別、井戸位置の識別、井戸注入及び／又は抽出速度の決定、リザーバ接続性の識別、炭化水素リソースの取得、処分、及び／又は放棄、従来の炭化水素管理決定の精査、及びあらゆる他の炭化水素関連行為又は活動を含む。例えば、用語「炭化水素管理」はまた、リザーバ評価、開発計画、及びリザーバ管理のような炭化水素又はＣＯ₂の注入又は貯蔵、例えば、ＣＯ₂の隔離に使用される。一実施形態において、開示した方法及び技術は、炭化水素を地下領域から抽出するのに使用することができる。一実施形態において、北極圏入れ子式移動海洋掘削ユニットが与えられ、地下領域内の有望な炭化水素リザーバに対して適正に位置決めされる。一部の実施形態において、炭化水素抽出は、次に、炭化水素を地下領域から取り出すために行うことができ、これは、ＡＴ−ＭＯＤＵのプラットホームに搭載された石油掘削機器を使用して少なくとも１つの井戸を掘削することによって達成することができる。本明細書に説明するＡＴ−ＭＯＤＵ機能を除き、井戸を掘削し、及び／又は炭化水素を抽出するのに使用される機器及び技術は、当業者によって公知である。他の炭化水素抽出活動及びより一般的に他の炭化水素管理活動は、公知の原則に従って実行することができる。

以下の文字付きの段落は、本発明の開示の実施形態を説明する非限定的方法を表している。

Ａ．開口部を定める上部面を有するケーソン本体と、開口部内に位置決めされたシャフトであって、シャフトが、外部面及び内部を有し、シャフトが、シャフトの外部面上に位置決めされた係合部材を有する上記シャフトと、係合部材との相互作用を通してシャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置された下側ジャックハウスシステムと、シャフトによって支持された作業プラットホームとを含む海洋炭化水素作業構造体。

Ａ１．シャフトの内部内に位置決めされたジャックアップ脚部と、ジャックアップ脚部に機械的に結合され、かつジャックアップ脚部の垂直位置を変えるように構成かつ配置された上側ジャックハウスシステムとを更に含み、プラットホームが、ジャックアップ脚部によって支持される段落Ａの構造体。

Ａ２．上側ジャックハウスシステムが、シャフトの外部面に固定される段落Ａ１の構造体。

Ａ３．海底と係合するように構成かつ配置された下側面とケーソン本体の底部分と係合するように構成かつ配置された支持面とを有するベース構造体を更に含む先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ４．支持面が、ベース構造体の上側面から引っ込んでいる段落Ａ３の構造体。

Ａ５．係合部材が、複数のラック歯を有するラック部材である先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ６．上側ジャックハウスシステムが、ラック歯に嵌め込み係合するように構成かつ配置された複数のピニオン歯を有する少なくとも１つのピニオンギアを含む段落Ａ５の構造体。

Ａ７．上側ジャックハウスシステムが、ラック歯に一致するように構成かつ配置された複数のチョック歯を有するチョック部材を含む段落Ａ５又はＡ６の構造体。

Ａ８．上側ジャックハウスシステムが、チョック部材に機械的に結合されたアクチュエータを含み、アクチュエータが、チョック部材を第１の位置と第２の位置の間で移動するように構成かつ配置される段落Ａ７の構造体。

Ａ９．ピニオンギアが、電気駆動機構によって駆動されるように構成かつ配置される段落Ａ６、Ａ７、又はＡ８のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１０．ケーソン本体が、重力ベース構造体である先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１１．下側ジャックハウスシステムが、ケーソン本体の上部面に取り付けられる先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１２．ケーソン本体及びシャフトが、氷荷重に抵抗するように構成かつ配置される先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１３．炭化水素作業が、掘削を含み、プラットホームが、掘削ライザーに作動的に接続された掘削やぐらを支持し、掘削ライザーの第１の部分が、シャフトの内部内に位置決めされる先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１４．ケーソン内に位置決めされた少なくとも１つの土台部材と、各土台部材に関連付けられて関連付けられた土台部材を海底内に垂直に移動するための手段とを更に含む先行段落のいずれか１段落におけるような構造体。

Ａ１５．関連付けられた土台部材を海底内に垂直に移動するための手段が、少なくとも１つのジャックハウスシステムである段落Ａ１４の構造体。

Ａ１６．関連付けられた土台部材を海底内に垂直に移動するための手段が、ポンプと制御アンビリカルとを含む吸引ケーソンシステムである段落Ａ１４の構造体。

Ａ１７．制御アンビリカルの一部分が、シャフト内に位置付けられる段落Ａ１６の構造体。

Ａ１８．土台部材から半径方向外向きに位置決めされた案内スリーブを更に含む段落Ａ１４，Ａ１５、Ａ１６、又はＡ１７のいずれか１段落におけるような構造体。

Ｂ．開口部を定める上部面を有して複数のバラストタンクを収容するケーソン本体と、開口部内に位置決めされたシャフトであって、シャフトが、シャフトの外部面上に位置決めされた係合部材を有する上記シャフトと、係合部材との相互作用を通してシャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置された下側ジャックハウスシステムと、シャフトによって支持された掘削プラットホームとを含む移動掘削構造体を設ける段階と、移動掘削構造体を掘削現場に送出する段階と、バラストタンクに水を追加する段階と、下側ジャックハウスシステムを作動してシャフトを上昇させる段階と、ケーソン本体の底部を海底に係合させる段階とを含む移動掘削構造体を設置する方法。

Ｂ１．移動掘削構造体が、シャフトの内部内に位置決めされたジャックアップ脚部と、ジャックアップ脚部に機械的に結合され、かつジャックアップ脚部の垂直位置を変えるように構成かつ配置された上側ジャックハウスシステムとを更に含み、プラットホームが、ジャックアップ脚部によって支持される段落Ｂの方法。

Ｂ２．上側ジャックハウスを作動してプラットホームをクリアランス高さに上昇させる段階を更に含む段落Ｂ１の方法。

Ｂ３．プラットホーム上の掘削やぐらに作動的に接続された掘削ライザーを設置する段階を更に含み、掘削ライザーの一部分が、シャフト内に位置決めされる先行段落のいずれか１段落におけるような方法。

Ｂ４．移動掘削構造体が、ケーソン内に位置決めされた少なくとも１つの土台部材を更に含む先行段落のいずれか１段落におけるような方法。

Ｂ５．少なくとも１つの土台部材を海底内に降ろす段階を更に含む段落Ｂ４の方法。

Ｂ６．少なくとも１つの土台部材が、土台部材に機械的に結合されたジャックハウスシステムの作動を通して海底内に降ろされる段落Ｂ５の方法。

Ｂ７．少なくとも１つの土台部材が、ポンプと制御アンビリカルとを含む吸引ケーソンシステムの作動を通して海底内に降ろされる段落Ｂ５の方法。

Ｂ８．吸引ケーソンシステムが、土台部材の半径方向外向きに位置決めされた案内スリーブを更に含む段落Ｂ７の方法。

Ｂ９．土台部材と案内スリーブの間の環帯を第１の材料で満たす段階を更に含む段落Ｂ８の方法。

Ｂ１０．第１の材料が砂である段落Ｂ９の方法。

Ｂ１１．第１の材料を環帯から除去して土台部材を海底から上昇させる段階を更に含む段落Ｂ９又はＢ１０の方法。

以上は、単に本発明の特定の実施形態の詳細説明であり、かつ開示した実施形態の多くの変更、修正、及び代替を本発明の範囲から逸脱することなく本発明の開示に従って行うことができることを理解しなければならない。従って、以上の説明は、本発明の範囲を制限しないことを意味している。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ決定されるものとする。本発明の実施例に具現化された構造体及び特徴はまた、変更、再配置、置換、削除、複製、組み合わせ、又は互いに追加することができるように考えられている。冠詞「ｔｈｅ」、「ａ」、及び「ａｎ」は、必ずしも１つのみを意味するように限定されず、むしろ、任意的に複数のそのような要素を含むように包含的かつ無制限である。

１０１ ケーソン本体
１０９ 作業プラットホーム
１１５ 下側ジャックハウスシステム
３０１ シャフト
３０５ ジャックアップ脚部

Claims (31)

1. 開口部を定める上部面を有するケーソン本体と、
   前記開口部内に位置決めされたシャフトであって、該シャフトが、外部面及び内部を有し、該シャフトが、該シャフトの該外部面上に位置決めされた係合部材を有する前記シャフトと、
   前記係合部材との相互作用を通して前記シャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置された下側ジャックハウスシステムと、
   前記シャフトによって支持された作業プラットホームと、
   を含むことを特徴とする海洋炭化水素作業構造体。
2. 前記シャフトの前記内部内に位置決めされたジャックアップ脚部と、
   前記ジャックアップ脚部に機械的に結合され、かつ該ジャックアップ脚部の前記垂直位置を変えるように構成かつ配置された上側ジャックハウスシステムと、
   を更に含み、
   前記プラットホームは、前記ジャックアップ脚部によって支持される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 前記上側ジャックハウスシステムは、前記シャフトの前記外部面に固定されることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
4. 下側面及び支持面を有するベース構造体を更に含み、
   前記下側面は海底と係合するように構成かつ配置され、
   前記支持面は前記ケーソン本体の底部分と係合するように構成かつ配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の構造体。
5. 前記支持面は、前記ベース構造体の上側面から引っ込んでいることを特徴とする請求項５に記載の構造体。
6. 前記係合部材は、複数のラック歯を有するラック部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の構造体。
7. 前記上側ジャックハウスシステムは、前記ラック歯に嵌め込み係合するように構成かつ配置された複数のピニオン歯を有する少なくとも１つのピニオンギアを含むことを特徴とする請求項６に記載の構造体。
8. 前記上側ジャックハウスシステムは、前記ラック歯に一致するように構成かつ配置された複数のチョック歯を有するチョック部材を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の構造体。
9. 前記上側ジャックハウスシステムは、前記チョック部材に機械的に結合されたアクチュエータを含み、該アクチュエータは、該チョック部材を第１の位置と第２の位置の間で移動するように構成かつ配置されることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
10. 前記ピニオンギアは、電気駆動機構によって駆動されるように構成かつ配置されることを特徴とする請求項７、８、又は９のいずれか１項に記載の構造体。
11. 前記ケーソン本体は、重力ベース構造体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の構造体。
12. 前記下側ジャックハウスシステムは、前記ケーソン本体の前記上部面に取り付けられることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の構造体。
13. 前記ケーソン本体及びシャフトは、氷荷重に抵抗するように構成かつ配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の構造体。
14. 前記炭化水素作業は、掘削を含み、前記プラットホームは、掘削ライザーに作動的に接続された掘削やぐらを支持し、該掘削ライザーの第１の部分が、前記シャフトの前記内部内に位置決めされることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の構造体。
15. 前記ケーソン内に位置決めされた少なくとも１つの土台部材と、
    各土台部材に関連付けられて該関連付けられた土台部材を海底内に垂直に移動するための手段と、
    を更に含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の構造体。
16. 前記関連付けられた土台部材を前記海底内に垂直に移動するための前記手段は、少なくとも１つのジャックハウスシステムであることを特徴とする請求項１５に記載の構造体。
17. 前記関連付けられた土台部材を前記海底内に垂直に移動するための前記手段は、ポンプと制御アンビリカルとを含む吸引ケーソンシステムであることを特徴とする請求項１５に記載の構造体。
18. 前記制御アンビリカルの一部分が、前記シャフト内に位置付けられることを特徴とする請求項１７に記載の構造体。
19. 土台部材から半径方向外向きに位置決めされた案内スリーブを更に含むことを特徴とする請求項１５、１６、１７、又は１８のいずれか１項に記載の構造体。
20. 移動掘削構造体を設置する方法であって、
    開口部を定める上部面を有して複数のバラストタンクを収容するケーソン本体と、該開口部内に位置決めされたシャフトであって、該シャフトが、該シャフトの外部面上に位置決めされた係合部材を有する前記シャフトと、該係合部材との相互作用を通して該シャフトの垂直位置を変えるように構成かつ配置された下側ジャックハウスシステムと、該シャフトによって支持された掘削プラットホームとを含む前記移動掘削構造体を設ける段階と、
    前記移動掘削構造体を掘削現場に送出する段階と、
    前記バラストタンクに水を追加する段階と、
    前記下側ジャックハウスシステムを作動して前記シャフトを上昇させる段階と、
    前記ケーソン本体の底部を海底に係合させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
21. 前記移動掘削構造体は、前記シャフトの内部内に位置決めされたジャックアップ脚部と、該ジャックアップ脚部に機械的に結合され、かつ該ジャックアップ脚部の前記垂直位置を変えるように構成かつ配置された上側ジャックハウスシステムとを更に含み、
    前記プラットホームは、前記ジャックアップ脚部によって支持される、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記上側ジャックハウスを作動してプラットホームをクリアランス高さに上昇させる段階を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記プラットホーム上の掘削やぐらに作動的に接続された掘削ライザーを設置する段階を更に含み、
    前記掘削ライザーの一部分が、前記シャフト内に位置決めされる、
    ことを特徴とする請求項２０から２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記移動掘削構造体は、前記ケーソン内に位置決めされた少なくとも１つの土台部材を更に含むことを特徴とする請求項２０から２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記少なくとも１つの土台部材を前記海底内に降ろす段階を更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記少なくとも１つの土台部材は、該土台部材に機械的に結合されたジャックハウスシステムの作動を通して前記海底内に降ろされることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記少なくとも１つの土台部材は、ポンプと制御アンビリカルとを含む吸引ケーソンシステムの作動を通して前記海底内に降ろされることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
28. 前記吸引ケーソンシステムは、前記土台部材の半径方向外向きに位置決めされた案内スリーブを更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記土台部材と前記案内スリーブの間の環帯を第１の材料で満たす段階を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 前記第１の材料は、砂であることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
31. 前記第１の材料を前記環帯から除去して前記土台部材を前記海底から上昇させる段階を更に含むことを特徴とする請求項２９又は３０に記載の方法。

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