RU2731010C1 - Processing system for sea cluster drilling - Google Patents
Processing system for sea cluster drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731010C1 RU2731010C1 RU2019130710A RU2019130710A RU2731010C1 RU 2731010 C1 RU2731010 C1 RU 2731010C1 RU 2019130710 A RU2019130710 A RU 2019130710A RU 2019130710 A RU2019130710 A RU 2019130710A RU 2731010 C1 RU2731010 C1 RU 2731010C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- drill string
- equipment
- well
- riser
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 162
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 26
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 15
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING
- B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
- B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
- E21B15/02—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts specially adapted for underwater drilling
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/12—Underwater drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Относится к области глубоководного бурения с морских судов и может быть использован при кустовом поисковом, разведочном и добычном бурении.It belongs to the field of deep-water drilling from offshore vessels and can be used for cluster prospecting, exploration and production drilling.
При морском глубоководном бурении скважин применяют райзер - водоотделяющую колонну, предназначенную для соединения судового бурового оборудования с блоком подводного устьевого противовыбросового оборудования, устанавливаемого на кондукторе скважины. Внутри райзера размещается бурильная колонна.In deep-sea drilling of wells, a riser is used - a riser, designed to connect the ship's drilling equipment with a block of subsea wellhead blowout equipment installed on the surface of the well. A drill string is placed inside the riser.
Предусматривается установка на судне буровой вышки с бурильным станком и использование бурильной колонны, составленной из разъемных труб. На донном устье скважины размещают противовыбросовое устройство, управляемое с судна. Специфика морского бурения состоит в том, что положение вышки и бурового станка меняется вместе с колебаниями судна. При этом изменяется нагрузка на породоразрушающий инструмент, что ухудшает условия его работы, снижая ресурс. Колебания судна отрицательно сказываются на техническом состоянии райзера. Для обеспечения оптимальных условий работы райзера и бурового оборудования и инструмента требуется оснащение судна компенсаторами продольных и поперечных перемещений.It is envisaged to install a derrick with a drilling rig on the ship and use a drill string composed of split pipes. At the bottom wellhead, a blowout preventer is placed, controlled from the vessel. The specificity of offshore drilling is that the position of the derrick and the drilling rig changes along with the vibrations of the vessel. At the same time, the load on the rock cutting tool changes, which worsens the working conditions, reducing the resource. Vibrations of the vessel adversely affect the technical condition of the riser. To ensure optimal operating conditions for the riser and drilling equipment and tools, it is required to equip the vessel with compensators for longitudinal and lateral movements.
Известна установка для глубоководного бурения с райзером и используемая при этом технология (Гамсахурдия Г.Р., Вайнерман М.И., Басович Д.В., Бачурин А.А. «Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового научно-исследовательского судна». Технические науки: теория и практика: материалы II междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). - Чита: изд-во «Молодой ученый», 2014. - С. 65-74; http://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/). Для проведения спуско-подъемных операций используется буровая вышка с кронблоком и талевым блоком с верхним силовым приводом, перемещаемым по вертикальным рельсам, свечеприемником, крюком, на котором подвешен вертлюг-сальник, соединенный рукавом со стояком промывочного насоса, и раскатный стол. На буровой палубе размещен пульт управления, буровые лебедки, ротор, ключи для свинчивания бурильных труб, а также лебедка керноприемника и геофизического оборудования. Предусмотрено применение буровых лебедок с режимом активной компенсации вертикальных перемещений судна при качке. В носовой части судна на 2-й палубе размещается трюм для секций райзера, а в корме - запасы обсадных и бурильных труб. В носовой части на главной палубе расположены научно-исследовательские лаборатории, под ними в трюме - кернохранилище. В кормовой части за буровой вышкой в трюме размещены технологические комплексы приготовления буровых и цементных растворов. Между буровой и главной палубами под вышкой организовано помещение для размещения крупногабаритного оборудования: воронки бурильной колонны, подводного устьевого оборудования. В центре судна в трюме врезана буровая шахта, предназначенная для размещения верхней части райзера, а нижняя его часть соединена с блоком скважинного донного устьевого оборудования.Known installation for deep-water drilling with a riser and the technology used in this (Gamsakhurdia G.R., Vaynerman M.I., Basovich D.V., Bachurin A.A. "Technology of exploratory drilling for oil and gas from a drilling research vessel "Technical sciences: theory and practice: materials of the II international scientific conference (Chita, January 2014). - Chita: publishing house" Young scientist ", 2014. - pp. 65-74; http: //moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/). For tripping operations, a drilling rig with a crown block and a traveling block with an upper power drive moved along vertical rails, a candle receiver, a hook on which a swivel-stuffing box is suspended, connected by a sleeve with a riser of a flushing pump, and a rolling table are used. On the drilling deck there is a control panel, drawworks, rotor, wrenches for making up drill pipes, as well as a winch for the core receiver and geophysical equipment. The use of drawworks with the mode of active compensation of vertical movements of the vessel during rolling is provided. In the bow of the vessel, on the 2nd deck, there is a hold for riser sections, and in the stern there are stocks of casing and drill pipes. In the bow, on the main deck, there are research laboratories, below them in the hold there is a core storage. In the aft part, behind the drilling rig, in the hold there are technological complexes for the preparation of drilling and cement slurries. Between the drilling and main decks, under the tower, there is a room for placing large-sized equipment: a drill pipe funnel, underwater wellhead equipment. In the center of the vessel in the hold there is a drilling shaft designed to accommodate the upper part of the riser, and its lower part is connected to a block of downhole bottom wellhead equipment.
Технология бурения в указанной статье предполагает, что на подготовительном этапе работ на разъемных бурильных трубах с резьбовыми соединениями (ТРС) спускают и заглубляют в дно моря направление (направляющее шарнирное самоустанавливающееся центрирующее устройство) в сборе с воронкой повторного ввода бурильной колонны в скважину, бурение проводят до проектной глубины, затем поднимают бурильные трубы. Обсаживают и цементируют устье скважины, создавая кондуктор. К кондуктору присоединяют блок противовыбросового устройства и систему управления им.The drilling technology in this article assumes that at the preparatory stage of work on split drill pipes with threaded connections (TPC), a direction (guiding articulated self-aligning centering device) is lowered and buried into the sea bottom, assembled with a funnel for re-entering the drill string into the well, drilling is carried out until target depth, then the drill pipes are raised. The wellhead is cased and cemented, creating a conductor. A blowout preventer unit and a control system are connected to the conductor.
Собирают и устанавливают райзер и присоединяют его верхнюю часть к судовой буровой установке, а нижнюю - к противовыбросовому устройству кондуктора. Основной этап бурения - углубку скважины (перемещение забоя под действием породоразрушающего инструмента на горные породы) - производят с помощью бурильной колонны, размещенной внутри райзера. Колонна на обоих этапах бурения составлена из ТРС повышенной прочности и соединена с забойными механизмами с породоразрушающим инструментом.The riser is assembled and installed and its upper part is connected to the ship drilling rig, and the lower part to the blowout preventer of the conductor. The main stage of drilling - hole deepening (bottomhole movement under the action of a rock cutting tool on rocks) - is performed using a drill string located inside the riser. The string at both stages of drilling is composed of high-strength TRS and is connected to downhole mechanisms with rock cutting tools.
В указанном техническом решении не рассматривается вопрос остойчивости судна и работоспособности райзера. Решение не предназначено для бурения единичных скважин. При бурении следующей скважины судно перемещается на новую точку.The specified technical solution does not address the issue of vessel stability and riser performance. The solution is not intended for single hole drilling. When drilling the next well, the ship moves to a new point.
Конструкция судна, используемого для бурения, определяется требованиями остойчивости и необходимой грузоподъемности, которая зависит от глубины моря и глубины скважин. Технология бурения предъявляет повышенные требования к позиционированию судна на точке бурения. Поэтому время использования судна для бурения сокращается из-за ограничений по метеорологическим условиям.The design of the vessel used for drilling is determined by the requirements for stability and the required carrying capacity, which depends on the depth of the sea and the depth of the wells. Drilling technology places increased demands on the positioning of the vessel at the drilling point. Therefore, the use of the vessel for drilling is reduced due to the limitations of the meteorological conditions.
Перспективным типом судов для глубоководного бурения представляются суда типа катамарана (https://studwood.ru/1285847/geografiya/morskie_burovye_ustanovki_burovye_suda). По сравнению с однокорпусными судами такого же водоизмещения они имеют ряд преимуществ: более высокую остойчивость (амплитуда бортовой качки катамарана в 2-3 раза меньше, чем у однокорпусных судов), что позволяет работать при сильном волнении моря (коэффициент рабочего времени двухкорпусных судов больше, чем однокорпусных, минимум на 25%); значительно большую (на 50%) полезную площадь палубы (поскольку используется межкорпусное пространство), что дает возможность разместить на палубе необходимое количество тяжелого крупногабаритного бурового оборудования при малой осадке и высокой маневренности и более сбалансировано разместить оборудование.Catamaran-type vessels appear to be a promising type of vessels for deep-water drilling (https://studwood.ru/1285847/geografiya/morskie_burovye_ustanovki_burovye_suda). Compared to single-hull ships of the same displacement, they have a number of advantages: higher stability (the amplitude of the side roll of the catamaran is 2-3 times less than that of single-hull ships), which makes it possible to work in strong sea waves (the working time coefficient of double-hull ships is greater than single-hull, at least 25%); a significantly larger (by 50%) usable deck area (since the interhull space is used), which makes it possible to place the required amount of heavy large-sized drilling equipment on the deck with a shallow draft and high maneuverability, and place the equipment more balanced.
Известна плавучая платформа для бурения скважин по патенту Франции №2244665 (МПК В63В 35/44, Е21В 17/01, Е21В 7/128, приор. 21.09.1973, публ. 18.04.1975), состоящая из двух корпусов, соединенных платформой над ними, причем платформа имеет шахтное отверстие, в котором поворотный фитинг поддерживается карданом и, в свою очередь, поддерживает свободно подвешенную бурильную колонну, которая служит для соединения судна с устьевым оборудованием глубоководной скважины.Known floating platform for drilling wells according to French patent No. 2244665 (IPC В63В 35/44, Е21В 17/01, Е21В 7/128, prior. 09/21/1973, publ. 04/18/1975), consisting of two hulls connected by a platform above them and the platform has a shaft opening in which the swivel fitting is supported by a gimbal and, in turn, supports a freely suspended drill string, which serves to connect the vessel to the wellhead equipment of the deep water well.
Известна также полупогружная буровая платформа катамаранного типа по патенту РФ №2529098 (МПК В63В 35/44, В63В 35/34, Е21В 43/01, приор. 10.12.2012, публ. 27.09.2014). Надводные палубные надстройки платформы выполнены в виде бурового, технологического, энергетического модулей и функциональных блоков.Also known is a semi-submersible drilling platform of the catamaran type according to RF patent No. 2529098 (IPC В63В 35/44, В63В 35/34, Е21В 43/01, prior. 10.12.2012, publ. 27.09.2014). Surface deck superstructures of the platform are made in the form of drilling, technological, power modules and functional blocks.
Известен модульный комплекс для инженерно-геологических исследований по п. 5 патента РФ №32291 (МПК G01V 1/38, В63В 35/00, приор. 07.05.2003, публ. 07.05.2003), представляющий собой плавсредство, выполненное в виде самоходного или несамоходного многокорпусного понтонного модуля, содержащего по крайней мере два корпуса, соединенных межкорпусными связями-мостами, и рабочую площадку для размещения технологического оборудования. Оборудование бурового комплекса включает буровой станок, стеллажи для обсадных и бурильных труб, грузоподъемный кран.Known modular complex for engineering and geological research according to
Перечисленные буровые комплексы предназначены для бурения единичных скважин и могут использоваться только при небольшой глубине моря.The listed drilling systems are designed for drilling single wells and can only be used at shallow sea depths.
Наиболее близкой к предлагаемому комплексу является многокрановая платформа для бурения и добычи природного газа и нефти на море по патенту Франции №2298474 (МПК В63В 35/44; Е02В 17/02; Е21В 15/04, приор. 27.01.1975, публ. 20.08.1976), которая предназначена для кустового бурения. На плавсредстве типа катамарана предусмотрена надстройка, соединяющая два параллельных корпуса, на которых симметрично к левому и правому борту расположены крановые установки, обслуживающие одну, две, три или четыре скважины. Сокращение времени, необходимого для бурения нескольких скважин, происходит за счет одновременной работы нескольких однотипных крановых установок. Крановые установки имеют большие габариты и грузоподъемность, поскольку они выполняют роль буровых вышек при спуско-подъемных операциях. Платформа устанавливается на дне моря на 4-8 опорах, которые в транспортном положении поднимаются и закрепляются на плавсредстве. В процессе бурения бурильные колонны размещены внутри опор. Опоры не связаны жестко с донным оборудованием, не изолированы от водной среды и не оснащены противовыбросовыми устройствами. Бурение с платформы может осуществляться только на небольшой глубине. Используется традиционная технология бурения, т.е. бурильная колонна составлена из ТРС. Применяемые бурильные трубы имеют соединения, наружный диаметр которых превышает диаметр тела трубы. Поэтому собранная из таких труб бурильная колонна не является гладкоствольной и не сбалансирована по массе. В процессе работы колонна вращается с высокой частотой внутри опор.The closest to the proposed complex is a multi-crane platform for drilling and production of natural gas and oil at sea under French patent No. 2298474 (IPC В63В 35/44; Е02В 17/02; Е21В 15/04, prior 27.01.1975, publ. 20.08. 1976), which is intended for cluster drilling. On the catamaran-type floating craft, a superstructure is provided that connects two parallel hulls, on which crane installations are located symmetrically to the left and right sides, serving one, two, three or four wells. Reducing the time required to drill several wells occurs due to the simultaneous operation of several similar crane installations. Crane installations have large dimensions and lifting capacity, since they act as drilling rigs during round-trip operations. The platform is installed on the seabed on 4-8 supports, which in the transport position are raised and fixed on the floating craft. During drilling, the drill strings are placed inside the supports. The supports are not rigidly connected to the bottom equipment, are not isolated from the aquatic environment and are not equipped with blowout preventers. Drilling from the platform can only be carried out at shallow depths. Traditional drilling technology is used, i.e. the drill string is made up of TRS. The used drill pipes have connections, the outer diameter of which exceeds the diameter of the pipe body. Therefore, the drill string assembled from such pipes is not smooth-bore and is not balanced in weight. During operation, the column rotates at a high frequency inside the supports.
Технологические комплексы для глубоководного кустового бурения неизвестны.Technological complexes for deepwater cluster drilling are unknown.
При глубоководном бурении необходимо использовать райзер. При вращении несбалансированной бурильной колонны и спуско-подъемных операциях внутри райзера за счет крутильных ударов и вибрационных нагрузок происходит механическое воздействие колонны на райзер, приводящее к снижению его надежности и, соответственно, к снижению экологической безопасности буровых работ (опасность загрязнения водной среды), и на стенки скважины, что снижает их устойчивость. Кроме того, из-за жесткости бурильной колонны колебания судна во время волнения моря передаются на породоразрушающий инструмент. Это исключает выполнение основного технологического условия - сохранения постоянства осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, что снижает его ресурс и приводит к более частым спуско-подъемным операциям. Для уменьшения колебаний применяют судовые системы компенсации, которые конструктивно сложны и дорогостоящи. Из-за сильного влияния колебаний судна во время волнения моря возникают ограничения по гидрометеорологическим условиям применения (ветер и волнение водной поверхности), что существенно уменьшает время использования судна непосредственно для буровых работ. Тем самым снижается экономическая эффективность морских буровых работ. И, наконец, при морском бурении традиционным способом используется то же самое, что и на суше, конструктивно сложное крупногабаритное тяжелое энергоемкое оборудование. Это приводит к увеличению парусности и понижению остойчивости судна. Обслуживание оборудования требует больших трудовых, временных и материальных затрат.A riser must be used for deep water drilling. During rotation of an unbalanced drill string and tripping operations inside the riser due to torsional shocks and vibration loads, the string mechanically affects the riser, leading to a decrease in its reliability and, accordingly, to a decrease in the environmental safety of drilling operations (danger of water pollution), and on borehole walls, which reduces their stability. In addition, due to the rigidity of the drill string, the vibrations of the vessel during rough seas are transmitted to the rock cutting tool. This excludes the fulfillment of the main technological condition - maintaining the constancy of the axial load on the rock cutting tool, which reduces its resource and leads to more frequent tripping operations. To reduce fluctuations, ship compensation systems are used, which are structurally complex and expensive. Due to the strong influence of vessel vibrations during rough seas, there are restrictions on the hydrometeorological conditions of use (wind and waves of the water surface), which significantly reduces the time of using the vessel directly for drilling operations. This reduces the economic efficiency of offshore drilling operations. And, finally, in offshore drilling, the traditional method uses the same structurally complex large-sized heavy energy-intensive equipment as onshore. This leads to an increase in windage and a decrease in the stability of the vessel. Maintenance of equipment requires a lot of labor, time and material costs.
Техническая проблема состоит в том, чтобы увеличить время использования бурового комплекса для кустового бурения и обеспечить возможность глубоководного бурения при обеспечении экологической безопасности.The technical problem is to increase the time of use of the drilling complex for cluster drilling and to ensure the possibility of deep-water drilling while ensuring environmental safety.
Технической задачей изобретения является разработка технологического комплекса для глубоководного кустового бурения, имеющего высокую остойчивость, оснащенного буровым оборудованием, которое позволяет рационально организовать работу одновременно на нескольких скважинах, тем самым увеличив время полезного использования, уменьшить механическое воздействие бурильной колонны на райзер и обеспечить постоянство нагрузки на забой.The technical objective of the invention is to develop a technological complex for deep-water cluster drilling, having high stability, equipped with drilling equipment, which makes it possible to rationally organize work simultaneously on several wells, thereby increasing the useful life, reducing the mechanical effect of the drill string on the riser and ensuring the constant load on the bottomhole ...
Предлагается технологический комплекс для кустового бурения, в котором в качестве бурового судна использовано судно, выполненное в виде самоходного понтонного модуля, содержащего по крайней мере два корпуса, соединенных межкорпусной жесткой конструкцией, на которой размещено буровое оборудование двух типов - для традиционного бурения с бурильной колонной из ТРС и для бурения с бурильной колонной из гибких непрерывных труб (ГНТ). Для уменьшения влияния метеорологических условий и повышения остойчивости целесообразно выполнить судно полупогружным.A technological complex for cluster drilling is proposed, in which a vessel is used as a drilling vessel, made in the form of a self-propelled pontoon module containing at least two hulls connected by an inter-hull rigid structure, on which drilling equipment of two types is located - for traditional drilling with a drill string made of TRS and for drilling with drill string made of continuous coiled tubing (CT). To reduce the influence of meteorological conditions and increase stability, it is advisable to make the ship semi-submersible.
Использование на одном судне двух буровых установок разных типов - шлангокабельной (с гибким армированным шлангом большой длины) с турбобуром и роторной - известно (А.В. Лукошков «Техника исследования морского дна». Судостроение, Л., 1984. С. 185-190). Но в этом решении установки разного типа используются независимо друг от друга, каждая для бурения скважины по одной технологии от начала до конца. Шлангокабельная - для бурения сплошным забоем, а роторная - для бурения колонковым способом с помощью легкосплавных разъемных труб со съемными керноприемниками.The use of two different types of drilling rigs on one ship - an umbilical (with a flexible reinforced hose of great length) with a turbodrill and a rotary one - is known (A.V. Lukoshkov "Technique for the study of the seabed." ). But in this solution, installations of different types are used independently of each other, each for drilling a well using the same technology from start to finish. The umbilical is for continuous face drilling, and the rotary one is for core drilling with the help of light-alloy split pipes with removable core receivers.
Предлагаемый комплекс позволяет производить бурение скважин в два этапа.The offered complex allows drilling wells in two stages.
Традиционное оборудование с бурильной колонной из ТРС используют только на подготовительном этапе (бурение под кондуктор и его цементирование, обустройство устья скважины и установка райзера и противовыбросового устройства).Traditional equipment with a drill string made of TRS is used only at the preparatory stage (surface drilling and cementing, wellhead construction and installation of a riser and blowout preventer).
Этап углубки глубоководной скважины производят буровым устройством с использованием бурильной колонны из ГНТ, т.е. предлагается использовать на этапе углубки колтюбинговую технологию. ГНТ является гладкоствольной и не вращается при бурении. Кроме того, бурильная колонна из ГНТ более легкая по сравнению с колонной из ТРС. Тем самым сводится к минимуму механическое воздействие колонны на райзер и на стенки скважины.The stage of the deepening of a deep-water well is produced by a drilling device using a drill string made of gas turbine, i.e. it is proposed to use coiled tubing technology at the deepening stage. GNT is smooth-bore and does not rotate while drilling. In addition, the HNT drill string is lighter than the TPC drill string. This minimizes the mechanical impact of the string on the riser and on the wellbore walls.
Необходимость использования на подготовительном этапе традиционной технологии вызвана большим количеством спуско-подъемных операции с тяжелыми секциями райзера, обсадными трубами и донным оборудованием. Использование технологии колтюбинга при таких работах значительно снизило бы ресурс и надежность колонны ГНТ.The need to use traditional technology at the preparatory stage is caused by a large number of trips with heavy riser sections, casing pipes and bottom equipment. The use of coiled tubing technology in such works would significantly reduce the resource and reliability of the gas pipeline string.
В то время как на одной из скважин выполнен подготовительный этап, установка для подготовительного этапа (УП) освобождается и может быть использована для бурения следующей скважины. В это же время ведется углубка первой скважины с помощью колтбинговой установки с ГНТ. Это позволяет рационально использовать оборудование двух типов для работ одновременно на нескольких скважинах. Поэтому на весь объем буровых работ требуется меньшее время.While one of the wells has completed the preparatory stage, the preparatory stage (PC) is released and can be used to drill the next well. At the same time, the first well is being deepened using a coiled tubing unit with gas turbine pumping. This makes it possible to rationally use the equipment of two types for work simultaneously on several wells. Therefore, the entire volume of drilling operations takes less time.
Жесткая конструкция, соединяющая корпуса судна, представляет собой по крайней мере две поперечные рамы, закрепленные на корпусах понтонов, соединенные продольной рамой. Под продольной рамой для повышения прочности и остойчивости может быть размещен дополнительный понтон.The rigid structure connecting the hulls of the ship consists of at least two transverse frames fixed to the pontoon hulls, connected by a longitudinal frame. An additional pontoon can be placed under the longitudinal frame to increase strength and stability.
На поперечных рамах имеются компенсаторы качки судна. Буровые установки размещены над корпусами понтонов на буровых рамах, установленных на компенсаторах. В корпусах понтонов имеются буровые шахты. В поперечных рамах и в установленных на них буровых рамах предусмотрены устьевые отверстия над шахтами. Райзер соединяется с судном через противовыбросовые устройства и блок аварийного отсоединения от судна. При углубке скважины бурильная колонна из ГНТ находится внутри райзера.On the transverse frames there are the ship's heave compensators. The drilling rigs are located above the pontoon bodies on drilling frames mounted on expansion joints. There are drilling shafts in the pontoon bodies. In the transverse frames and in the drilling frames installed on them, wellhead holes are provided above the shafts. The riser is connected to the vessel through blowout preventers and an emergency disconnect unit from the vessel. When deepening the well, the drill string from the gas pipeline is located inside the riser.
По крайней мере на одной из поперечных рам размещены УП и установка для углубки (УУ). Каждая из установок выполнена с возможностью разместить ее в рабочем положении над шахтой для размещения устьевой части райзера, а после выполнения задачи переместить в пределах одной рамы или на другую раму для выполнения следующей задачи. После завершения при помощи УП подготовительного этапа УУ может быть перемещена в положение над шахтой, с которой соединен райзер, установленный над забуренной скважиной и соединенный с ее кондуктором. Количество поперечных рам и установок каждого типа определяется задачами бурения. Поскольку на углубку скважин требуется больше времени, чем на выполнение подготовительного этапа, для выполнениях необходимых буровых операций на данном кусте скважин может понадобиться большее количество УУ, чем УП.At least one of the transverse frames is equipped with a UE and an installation for a deepening (UU). Each of the installations is made with the ability to place it in a working position above the shaft to accommodate the wellhead of the riser, and after completing the task, move it within one frame or to another frame to perform the next task. After the completion of the preparatory stage with the help of the UE, the CU can be moved to a position above the shaft, to which a riser is connected, installed above the drilled well and connected to its conductor. The number of transverse frames and installations of each type is determined by the drilling tasks. Since it takes more time to deepen the wells than to complete the preparatory stage, to perform the necessary drilling operations on a given cluster of wells, more CUs may be needed than CUs.
Установки для каждого из этапов бурения содержат буровое оборудование, бурильную колонну и породоразрушающий инструмент.Rigs for each of the stages of drilling contain drilling equipment, a drill string and rock cutting tools.
По крайней мере на одной из поперечных рам расположено оборудование, которое является общим для УП и УУ. Основными узлами общего оборудования являются: промывочный блок, содержащий насосную группу и систему сбора и очистки бурового раствора, соединяющую все скважины, и блок для работы с оборудованием и инструментом, которые используются при монтажных и вспомогательных работах. Блок включает лебедку, тельфер, стеллажи для бурильных и обсадных труб, секций райзера, забойных механизмов и породоразрушащего инструмента.At least one of the transverse frames contains equipment that is common to the UP and CU. The main units of the common equipment are: a flushing unit containing a pumping group and a system for collecting and cleaning drilling mud, connecting all wells, and a unit for working with equipment and tools that are used for installation and auxiliary work. The unit includes a winch, telpher, racks for drill and casing pipes, riser sections, downhole mechanisms and rock cutting tools.
УП содержит бурильную колонну из ТРС, забойный механизм с породоразрушающим инструментом и судовую часть, включающую буровую вышку с кронблоком, талевый блок с крюком, буровую лебедку, вращатель бурильной колонны (например, ротор или верхний привод) и вертлюг с ведущей трубой. В нерабочем положении вышка может складываться для повышения остойчивости. В арктических условиях это важно также для уменьшения объема обогреваемого оборудования.UE contains a drill string made of TRS, a downhole mechanism with a rock cutting tool and a ship's part, including an oil derrick with a crown block, a traveling block with a hook, a drawworks winch, a drill string rotator (for example, a rotor or top drive) and a swivel with a leading pipe. In non-working position, the tower can be folded to increase stability. In arctic conditions, it is also important to reduce the volume of heated equipment.
УУ содержит бурильную колонну из ГНТ. Колонна соединена с забойным механизмом. Забойный механизм включает гидравлический забойный двигатель вращательного типа, гидроударник и породоразрушающий инструмент. Судовая часть установки содержит устьевой блок и лебедку для ГНТ с тормозами спуска и подъема, укладчиком-очистителем ГНТ, плавно регулируемым приводом и промывочным сальником. Устьевой блок включает гусак (изогнутую направляющую ГНТ), центратор бурильной колонны с выпрямляющим устройством и дефектоскопом, трубодержатель-податчик ГНТ (инжектор) и противовыбросовое устройство. Дефектоскоп должен иметь связь с системой управления лебедки для фиксации аварийного участка ГНТ.UU contains a drill string from GNT. The column is connected to the downhole mechanism. The downhole mechanism includes a hydraulic downhole motor of a rotary type, a hydraulic hammer and a rock cutting tool. The marine part of the installation contains a wellhead block and a winch for GNT with lowering and lifting brakes, a GNT stacker-cleaner, a continuously variable drive and a flushing seal. The wellhead block includes a gander (bent guide for gas pipelines), a drill string centralizer with a straightening device and a flaw detector, a pipe hanger for gas pipelines (injector) and a blowout preventer. The flaw detector must have a connection with the winch control system to fix the emergency section of the gas pipeline.
Все УП и УУ связаны с промывочным блоком, содержащим насосную группу и систему приготовления, сбора и очистки бурового раствора, используемой при бурении традиционным способом с ТРС.All UE and UU are connected with a flushing unit containing a pumping group and a system for preparation, collection and cleaning of drilling mud, which is used when drilling in the traditional way with a well-controlled well.
Колонна ГНТ должна быть в анткикоррозийном износостойком исполнении. Колонна составляется из гибких труб с различной толщиной стенок с уменьшением толщины по направлению к нижней части колонны.The GNT column must be in anticorrosive wear-resistant design. The column is composed of flexible pipes with different wall thicknesses with decreasing thickness towards the bottom of the column.
В качестве гидравлического забойного двигателя вращательного типа может быть использован турбобур или винтовой забойный двигатель (ВЗД). При бурении вертикальных скважин предпочтительно использовать турбобур, а при бурении наклонно-направленных и горизонтальных - ВЗД.A turbodrill or downhole drilling motor (PDM) can be used as a rotary hydraulic downhole motor. When drilling vertical wells, it is preferable to use a turbodrill, and when drilling directional and horizontal wells, a PDM.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение времени полезного использования комплекса и обеспечение возможности глубоководного морского кустового бурения при обеспечении экологической безопасности. Это достигается за счет рационального размещения, перемещения и использования установок двух типов - с ТРС и с ГНТ - и использования на этапе углубки колтюбинга. Комплекс позволяет совместить во времени разные этапы работ. В то время как на одной из скважин проводятся подготовительные работы, на другой ведется углубка. Поскольку традиционный способ бурения с ТРС используется только на подготовительном этапе (при проходке меньшей части глубины скважины), для бурения требуется оборудование (вышка, буровая лебедка и др.) меньшей грузоподъемности и, соответственно, меньших габаритов и энергоемкости, чем было бы при бурении на всю глубину скважины только с ТРС. Соответственно повышается остойчивость судна за счет снижения высоты бурового оборудования и его веса. Благодаря использованию при углубке скважины колтюбинга уменьшается механическое воздействие бурильной колонны на райзер и на стенки скважины. В результате повышения остойчивости судна и снижения механического воздействия на райзер повышается экологическая безопасность глубоководного бурения. Упрощается система динамического позиционирования. Снижаются конструктивные требования к судну. Рациональное размещение и одновременное использование установок двух типов также позволяет уменьшить общее количество буровых установок и сократить общее время работ. В целом увеличивается экономическая эффективность кустового глубоководного бурения.The technical result of the proposed solution is to increase the useful time of the complex and ensure the possibility of deep-water offshore cluster drilling while ensuring environmental safety. This is achieved through the rational placement, movement and use of two types of installations - with TRS and with GTP - and use at the stage of deepening of coiled tubing. The complex allows you to combine different stages of work in time. While preparatory work is being carried out at one of the wells, a deepening is being carried out at the other. Since the traditional method of drilling from the wellhead is used only at the preparatory stage (when driving a smaller part of the well depth), drilling requires equipment (derrick, drawworks, etc.) with a lower carrying capacity and, accordingly, smaller dimensions and energy consumption than would be required when drilling on the entire depth of the well only from the HRS. Accordingly, the stability of the vessel is increased by reducing the height of the drilling equipment and its weight. Due to the use of coiled tubing while deepening the well, the mechanical effect of the drill string on the riser and on the wellbore walls is reduced. As a result of increasing the stability of the vessel and reducing the mechanical impact on the riser, the environmental safety of deep-water drilling increases. The dynamic positioning system is simplified. The design requirements for the vessel are reduced. The rational placement and simultaneous use of the two types of rigs also reduces the total number of rigs and shortens the total operating time. In general, the economic efficiency of cluster deepwater drilling is increasing.
Дополнительными преимуществами использования гидроударника является снижение величины необходимой осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, обеспечение заданного направления скважины, улучшение очистки забоя от шлама при бурении горизонтальных участков скважины. Гидроударник, за счет вращения и потока промывочной жидкости, создает ударно-вращательное воздействие на забой скважины при малых величинах нагрузки на породоразрушающий инструмент, значительно меньших, чем при использовании только двигателя вращательного типа, увеличивая осевую нагрузку. Повышается ресурс породоразрушающего инструменты, благодаря чему уменьшается количество спуско-подъемных операций и, соответственно повышается ресурс колонны ГНТ и эффективность установки в целом.Additional advantages of using a hydraulic hammer are to reduce the value of the required axial load on the rock cutting tool, to ensure a given direction of the well, and to improve bottomhole cleaning from cuttings when drilling horizontal sections of the well. The hydraulic hammer, due to the rotation and flow of the drilling fluid, creates a shock-rotary effect on the bottom of the well at low values of the load on the rock cutting tool, much less than when using only a rotary type motor, increasing the axial load. The resource of rock-cutting tools is increased, due to which the number of round-trip operations is reduced and, accordingly, the resource of the gas pipeline string and the efficiency of the installation as a whole increase.
На фиг. 1 показана схема размещения бурового оборудования на судне для варианта, когда жесткая конструкция содержит три поперечных рамы.FIG. 1 shows a layout of drilling equipment on a ship for a variant when a rigid structure contains three transverse frames.
На фиг. 2 показана установка для предварительного этапа бурения (УП).FIG. 2 shows the rig for the preliminary stage of drilling (UP).
На фиг. 3 показана установка для углубки скважины (УУ).FIG. 3 shows the installation for deepening the well (UU).
Корпуса понтонов 1 соединены поперечными судовыми рамами 2. Поперечные рамы 2 для жесткости соединены между собой продольной рамой 3. В рамах 2 в местах размещения бурильных установок имеются отверстия для бурильной колонны. Поперечные рамы 2 возможно объединить в общую рабочую площадку.The
В исходном положении УП 4 расположена, например, в положении 1-1 на первой поперечной раме, а УУ 5 - в положении 1-2 на той же раме. На одной из поперечных рам 2 размещены промывочный блок 6, содержащий насосную группу и систему сбора и очистки бурового раствора (на чертеже не показаны) и блок 7 для работы с оборудованием и инструментом (включает лебедку, тельфер, стеллажи и пр.). Насосная группа 6 должна содержать насосы с плавно регулируемым приводом, по крайней мере один из которых должен быть запасным.In the initial position,
Возможно разместить на одной из поперечных рам общий технологический блок, включающий пульт управления, силовой блок, геофизический блок, стеллажи для хранения труб и бурового инструмента и монтажную площадку, склад химреагентов, масел и рабочих жидкостей, центр приготовления и очистки бурового раствора, отстойники бурового раствора и шламовые контейнеры, лабораторный блок и кернохранилище, ремонтно-механический участок. Эти блоки можно также разместить на разных частях судна.It is possible to place a general technological unit on one of the transverse frames, including a control panel, a power unit, a geophysical unit, racks for storing pipes and drilling tools and an assembly site, a warehouse for chemicals, oils and working fluids, a center for preparation and cleaning of drilling mud, mud settling tanks and sludge containers, laboratory unit and core storage, mechanical repair section. These blocks can also be placed on different parts of the boat.
УП 4 содержит буровую вышку 8 с кронблоком 9, талевым блоком 10, крюком 11, вертлюгом-сальником 12, стояком 13 со шлангом 14, соединяющим гидравлическую линию УП с насосной группой 6, буровую лебедку 15 с редуктором, вращатель бурильной колонны 16, ведущую трубу 17 и бурильную колонну 18 из ТРС.С бурильной колонной 18 соединен забойный механизм 19, к которому присоединен породоразрушающий инструмент 20. Для подъема и спуска инструмента и оборудования используют лебедку 21, входящую в блок 7. В процессе проведения предварительного этапа бурения пробуренный устьевой участок скважины обсаживают и цементируют, образуя кондуктор 22. К кондуктору через донный комплект оборудования 23 (включает фонтанную устьевую арматуру с превентором и системой управления им, гибкий узел соединения с райзером и уплотнительное устройство; на чертеже не показаны) присоединяют райзер 24.
УУ 5 содержит колонну ГНТ 25, намотанную на лебедку для ГНТ 26 с промывочным сальником 27, соединенным с насосной группой 6, устьевой блок, соединенный с колонной ГНТ 25, и забойный механизм. Для подъема и спуска инструмента и оборудования используют лебедку 21, входящую в блок 7. Лебедка для ГНТ 26 должна быть оснащена тормозами спуска и подъема, системой упорядоченного сматывания и наматывания с плавно регулируемым реверсивным приводом и полым валом для соединения с промывочным сальником 27. Сальник 27 целесообразно укомплектовывать расходомером промывочной жидкости. Должна быть предусмотрена установка для смотки-намотки для замены изношенной или поврежденной части колонны ГНТ. Устьевой блок включает противовыбросовое устройство 28, трубодержатель-податчик ГНТ 29 с направляющей воронкой (не показана), гусак 30 и центратор 31 ГНТ с выпрямляющим устройством (не показано). Устьевой блок может также включать очиститель ГНТ от грязи, шлама со сбором его в контейнер и удалением от устья скважины. Забойный механизм содержит гидравлический забойный двигатель 32 вращательного типа и гидроударник 33 и породоразрушающий инструмент 34. Целесообразно предусмотреть в составе УУ 5 кинокамеры, размещенные в устьевом блоке и в донном устьевом оборудовании.
Над гидравлическим забойным двигателем 32 может быть размещен гидравлический или механический нагружатель, создающий осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент и амортизатор осевых и крутильных колебаний, снижающий воздействие крутильных нагрузок на колонну ГНТ.Above the hydraulic
На наружных поверхностях двигателя вращательного типа и гидроударника размещены по 2-3 расширителя-центратора. К верхней части двигателя 32 присоединяют колонну ГНТ 25, сматываемую с лебедки 26, и пропускают через гусак 30, трубодержатель-податчик 31, центратор 29 и противовыбросовое устройство 28.On the outer surfaces of the rotary-type engine and the hydraulic hammer, 2-3 expander-centralizers are placed. To the upper part of the
Конструкция верхней части гусака 30 и зажимных устройств трубодержателя-податчика 31 должна исключать механическое повреждение ГНТ при сходе с барабана лебедки 26 и наматывании на него. Для определения нагрузки на породоразрушающий наконечник на гусаке целесообразно установить указатель веса и длины спускаемой ГНТ. Необходимо вести учет количества спуско-подъемов ГНТ для контроля и прогнозирования ресурса колонны ГНТ.The design of the upper part of the
Для предотвращения попадания инородных тел в забойный двигатель следует применять в колонне ГНТ фильтр. Для той же цели могут быть установлены фильтры в промывочном сальнике 27 и в гидравлическом забойном двигателе вращательного типа 32. В гидроударнике 33 для этой же цели может быть установлен обратный клапан.To prevent the ingress of foreign bodies into the downhole motor, a filter should be used in the GNT string. For the same purpose, filters can be installed in the
В качестве гидравлического забойного двигателя вращательного типа может быть использован турбобур или винтовой забойный двигатель (ВЗД).A turbodrill or downhole drilling motor (PDM) can be used as a rotary hydraulic downhole motor.
Двигатель 32 соединен с колонной ГНТ 25 аварийным отсоединительным переходником (не показан), а с гидроударником 33 - через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения (не показаны). Между гидравлическим забойным двигателем 32 вращательного типа и гидроударником 33 размещен демпфер (не показан). Перед проведением углубки скважины УУ 5 соединяют с райзером 24 через судовой комплект оборудования 35 (комплект включает шарнир, исключающий трение колонны ГНТ и сопряженных деталей судна, компенсатор колебаний судна, уплотнительное устройство с направляющим раструбом, гибкую муфту, систему натяжения райзера, узел аварийного отсоединения судна от райзера; на чертеже не показаны).The
УП 4 и УУ 5 устанавливают на буровых рамах 36, размещенных на каждой из судовых рам 2, над соответствующими отверстиями в ней для бурильной колонны. Буровые рамы 36 установлены на компенсаторах колебаний 37, в свою очередь установленных на каждой из рам 2.
В процессе углубки УУ 5 размещена над верхней частью установленного на подготовительном этапе райзера 24. УУ 5 соединена с райзером 24 через уплотнительное устройство судового комплекта оборудования 35 райзера 24. Райзер 24 через донный комплект оборудования соединен с кондуктором 22.In the process of deepening,
Технологический комплекс работает следующим образом.The technological complex works as follows.
В транспортном положении буровые установки обоих типов размещены на противоположных концах буровой рамы 36, установленной на первой поперечной раме 2. Колонна ГНТ находится в законсервированном состоянии на барабане лебедки 26 (например, она может быть заполнена инертным газом и закрыта заглушками). Перед началом работы колонну ГНТ расконсервируют.In the transport position, both types of drilling rigs are located at opposite ends of the
1. После позиционирования судна на заданной точке работ производят подготовительный этап бурения первой скважины с помощью УП 4. УП 4 подключена к насосной группе 6. Выполняют бурение в донных породах до проектной глубины. Для этого на ТРС спускают и заглубляют в дне моря направление в сборе с воронкой повторного ввода бурильной колонны в скважину. После этого обсаживают и цементируют устье скважины, образуя кондуктор 22. На ТРС спускают донный комплект оборудования 23 с превентором и системой управления им и крепят его к кондуктору 22. Посекционно спускают и собирают райзер 24 и соединяют его с донным комплектом оборудования 23 и с судовым комплектом оборудования 35. Поднимают бурильные трубы.1. After positioning the vessel at a given point of work, a preparatory stage of drilling the first well is carried out with the help of
2. После завершения подготовительного этапа на первой скважине УП 4 с помощью лебедки 21 перемещают на точку бурения следующей скважины. УП при этом его отключают от насосной группы 6 и после перемещения снова подключают к насосной группе 6. Производят подготовительный этап на следующей скважине.2. After the completion of the preparatory stage at the first well, the
3. После завершения подготовительного этапа на второй точке УП 4 может быть перемещена с помощью лебедки 21 бурения аналогичным способом третьей скважины.3. After completing the preparatory stage at the second point, the
4. УУ 5, находящуюся на первой буровой раме 36, расположенной на поперечной раме 2, с помощью лебедки 21 перемещают в рабочее положение над райзером 24, установленным на первой скважине и соединяют с райзером через судовой комплект оборудования 35. Подключают УУ 5 к насосной группе 6 и производят углубку скважины. Для этого с помощью лебедки 21 компонуют забойный инструмент (состоящий из гидравлического забойного двигателя вращательного типа 32 и гидроударника 33 и породоразрушающего инструмента 34) и фиксируют его в трубодержателе-податчике 29. Тип гидроударника и породоразрушающего инструмента выбирают в зависимости от геологических условий.4.
5. После окончания углубки первой скважины освободившуюся УУ 5 перемещают с помощью лебедки 21 на точку бурения следующей скважины на которой выполнен подготовительный этап, подключают к насосной группе 6 и производят углубку этой скважины.5. After the end of the deepening of the first well, the freed
6. Таким же образом производят углубку третьей скважины с помощью УП 4 и УУ 5.6. In the same way, the third well is deepened using UP 4 and
Такой порядок при необходимости может повторяться с перемещением установок на следующие рамы. На всех этапах работ необходимо обеспечить баланс нагрузки на судно для сохранения его остойчивости, для чего во время бурения буровые установки должны находиться на противоположных сторонах катамарана. Поскольку время углубки скважины с помощью УУ превосходит время использования УП, последние во время работы УУ могут произвести подготовительный этап бурения на нескольких плановых скважинах. В нерабочем положении отверстия в буровых рамах закрываются.This order can be repeated, if necessary, with moving the units to the next frames. At all stages of work, it is necessary to ensure the balance of the load on the vessel to maintain its stability, for which, while drilling, the drilling rigs must be on opposite sides of the catamaran. Since the time for deepening the well with the help of the CU exceeds the time of using the CU, the latter during the operation of the CU can perform the preparatory stage of drilling in several planned wells. In the idle position, the holes in the drill frames are closed.
Таким образом реализуется кустовое бурение нескольких скважин при одной локализации судна. Количество скважин, которые возможно пробурить, зависит от количества поперечных рам.Thus, cluster drilling of several wells is realized with one vessel localization. The number of holes that can be drilled depends on the number of transverse frames.
Рассмотрим работу предлагаемого бурового комплекса для конкретного варианта, когда понтоны соединены двумя поперечными рамами.Let's consider the operation of the proposed drilling complex for a specific option, when the pontoons are connected by two transverse frames.
В транспортном положении УП 4 закреплена в положении 1-1 (фиг. 1), а УУ 5 над отверстием в буровой раме 36 в положении 1-2.In the transport position,
В начале бурения первой скважины в положении 1-1 с помощью УП 4, расположенной на первой из поперечных рам 2, подготавливают к работе бурильную колонну из ТРС 18, забойный механизм 19, насосную группу 6 и другое оборудование.At the beginning of drilling the first well in position 1-1 with the help of
Подготовительный этап бурения проводят традиционным способом. Соединяют направление с направляющей воронкой, обеспечивающей соосность скважины и спускаемой колонны 18, и спускают его на ТРС до достижения морского дна. Заглубление направления производят с помощью вращателя бурильной колонны 16. Затем производят с помощью вращателя 16 бурение в твердых породах на глубину обсадки устья скважины. Глубину обсаживания выбирают таким образом, чтобы обеспечить безаварийную работу противовыбросового устройства. С помощью ТРС спускают колонну обсадных труб и цементируют их, образуя кондуктор 22.The preparatory stage of drilling is carried out in the traditional way. The direction is connected with a guide funnel, which ensures the alignment of the well and the running
Спускают на ТРС и присоединяют к кондуктору 22 нижнее донное уплотнительное устройство 23 с противовыбросовым устройством и устройством управления. Посекционно собирают и спускают райзер 24 и присоединяют его к противовыбросовому узлу донного уплотнительного устройства 23. Соединяют райзер 24 через верхнее уплотнительное устройство комплекта 35 с судном для обеспечения связи с устьем морской скважины.The lower
По завершении сборки райзера 24 поднятые на судно свечи ТРС разбирают и укладывают на стеллажи. В процессе сборки оборудуют райзер 24 системой натяжения и компенсаторами колебаний.Upon completion of the assembly of the
Отсоединяют стояк 13 от гидравлической линии 14 насосной группы 6.Disconnect the
УП 4 раскрепляют и с помощью лебедки 21 перемещают по диагонали из положения 1-1 на противоположный конец второй поперечной рамы 2 в положение 2-2 над отверстием в буровой раме 36 и закрепляют его.
УУ 5 с помощью лебедки 21 перемещают из положения 1-2 в положение 1-1.
Рассмотрим работу УУ 5 для варианта с турбобуром.Let us consider the operation of
УУ 5 позиционируют и фиксируют его в рабочем положении 1-1 над райзером 24. Соединяют промывочный сальник 27 с насосной группой блока 6. Очищают или заменяют буровой раствор в пробуренной скважине и в райзере 24. Гидроударник 33 с присоединенным к нему породоразрушающим инструментом 34 с помощью лебедки 21 для работы с инструментом пропускают через трубодержатель-податчик 31 и закрепляют его внутри трубодержателя-податчика. Захватывают со стеллажа турбобур 32 с помощью лебедки 21 и присоединяют его к гидроударнику 33. При этом вал турбобура 32 соединяют с валом гидроударника 33 через шарнирный переходник с демпфером и узлом аварийного отсоединения. Турбобур 32 соединяют с колонной ГНТ 25, намотанной на барабан лебедки 26.
Запускают насосную группу блока 6 и после установления непрерывной циркуляции потока бурового раствора в скважине раскрепляют трубодержатель-податчик 31 и производят спуск забойного механизма до достижения забоя скважины. Начинают углубку скважины, при этом осуществляют регулирование скорости сматывания колонны ГНТ 25 с барабана лебедки 26 и расхода и перепада давления бурового раствора. Для поддержания постоянной нагрузки на породоразрушающий наконечник, в том числе при вертикальных колебаниях судна скорость сматывания должна быть синхронизирована с вертикальным перемещением ГНТ, проходящей через трубодержатель-податчик 31. Поскольку при использовании технологии бурения с ГНТ исключается вращение бурильной колонны, упрощается управление процессом бурения. Это позволяет использовать автоматизированную компьютеризированную систему, что снижает вероятность аварий, повышает безопасность работ и уменьшает риски нарушения технологии.The pumping group of
В процессе бурения буровой раствор проходит через статоры турбобура 32, происходит закручивание потока жидкости и увеличение скорости его движения. В роторах турбобура 32 кинетическая энергия потока превращается в энергию вращения вала, соединенного с гидроударником 33. При вращении гидроударника 33 за счет клапана, периодически перекрывающего поток жидкости, возникает кратковременный гидроимпульс, который передается на вращающийся породоразрушающий инструмент 34, что обеспечивает эффективную работу породоразрушающего инструмента при меньших осевых нагрузках. Исключается образование «шламовой подушки» на забое. Одновременно происходит разбуривание (расширение) ствола скважины на величину разности диаметров турбобура 32 и гидроударника 33 с одновременной калибровкой скважины по диаметру. Импульсы, возникающие в гидроударнике 33, гасятся в демпфере и не передаются на турбобур 32, что обеспечивает надежность работы турбобура. Гидроударник может обеспечивать бурение как с отбором керна, так и сплошным забоем.In the process of drilling, the drilling fluid passes through the stators of the
Аналогично происходит работа УУ при использовании ВЗД.The work of the control device occurs in a similar way when using the PDM.
В то время как УУ ведет углубку скважины 1-1, УП проводит подготовительный этап бурения скважины в положении 2-2.While the UU is deepening the well 1-1, the UU is conducting the preparatory stage of drilling the well in position 2-2.
По завершении подготовительного этапа освободившуюся УП 4 из положении 2-2 переносят в положение 1-2 и проводят подготовительный этап бурения.At the end of the preparatory stage, the released
После окончания этапа углубки в положении 1-1 УУ переносят в положение 2-2 и проводят углубку скважины 2-2.After the end of the stage of the deepening in position 1-1, the UU is transferred to position 2-2 and the well is deepened 2-2.
По завершении работы УП 4 в положения 1-2 его переносят в положение 2-1 и ведут подготовительный этап бурения на этой точке, после чего переносят его в одно из свободных положений (1-1 или 2-2). После завершения углубки в положении 2-2 УУ 5 переносят в положение 1-2 и проводят углубку.Upon completion of the work of
После углубки скважины 1-2 перемещают УУ в положение 2-1 и проводят углубку этой скважины.After deepening wells 1-2, the CU is moved to position 2-1 and the well is deepened.
В процессе углубки целесообразно периодически оценивать состояние внутренней поверхности райзера с использованием видеокамеры, спускаемой на колонне ГНТ.In the process of deepening, it is advisable to periodically assess the condition of the inner surface of the riser using a video camera lowered on the GTP string.
Сочетание конструктивных параметров забойных двигателей (гидравлического двигателя вращательного типа и гидроударника), гибких труб, промывочного сальника должны обеспечить режим промывки скважины при минимальном гидростатическом давлении бурового раствора с условием полной очистки забоя от шлама и сохранения устойчивости стенок скважины и ее прямолинейности.The combination of design parameters of downhole motors (rotary hydraulic motor and hydraulic hammer), flexible pipes, and a flushing gland should provide a well flushing mode with a minimum hydrostatic pressure of the drilling fluid with the condition of complete cleaning of the bottomhole from cuttings and maintaining the stability of the well walls and its straightness.
При кустовом бурении с увеличением числа райзеров, соединяющих судно с одновременно бурящимися скважинами, возрастает жесткость этой связи, что при волнении моря может привести к аварии. Для исключения этой ситуации должна быть предусмотрена возможность аварийного отсоединения судна от каждого райзера. Соединение райзера с судном должно быть шарнирным. При бурении разведочных скважин после окончания работ райзеры и донный комплект оборудования демонтируют с помощью УП, возвращаемых на место УУ, завершивших углубку.In case of cluster drilling with an increase in the number of risers connecting the vessel with simultaneously drilled wells, the rigidity of this connection increases, which can lead to an accident in case of sea waves. To avoid this situation, the possibility of emergency disconnection of the vessel from each riser must be provided. The connection between the riser and the vessel must be articulated. When drilling exploratory wells after the completion of work, the risers and the bottom set of equipment are dismantled with the help of UE, returned to the place of the UU, which completed the deepening.
Буровое оборудование, выступающее за уровень верхней палубы может быть укрыто от неблагоприятных воздействий внешней среды установленными на верхней палубе защитными каркасами с системой обогрева их внутреннего объема.Drilling equipment extending beyond the level of the upper deck can be sheltered from the adverse effects of the external environment by protective cages installed on the upper deck with a heating system for their internal volume.
Предлагаемый буровой комплекс позволяет совмещать различные этапы разведочных и добычных работ, ускорить и упростить аварийные работы и обеспечить экологическую безопасность.The proposed drilling complex allows you to combine various stages of exploration and production operations, to speed up and simplify emergency operations and to ensure environmental safety.
Одним из преимуществ применяемой в комплексе колтюбинговой технологии является возможность непрерывной промывки скважины при проведении спуско-подъемных операций, в том числе при геофизических исследованиях.One of the advantages of the coiled tubing technology used in the complex is the ability to continuously flush the well during tripping operations, including during geophysical surveys.
При бурении с отбором керна спуско-подъемные операции с помощью бурильной колонны из ГНТ производятся быстрее, чем с помощью колонны из ТРС.When drilling with coring, tripping operations with the help of a drill string made of gas turbine are carried out faster than with the help of a drill string made of tubing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019130710A RU2731010C1 (en) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | Processing system for sea cluster drilling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019130710A RU2731010C1 (en) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | Processing system for sea cluster drilling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731010C1 true RU2731010C1 (en) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019130710A RU2731010C1 (en) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | Processing system for sea cluster drilling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731010C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2298474A1 (en) * | 1975-01-27 | 1976-08-20 | Wieczorek Julien | Catamaran type multi-derrick installations - for multiple marine boreholes in depths up to 300 metres |
RU2343084C2 (en) * | 2006-10-10 | 2009-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Self-propelled semi- submersible oceanological research platform and method for its use |
RU2529098C2 (en) * | 2012-12-10 | 2014-09-27 | Евгений Михайлович Герасимов | Semisubmersible catamaran-type drilling platform |
KR20150073234A (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-01 | 대우조선해양 주식회사 | Drill ship having unit type derrick structure and drilling method using the unit type derrick structure |
US20160053558A1 (en) * | 2013-04-05 | 2016-02-25 | Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd | Triple Activity System for Drilling Operations |
RU2637678C1 (en) * | 2016-07-06 | 2017-12-06 | Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" | Well drilling installation |
-
2019
- 2019-09-26 RU RU2019130710A patent/RU2731010C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2298474A1 (en) * | 1975-01-27 | 1976-08-20 | Wieczorek Julien | Catamaran type multi-derrick installations - for multiple marine boreholes in depths up to 300 metres |
RU2343084C2 (en) * | 2006-10-10 | 2009-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" | Self-propelled semi- submersible oceanological research platform and method for its use |
RU2529098C2 (en) * | 2012-12-10 | 2014-09-27 | Евгений Михайлович Герасимов | Semisubmersible catamaran-type drilling platform |
US20160053558A1 (en) * | 2013-04-05 | 2016-02-25 | Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd | Triple Activity System for Drilling Operations |
KR20150073234A (en) * | 2013-12-20 | 2015-07-01 | 대우조선해양 주식회사 | Drill ship having unit type derrick structure and drilling method using the unit type derrick structure |
RU2637678C1 (en) * | 2016-07-06 | 2017-12-06 | Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" | Well drilling installation |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГАМСАХУРДИЯ Г.Р. и др. "Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового научно-исследовательского судна". Технические науки: теория и практика: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4176722A (en) | Marine riser system with dual purpose lift and heave compensator mechanism | |
EP1277913B1 (en) | Drillship or semi-submersible and multi-activity drilling assembly | |
US3261398A (en) | Apparatus for producing underwater oil fields | |
CN101346572B (en) | Offshore system | |
US20110127040A1 (en) | Assembly and method for subsea well drilling and intervention | |
US20140190701A1 (en) | Apparatus and method for subsea well drilling and control | |
US9422776B2 (en) | Rotating control device having jumper for riser auxiliary line | |
US6048135A (en) | Modular offshore drilling unit and method for construction of same | |
US20130075102A1 (en) | Mobile offshore drilling unit | |
RU2731010C1 (en) | Processing system for sea cluster drilling | |
Geiger et al. | Offshore vessels and their unique applications for the systems designer | |
RU2694669C1 (en) | Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling | |
Tanaka et al. | Offshore drilling and production equipment | |
Foss | The Ocean Drilling Program II: JOIDES Resolution-Scientific drillship of the 80's | |
KR101665478B1 (en) | Drilling system and method | |
Schmidt et al. | Historical development of the offshore industry | |
CN111677471B (en) | Double-drill-rod rope coring method, system and controller thereof | |
Hood et al. | Offshore drilling from ice platforms | |
Tarełko | Power take-off systems of offshore rig power plants | |
Spencer | Derovdrill®-The Development And Application Of A New Rov Operated Seabed Drilling And Coring System | |
Hammett et al. | Ocean Drilling Program: Vessel/Equipment Capabilities | |
Djupesland | Alternative methods for reduction of operational downtime related to dis-/reconnection of the marine drilling riser | |
Manson | Particular Specifications that can be Envisaged for Drilling Equipment Usable at Great Water Depths and Under Hostile Environmental Conditions | |
US20100258320A1 (en) | Ocean floor deep-sea submerged deck | |
Wittbrodt et al. | Overview of Selected Problems in Offshore Technology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |