RU2768525C2 - Подводный трубный манипулятор - Google Patents
Подводный трубный манипулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768525C2 RU2768525C2 RU2020123155A RU2020123155A RU2768525C2 RU 2768525 C2 RU2768525 C2 RU 2768525C2 RU 2020123155 A RU2020123155 A RU 2020123155A RU 2020123155 A RU2020123155 A RU 2020123155A RU 2768525 C2 RU2768525 C2 RU 2768525C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- underwater
- pipes
- equipment
- tools
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
- E21B19/20—Combined feeding from rack and connecting, e.g. automatically
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, к обитаемым подводным аппаратам, предназначенным для подводного строительства скважин на морских нефтегазовых месторождениях, расположенных на длительно замерзающих глубоководных арктических морях, и находящимся под водой на протяжении всего периода строительства без прямого опирания на морское дно. Подводный трубный манипулятор в герметично закрытом корпусе содержит двойную оболочку с герметичными запирающими устройствами, размещенными в верхнем и нижнем основаниях корпуса, может прикрепляться снизу к обитаемому буровому аппарату. Манипулятор снабжен средствами хранения и смены инструментов, труб и бурового оборудования, выполненными в виде вертикальных подвижных стеллажей и укомплектованных подающими механизмами с захватами, спуско-подъемными штангами и буровым столом для удержания буровой колонны с подвешенным буровым оборудованием. Достигается технический результат – упрощение конструкции подводного трубного манипулятора, повышение надежности его работы и увеличение скорости подачи и замены инструментов, труб и бурового оборудования. 2 ил.
Description
Изобретение относится к оборудованию для бурения нефтяных и газовых скважин, в частности, к обитаемым подводным аппаратам, предназначенным для подводного строительства скважин на морских нефтегазовых месторождениях, расположенных на длительно замерзающих глубоководных арктических морях, и находящимся под водой на протяжении всего периода строительства.
Основные шельфовые запасы нефти и газа в Российской Федерации приходятся на арктических морях с суровыми климатическими условиями и экстремальной ледовой обстановкой. Разработке морских месторождений предъявляются более жесткие экологические требования, любая авария самым негативным образом может отразиться на всей экосистеме планеты. Континентальный шельф Российской Федерации - самый крупный в мире по площади. Его территория превышает 6,2 миллионов км2. Изучение собственного шельфа Россия, как и Норвегия, начала более 30 лет назад. Норвегия в настоящее время добывает свыше 250 миллионов тонн углеводородного сырья в Северном море, запускает в эксплуатацию месторождение «Сновит» в Баренцевом море и заканчивает строительство завода. В России освоение собственного шельфа идет немного медленнее. К причинам отставания можно отнести слабую геологическую изученность акваторий, отсутствие необходимого оборудования и технологий. В настоящее время по поручению Президента РФ реализуется особо важная стратегическая задача по освоению Северного морского пути - кратчайшего морского пути между Европейской частью России и Дальним Востоком для перевозки грузов крупнотоннажным морским транспортом, в том числе, добываемых нефти и газа.
Применяемые в настоящее время установки для бурения, непосредственно размещенные под водой, снабжены специальным оборудованием, устраняют необходимость использования крупных и дорогостоящих платформ. Однако эксплуатация имеющихся подводных установок сталкивается с рядом сложностей, возникающих при спускоподъемных операциях, при этом транспортировка, установка и замена оборудования требует привлечения дополнительных технических средств для выполнения операций по подаче труб и бурового инструмента. Известные установки выполняют бурение скважин только на морском дне, при этом требуется установка и настройка оборудования.
В этой связи возникает необходимость в разработке новых технических решений и технологий, используемых при бурении и разработке морских арктических месторождений на территории Известен подводный буровой модуль для использования при бурении нефтяных и газовых скважин (WO 2004018826, опубл. 04.03.2004). Согласно изобретению, подводный буровой модуль, установленный на дне моря, имеет открытую рамную конструкцию, буровую вышку с вертикальными направляющими для бурильной машины, подъемный механизм для перемещения бурильной машины, бурильную машину для вращения бурильной колонны, средства для соединения/отсоединения бурильных труб в процессе добавления или удаления бурильных труб в/из бурильной колонны при спускоподъемных операциях, заменяемую кассету с бурильными трубами, устройство подачи и установки бурильных труб с захватными рычагами, систему циркуляции бурового раствора. Бурильная колонна составлена из бурильных труб, соединяемых с помощью резьбовых соединений и размещенных в заменяемой кассете для бурильных труб, которая установлена таким образом, что обеспечивает подачу и установку каждой бурильной трубы в бурильную колонну при ее монтаже или демонтаже. Передача бурильных труб между заменяемой кассетой с бурильными трубами и положением в буровой вышке обеспечена с помощью устройства подачи и установки бурильных труб с захватными рычагами.
Недостатком данного технического решения является то, что в процессе бурения подводной скважины при добавлении или удалении бурильных труб из бурильной колонны при спускоподъемных операциях не обеспечивается непрерывная работа бура из-за необходимости периодической смены кассет с оборудованием, что приводит к определенным осложнениям при строительстве скважин.
Известен подводный буровой модуль для бурения нефтяных и газовых скважин (RU 2624841 С1 (Российская Федерация, от имени которой выступает Фонд перспективных исследований опубл. 07.07.2017), устанавливаемый на дне моря, который имеет открытую рамную конструкцию и включает буровую вышку с вертикальными направляющими для бурильной машины, подъемный механизм для перемещения бурильной машины, бурильную машину для вращения бурильной колонны, средства для соединения/отсоединения бурильных труб в процессе добавления или удаления бурильных труб в/из бурильной колонны при спускоподъемных операциях, заменяемую кассету с бурильными трубами, устройство подачи и установки бурильных труб с захватными рычагами, элементы системы циркуляции бурового раствора, устройство вытеснения окружающей водной среды в систему буровых сточных вод и бурового раствора в систему циркуляции бурового раствора, элементы системы буровых сточных вод, которые закреплены на буровой вышке.
Недостатками известного модуля являются: частые остановки бурильной установки, что увеличивает осложнения при строительстве скважин; кроме того, большие вертикальные размеры, обусловленные значительной высотой буровой вышки, вызывают затруднения при транспортировке и монтаже известного модуля на точке эксплуатации, а размещение заменяемых кассет способно привести к существенным затруднениям при их замене в процессе эксплуатации.
В качестве наиболее близкого аналога выбрано устройство для смены инструментов в буровой установке для бурения, расположенной на дне моря (RU 2412327, СИБЕД РИГ AC (NO) опубл. 20.02.2012). Буровая установка расположена на дне моря и герметично закрыта относительно окружающей среды. Пол буровой установки имеет автоматическое средство для смены инструментов и кассету для хранения инструментов и компонентов, при этом автоматическое средство для смены инструментов выполнено, по меньшей мере с возможностью осуществлять смену и транспортировку инструментов между буровым центром буровой установки и кассетой для их хранения. Обеспечивает дистанционное управление буровыми работами на дне моря.
К недостаткам вышеприведенного технического решения следует отнести сложность конструкции кассеты для хранения инструментов и труб, работу только на морском дне, а также сложность устройства в целом. Известное устройство, устанавливаемое на дне, требует дополнительное время на установку и настройку оборудования, не предусматривает спуск крупногабаритного, в частности, скважинного оборудования, при этом используемые в нем кассеты для хранения труб и оборудования не обеспечивают размещения достаточного объема труб, поэтому для их пополнения приходится периодически останавливать работу буровой установки.
Резюмируя вышесказанное, необходимо отметить, что техническая проблема при создании заявленной полезной модели заключается в отсутствии достаточного количества новых решений, используемых при бурении и разработке морских арктических месторождений на территории России, позволяющих обеспечивать бесперебойную и достаточно быструю подачу труб и другого бурового инструмента/оборудования к устью скважины.
Задачей является создание сравнительно простого по конструкции экономически эффективного, надежного в работе мобильного подводного трубного манипулятора, который может быть применен независимо от природных условий и ледовой обстановки, а также независимо от состояния морского дна, поскольку обитаемый подводный аппарат (являющийся обитаемой буровой установкой) постоянно находится подо льдом в толще воды на протяжении всего периода строительства скважин.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении конструкции подводного трубного манипулятора, предотвращении проникновения морской воды в обитаемой подводный буровой аппарат в процессе спускоподъемных операций во время бурения скважин, а также уменьшения габаритов буровой вышки путем переноса хранилища труб в трубный манипулятор, повышении надежности его работы, увеличении скорости подачи и замены инструментов, труб и другого бурового оборудования, в том числе крупногабаритного, при одновременном уменьшении материальных затрат на осуществление подводного бурения нефтяных и газовых скважин, сокращении сроков строительства скважин. Предлагаемый трубный манипулятор позволяет сократить время работ за счет его мобильности и постоянной готовности.
Технический результат от реализации предлагаемого изобретения достигается в результате создания подводного трубного манипулятора и достигается за счет следующей совокупности существенных признаков, а именно:
«Подводный трубный манипулятор, характеризующийся тем, что находится в герметично закрытом относительно окружающей среды корпусе с герметичными запирающими устройствами, снабженный средствами хранения и смены инструментов, труб и бурового оборудования, отличающийся тем, что прикреплен снизу к обитаемой подводной буровой установке, при этом корпус содержит наружную и внутреннюю оболочки, обеспечивает возможность его легкого перемещения под водой, герметичные запирающие устройства размещены в верхнем основаниях корпуса, средства хранения инструментов, бурильных и обсадных труб, бурового оборудования выполнены в виде вертикальных подвижных стеллажей, перемещаемых подающим механизмом для присоединения к спуско-подъемной шахте и свинчивания с предыдущей трубой при помощи бурового ключа, укомплектованы подающими механизмами с захватами, спускоподъемными штангами и буровым столом для удержания буровой колонны с подвешенным буровым оборудованием».
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен фронтальный вид подводного бурового манипулятора;
- на фиг. 2 изображен вид сверху подводного бурового манипулятора.
Предлагаемый подводный трубный манипулятор прикреплен к обитаемому подводному аппарату 1 (являющемуся обитаемой буровой установкой), содержащему двойной корпус, включающий наружную 2 и внутреннюю 3 оболочку, вертикальные стеллажи 4, предназначенные для хранения бурильных 5 и обсадных 6 труб, подающие механизмы (захваты) 7, спускоподъемную штангу 8, буровой ключ 9, буровой стол 10 для удержания колонны с подвешенным буровым оборудованием 11, нижнее 12 и верхнее 13 запирающие герметичные устройства.
Подводный трубный манипулятор установлен под днищем обитаемого подводного бурового аппарата, прикреплен к нему снизу и вместе с ним постоянно находится под водой на протяжении всего периода строительства (бурения скважин).
Пол бурового аппарата имеет автоматическое средство для смены инструментов и стеллажи для обсадных и бурильных труб (инструментов и компонентов), при этом упомянутое автоматическое устройство выполнено с возможностью менять и транспортировать бурильные и обсадные трубы (инструменты и компоненты) между центром бурового аппарата и стеллажами (для хранения инструментов и компонентов).
Работает предлагаемый подводный трубный манипулятор следующим образом.
Из обитаемого бурового аппарата в подводный трубный манипулятор через герметичные устройства 12 и 13 спускают инструменты и буровое оборудование, в частности, трубы, которые далее направляют в скважину. Оборудование опускают до бурового стола 10, где отсоединяют от спуско-подъемной штанги 8. После этого штангу 8 поднимают, оставляя место для трубы (бурильной 5 или обсадной 6, в зависимости от вида производимых работ). Размещаемые в вертикальных подвижных стеллажах 4 трубы перемещают подающим механизмом 7, который захватывает трубу и присоединяет ее к спуско-подъемной штанге 8 над буровым столом 10. Свинчивание поданной новой трубы с оборудованием или установленной ранее трубой, находящейся в буровом столе 10, осуществляется при помощи бурового ключа 9. Свинтив трубы, спускоподъемная штанга 8 опускает их вниз и фиксирует в буровом столе 10.
Далее операции повторяются снова.
Буровое оборудование 11 при помощи спускоподъемной штанги 8 поднимается в подводный трубный манипулятор. Нижнее запирающее устройство 12 закрывается. Вода из подводного трубного трубного манипулятора откачивается. Верхнее запирающее устройство 13 открывается, и через него штанга 8 поднимает оборудование 11 в обитаемый буровой аппарат.
Таким образом, использование предлагаемого подводного трубного манипулятора обеспечивает значительное снижение расходов, связанных с подводным буровым оборудованием. Это становится возможным за счет использования средств хранения инструментов, труб и другого бурового оборудования в виде вертикальных подвижных стеллажей, укомплектованных подающими механизмами с захватами, спускоподъемными штангами и буровым столом для удержания буровой колонны, возможности круглогодичного бурения, независимого от природных условий и ледовой обстановки. Стеллажи позволяют разместить все необходимые трубы и оборудование, обеспечивающее непрерывную работу бурового аппарата. Подводный трубный манипулятор может быть использован для осуществления спускоподъемных операций и подачи инструментов, труб и другого бурового оборудования в обитаемую подводную буровую установку. Работа предлагаемого манипулятора не зависит от донного рельефа, от глубины моря и глубины для бурения, от погодных условий на буровой площадке и ледовой обстановки.
Claims (1)
- Подводный трубный манипулятор, характеризующийся тем, что находится в герметично закрытом относительно окружающей среды корпусе с герметичными запирающими устройствами, снабженный средствами хранения и смены инструментов, труб и бурового оборудования, отличающийся тем, что подводный трубный манипулятор является мобильным, может прикрепляться снизу к обитаемой подводной буровой установке, при этом корпус содержит наружную и внутреннюю оболочки, герметичные запирающие устройства размещены в верхнем и нижнем основаниях корпуса, средства хранения инструментов, бурильных и обсадных труб, бурового оборудования выполнены в виде вертикальных подвижных стеллажей, перемещаемых подающим механизмом для присоединения к спускоподъемной шахте и свинчивания с предыдущей трубой при помощи бурового ключа, укомплектованы подающими механизмами с захватами, спускоподъемными штангами и буровым столом для удержания буровой колонны с подвешенным буровым оборудованием.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123155A RU2768525C2 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Подводный трубный манипулятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020123155A RU2768525C2 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Подводный трубный манипулятор |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020123155A3 RU2020123155A3 (ru) | 2022-01-10 |
RU2020123155A RU2020123155A (ru) | 2022-01-10 |
RU2768525C2 true RU2768525C2 (ru) | 2022-03-24 |
Family
ID=80001020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020123155A RU2768525C2 (ru) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Подводный трубный манипулятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2768525C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4577693A (en) * | 1984-01-18 | 1986-03-25 | Graser James A | Wireline apparatus |
WO2004018826A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Hansen, Henning | Subsea drilling module for use in drilling of oil and gas wells |
RU2412327C2 (ru) * | 2006-03-20 | 2011-02-20 | Сибед Риг Ас | Устройство для смены инструментов в буровой установке для бурения, расположенной на дне моря |
RU2549634C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-04-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Система хранения и погрузки-разгрузки труб |
RU2624841C1 (ru) * | 2016-04-15 | 2017-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Подводный буровой модуль для бурения нефтяных и газовых скважин |
RU2638665C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2017-12-15 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Подводная буровая установка |
-
2020
- 2020-07-09 RU RU2020123155A patent/RU2768525C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4577693A (en) * | 1984-01-18 | 1986-03-25 | Graser James A | Wireline apparatus |
WO2004018826A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-04 | Hansen, Henning | Subsea drilling module for use in drilling of oil and gas wells |
RU2412327C2 (ru) * | 2006-03-20 | 2011-02-20 | Сибед Риг Ас | Устройство для смены инструментов в буровой установке для бурения, расположенной на дне моря |
RU2549634C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-04-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Система хранения и погрузки-разгрузки труб |
RU2624841C1 (ru) * | 2016-04-15 | 2017-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Подводный буровой модуль для бурения нефтяных и газовых скважин |
RU2638665C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2017-12-15 | Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Подводная буровая установка |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020123155A3 (ru) | 2022-01-10 |
RU2020123155A (ru) | 2022-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2609027C (en) | Drilling rig placed on the sea bed and equipped for drilling of oil and gas wells | |
RU2405906C2 (ru) | Система хранения и транспортирования труб | |
JP4654324B2 (ja) | 水底削岩システム及び水底下方の地層を削岩する方法 | |
EP1753935B1 (en) | Multiple activity rig | |
EP1507952B1 (en) | Underwater drilling rig | |
CN102913162A (zh) | 深海沉积物连续保压取芯海底钻机及作业方法 | |
WO2004018826A1 (en) | Subsea drilling module for use in drilling of oil and gas wells | |
BRPI9715094B1 (pt) | Navio de perfuração e montagem de perfuração de atividades múltiplas | |
GB2035426A (en) | Apparatus for protecting subsea structures | |
US20110127040A1 (en) | Assembly and method for subsea well drilling and intervention | |
US3527294A (en) | Underwater exploration and completion system | |
NO772796L (no) | Innretning for utnyttelse av en undervannsoljekilde | |
WO2008100149A1 (en) | Method and device for erecting a drill rig on a sea bed | |
NO169704B (no) | Fremgangsmaate for installasjon av en broennramme paa havbunnen. | |
RU2768525C2 (ru) | Подводный трубный манипулятор | |
NO117070B (ru) | ||
CN210067969U (zh) | 海底钻机钻井系统 | |
KR20160022533A (ko) | 데릭 구조물의 승강 장치 및 이를 포함하는 시추선 | |
CN114961563B (zh) | 一种深水海底连续管钻机 | |
US3739844A (en) | Apparatus for carrying out underwater wellhead operations | |
US3221506A (en) | Support structures | |
US5129460A (en) | Guide base cover | |
RU2624841C1 (ru) | Подводный буровой модуль для бурения нефтяных и газовых скважин | |
US3603408A (en) | Submarine drilling apparatus | |
NO330847B1 (no) | Anordning for utskilling av materiale fra en koplingsenhet i en borerigg som er anbrakt på havbunnen |