NO310736B1

NO310736B1 - Module-based lightweight drilling rig

Info

Publication number: NO310736B1
Application number: NO20000018A
Authority: NO
Inventors: Jan Jortveit
Original assignee: Aker Mh As
Priority date: 2000-01-03
Filing date: 2000-01-03
Publication date: 2001-08-20
Also published as: NO20000018L; AU2559101A; WO2001049966A1; EP1246995A1; KR20020080359A; CA2394300A1; BR0107385B1; ATE321931T1; DE60118335D1; KR100745234B1; JP2003519305A; US20030102166A1; EP1246995B1; NO20000018D0; BR0107385A

Abstract

A modular lightweight rig (1) comprising a plurality of modules (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) designed to be placed on a platform deck (15) and to support a drilling deck (10) on which a derrick (11) is designed to be placed. A first set of modules (2, 4, 6, 8) is arranged in a first column (30) and a second set of modules (3, 5, 7, 9) is arranged in a second column (31). A space (32) is defined between the columns, over which space the drilling deck (10) is designed to be positioned.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en modulbasert lettvekt borerigg i samsvar med ingressen til det etterfølgende krav 1. The present invention relates to a modular lightweight drilling rig in accordance with the preamble of the subsequent claim 1.

Tradisjonelt bygges en borerigg opp ved at en struktur bygges opp fra grunnen direkte på en plattform, d. v .s. på plattformens dekk. Denne strukturen består av en understruktur som inneholder servicefunksjoner, slik som pumper, kompressorer og annet utstyr, og definerer et boredekk på toppen av understrukturen. På dette boredekket er selve boretårnet anordnet. En slik oppbygging tar lang tid og må koordineres nøye for at det ikke skal oppstå forsinkelser, for eksempel på grunn av at komponenter ikke er klare på det tidspunktet de skal monteres. Traditionally, a drilling rig is built by building a structure from the ground up directly on a platform, i.e. on the platform deck. This structure consists of a substructure that contains service functions, such as pumps, compressors and other equipment, and defines a drill deck on top of the substructure. The derrick itself is arranged on this drilling deck. Such a build-up takes a long time and must be carefully coordinated so that there are no delays, for example because components are not ready at the time they are to be assembled.

En annen mye brukt fremgangsmåte er å bygge hele strukturen opp separat fra plattformen og deretter plassere denne på plattformen, for eksempel ved å senke plattformen ned slik at strukturen kan føres på plass ved hjelp av for eksempel en lekter. Denne metoden krever bruk av dyrt utstyr med stor kapasitet for å føre strukturen på plass. Den innebærer også stor risiko. Another widely used method is to build the entire structure separately from the platform and then place this on the platform, for example by lowering the platform down so that the structure can be moved into place using, for example, a barge. This method requires the use of expensive equipment with a large capacity to move the structure into place. It also entails great risk.

Det har vært gjort forsøk på å bygge en slik struktur opp ved hjelp av moduler, men så langt kan ingen av disse forsøkene sies å ha vært spesielt vellykkede. Eksempler på slike forsøk er: DE 1009575, som beskriver et landbasert boretårn som er bygget opp av moduler som en fagverkskonstruksjon. Denne konstruksjonen er innrettet for bruk på land og vil ikke være egnet for bruk til havs. Attempts have been made to build such a structure using modules, but so far none of these attempts can be said to have been particularly successful. Examples of such attempts are: DE 1009575, which describes a land-based derrick built up of modules as a truss structure. This construction is designed for use on land and will not be suitable for use at sea.

SU 1709059, som viser et boretårn som består av et stort antall rektangulære moduler. Disse modulene er plassert to og to på hvert nivå. Modulene i hosliggende etasjer er plassert i rett vinkel på hverandre på samme måte som ved et fyrstikktårn. Dette betyr at tilgangen til tårnets indre er svært begrenset. SU 1709059, showing a derrick consisting of a large number of rectangular modules. These modules are placed two by two on each level. The modules on adjacent floors are placed at right angles to each other in the same way as with a match tower. This means that access to the tower's interior is very limited.

SU 1836534, som beskriver et modulbasert tårn lignende SU 1709059, og med de samme ulemper. SU 1836534, which describes a modular tower similar to SU 1709059, and with the same disadvantages.

US 4899832, som beskriver et landbasert boretårn. Dette tårnet transporteres imidlertid hovedsakelig som én enhet på trailere til bruksstedet. Bl.a. av denne grunn egner ikke denne konstruksjonen seg for bruk til havs. US 4899832, which describes an onshore derrick. However, this tower is mainly transported as one unit on trailers to the site of use. Blue. for this reason this construction is not suitable for use at sea.

US 5356239, som beskriver et boretårn som settes sammen av flere etasjer til en sammenhengende fagverkkonstruksjon. Ved denne konstruksjonen finnes det ikke noe indre rom i tårnet som man har lett tilgang til. US 5356239, which describes a derrick which is assembled from several floors into a continuous truss construction. With this construction, there is no interior space in the tower that is easily accessible.

US 4161376, som beskriver en oppjekkbar (jack-up) plattform. Denne består av et plattformdekk og tre ben. Denne konstruksjonen er innrettet til å transporteres samlet om bord på et skip og er av betydelig størrelse. US 4161376, which describes a jack-up platform. This consists of a platform deck and three legs. This construction is designed to be transported together on board a ship and is of considerable size.

Det er derfor et stort behov for en forbedret modulbasert riggstruktur der hver enkelt modul har en vekt som ligger under løftekapasiteten for en kran av moderat størrelse-Det er ønskelig at hver modul veier mindre enn 25 tonn. Videre er det behov for en modulbasert riggstruktur som lett kan bygges opp og som samlet veier lite sammenlignet med konvensjonelle riggstrukturer. There is therefore a great need for an improved module-based rig structure where each individual module has a weight that is below the lifting capacity of a moderately sized crane - It is desirable that each module weighs less than 25 tonnes. Furthermore, there is a need for a modular rig structure that can be easily built up and which overall weighs little compared to conventional rig structures.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en lettvekts modulbasert riggstruktur, som kan settes sammen på en enkel måte og som gir stor grad av anvendelighet. Det er også et formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en struktur som består av et begrenset antall moduler og der hver modul har en begrenset vekt. Det er også et formål at hver modul skal være enkel å transportere. Det er videre et formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en struktur som kan settes sammen på en svært enkelog effektiv måte og der behovet for monteringsdetaljer og bæredeler er redusert til et minimum. The present invention aims to provide a lightweight modular rigging structure, which can be put together in a simple way and which provides a high degree of applicability. It is also an aim of the present invention to provide a structure which consists of a limited number of modules and where each module has a limited weight. It is also a purpose that each module should be easy to transport. It is also an aim of the present invention to provide a structure which can be put together in a very simple and efficient way and where the need for assembly details and supporting parts is reduced to a minimum.

En utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse skal forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, der: figur 1 viser en splittegning aven riggstruktur i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, An embodiment of the present invention shall be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, where: figure 1 shows a split drawing of the rig structure in accordance with the present invention,

figur 2 viser en riggstruktur i samsvar med den foreliggende oppfinnelse i perspektiv, figure 2 shows a rig structure in accordance with the present invention in perspective,

figur 3 viser en riggstruktur i samsvar med den foreliggende oppfinnelse sett fra en første side og figure 3 shows a rig structure in accordance with the present invention seen from a first side and

figur 4 viser en riggstruktur i samsvar med den foreliggende oppfinnelse sett fra en andre side. figure 4 shows a rig structure in accordance with the present invention seen from another side.

I splittegningen i figur 1 er det vist en modulbasert lettvekt riggstruktur 1 ifølge den foreliggende oppfinnelse. Strukturen består generelt av følgende moduler: en første rammemodul 2 og en andre rammemodul 3, en første nedre modulsamling 4 og en andre nedre modulsamling 5, en første øvre modulsamling 6 og en andre øvre modulsamling 7, et første rørdekk 8 og et andre rørdekk 9, et boredekk 10 og et boretårn 11. In the split drawing in Figure 1, a modular lightweight rig structure 1 according to the present invention is shown. The structure generally consists of the following modules: a first frame module 2 and a second frame module 3, a first lower module assembly 4 and a second lower module assembly 5, a first upper module assembly 6 and a second upper module assembly 7, a first pipe deck 8 and a second pipe deck 9 , a drilling deck 10 and a derrick 11.

Rammemodulene 2 og 3 er innrettet til å plasseres på langsgående glideskinner 12 og 13, som er fast anordnet på plattformens dekk 15. Mellom rammemodulene 2 og 3 er det anordnet et BOP-dekk 14 (BOP = Blow Out Preventor = utblåsningssikring). BOP-dekket 14 fungerer også som en avstandsholder for rammemodulene 2 og 3 og er koblet til disse slik at rammemodulene 2 og 3 er fiksert i forhold til hverandre. Hver av rammemodulene består av en bunnramme 2a henholdsvis 3a og to siderammer 2b og 2c, henholdsvis 3b og 3c. The frame modules 2 and 3 are arranged to be placed on longitudinal slide rails 12 and 13, which are fixedly arranged on the platform's deck 15. Between the frame modules 2 and 3, a BOP deck 14 (BOP = Blow Out Preventor = blowout protection) is arranged. The BOP deck 14 also functions as a spacer for the frame modules 2 and 3 and is connected to these so that the frame modules 2 and 3 are fixed in relation to each other. Each of the frame modules consists of a bottom frame 2a respectively 3a and two side frames 2b and 2c, respectively 3b and 3c.

Den første og andre nedre modulsamlingen 4 og 5 består av et antall enkeltmoduler 4a - 4d henholdsvis 5a -5d, i det viste tilfellet 4 enkeltmoduler i hver modulsamling. Enkeltmodulene 4a- 4d henholdsvis 5 a -5 d er plassert side ved side inntil hverandre. Modulsamlingen 4 er tilpasset til å plasseres inne i rammemodulen 2, mens modulsamlingen 5 er tilpasset til å plasseres inne i rammemodul en 3, oppå bunnrammen 2a henholdsvis 3 a og mellom siderammene 2b og 2c henholdsvis 3b og 3c. The first and second lower module assemblies 4 and 5 consist of a number of individual modules 4a - 4d and 5a - 5d respectively, in the case shown 4 individual modules in each module assembly. The individual modules 4a-4d and 5a-5d respectively are placed side by side next to each other. The module assembly 4 is adapted to be placed inside the frame module 2, while the module assembly 5 is adapted to be placed inside a frame module 3, on top of the bottom frame 2a respectively 3 a and between the side frames 2b and 2c respectively 3b and 3c.

Den første og andre øvre modulsamlingen 6 og 7 består også av et antall enkeltmoduler 6a - 6d, henholdsvis 7a - 7d, som i det viste utførelseseksempelet også er fire i hver modulsamling. Modulsamlingene er 6 og 7 er innrettet til å plasseres oppå rammemodulens 2 henholdsvis 3 siderammer 2b og 2c henholdsvis 3b og 3c. Rammemodulene 2 henholdsvis 3 bærer således hele vekten av modulsamlingen 6 henholdsvis 7, mens modulsamlingene 4 og 5 ikke bærer noen vekt. The first and second upper module assemblies 6 and 7 also consist of a number of individual modules 6a - 6d, respectively 7a - 7d, which in the embodiment shown are also four in each module assembly. The module assemblies 6 and 7 are designed to be placed on top of the frame module's 2 and 3 side frames 2b and 2c and 3b and 3c, respectively. The frame modules 2 and 3 thus bear the entire weight of the module assembly 6 and 7 respectively, while the module assemblies 4 and 5 bear no weight.

Oppå den første modulsamlingen 6 er det første rørdekket 8 plassert. Oppå den andre modulsamlingen 7 er det andre rørdekket 9 plassert. Hvert rørdekk 8 og 9 består aven bunnramme 8a henholdsvis 9a og et antall pinner 8b henholdsvis 9b, som er innrettet til å fastholde et respektivt rørlager. On top of the first module assembly 6, the first pipe cover 8 is placed. On top of the second module assembly 7, the second pipe cover 9 is placed. Each pipe deck 8 and 9 consists of a bottom frame 8a and 9a respectively and a number of pins 8b and 9b respectively, which are designed to hold a respective pipe bearing.

Ved det første rørdekkets 8 sidekant 8c, som vender mot det andre rørdekket 9, er det anordnet en første tverrgående glideskinne 16. Ved det andre rørdekkets 9 sidekant 9c, som vender mot det første rørdekket 8, er det anordnet en andre tverrgående glideskinne 17. Boredekket 10 er plassert på glideskinnene 16 og 17. Oppå boredekket er tårnet 11 anordnet. På boredekket er det også anordnet et kontrollrom 18 og en modul 19 som inneholder bl.a. vinsj og høytrykksmanifold for kontroll av trykket i brønnen. At the side edge 8c of the first pipe deck 8, which faces the second pipe deck 9, a first transverse slide rail 16 is arranged. At the side edge 9c of the second pipe deck 9, which faces the first pipe deck 8, a second transverse slide rail 17 is arranged. The drilling deck 10 is placed on the slide rails 16 and 17. The tower 11 is arranged on top of the drilling deck. On the drilling deck there is also a control room 18 and a module 19 which contains, among other things, winch and high-pressure manifold for controlling the pressure in the well.

I figur 2 er den modulbaserte lettvekt riggen vist sammensatt og i perspektiv. Man ser her de langsgående glideskinnene 12 og 13 som er anordnet på plattformens dekk 15. Hele riggen kan føres glidende langsetter glideskinnene 12 og 13, ved at rammemodulene 2 og 3 er innrettet til å gli på glideskinnene 12 og 13 via glideklosser 20 på bunnrammene 2a og 3a. Som forklart ovenfor danner BOP-rammen 14 en kombinert avstandsholder og forbindelseselement for rammemodulene 2 og 3, slik at disse ikke kan bevege seg i forhold til hverandre. In Figure 2, the modular lightweight rig is shown assembled and in perspective. Here you can see the longitudinal slide rails 12 and 13 which are arranged on the platform's deck 15. The entire rig can be guided sliding along the slide rails 12 and 13, as the frame modules 2 and 3 are arranged to slide on the slide rails 12 and 13 via slide blocks 20 on the bottom frames 2a and 3a. As explained above, the BOP frame 14 forms a combined spacer and connecting element for the frame modules 2 and 3, so that these cannot move in relation to each other.

Man ser også de nedre modulsamlingene 4 og 5 plassert inne i rammemodulene 2 og 3 og de øvre modulsamlingene 6 og 7, som er plassert oppå rammemodulenes 2 og 3 siderammer 2b, 2c og 3b, 3c. Modulsamlingene 6 og 7 er tilpasset slik at de har tilstrekkelig bæreevne til å kunne bære rørdekkene 8 og 9, med hver sitt rørlager, boredekket 10, kontrollrommet 18 og modulen 19 og tårnet 11. Imidlertid kan det også tenkes at man anordner en ytterligere rammemodul oppå hver av rammemodulene 2 og 3 som modulsamlingene 6 og 7 kan plasseres inne i. One also sees the lower module assemblies 4 and 5 placed inside the frame modules 2 and 3 and the upper module assemblies 6 and 7, which are placed on top of the frame modules 2 and 3's side frames 2b, 2c and 3b, 3c. The module assemblies 6 and 7 are adapted so that they have sufficient load-bearing capacity to be able to carry the pipe decks 8 and 9, each with its own pipe bearing, the drilling deck 10, the control room 18 and the module 19 and the tower 11. However, it is also conceivable to arrange a further frame module on top each of the frame modules 2 and 3 into which the module assemblies 6 and 7 can be placed.

Boredekket 10 er innrettet til å kunne føres frem og tilbake langs de tverrgående glideskinnene 16 og 17. For dette er boredekket utstyrt med glideklosser 21. Ved å føre hele riggen langsetter skinnene 12 og 13 og boredekket 10 med tårnet 11 langsetter glideskinnene 16 og 17, kan tårnet plasseres over et hvilket som helst punkt innenfor et avgrenset aktuelt område. The drilling deck 10 is arranged to be able to be moved back and forth along the transverse sliding rails 16 and 17. For this, the drilling deck is equipped with sliding blocks 21. By moving the entire rig along the rails 12 and 13 and the drilling deck 10 with the tower 11 along the sliding rails 16 and 17, the tower can be placed over any point within a defined applicable area.

Rammemodulene 2 og 3 og rørdekkene 8 og 9 kan eventuelt bestå av flere undermoduler, for å redusere størrelsen og vekten til de enkelte elementene som skal transporteres. The frame modules 2 and 3 and the pipe covers 8 and 9 may possibly consist of several sub-modules, in order to reduce the size and weight of the individual elements to be transported.

Modulene 2,4, 6, og 8 er, som vist i figurene, anordnet i en første søyle 30 og modulene 3, 5, 7, og 9 er anordnet i .en andre søyle 31. Mellom søylene 30 og 31 er det definert et mellomrom 32. Modules 2, 4, 6, and 8 are, as shown in the figures, arranged in a first column 30 and modules 3, 5, 7, and 9 are arranged in a second column 31. Between the columns 30 and 31, a space 32.

Figur 3 viser riggen ifølge oppfinnelsen sett fra en første side i retning langs glideskinnene 12 og 13. Man ser her den første rammemodul en 2 inneholdende den første nedre modulsamlingen 4. Videre ser man den første øvre modulsamlingen 6, som er plassert oppå rammemodulen 2. Modulsamlingen 6 er her vist som en fagverkskonstruksjon, for å indikere at denne er bærende. Man ser også boredekket 10 med tårnet 11, kontrolhommet 18 og modulen 19.1 detalj er det vist et heisespill 22 og en top-drive 23 i to posisjoner. Figure 3 shows the rig according to the invention seen from a first side in the direction along the sliding rails 12 and 13. Here you can see the first frame module 2 containing the first lower module assembly 4. Furthermore, you can see the first upper module assembly 6, which is placed on top of the frame module 2. The module assembly 6 is shown here as a truss construction, to indicate that it is load-bearing. You can also see the drilling deck 10 with the tower 11, the control box 18 and the module 19.1 detail shows a winch 22 and a top drive 23 in two positions.

Boredekket 10 er med heltrukne linjer vist i en første ytterposisjon helt til høyre i figuren. Med stiplede linjer er en del av boredekket 10 vist i en andre ytterposisjon helt til venstre i figuren. The drilling deck 10 is shown in solid lines in a first outer position on the far right of the figure. With dashed lines, part of the drill deck 10 is shown in a second outermost position on the far left of the figure.

Figur 4 viser riggen ifølge den foreliggende oppfinnelse sett i retning på tvers av glideskinnene 12 og 13. Her ser man BOP-rammen 14, rammemodulene 2 og 3, inneholdende de nedre modulsamlingene 4 og 5, de øvre modulsamlingene 6 og 7, rørdekkene 8 og 9, boredekket 10 anordnet på glideskinnene 16 og 17, kontrolhommet 18 og tårnet 11. Figure 4 shows the rig according to the present invention seen in the direction across the sliding rails 12 and 13. Here you can see the BOP frame 14, the frame modules 2 and 3, containing the lower module assemblies 4 and 5, the upper module assemblies 6 and 7, the pipe covers 8 and 9, the drill deck 10 arranged on the slide rails 16 and 17, the control housing 18 and the tower 11.

Her er det i detalj vist en av flere hydraulisk skiddesylindere 24 utstyrt med en griper 25, som er innrettet til å trekke og skyve riggen langsetter glideskinnene 12 og 13. Here is shown in detail one of several hydraulic skid cylinders 24 equipped with a gripper 25, which is designed to pull and push the rig along the slide rails 12 and 13.

Som man ser av figur 4 er det tilveiebrakt et stort åpent rom mellom de første modulene 2,4 og 6 og de andre modulene 3, 5 og 7. Dette store åpne rommet gir god plass for håndtering av utstyr, for eksempel slik som vist, en BOP 26. As can be seen from figure 4, a large open space has been provided between the first modules 2,4 and 6 and the second modules 3, 5 and 7. This large open space provides plenty of space for handling equipment, for example as shown, a BOP 26.

I figur 4 er det også vist at tårnet 11 kan bestå av moduler, for eksempel to moduler lia og 1 lb, der modulen 11b skal plasseres på toppen av modulen lia. In Figure 4 it is also shown that the tower 11 can consist of modules, for example two modules 11a and 1lb, where the module 11b is to be placed on top of the module 11a.

Den første søylen 30 kan for eksempel være innrettet til å inneholde utstyr som primært er tilknyttet prosessaktiviteter, mens den andre søylen kan være innrettet til å inneholde hjelpe- og servicefunksjoner. Videre kan det første rørdekket 8 inneholde et lager for borerør, mens det andre rørdekket 9 kan inneholde lager for foringsrør. The first column 30 can, for example, be arranged to contain equipment that is primarily associated with process activities, while the second column can be arranged to contain auxiliary and service functions. Furthermore, the first pipe deck 8 can contain a bearing for drill pipes, while the second pipe deck 9 can contain a bearing for casing pipes.

Modulene vil kobles sammen på en hensiktsmessig måte ved hjelp av monteringsdetaljer. Sammenkoblingen av moduler er en teknikk som er velkjent for en fagmann på området og trenger derfor ikke noen nærmere forklaring. The modules will be connected together in an appropriate way using mounting details. The interconnection of modules is a technique that is well known to a person skilled in the art and therefore needs no further explanation.

Claims

1. Modular lightweight rig (1), comprising a number of modules (2,3,4, 5,6,7,8, 9) which are arranged to be placed on a platform deck (15) and to support a drilling deck (10), whereupon a tower (11) is arranged to be placed, characterized in that a first set of modules (2, 4, 6, 8) is arranged in a first column (30) and a second set of modules (3, 5, 7, 9) is arranged in a second column (31), between which columns (30,31) a space (32) is defined and that the drill deck (lo) is arranged to be arranged over this space (32).

2. Modular lightweight rig according to claim 1, characterized in that the space (32) has a width roughly corresponding to the width of the drilling deck (10).

3. Modular lightweight rig according to claim I or 2, characterized in that a BOP deck (14) is arranged in the space (32) just above the platform deck (15), and that the BOP deck (14) defines the width of the space and is connected to each of the columns (30,31).

4. Module-based lightweight rig according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that a first sliding rail (16) is arranged at the upper edge of the first column (30) facing the second column (31), that a second sliding rail (17) is arranged at the upper edge of the second column (31) which faces the first column (30) and that the drilling deck is arranged for sliding movement on top of the sliding rails (16,17).

5. Modular lightweight rig according to one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the first column (30) comprises a frame module (2), in which a lower module assembly (4) is arranged to be placed and that the second column (31 ) comprises a frame module (3), in which a lower module assembly (5) is designed to be placed.

6. Modular lightweight rig according to claim 5, characterized in that a first upper module assembly (6) is arranged to be placed on top of the first frame module one (2) and is carried by this and that a second upper module assembly (7) is arranged to be placed on top of it second frame module one (3) and is carried by this.

7. Modular lightweight rig according to claim 6, characterized in that a first pipe deck (8) is arranged to be placed on top of the first upper module assembly (6), that a first sliding rail (16) is arranged at that edge of the first pipe deck (8), which faces the second column (31), that a second pipe deck (9) is arranged to be placed on top of the second upper module assembly (7), that a second sliding rail (17) is arranged at that edge of the second pipe deck (9) which faces the first column (30) and that the drilling deck (10) is designed to be moved back and forth on the slide rails (16,17).

8. Modular lightweight rig according to any one of the preceding claims, characterized in that each of the columns (30, 31) is arranged on third and fourth sliding rails (12, 13) which are placed on the deck (15) of the platform, that the third and the fourth slide rail (12,13) generally extends across the first and second slide rails (16, 17) and that the columns are arranged to be moved together back and forth on the slide rails (12, 13).