JP4198223B2 - 石油掘削リグシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油掘削技術分野に関するものであって、更に詳細には、所定の場所へ牽引された後に、ラックアンドピニオンシステムを使用して脚部上に上昇されるリグを有する「ジャッキアップ（ｊａｃｋ−ｕｐ）」型の掘削リグに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような「沖合」リグは極めて公知であり且つ概略的には掘削用リグ即ち「ハル（ｈｕｌｌ）」即ち本体自身を有しており、その詳細な説明については割愛するが、それは、通常三角形状に配列されている３つの「脚部」上に装着されており、且つ各々は支持用台足（脚部の「スパッドキャン（ｓｐｕｄ ｃａｎ）」）を具備している。これら構成体の特性は、組立て、次いで掘削箇所へフロートした状態で牽引させるというものである。次いで、該構成体を該箇所において位置決めし、且つリグを「高い」位置、即ち海上のその操作高さへ上昇される。上昇は、この目的のために配設されている「ウエル」を介してその脚部の各々に沿ってリグのモータ駆動による変位（「ジャッキング（ｊａｃｋｉｎｇ）」）によって実施される。１つの脚部に沿っての各変位は、当然に、ある程度他のものとは独立的であり、従って、オペレータは、例えば、海底内への脚部の不均一な浸透を補正することが可能である。該リグ（ｒｉｇ）は各脚部上に装着されているラックアンドピニオンの組によって各脚部に関して上昇又は下降され、該システムは、通常、３つの金属弦及びストラット「弦（ｃｈｏｒｄ）」は各三角形状の脚部の各「部材」を示している）を具備する三角形状の構成体の各角部即ち「コーナー」内に配設されている。与えられた脚部の位置が変化すると、この与えられた脚部に関連する該システムの全てのピニオンは、常に、同時的に、同一の方向に且つ同一の理論的速度でもって動作する。一方、直線的変位の速度に関して、これは負荷に依存し、それは本発明によって解決されている問題のうちの１つであり、脚部が傾斜すると、最も少なく負荷がかけられている弦がそのモータによって他のものよりも一層迅速に上昇され、従って関心のある脚部上のＲＰＤ（ラック位相差）において付加的な増加が発生する。海底と相対的な該脚部（システムの幾何学的形状）及びリグ（本体）の相対的位置が２つの一連の固定した基準点に関してチェックされ、それらは該リグの本体の底部及び「ジャッキング構成体」即ち「ジャッキングハウス」の頂部である。
【０００３】
然しながら、この位置決めは多くの要因によって困難なものとされる。これらの要因は、公知なものである。第一の場合においては、オペレータによる不正確な位置決め、又は例えば流れ、うねり及び／又は風等に起因する主要な横方向応力又は負荷の存在又は発生、又は、特に、脚部の台足の不均一な埋込み、又は異種の又は傾斜した海底、又は上昇用モータ又はブレーキに関する動作上の欠陥に起因して傾斜即ち反れが存在する場合がある。然しながら、動作期間中に、どの要因が関与するものであるかを決定することは実際上不可能である。
【０００４】
このタイプの欠陥は、特に、構成体上、特に、脚部上の過剰な応力として顕示され、脚部に対して、危険性があり、該脚部、該脚部の構成体に対して損傷を与える危険性があり、それは事故を発生させる可能性があり、且つ、その際に、リグを長期間不動のままとさせ、且つ該リグの寿命を著しく減少させることとなる。
【０００５】
従って、業界の１つの懸念事項は、「ＲＰＤ」即ちラック位相差（与えられたラック位相に対する差、即ち与えられた数のラックノッチに対する構成体における幾何学的差異）と呼ばれる水平方向の欠陥を減少させることである。
【０００６】
通常、リグが所望の箇所にあると、該脚部はそれらの端部が海底に位置するまで下降され、次いで該リグは水中からその動作位置へ上昇される。このことは、海底の性質に従って、該先端部が海底内にある程度浸透させることが関与しているが、通常、該脚部は垂直状態を維持し且つ該ユニット上に作用する唯一の力は該リグを設計する場合に選択した強度限界内に維持される。然しながら、ある場合においては、海底は傾斜しているか又は凹凸がある場合があり、そのことは垂直線に関して１つ又はそれ以上の脚部の反れを発生させる場合があり、そのことは関係する脚部に曲げモーメントを発生させる。当然、これらの反れは、それらが２つ又は３つの脚部に影響を与える場合には、必ずしも「平行」である必要性はないが、それは提起されている問題を複雑なものとさせる。その代わりに、このような曲げは関心のある脚部の３つの弦上で負荷を不均一なものとさせ、該脚部はそのガイド（「コック（ｃｏｃｋ）」）においてスキュー即ち歪んだ位置にある。その場合の不均衡は、該リグをもはや移動させることができないようなものである場合がある。従って、補正作用が必要である。
【０００７】
次いで、該リグは、再度、負荷を取除くためにフローティング状態へ水面へ下降されねばならず、該支持用脚部は得られた浸透の一部にわたって海底から引き抜かれ、次いでジャッキング動作が再度開始される。このことは、多分、状態の深刻さに従って、このような操作は通常推奨されるものではないが、最初の足跡を回避するために多少の位置ずれと共に且つその反れを補正するために脚部の後方及び前方の移動（「リーミング（ｒｅａｍｉｎｇ）」）と結合される場合がある。このような操作は明らかに時間がかかるものであり且つ常に成功するものとは限らない。ある厳しい状況においては、計画した掘削点から５０乃至１００メートル離れた別の位置へ該リグを移動させ且つ同一の不確実性でもって該動作を再度行なうことの決定をせねばならない場合がある。この後者の解決方法は、該リグが固定した生産プラットホームの側に位置されねばならない場合には実行不可能である。このような場合には、該リグをジャックアップさせるために数十センチメートルの余裕が使用可能であるに過ぎない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本技術分野において直面している解決すべき課題は、このような補正操作を簡単化させ且つそれをより効率的なものとさせることである。この問題は、関与する応力及び機械的力の大きさによって悪化され、且つ例えばオペレータの努力を呑み込んでしまうようなうねり、風、流れ等の要因によって悪化される。この問題は、更に、可及的に簡単で且つ信頼性があるような操作が提案されねばならないという事実によって複雑化されており、何故ならば、オペレータの側における不正確性は構成体に対して主要な損傷を発生させる場合があるからである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、３つの弦を具備する三角形状の構成体又は同様の構成体の脚部を有するラックアンドピニオン型の石油掘削リグ（ジャッキアップリグ）等を上昇又は下降させる方法において、リグ（本体）の相対的位置（トリム）が、基準点に関して各弦の高さを測定した後に各脚部のいずれの弦とも独立的に作用する各脚部のＲＰＤの計算に関連して垂直方向において修正させるか又は修正させることが可能であるということを特徴とする方法が提供される。
【００１０】
好適には、前記基準点は「ジャッキハウス（ｊａｃｋ ｈｏｕｓｅ）」、即ちラックアンドピニオンシステムを収納している構成体の頂部である。従って、本発明の基本的な特性は、リグのハル（ｈｕｌｌ）即ち本体の下側の各脚部の延長部即ち長さを測定することである。本発明の好適実施例によれば、各弦（ｃｈｏｒｄ）の高さは、基準点に関して測定され、従って、関心のある脚部に対する測定値の間の差が決定される。
【００１１】
今日の従来の脚部は、通常、三角形状又は正方形の水平セクションを具備する格子構造の形態をしている。従って、各従来の脚部は３つ又は４つの弦を有している。同様に、従来のリグはこのタイプの３つ又は４つの脚部を有している。
【００１２】
従って、本発明は、第一の場合においては、このような構成体に関係している。然しながら、当業者にとって明らかなように、本発明は、例えば、５つの脚部を有するリグ、及び／又は、同様に、異なる断面を具備する脚部を有するリグに対しても適用可能である。実際に、本発明は脚部あたり幾つかのジャッキング即ちジャッキ動作する幾つかの弦を有する任意の自己上昇リグに対して適用される。
【００１３】
理解されるように、本発明は、該構成体の変形をより良く認識し、従って、ある程度予測し、且つその不規則性の原因がどのようなものであろうとも、上昇又は下降運動における不均一性によって発生される曲げモーメント等に対して可及的に良好に、且つ可能である場合には完全に対処することを意図した補正動作をより効率的に且つより少ない危険性で実施するために、各脚部の各弦上の高さ測定値の間の差によってＲＰＤを計算するという一般的な概念に関するものである。
【００１４】
当業者によって理解されるように、本発明の決定的な利点のうちの１つは、良好に情報が与えられたオペレータに対して、しばしば、効率的な補正動作と、一方においては、不動性又は遅延、又は事故との間の違いを発生させるような予測する能力を与えることである。
【００１５】
本発明は、更に、ラックアンドピニオン型の石油掘削リグ（ジャッキアップリグ）等を上昇又は下降即ち昇降させる装置及びシステムであって、同一の脚部の他の弦とは独立的に、基準点に関して与えられた脚部の各弦の高さの測定値を積分即ち合成させることによってＲＰＤの前記計算を実施する少なくとも１つの手段を有する装置及びシステムに関するものである。
【００１６】
本発明は、更に、ラックアンドピニオン型の石油掘削リグ等（ジャッキアップリグ）を上昇又は下降即ち昇降させる装置及びシステムであって、他の弦とは独立的に各弦を上昇又は下降（ジャッキング即ちジャッキ動作）させる少なくとも１つの手段を有することを特徴とする装置及びシステムに関するものである。
【００１７】
本発明は、更に、このような装置又はシステムを具備するリグに関するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
一般的に言えば、２つの基準面は、ラックアンドピニオンハウジングの頂部即ちＪＨＴ（ジャッキハウス頂部）及びハル（ｈｕｌｌ）即ち本体ＨＢの下側表面（本体底部）である。ＪＨＴとＨＢとの間の距離Ｄは、勿論、既知である（１つの特定の実施例においては、１．５７６ｍである）。
【００１９】
従って、本発明は、各脚部の各弦の高さの測定値を積分即ち統合させることによって、それらを許容値と比較し、許容値を超える場合、又はそれを予測できる場合には許容値を超える充分前に、補正動作を実施する場合に、可及的に正確に且つ簡単にＲＰＤを決定することを特徴としている。
【００２０】
ＲＰＤの測定及びキャリブレイション
図１及び２を参照すると、図２に示したように手動ゲージ（１）を使用して、又は電気モータへ接続したシステムを使用し且つデータを制御室内において表示することによって、各弦Ａ，Ｂ，Ｃに対する値Ｌ_i （ｌ_a ；ｌ_b ；ｌ_c ）を測定する。測定したＲＰＤが得られる。各脚部上での最も高い測定値を表わす弦に対応する測定値に対して「０」の値を割り当てる。
【００２１】
「脚部深さ」の読みを１つの脚部の３つの弦に関して取り、且つジャック動作ユニットの頂部と同一のレベルにあるものとみなされる弦にマークをつける。この脚部深さマークは、脚部先端部（「スパッドキャン（ｓｐｕｄ ｃａｎ）」）とハル即ち本体の底部との間の距離を表わすメモリを直接読取ることによって決定される。該モータへ接続されているセンサーが、同様に、制御室において同一の表示を与えることが可能である。
【００２２】
図４を参照すると、ジャッキ動作ユニット頂部（ＪＨＴ）から近接した深さマークの中心への距離（ｄ）が該ラックの各凹みの中空部に位置されたゲージを使用して測定され、且つ該「近接した深さマーク」（ＣＤ）も読取られる。
【００２３】
ジャッキ動作ハウス頂部（ＪＨＴ）に対応するマーク（Ｊ）がＣＤ−ｄによって得られる。該弦の延長部即ち長さは次式を使用して得られる。
【００２４】
＝Ｊ−Ｄ （例：Ｄ＝１．５７６ｍ）
又は、
＝（ＣＤ−ｄ）−Ｄ、
他の２つの弦の延長部即ち長さは、以下の如くにして、測定したＲＰＤのｌ_i の値のバイアス／スキュー（歪み）から計算される。
【００２５】
弦＃１（弦Ｃ上の脚部深さマーク）：
（弦Ａ）＝（弦Ｃ）＋ｌ_c −ｌ_a
（弦Ｂ）＝（弦Ｃ）＋ｌ_c −ｌ_b
弦＃２，３（弦Ａ上の脚部深さマーク）：
（弦Ｂ）＝（弦Ａ）＋ｌ_a −ｌ_b
（弦Ｃ）＝（弦Ａ）＋ｌ_a −ｌ_c
ＲＰＤはｌ_i 、即ちｌ_a ，ｌ_b ，ｌ_c の値から直接計算することが可能である。
ＲＰＤ（弦Ａ）＝ｍａｘ（ｌ_a ，ｌ_b ，ｌ_c ）−ｌ_a
ＲＰＤ（弦Ｂ）＝ｍａｘ（ｌ_a ，ｌ_b ，ｌ_c ）−ｌ_b
ＲＰＤ（弦Ｃ）＝ｍａｘ（ｌ_a ，ｌ_b ，ｌ_c ）−ｌ_c
本発明は、更に、本発明に基づいて構成されたジャッキアップリグ（ｊａｃｋ−ｕｐ ｒｉｇ）を上昇又は下降（ジャッキング、即ちジャッキ動作）させる装置及びシステム、及び該システム及び装置を具備したジャッキアップリグも包含している。
【００２６】
ジャッキアップリグ１００は図５に概略的に示してある。このプラットホームは、３つの脚部２０，２１，２２によって支持されているハル即ち本体Ｈを有している。各脚部はジャッキハウスＪＨ内に収納されているラックアンドピニオンユニット（不図示）によって上方又は下方へジャッキ動作させることが可能である。各脚部は本発明において定義したような３つの弦Ａ，Ｂ，Ｃを有しており、且つ海底に位置しているスパッドキャン（ｓｐｕｄ ｃａｎ）１１０を有している。該プラットホーム上には種々の構成体が設けられており、例えば例示的なものとしてのみ示した構成体２，２５等が設けられている。掘削リグ２３が該プラットホーム上に装着されている。通常、該プラットホーム上にはヘリコプタープラットホーム１２０が設けられている。
【００２７】
本発明に基づく装置及びシステムは、上述した如き本発明に基づく方法を動作させることを可能とし、且つジャッキハウスＪＨ内に収納させるか及び／又は該プラットホーム上のいずれかのその他の適宜の位置２，２５内に収納させることが可能である。このようなプラットホームは当業者にとって公知であり、本発明の装置及びシステムを最も便利な態様で配置させることが可能である。
【００２８】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ３つの弦Ａ，Ｂ，Ｃを有する１つの脚部を概略的に示してあり、ラックアンドピニオンプラットホームの構成体のＪＨＴ（ジャッキハウス頂部）面及び３つの弦の３つの点によって定義されるＰＲＰｈを示しており、それは、与えられた瞬間において、同一の「ラック位相」にあり、即ち同数のラックノッチによって定義される運動に対応しており、これら２つの面の間の差は弦の変形（「真のＲＰＤ」）及びジャッキ動作ユニットにおける弦の回転の結果である。
【図２】 ラックアンドピニオンの詳細を示すと共に手動ＲＰＤゲージを使用して「測定ＲＰＤ」の測定を行なう状態を示した概略図。
【図３】 本発明に基づいて考慮すべきリグの基本構成要素を概略的に示しており、ＪＨは「ジャッキハウス」を表わしており、Ｈは「ハル（本体）」を表わしており、ｌは最小の延長部即ち長さを有する弦Ｂ上の脚部の延長部即ち長さであり、且つＬは弦Ｃ上の脚部の延長部即ち長さであり、角度φは傾斜角度を表わしている。
【図４】 ＣＤ（近接深さマーク）の測定値を表わしている。
【図５】 各々が３つの弦を有する３つの脚部を具備したジャッキアップリグを示した概略図。
【符号の説明】
２０，２１，２２ 脚部
２３ 掘削リグ
１００ ジャッキアップリグ

Claims (5)

1. 各脚部が複数個のジャッキング弦を具備している複数個の脚部により支持されているハルを具備しているプラットホーム上に装着されている石油掘削リグを上昇又は下降させる方法において、
   該リグを下降又は上昇させるために該ハルに対して該複数個の脚部を上昇又は下降させ、
   該上昇又は下降させる期間中に一つの脚部の各弦の高さを測定し、
   測定した高さから該脚部の変形を決定し、
   該脚部の各弦に関して個別的に作用することにより該決定した変形に従って補正作用を行う、
   上記各ステップを有している方法。
2. 請求項１において、該決定した変形がラック位相差として表される方法。
3. 請求項２において、該ラック位相差は、該脚部の一つの弦の測定した高さをゼロレベルとして使用することにより決定され、且つ該脚部のその他の弦の測定された高さが該一つの弦からの高さの差を定義する方法。
4. 石油掘削プラットホームにおいて、
   複数個の脚部であって、該脚部の各々が複数個のジャッキング弦を具備している複数個の脚部によって支持されているハル、
   各脚部の測定された変形に従って補正作用を行わせるために前記ハルに対して各脚部の各弦を独立的に上昇及び下降させる複数個のシステム、
   を有しているプラットホーム。
5. 請求項４において、該変形がラック位相差として表されるプラットホーム。

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