RU2533473C1

RU2533473C1 - Underwater drilling rig

Info

Publication number: RU2533473C1
Application number: RU2013138386/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Евгеньевич Торопов; Михаил Викторович Кириллов; Вячеслав Борисович Семенов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2014-11-20

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: underwater drill rig comprises a drilling module with a drill floor, bearing base, cassettes with pipes and tool/equipment. The cassettes are arranged under the drilling module and can be replaced as pipes and tools/equipment are used. The drilling module is fixed on the bearing base and is fitted with the device for its filling with a neutral gas or gas with the decreased oxygen content with the pressure equal to overboard one. The drilling module is fitted with a wellhead funnel located at the centre, and necks for feeding of pipes and tools. The cassettes are located under the drilling module shifted from the centre and directly under the necks for pipes feeding.

EFFECT: simplification of design of underwater drill rig and increase of speed of feeding of pipes and drilling tools, equipment to a hole mouth.

3 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к буровым установкам, предназначенным для бурения нефтяных и газовых скважин на шельфах арктических морей в условиях их долговременного ледового покрытия.The invention relates to the mining industry, in particular to drilling rigs intended for drilling oil and gas wells on the shelves of the Arctic seas in the conditions of their long-term ice cover.

Известна «Подводная буровая установка и платформа для нее», где буровая вышка выполнена в виде колокола, буровая установка снабжена одним трубным складом со шлюзовой камерой для перегрузки труб из трубных складов без попадания в колокол забортной морской воды в буровую вышку, манипулятором, размещенным в буровом складе (см. патент RU №2081289 C1, МПК E21B 7/12).The well-known “Underwater drilling rig and platform for it”, where the drilling rig is made in the form of a bell, the drilling rig is equipped with one pipe warehouse with a lock chamber for reloading pipes from the pipe warehouses without outboard sea water entering the drilling rig, with a manipulator located in the drilling rig stock (see patent RU No. 2081289 C1, IPC E21B 7/12).

Недостатком данного технического решения является то, что для выполнения операций по подаче труб и бурового инструмента необходимо предусматривать дополнительные устройства герметизации на подводной буровой установке, а также дополнительные системы, обеспечивающие контроль давления и воздушной среды, что усложняет конструкцию, требует много времени для выполнения операций шлюзования и дополнительных технических средств для обеспечения герметичности при перегрузке, что увеличивает стоимость подводного бурения.The disadvantage of this technical solution is that to perform pipe and drilling tool feeding operations, it is necessary to provide additional sealing devices on the underwater drilling rig, as well as additional systems providing pressure and air control, which complicates the design, and requires a lot of time to perform lock operations and additional technical means to ensure tightness during overload, which increases the cost of underwater drilling.

Известно также «Устройство для смены инструментов в буровой установке для бурения, расположенной на дне моря» (см. патент RU №2412327 C2, МПК E21B 15/02, взятый за прототип). Согласно изобретению буровая установка расположена на дне моря и имеет кассету для бурильных труб и инструментов, которая является заменяемой и установлена в закрытом бункере, при этом верхняя часть бункера имеет шлюзовой затвор для перемещения инструментов и компонентов из бункера в бункер.It is also known “Device for changing tools in a drilling rig located at the bottom of the sea” (see patent RU No. 2412327 C2, IPC E21B 15/02, taken as a prototype). According to the invention, the drilling rig is located at the bottom of the sea and has a cassette for drill pipes and tools, which is replaceable and installed in a closed hopper, while the upper part of the hopper has a lock gate for moving tools and components from the hopper to the hopper.

Недостатком данного технического решения является сложная конструкция как кассеты с трубами, так и буровой установки за счет необходимости шлюзового затвора, а также затраты большого количества времени для замены кассет, что увеличивает стоимость подводного бурения.The disadvantage of this technical solution is the complex design of both the cassette with pipes and the drilling rig due to the need for a gate lock, as well as the cost of a large amount of time to replace the cassettes, which increases the cost of underwater drilling.

Задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции буровой установки для производства подводных буровых работ и ускорении подачи труб и бурового инструмента/оборудования к устью скважины, уменьшении стоимости подводного бурения нефтяных и газовых скважин.The objective of the present invention is to simplify the design of the drilling rig for the production of underwater drilling and to accelerate the supply of pipes and drilling tools / equipment to the wellhead, reducing the cost of underwater drilling of oil and gas wells.

Поставленная задача достигается тем, что буровой модуль закреплен на опорном основании, которое установлено на дне моря, например, при помощи самозасасывающих свай. Буровой модуль заполнен инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода с давлением, равным забортному, на весь период производства буровых работ. За счет равенства давлений забортного и газовой среды внутри бурового модуля в устьевой воронке и горловинах для подачи труб и инструмента/оборудования устанавливается свободная открытая поверхность воды.The task is achieved in that the drilling module is mounted on a support base, which is installed on the bottom of the sea, for example, using self-priming piles. The drilling module is filled with an inert gas or gas with a reduced oxygen content with a pressure equal to outboard for the entire period of drilling operations. Due to the equality of the pressure of the outboard and the gas medium inside the drilling module, a free open water surface is established in the wellhead and mouths for supplying pipes and tools / equipment.

Под буровым модулем расположены кассеты с трубами и инструментом/оборудованием со смещением от центра бурового модуля и непосредственно под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования.Under the drilling module there are cassettes with pipes and tools / equipment offset from the center of the drilling module and directly below the necks for feeding pipes and tools / equipment.

Подача труб и бурового инструмента/оборудования в буровой модуль и обратно осуществляется через горловины для подачи труб и инструмента/оборудования из кассет с трубами и инструментом/оборудованием при помощи автоматического средства для смены труб и инструмента/оборудования.Pipes and drilling tools / equipment are supplied to and from the drilling module through the necks for feeding pipes and tools / equipment from cassettes with pipes and tools / equipment using an automatic tool for changing pipes and tools / equipment.

Размещение кассет с трубами и инструментом/оборудованием снизу бурового модуля позволяет осуществлять подачу труб и инструмент/оборудование в буровой модуль через свободную поверхность воды, установившуюся в открытых горловинах, без использования герметично закрываемых переходных шлюзов или иных подобных конструкций.Placing cassettes with pipes and tools / equipment from the bottom of the drilling module allows pipes and tools / equipment to be fed into the drilling module through a free surface of water installed in open necks without using hermetically sealed transition locks or other similar structures.

Кассеты, из которых подаются трубы и инструмент/оборудование, являются заменяемыми. По мере расходования труб и инструмента/оборудования или необходимости замены типоразмеров используемых труб и инструмента/оборудования любая кассета может быть заменена на другую кассету, заранее заполненную необходимыми трубами и оборудованием/инструментом. Замена кассет происходит с использованием управляемых подводных аппаратов, при этом нет необходимости в герметизации горловин для подачи инструмента/оборудования, от которых отсоединяется кассета.The cassettes from which pipes and tools / equipment are fed are replaceable. As the consumption of pipes and tools / equipment or the need to replace the sizes of the used pipes and tools / equipment, any cartridge can be replaced by another cartridge, pre-filled with the necessary pipes and equipment / tools. Cassettes are replaced using controllable underwater vehicles, and there is no need to seal the necks for feeding tools / equipment, from which the cassette is disconnected.

Сущность заявляемой подводной буровой установки поясняется чертежами, где:The essence of the claimed underwater drilling rig is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 схематически изображен изометрический вид подводной буровой установки;figure 1 schematically shows an isometric view of an underwater drilling rig;

на фиг.2 изображен поперечный разрез бурового модуля и кассеты с трубами;figure 2 shows a cross section of a drilling module and cassette with pipes;

на фиг.3 показан разрез по линии соединения кассет и бурового модуля.figure 3 shows a section along the line of connection of the cassettes and the drilling module.

Подводная буровая установка состоит из бурового модуля 1, технологических модулей 2, опорного основания 3, кассет с трубами и инструментом/оборудованием 4, выполненных с возможностью замены. Буровой модуль 1 закреплен на опорном основании 3, которое установлено на морском дне, например, при помощи самозасасывающих свай 9. К буровому модулю 1 пристыковано не менее одного технологического модуля 2, где хранятся необходимое оборудование и запасы расходных материалов для осуществления бурения.The underwater drilling rig consists of a drilling module 1, technological modules 2, a support base 3, cassettes with pipes and tools / equipment 4, made with the possibility of replacement. The drilling module 1 is mounted on a support base 3, which is installed on the seabed, for example, using self-priming piles 9. At least one technological module 2 is docked to the drilling module 1, where the necessary equipment and supplies of supplies for drilling are stored.

В буровом модуле 1 расположены пол буровой установки 11, автоматическое средство для смены труб и инструмента/оборудования 6, устьевая воронка 8, через которую проходят буровые операции, горловины для подачи труб и инструмента/оборудования 10, устройство для заполнения бурового модуля инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода 5, верхний привод 7 для осуществления буровых операций.In the drilling module 1 are located the floor of the drilling rig 11, an automatic means for changing pipes and tools / equipment 6, a wellhead funnel 8 through which drilling operations, mouths for feeding pipes and tools / equipment 10, a device for filling the drilling module with inert gas or gas with a reduced oxygen content of 5, the top drive 7 for drilling operations.

Под буровым модулем 1 на опорное основание 3 установлены кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4. Кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4 снабжены вырезами для выема труб 12. Положение кассет с трубами и инструментом/оборудованием 4 таково, что вырезы для выема труб 12 расположены непосредственно под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования 10.Under the drilling module 1, cassettes with pipes and tools / equipment 4 are installed on the supporting base 3. Cassettes with pipes and tools / equipment 4 are equipped with cutouts for removing pipes 12. The position of the cartridges with pipes and tools / equipment 4 is such that cuts for removing pipes 12 located directly below the necks for feeding pipes and tools / equipment 10.

Перед началом работ с помощью специализированного подводного судна-носителя (не показаны) на точку бурения привозится опорное основание 3 и устанавливается, например, с использованием самозасасывающих свай 9. На опорное основание 3 устанавливается буровой модуль 1, к которому пристыкованы технологические модули 2. Буровой модуль 1 заполняется инертным газом или газом со сниженным содержанием кислорода с давлением, равным забортному, при помощи устройства 5. После выравнивания давлений газа внутри бурового модуля 1 и давления забортной воды в открытых горловинах для подачи труб инструмента/оборудования 10 и устьевой воронке 8 устанавливается свободная поверхность открытой воды. Затем на опорное основание 3 под горловинами для подачи труб и инструмента/оборудования 10 устанавливаются кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4, заранее заполненные необходимыми для бурения трубами и инструментом/оборудованием.Before starting work, using a specialized submarine carrier vessel (not shown), a support base 3 is brought to the drilling point and installed, for example, using self-priming piles 9. A drilling module 1 is installed on the supporting base 3, to which technological modules are docked 2. Drilling module 1 is filled with an inert gas or gas with a reduced oxygen content with an outboard pressure using device 5. After equalizing the gas pressures inside the drilling module 1 and the seawater pressure in an open mouth for supplying pipe tool / equipment uphole funnel 10 and the free surface 8 is set open water. Then, cassettes with pipes and tools / equipment 4, pre-filled with pipes and tools / equipment necessary for drilling, are installed on the support base 3 under the necks for feeding pipes and tools / equipment 10.

Подача труб и инструмента/оборудования из кассет с трубами и инструментом/оборудованием 10 в буровой модуль 1 осуществляется при помощи автоматического средства для смены труб и инструментов/оборудования 6 следующим образом. Сначала трубы и инструмент/оборудование через горловину подачи труб и инструмента/оборудования 10 подается в буровой модуль 1, затем происходит перемещение труб и инструмента/оборудования к оси скважины. Перемещение труб к устью скважины производится при помощи верхнего привода 7 через открытую устьевую воронку 8. Операции по перемещению труб и инструмента/оборудования из скважины в кассеты с трубами и инструментом/оборудованием 4 производится в обратном порядке.The supply of pipes and tools / equipment from cassettes with pipes and tools / equipment 10 to the drilling module 1 is carried out using automatic means for changing pipes and tools / equipment 6 as follows. First, pipes and tools / equipment through the mouth of the pipe and tool / equipment 10 feed into the drilling module 1, then the pipes and tools / equipment move to the axis of the well. The movement of the pipes to the wellhead is performed using the top drive 7 through the open wellhead 8. The operations of moving the pipes and tools / equipment from the well to the cassettes with pipes and tools / equipment 4 are performed in the reverse order.

Технико-экономическая эффективность будет достигнута за счет упрощения конструкции буровой установки для производства подводных буровых работ в части исключения из конструкции герметично закрываемых переходных шлюзовых камер или подобных конструкций и ускорении подачи труб и бурового инструмента/оборудования к устью скважины, что приведет к увеличению скорости бурения и, соответственно, к уменьшению стоимости подводного бурения нефтяных и газовых скважин.Feasibility will be achieved by simplifying the design of the drilling rig for the production of underwater drilling in terms of eliminating hermetically sealed transitional lock chambers or similar structures from the design and accelerating the supply of pipes and drilling tools / equipment to the wellhead, which will increase the drilling speed and , accordingly, to reduce the cost of underwater drilling of oil and gas wells.

Claims

An underwater drilling rig comprising a drilling module with a drilling rig floor, cassettes with pipes and tools / equipment with the possibility of replacing as pipes and tools / equipment are used, an upper drive, an automatic means for changing pipes and tools / equipment made with the possibility of changing and transportation of pipes and tools / equipment between the axis of the well and cassettes for storing pipes and tools / equipment, characterized in that the drilling module is mounted on a support base, at the bottom, for example, using self-priming piles and equipped with a device for filling it with an inert gas or gas with a reduced oxygen content, it is also equipped with a wellhead funnel located at the center of the drilling module from the bottom, and necks for feeding pipes and tools / equipment from pipe cassettes and tools / equipment, and cassettes with pipes and tools / equipment are located under the drilling module with an offset from the center and directly under the necks for feeding pipes and tools / equipment.