NO336821B1

NO336821B1 - Method and apparatus for building a drilling rig on the seabed

Info

Publication number: NO336821B1
Application number: NO20070819A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom
Original assignee: Robotic Drilling Systems As
Priority date: 2007-02-14
Filing date: 2007-02-14
Publication date: 2015-11-09
Also published as: WO2008100149A1; NO20070819L

Abstract

Fremgangsmåte og anordning for å anbringe en borerigg ( 1 ) for petroleumsutvinning på havbunnen ( 2 ), hvor fremgangsmåten omfatter å: - anbringe et basehus ( 30 ) for utblåsingssikkerhetsventiler ( 24 ) på havbunnen ( 2 ); - anbringe et mellomhus ( 32 ) på basehuset (30) hvor mellomhuset ( 32 ) omfatter boreutstyr og hvor mellomhuset ( 32 ) er utformet til å kunne motta støttefunksjonshus ( 40 ); - anbringe et borehus ( 44 ) på mellomhuset ( 32 ) hvor borehuset ( 44 ) omfatter rørhåndteringsutstyr og løfteutstyr; og - kople støttefunksjonshus ( 40 ) til mellomhuset ( 32 ).A method and apparatus for placing a drilling rig (1) for petroleum extraction on the seabed (2), the method comprising: - placing a base housing (30) for blowout safety valves (24) on the seabed (2); - positioning an intermediate housing (32) on the base housing (30) wherein the intermediate housing (32) comprises drilling equipment and wherein the intermediate housing (32) is designed to receive support function housing (40); - positioning a bore housing (44) on the intermediate housing (32) wherein the bore housing (44) comprises pipe handling equipment and lifting equipment; and - connect the support function housing (40) to the intermediate housing (32).

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å BYGGE OPP EN BORERIGG PÅ HAVBUNNEN METHOD AND DEVICE FOR BUILDING UP A DRILLING RIG ON THE SEA FLOOR

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å bygge opp en borerigg på havbunnen. Nærmere bestemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å anbringe en borerigg for petroleumsutvinning på havbunnen hvor fremgangsmåten omfatter: at det anbringes et basehus for en utblåsningssikkerhetsventil, en såkalt BOP (eng. Blow Out Preventer) på havbunnen; det anbringes et mellomhus på basehuset hvor mellomhuset omfatter boreutstyr og hvor mellomhuset er utformet til å kunne motta støttefunksjonshus; det anbringes et borehus på mellomhuset hvor horehuset omfatter rørhåndteringsutstyr og løfteutstyr; og det koples støttefunksjonshus til mellomhuset. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for utøvelse av fremgangsmåten. This invention relates to a method for building up a drilling rig on the seabed. More specifically, it concerns a method for placing a drilling rig for petroleum extraction on the seabed where the method includes: placing a base housing for a blowout safety valve, a so-called BOP (Blow Out Preventer) on the seabed; an intermediate housing is placed on the base house where the intermediate housing includes drilling equipment and where the intermediate housing is designed to be able to receive support function houses; a drill house is placed on the middle house where the whore house includes pipe handling equipment and lifting equipment; and support function buildings are connected to the intermediate building. The invention also includes a device for carrying out the method.

Olje- og gassforekomster nede i jordskorpen utvinnes som kjent ved at det bores hull ned til forekomstene, slik at olje og gassforekomster kan dreneres opp til overflaten. As is known, oil and gas deposits deep in the earth's crust are extracted by drilling holes down to the deposits, so that the oil and gas deposits can be drained to the surface.

Utstyret som anvendes til boring av hull i jordskorpen omfatter ofte et boretårn utført som en fagverkskonstruksjon i stål. I boretårnet er det plassert heisemaskineri med wire for å heise opp og sette ned borerør. I tillegg er det anordnet diverse utstyr for å kunne håndtere borerørene og sette ned foringsrør i borehullet. The equipment used for drilling holes in the earth's crust often includes a derrick designed as a steel truss structure. In the derrick, there is hoisting machinery with a wire to raise and lower the drill pipe. In addition, various equipment has been arranged to be able to handle the drill pipes and insert casing into the borehole.

Når olje- og gassforekomstene må tas opp fra store havdyp, anvendes flytende eller faste plattformer som er forsynt med nødvendig boreutstyr. Plattformer av denne art er relativt store og kostbare konstruksjoner, idet boreutstyret er stort og tungt. I tillegg til selve boreutstyret er det nødvendig med stigerør mellom plattformen og havbunnen blant annet for å kunne sirkulere boreslam under boreoperasjonen. På flytende plattformer er det også nødvendig med hivkompensering for å avhjelpe tidevanns-og bølgepåførte plattformbevegelser relativt havbunnen. When the oil and gas deposits have to be taken up from deep sea depths, floating or fixed platforms are used which are equipped with the necessary drilling equipment. Platforms of this kind are relatively large and expensive structures, as the drilling equipment is large and heavy. In addition to the drilling equipment itself, risers are needed between the platform and the seabed, among other things, to be able to circulate drilling mud during the drilling operation. On floating platforms, heave compensation is also necessary to remedy tidal and wave-induced platform movements relative to the seabed.

Relevant bakgrunnsteknikk er blant annet beskrevet i følgende patentpublikasjoner: WO 2007/004887; Relevant background technology is, among other things, described in the following patent publications: WO 2007/004887;

WO 2004/018826; og WO 2004/018826; and

EP 1507952. EP 1507952.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of

kjent teknikk. known technique.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

I henhold til et første aspekt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte for å anbringe en borerigg for petroleumsutvinning på havbunnen, hvor fremgangsmåten omfatter: - å anbringe et basehus for utblåsingssikkerhetsventiler på havbunnen; - å anbringe et mellomhus på basehuset; - å anbringe et borehus på mellomhuset hvor horehuset omfatter rørhåndteringsutstyr og løfteutstyr, kjennetegnet ved at fremgangsmåten videre omfatter: - å anbringe en verktøy håndterings kassett i mellomhuset; According to a first aspect, the invention relates to a method for placing a drilling rig for petroleum extraction on the seabed, where the method comprises: - placing a base housing for blowout safety valves on the seabed; - placing an intermediate housing on the base housing; - placing a drilling housing on the intermediate housing where the housing comprises pipe handling equipment and lifting equipment, characterized in that the method further comprises: - placing a tool handling cassette in the intermediate housing;

- å kople minst ett støttefunksjonshus til mellomhuset; og - to connect at least one support function house to the middle house; and

- å anbringe verktøyhåndteringskassetten i mellomhuset etter at et kilebeltesystem og krafttenger er anordnet i mellomhuset. - placing the tool handling cassette in the intermediate housing after a V-belt system and forceps are arranged in the intermediate housing.

Normalt anbringes en bunnramme først på havbunnen som basehuset styres inn på og festes til. Utblåsningssikkerhetsventilen anbringes på borestedet før basehuset anbringes på bunnrammen. Normally, a bottom frame is first placed on the seabed, onto which the base house is steered and attached. The blowout safety valve is placed at the drilling site before the base housing is placed on the bottom frame.

Det kan være fordelaktig at verktøyhåndteringsutstyr befinner seg i verktøyhåndte-ringskassetten som anbringes i støttefunksjonshuset etter at kilebeltesystemet og krafttengene er anordnet i mellomhuset. It can be advantageous for tool handling equipment to be located in the tool handling cassette which is placed in the support function housing after the V-belt system and power tongs are arranged in the intermediate housing.

Den moduloppbygde boreriggs basehus er således forsynt med fester som komplementært passer til bunnrammen, og hvor utblåsningssikkerhetsventilen befinner seg i et rom som fortrinnsvis er lukket mot omgivelsene. The modular drilling rig base housing is thus provided with fasteners that complement the bottom frame, and where the blowout safety valve is located in a room that is preferably closed to the surroundings.

Mellomhuset, som passer inn på koplingsstyringer på basehuset, er utformet til å kunne motta en boremodul på sin oppovervennende side og ulike støttefunksjonshus på sine vertikale sidepartier. The intermediate housing, which fits onto coupling controls on the base housing, is designed to receive a drilling module on its upstream side and various support function housings on its vertical side sections.

I de ulike støttefunksjonshus er det for eksempel plassert pumper for borefluid, renseutstyr for borefluid, pumper for transport av borevæske og andre nødvendige i og for seg kjente hjelpesystemer. In the various support function buildings there are, for example, pumps for drilling fluid, cleaning equipment for drilling fluid, pumps for transporting drilling fluid and other necessary in and of themselves known auxiliary systems.

Støttefunksjonshus som innbefatter for eksempel pumper kan være utformet med utvendige innslusningsåpninger slik at pumper kan skiftes ut uten å bringe hele støtte-funksjonshuset til overflaten. Support function housings that include, for example, pumps can be designed with external inlet openings so that pumps can be replaced without bringing the entire support function housing to the surface.

Kilebeltesystemet befinner seg fortrinnsvis i mellomhusets nedre parti og derved over utblåsningssikkerhetsventilen. Kilebeltesystemet samvirker med krafttangsystemet for automatisk å kunne kople rørlengder samt verktøy til og fra for eksempel en bore-streng. The V-belt system is preferably located in the lower part of the intermediate housing and thereby above the blow-out safety valve. The V-belt system cooperates with the forceps system to be able to automatically connect pipe lengths and tools to and from, for example, a drill string.

En verktøyhåndteringsrobot er tilknyttet krafttangsystemet og kilebeltesystemet. A tool handling robot is connected to the power pliers system and the V-belt system.

Borehuset omfatter foruten et sentralt anordnet boretårn med løfteutstyr, fortrinnsvis også et antall siloer som er tilpasset inn- og utslusing av rørmagasiner. Det er vanlig-vis anordnet robotisert framføring av rørlengder mellom boretårnet og rørmagasinene. In addition to a centrally arranged derrick with lifting equipment, the drilling house also includes, preferably, a number of silos which are adapted to the inflow and outflow of pipe magazines. Robotized pipe lengths are usually arranged between the derrick and the pipe magazines.

Boreriggen på havbunnen tilføres energi og forbruksvarer fra et fartøy på havoverflaten. The drilling rig on the seabed is supplied with energy and consumables from a vessel on the sea surface.

En del utstyr kan anbringes på havbunnen for å og ha relativt kort vei mellom utstyret og boreriggen. For eksempel kan et lager av rørmagasiner anbringes nær boreriggen. Forbruksfluider kan anbringes i tanker på havbunnen og tilkoples boreriggen ved hjelp av for eksempel slanger. Det samme gjelder oppsamlingsbeholdere for borekaks som når de er fulle heises opp på fartøyet. Some equipment can be placed on the seabed in order to have a relatively short distance between the equipment and the drilling rig. For example, a stockpile of pipe magazines can be placed close to the drilling rig. Consumable fluids can be placed in tanks on the seabed and connected to the drilling rig using, for example, hoses. The same applies to collection containers for drilling cuttings which, when full, are hoisted onto the vessel.

Borerigger for petroleumsutvinning som er anbrakt på havbunnen, vil måtte ha bety-delige fysiske dimensjoner. For å kunne anvende borerør av kjent utførelse rager boreriggen typisk minst 30 meter opp fra havbunnen. Drilling rigs for petroleum extraction that are placed on the seabed will have to have significant physical dimensions. In order to be able to use drill pipe of a known design, the drilling rig typically protrudes at least 30 meters above the seabed.

Å montere en borerigg av angjeldende dimensjoner som én enhet vil kunne by på store utfordringer. Montering av en moduloppbygget borerigg i overensstemmelse med oppfinnelsen tilveiebringer en vesentlig forenkling av monteringsarbeidet og bi-drar til at borerigger montert på havbunnen kan bli teknisk og økonomisk fordelaktige innen få år. Assembling a drilling rig of the dimensions in question as one unit can present major challenges. Installation of a modular drilling rig in accordance with the invention provides a significant simplification of the assembly work and contributes to the fact that drilling rigs mounted on the seabed can become technically and economically advantageous within a few years.

Det fleste monteringsoperasjoner vil kunne utføres fjernstyrt eller ved hjelp av et ubemannet undervannsfartøy, en såkalt ROV (Remote Operated Vehicle). Drift av boreriggen er tilrettelagt for å kunne utføres uten bemanning på boreriggen. Most assembly operations will be able to be carried out remotely or with the help of an unmanned underwater vessel, a so-called ROV (Remote Operated Vehicle). Operation of the drilling rig is arranged so that it can be carried out without manning on the drilling rig.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen en anordning ved borerigg på havbunnen hvor boreriggen er bygget opp av moduler, idet en av modulene som er betegnet et mellomhus, passer på en av modulene som er betegnet et basehus, kjennetegnet ved at mellomhuset er forsynt med et kilebeltesystem og krafttenger samt en innvendig anbrakt verktøyhåndteringskassett. In another aspect, the invention relates to a device at a drilling rig on the seabed where the drilling rig is built up of modules, one of the modules designated an intermediate housing fits onto one of the modules designated a base housing, characterized by the intermediate housing being equipped with a V-belt system and power pliers as well as an internally located tool handling cassette.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførel-sesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser i perspektiv en havbunnsmontert borerigg som er koplet til fartøy på havoverflaten; Fig. 2 viser i noe større målestokk en utblåsningssikkerhetsventil og en monterings-ramme som er anbrakt på havbunnen, idet et basehus senkes ned mot monteringsrammen; Fig. 3 viser basehuset etter at den er koplet til monteringsrammen, mens et mellomhus senkes ned mot basehuset; Fig. 4 viser mellomhuset etter at det er koplet til basehuset, mens en verktøyhåndte-ringskassett senkes ned mot mellomhuset; Fig. 5 viser verktøyhåndteringskassetten etter at den er anbrakt i mellomhuset, idet et borehus senkes ned mot mellomhuset; Fig. 6 viser horehuset etter at det er koplet til mellomhuset, idet et rørmagasin er på vei ned i en silo. Et antall støttefunsjonshus er brakt i posisjon for tilkopling til mellomhuset; og Fig. 7 viser boreriggen montert idet en boretårn med løfteutstyr er under innslusing i horehuset. In what follows, a non-limiting example of a preferred embodiment is described which is visualized in the accompanying drawings, where: Fig. 1 shows in perspective a seabed-mounted drilling rig which is connected to a vessel on the sea surface; Fig. 2 shows on a somewhat larger scale a blow-out safety valve and a mounting frame which is placed on the seabed, a base housing being lowered towards the mounting frame; Fig. 3 shows the base housing after it has been connected to the mounting frame, while an intermediate housing is lowered towards the base housing; Fig. 4 shows the intermediate housing after it has been connected to the base housing, while a tool handling cassette is lowered towards the intermediate housing; Fig. 5 shows the tool handling cassette after it has been placed in the intermediate housing, as a drilling housing is lowered towards the intermediate housing; Fig. 6 shows the whore house after it has been connected to the intermediate house, as a pipe magazine is on its way down into a silo. A number of support function houses have been brought into position for connection to the middle house; and Fig. 7 shows the drilling rig installed while a derrick with lifting equipment is being enclosed in the whorehouse.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 borerigg som er montert på havbunnen 2, og som via forbindelser 4 kommuniserer med et fartøy 6 på havoverflaten 8. Fartøyet 6 er forsynt med løfteutstyr 10 som er anbrakt over en gjennomgående åpning 12, en såkalt "moonpool", i fartøyet 6. In the drawings, the reference number 1 denotes a drilling rig which is mounted on the seabed 2, and which via connections 4 communicates with a vessel 6 on the sea surface 8. The vessel 6 is provided with lifting equipment 10 which is placed over a continuous opening 12, a so-called "moonpool", in the vessel 6.

Omkring boreriggen 1 er det anbrakt et lager 14 med rørmagasiner 16, en tank 18 for borefluid og en oppsamlingsbeholder 20 for borekaks. A warehouse 14 with pipe magazines 16, a tank 18 for drilling fluid and a collection container 20 for drilling cuttings is placed around the drilling rig 1.

Når boreriggen 1 skal monteres på havbunnen 2, legges det først ut en monterings-ramme 22 som er utformet til å kunne utgjøre en styring for ikke viste rør som på i og for seg kjent måte er forskjøvet ned i havbunnen 2. En utblåsningssikerhetsventil 24 er koplet til de ikke viste rør, se fig 2. Monteringsrammen 22 er forsynt med oppover-ragende styre- og låsetapper 26 som komplementært passer i styrehylser 28 på et basehus 30. I fig. 2 er basehuset 30 under nedsenking mot monteringsplaten 22, idet basehuset 30, når det er tilkoplet monteringsplaten 22, se fig. 3, omslutter utblåsings- When the drilling rig 1 is to be mounted on the seabed 2, a mounting frame 22 is first laid out which is designed to be able to form a guide for pipes not shown which are displaced in a manner known per se into the seabed 2. A blowout safety valve 24 is connected to the pipes not shown, see fig. 2. The mounting frame 22 is provided with upwardly projecting guide and locking pins 26 which complementarily fit into guide sleeves 28 on a base housing 30. In fig. 2, the base housing 30 is being lowered against the mounting plate 22, the base housing 30, when the mounting plate 22 is connected, see fig. 3, encloses the exhaust

sikkerhetsventilen 24. Nødvendige heisetau er ikke vist på figurene 2 til 7. the safety valve 24. Necessary hoist ropes are not shown in figures 2 to 7.

Et mellomhus 32 senkes deretter ned, se fig, 3, og monteres til basehuset 30, se fig.4, ved hjelp av basehusets 30 styretapper 34 som komplementært passer i ikke viste styreboringer i mellomhuset 32. An intermediate housing 32 is then lowered, see fig. 3, and mounted to the base housing 30, see fig. 4, with the help of the base housing 30's guide pins 34 which complementarily fit into guide bores in the intermediate housing 32, not shown.

Mellomhuset 32 er utformet til å kunne romme ikke viste kilebeltesystem og krafttenger. Videre passer mellomhuset 32 til en verktøyhåndteringskassett 36 som i fig. 4 er vist under nedsenkning mot mellomhuset 32. Ved sine vertikale sidepartier er mellomhuset 32 forsynt med åpninger 38 for tilkopling av ulike støttefunksjonshus 40, se fig. 6. The intermediate housing 32 is designed to be able to accommodate not shown V-belt system and power pliers. Furthermore, the intermediate housing 32 fits a tool handling cassette 36 as in fig. 4 is shown during immersion towards the intermediate housing 32. At its vertical side parts, the intermediate housing 32 is provided with openings 38 for connecting various support function housings 40, see fig. 6.

I verktøyhåndteringskassetten 36 er det anordnet verktøyhåndteringsutstyr 42 for eksempel for å kunne skifte et ikke vist boreverktøy. In the tool handling cassette 36, tool handling equipment 42 is arranged, for example to be able to change a drilling tool not shown.

I fig. 5 er verktøyhåndteringskassetten 36 anbrakt i mellomhuset 32 og et borehus 44 er under nedsenking mot mellomhuset 32 hvor det passer på verktøyhåndteringskas-settens 36 styretapper 46. Basehuset 30, mellomhuset 32, støttefunksjons huse ne 40 og horehuset 44 utgjør moduler 30, 32, 40, 44 som boreriggen 1 er bygget opp av. In fig. 5, the tool handling cassette 36 is placed in the intermediate housing 32 and a drill housing 44 is being lowered towards the intermediate housing 32 where it fits on the tool handling cassette 36's guide pins 46. The base housing 30, the intermediate housing 32, the support function housing ne 40 and the whore housing 44 constitute modules 30, 32, 40, 44 from which the drilling rig 1 is built.

Støttefunksjonshusene 40 er i fig. 6 vist i sine respektive posisjoner klar for tilkopling til mellomhuset 32 og den i mellomhuset 32 seg befinnende verktøyhåndteringskas-sett 36. I fig. 6 er et borerørmagasin 16 under innslusing i en av horehusets 44 siloer 48. The support function houses 40 are in fig. 6 shown in their respective positions ready for connection to the intermediate housing 32 and the tool handling box set 36 located in the intermediate housing 32. In fig. 6 is a drill pipe magazine 16 being sluiced into one of the brothel's 44 silos 48.

I fig. 7 er støttefunksjonshusene 40 montert mens et boretårn 50 med blant annet tilhørende ikke vist løfteutstyr er under innslusing i horehusets 44 sentrale parti 52. In fig. 7, the support function houses 40 are installed while a derrick 50 with, among other things, associated lifting equipment not shown is being enclosed in the whorehouse 44's central part 52.

Fartøyets 6 løftetau 54 anvendes for innslusing av blant annet rørmagasinene 16. The vessel's 6 lifting ropes 54 are used for sluicing, among other things, the pipe magazines 16.

Claims

1. Method for placing a drilling rig (1) for petroleum extraction on the seabed (2) where the method comprises: - placing a base housing (30) for blowout safety valves (24) on the seabed (2); - placing an intermediate housing (32) on the base housing (30); - placing a drill housing (44) on the intermediate housing (32) where the whore housing (44) comprises pipe handling equipment and lifting equipment, characterized in that the method further comprises: - placing a tool handling cassette (36) in the intermediate housing (32); - connecting at least one support function housing (40) to the intermediate housing (32); and - placing the tool handling cassette (36) in the intermediate housing (32) after a V-belt system and power pliers have been arranged in the intermediate housing (32).

2. Device at a drilling rig (1) on the seabed (2) where the drilling rig (1) is built up of modules (30, 32, 40, 44), one of the modules (30, 32, 40, 44) being designated a intermediate housing (32), fits one of the modules (30, 32, 40, 44) which is designated a base housing (30), characterized in that the intermediate housing (32) is equipped with a V-belt system and power pliers as well as an internally placed tool handling cassette (36 ).

3. Device according to claim 2, characterized in that the modules (30, 32, 40, 44) are collectively arranged to be able to receive derricks (50), pipe magazines (16), pump systems and cleaning equipment for drilling fluid.

4. Device according to claim 2, characterized in that one of the modules (30, 32, 40, 44), which is designated a base housing (30), forms a space for a blow-out safety valve (24).

5. Device according to claim 4, characterized in that one of the modules (30, 32, 40, 44), which is designated a support function housing (40), is connectable to the base housing (30) and includes together pumps for drilling fluid, cleaning equipment for drilling fluid and pumps for transporting drilling fluid.

6. Device according to claim 2, characterized in that one of the modules (30, 32, 40, 44), which is designated a drilling housing (44), fits on the intermediate housing (32) and also includes a centrally arranged drilling tower (5) with lifting equipment a number of silos (48) which are adapted to the inlet and outlet of pipe magazines (16).