RU2275486C1

RU2275486C1 - Method for production shelf drilling

Info

Publication number: RU2275486C1
Application number: RU2004126927/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Пындак (RU); Виктор Иванович Пындак; Алексей Викторович Щербин (RU); Алексей Викторович Щербин; Марина Викторовна Трохимчук (RU); Марина Викторовна Трохимчук
Original assignee: Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-04-27

Abstract

FIELD: drilling, particularly underwater drilling.

SUBSTANCE: method involves towing and installing floated support hollow structure so that barge passes in the support structure and provides drilling, wherein the support structure is located below water surface to provide barge having pontoons passage over the structure and the structure is provided with at least four posts with conical tips located out of structure contour so that the conical tips project above water surface; mounting derrick on the barge provided with remote holders with orifices spaced apart a distance equal to corresponding distances between above posts; directing the barge relative the support structure by aligning holder orifices with posts; filling pontoons with water to put the barge on the support structure; lifting barge with derrick by removing water from pontoons after drilling operation finishing so that holders are separated from the posts and removing the barge out of the support structure; arranging another barge provided with production equipment, pontoons and remote holders with orifices over the support structure and putting the barge on the support structure.

EFFECT: extended functional capabilities.

4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к морскому бурению - технологиям и технике бурения нефтегазовых скважин и может быть использовано при эксплутационном бурении на мелководном шельфе (мелководье).The invention relates to offshore drilling - technologies and techniques for drilling oil and gas wells and can be used in production drilling on a shallow shelf (shallow water).

Известна морская платформа, содержащая плавучий корпус, тяговую лебедку, балластные емкости. Для упрощения монтажа платформы на точке бурения в условиях мелководного шельфа корпус выполнен в виде понтона с центральным проемом, балластные емкости подвешены с возможностью поворота относительно продольной оси корпуса (SU 1437479 А1, МПК⁴ Е 02 В 17/00, 1988).Known offshore platform containing a floating hull, traction winch, ballast tanks. To simplify the installation of the platform at the drilling point in a shallow shelf, the casing is made in the form of a pontoon with a central opening, the ballast tanks are suspended with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the casing (SU 1437479 A1, IPC ⁴ E 02 B 17/00, 1988).

Технический недостаток подобной платформы: ограниченные функциональные возможности, в частности затруднены бурение куста эксплуатационных скважин и их последующее освоение, поскольку устья скважин сосредоточены в указанном проеме.The technical drawback of such a platform: limited functionality, in particular, it is difficult to drill a cluster of production wells and their subsequent development, since the wellheads are concentrated in the specified opening.

Известна также морская полупогружная буровая установка, включающая верхнее строение, два водоизмещающих понтона, соединенных с верхним строением с помощью стабилизирующих колонн. Для установки на дно мелководной акватории она снабжена фланцами, которые жестко присоединены к внешним боковым стенкам понтонов, и съемными направляющими устройствами со сваями, соединенными с фланцами (SU 1675481 А1, МПК⁵ Е 02 В 17/00, 1991).Also known offshore submersible drilling rig, including the upper structure, two displacement pontoons connected to the upper structure using stabilizing columns. For installation at the bottom of a shallow water area, it is equipped with flanges that are rigidly attached to the outer side walls of the pontoons, and removable guiding devices with piles connected to the flanges (SU 1675481 A1, IPC ⁵ E 02 B 17/00, 1991).

Технический недостаток подобных установок: слабая приспособленность для бурения скважин на мелководном шельфе из-за больших габаритов по высоте и расположения устья скважин на дне акватории, которые сложно обойти при передислокации установки.The technical drawback of such installations: poor adaptability for drilling wells on a shallow shelf due to the large dimensions in height and the location of the wellhead at the bottom of the water area, which are difficult to bypass when relocating the installation.

Известен способ эксплуатационного бурения на мелководье, включающий буксировку и посадку на дно плавучей опорной полой конструкции, на палубе которой монтируют буровую вышку, при этом баржа входит в опорную конструкцию и обеспечивает бурение (GB 2306920 А, МПК⁶ В 63 В 35/44, Е 02 В 17/02, 1997; RU 2139220 С1, МПК⁶ те же, 1999).A known method of operational drilling in shallow water, including towing and landing on the bottom of a floating supporting hollow structure, on the deck of which a drilling rig is mounted, the barge is included in the supporting structure and provides drilling (GB 2306920 A, IPC ⁶ V 63 V 35/44, E 02 B 17/02, 1997; RU 2139220 C1, IPC ⁶ the same, 1999).

Технический недостаток данного способа: недостаточно широкие функциональные возможности, поскольку технология ориентирована только для обеспечения буровых работ, а вопросы эксплуатации скважин по существу не рассматриваются, способ может быть реализован при ограниченном диапазоне глубины моря, к примеру при повышенной глубине (20 метров - это также мелководье) опорная конструкция скроется под водой.Technical disadvantage of this method: insufficiently wide functionality, since the technology is oriented only to ensure drilling operations, and well operation issues are not considered in essence, the method can be implemented with a limited range of sea depth, for example, with increased depth (20 meters is also shallow water ) The supporting structure will be hidden under water.

Техническая задача: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения простыми средствами бурения куста скважин, его обустройства и эксплуатации при сравнительно широком диапазоне глубины мелководного шельфа.Technical task: expanding functionality by providing simple means of drilling a wellbore, equipping and operating it with a relatively wide range of depth of a shallow shelf.

Согласно изобретению опорную конструкцию размещают ниже водной поверхности из расчета прохождения над ней баржи, которая имеет понтоны, опорную конструкцию снабжают по крайней мере четырьмя расположенными за ее периметром стойками с коническими наконечниками, выступающими из воды, буровую вышку монтируют на барже, которая имеет выносные кронштейны с отверстиями, расстояние между которыми равно соответствующим расстояниям между указанными стойками, баржу ориентируют относительно опорной конструкции посредством совмещения отверстий кронштейнов со стойками и, закачивая воду в понтоны, сажают на опорную конструкцию, после завершения бурения баржу с буровой вышкой поднимают за счет откачки воды из понтонов из расчета расцепления кронштейнов со стойками и удаляют за пределы опорной конструкции, над которой располагают другую, с эксплуатационным оборудованием, понтонами и своими выносными кронштейнами с отверстиями, баржу, которую сажают на опорную конструкцию. Последнюю размещают ниже или на уровне дна, а также выше дна - посредством вертикальных колонн; буровую вышку монтируют на барже с возможностью дискретного смещения на расстояния, кратные расстояниям между устьями скважин.According to the invention, the support structure is placed below the water surface based on the passage of a barge that has pontoons above it, the support structure is provided with at least four posts located behind its perimeter with conical tips protruding from the water, the rig is mounted on the barge, which has remote arms with holes, the distance between which is equal to the corresponding distances between the specified racks, the barge is oriented relative to the supporting structure by aligning the holes brackets with racks and, pumping water into the pontoons, put on the supporting structure, after drilling is completed, the barge with the rig is lifted by pumping water from the pontoons in the calculation of the disengagement of the brackets with the racks and removed outside the supporting structure, over which another, with operating equipment , pontoons and their remote brackets with holes, a barge, which is put on a supporting structure. The latter is placed below or at the bottom, and also above the bottom - by means of vertical columns; the rig is mounted on a barge with the possibility of discrete displacement at distances that are multiples of the distances between wellheads.

На фиг.1 изображена опорная конструкция, размещенная ниже дна; на фиг.2 - то же, но выше дна; на фиг.3 - вид А на фиг.1 и 2; на фиг.4 - схема промежуточного расположения баржи с буровой вышкой над опорной конструкцией; фиг.5 - то же, вид в плане; на фиг.6 - посадка баржи с буровой вышкой на опорную конструкцию; на фиг.7 - посадка баржи с эксплуатационным оборудованием на опорную конструкцию.Figure 1 shows the supporting structure located below the bottom; figure 2 is the same, but above the bottom; figure 3 is a view a in figure 1 and 2; figure 4 is a diagram of the intermediate location of the barge with a derrick above the supporting structure; 5 is the same, plan view; figure 6 - landing barge with a derrick on a supporting structure; 7 - landing barge with operational equipment on the supporting structure.

Способ эксплуатационного бурения на мелководье реализуют следующим образом.The method of operational drilling in shallow water is implemented as follows.

В зависимости от глубины акватории опорную конструкцию 1 буксируют и размещают ниже дна (фиг.1), на уровне дна (не показано) или выше дна (фиг.2). Опорная конструкция является сравнительно простой и включает полое основание 2 - с продольным проемом 3 (фиг.3). По коротким сторонам основания закреплены поперечные балки 4, снабженные по крайней мере четырьмя расположенными за пределами периметра опорной конструкции стойками 5 с коническими наконечниками 6. Нижняя часть стоек имеет опоры 7, которые, как правило, бетонируют ниже морского дна. При расположении опорной конструкции выше дна (фиг.2) продолжением стоек 5 являются колонны 8 с опорами 9 на концах, которые также бетонируют ниже морского дна. Все модификации опорных конструкций размещают в акватории таким образом, что вне зависимости от глубины h, основание 2 располагается на одинаковом расстоянии по отношению к водной поверхности, а стойки 5 с коническими наконечниками 6 выступают из воды на один размер.Depending on the depth of the water area, the support structure 1 is towed and placed below the bottom (Fig. 1), at the bottom level (not shown) or above the bottom (Fig. 2). The supporting structure is relatively simple and includes a hollow base 2 - with a longitudinal opening 3 (Fig.3). On the short sides of the base are fixed transverse beams 4, equipped with at least four racks 5 with conical tips located outside the perimeter of the supporting structure 6. The lower part of the racks has supports 7, which, as a rule, are concreted below the seabed. When the supporting structure is located above the bottom (figure 2), the continuation of the uprights 5 are columns 8 with supports 9 at the ends, which are also concreted below the seabed. All modifications of the supporting structures are placed in the water area in such a way that, regardless of the depth h, the base 2 is located at the same distance with respect to the water surface, and the posts 5 with conical tips 6 protrude one size out of the water.

Специальная баржа 10 снабжена двумя водоизмещающими понтонами 11 (фиг.4, 5), на которых посредством коротких колонн размещен корпус 12 баржи с буровой вышкой 13. Баржа имеет выносные кронштейны 14 с отверстиями (фиг.5, 6), расстояние l и l₁ между которыми равно соответствующим расстояниям между указанными стойками 5. Опорную конструкцию 1 размещают из расчета прохождения над ней баржи 10 (просадка понтонов 11 при буксировке баржи составляет всего 0,8...1,2 м), при этом корпус 12 свободно проходит между стойками 5, а выносные кронштейны 14 баржи располагаются выше стоек (фиг.4). Баржу 10 ориентируют относительно опорной конструкции 1 посредством совмещения отверстий кронштейнов 14 со стойками 5. Закачивая воду в понтоны 11, баржу сажают на опорную конструкцию - ее основание 2 и поперечные балки 4. Посадке баржи на опорную конструкцию способствуют конические наконечники 6 на стойках, которые несколько разворачивают корпус 12 баржи, окончательно совмещая отверстия в выносных кронштейнах 14 со стойками.The special barge 10 is equipped with two displacement pontoons 11 (Figs. 4, 5), on which, through short columns, the hull housing 12 of the barge with a derrick 13. The barge has external brackets 14 with holes (Figs. 5, 6), the distance l and l ₁ between which is equal to the corresponding distances between the indicated racks 5. The supporting structure 1 is placed based on the passage of the barge 10 above it (subsidence of the pontoons 11 when towing the barge is only 0.8 ... 1.2 m), while the hull 12 freely passes between the racks 5, and the remote brackets 14 of the barge are located in Chez racks (4). The barge 10 is oriented relative to the supporting structure 1 by combining the holes of the brackets 14 with the uprights 5. Pumping water into the pontoons 11, the barge is placed on the supporting structure - its base 2 and transverse beams 4. The cone tips 6 on the racks, which are somewhat deploy the hull 12 of the barge, finally combining the holes in the remote brackets 14 with the racks.

После этого опорная конструкция 1 и баржа 10 с буровой вышкой 13 образуют единое морское нефтегазовое сооружение, отгоризонтированное за счет установки и бетонирования опор 7 или 9, при этом корпус 12 баржи неизменно располагается выше водной поверхности (фиг.6). Это обеспечивает прохождение морских волн под корпусом, при этом возможно бурение скважин при наличии ограниченного ледового покрытия, как это имеет место в Северном Каспии. Бурильные колонны от буровой вышки 13 поочередно проходят через продольный проем 3 основания 2 (фиг.3, 5). Эксплуатационное бурение предусматривает строительство и обустройство куста скважин. Кроме известных технических приемов, когда из одного устья бурят несколько наклонно направленных скважин, производят монтаж на барже 10 буровой вышки 13 с возможностью ее дискретного смещения (фиг.6) на расстояния, кратные расстояниям между устьями скважин. Это позволяет бурить дополнительное количество наклонно направленных скважин. Для удобства колонные головки и соответствующую арматуру на устьях скважин располагают выше основания 2 - между понтонами 11 баржи.After that, the supporting structure 1 and the barge 10 with the drilling tower 13 form a single offshore oil and gas structure, horizontally leveled by installing and concreting the supports 7 or 9, while the hull 12 of the barge is invariably located above the water surface (Fig.6). This ensures the passage of sea waves under the hull, while it is possible to drill wells in the presence of limited ice cover, as is the case in the Northern Caspian. Drill string from the rig 13 alternately pass through the longitudinal opening 3 of the base 2 (Fig.3, 5). Production drilling involves the construction and arrangement of a well cluster. In addition to the well-known techniques, when several directional wells are drilled from one wellhead, installation is made on barge 10 of the derrick 13 with the possibility of its discrete displacement (Fig. 6) over distances that are multiples of the distances between wellheads. This allows you to drill an additional number of directional wells. For convenience, the column heads and corresponding reinforcement at the wellheads are located above the base 2 - between the pontoons 11 of the barge.

После завершения бурения, первичного обустройства и опробования куста скважин баржу 10 с буровой вышкой 13 поднимают путем откачки воды из понтонов 11 из расчета расцепления кронштейнов 14 со стойками 5. Далее баржу удаляют посредством буксировки за пределы опорной конструкции 1 и используют по назначению с другой предварительно подготовленной опорной конструкцией. Вместо удаленной баржи располагают другую баржу 15 (фиг.7) - с эксплуатационным оборудованием (размещено внутри корпуса 16), понтонами 17 и своими кронштейнами 18 с отверстиями, но без буровой вышки. Баржи 10 и 15 максимально унифицированы между собой. Баржу 15 аналогичным образом сажают на опорную конструкцию 1 с колонными (устьевыми) головками пробуренных скважин, количество которых может достигать 100 (с учетом отвода наклонно направленных скважин от ограниченного числа устьев). Завершив с помощью оборудования баржи 15 соответствующую обвязку, приступают к эксплуатации куста скважин в основном фонтанным способом. Предусматриваются технологические скважины для закачки в пласт воды и других ингредиентов. Сформированному указанным способом морскому стационарному сооружению могут придаваться средства для первичной очистки нефти, емкости для хранения определенного количества флюидов и т.п. Основной объем добытого углеводородного сырья отбирают из сооружения с помощью специально проложенного подводного трубопровода.After completion of drilling, initial arrangement and testing of the well bush, the barge 10 with the derrick 13 is raised by pumping water from the pontoons 11 based on the disengagement of the brackets 14 with the uprights 5. Next, the barge is removed by towing outside the supporting structure 1 and used as intended with another previously prepared supporting structure. Instead of a remote barge, another barge 15 is located (Fig. 7) - with operational equipment (located inside the hull 16), pontoons 17 and their brackets 18 with holes, but without a derrick. Barges 10 and 15 are maximally unified among themselves. The barge 15 is similarly planted on the supporting structure 1 with column (wellhead) heads of drilled wells, the number of which can reach 100 (taking into account the diversion of directional wells from a limited number of estuaries). Having completed the appropriate harness with the help of the equipment of the barge 15, they begin to operate the well cluster mainly in a fountain way. Technological wells are foreseen for injecting water and other ingredients into the reservoir. The marine stationary structure formed by this method may be provided with means for primary oil refining, containers for storing a certain amount of fluids, etc. The main volume of extracted hydrocarbon raw materials is taken from the structure using a specially laid subsea pipeline.

В итоге разработан эффективный способ, учитывающий специфику эксплуатационного бурения на мелководном шельфе:As a result, an effective method was developed that takes into account the specifics of production drilling on a shallow shelf:

1) опорная конструкция может размещаться ниже дна, на уровне дна и выше дна акватории, горизонтируется и своими опорами бетонируется ниже дна, в любой модификации основание конструкции располагается на одинаковом расстоянии относительно водной поверхности, а стойки выступают из воды на один размер;1) the supporting structure can be located below the bottom, at the level of the bottom and above the bottom of the water area, it is horizontal and concreted with its supports below the bottom, in any modification the base of the structure is located at the same distance relative to the water surface, and the posts protrude one size from the water;

2) это обеспечивает простую и стабильную посадку на опорную конструкцию (без какого-либо крепления) последовательно двух типов специальных барж - с буровой вышкой и с эксплуатационным оборудованием, при этом формируется морское нефтегазовое сооружение соответственно для бурения и эксплуатации куста скважин;2) it provides a simple and stable landing on a supporting structure (without any attachment) in series of two types of special barges - with a drilling rig and with operational equipment, while forming an offshore oil and gas structure, respectively, for drilling and operation of a wellbore;

3) обе баржи максимально унифицированы между собой, имеют просадку на воде (при буксировке) не более 1,2 м, один тип баржи (с буровой вышкой) относится к средствам многоразового использования, другой тип (с эксплуатационным оборудованием) "приписывается" к опорной конструкции с устьевыми головками пробуренных скважин, обе баржи практически не подвержены воздействию морских волн;3) both barges are maximally unified with each other, have a water drawdown (when towing) of not more than 1.2 m, one type of barge (with a drilling tower) refers to reusable means, the other type (with operational equipment) is “assigned” to the support structures with wellheads of drilled wells, both barges are practically not affected by sea waves;

4) во втором варианте формируется стационарное морское сооружение,4) in the second embodiment, a stationary marine structure is formed,

на котором созданы условия для размещения оборудования, его эксплуатации и обслуживания в закрытом корпусе в любое время года.on which conditions are created for equipment placement, its operation and maintenance in a closed case at any time of the year.

Все это расширяет функциональные возможности комплекса сооружений и оборудования и обеспечивает простыми средствами бурение куста скважин, его обустройство и эксплуатацию при сравнительно широком диапазоне глубины мелководного шельфа.All this extends the functionality of a complex of structures and equipment and provides simple means for drilling a wellbore, equipping and operating it with a relatively wide range of depth of a shallow shelf.

Claims

1. A method of operational drilling in shallow water, including towing and placement of a floating supporting hollow structure, the barge being included in the supporting structure and providing drilling, characterized in that the supporting structure is placed below the water surface based on the passage of the barge over it, which has pontoons, supporting the structure is provided with at least four racks located beyond its perimeter with conical tips protruding from the water, the rig is mounted on a barge that has external arms s with holes, the distance between which is equal to the corresponding distances between the indicated racks, the barge is oriented relative to the support structure by combining the holes of the brackets with the stands and, pumping water into the pontoons, put on the support structure, after drilling is completed, the barge with the derrick is raised by pumping water from the pontoons from the calculation of the disengagement of the brackets with the uprights and removed beyond the support structure, over which another with operating equipment, pontoons and your osnymi barge brackets with holes, which are planted on the supporting structure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supporting structure is placed below or at the bottom level.

3. The method according to claim 1, characterized in that the supporting structure is placed above the bottom by means of vertical columns.

4. The method according to claim 1, characterized in that the rig is mounted on a barge with the possibility of discrete displacement at distances that are multiples of the distances between the wellheads.