Способ рытья шахты для линии бурового раствора при подводном бурении скважин

Изобретение относится к области подводного бурения. Способ рытья шахты для буровой скважины заключается в том, что погружают устройство для рытья, имеющее в своем составе облицовку шахты, на дно водоема, причем устройство для рытья содержит прижимные башмаки, прикрепленные к шарнирным плечам, выполненным с возможностью выдвижения и втягивания для выборочной фиксации устройства для рытья в нужном положении в облицовке шахты, первый двигатель, соединенный с буровым долотом и прикрепленный к устройству для рытья с помощью поворотного элемента, работой которого управляют таким образом, чтобы угол расположения первого двигателя относительно продольной оси устройства для рытья можно было регулировать в процессе работы, средства для перемещения устройства для рытья вверх и вниз, и второй двигатель, прикрепленный к устройству для рытья, обеспечивающий возможность поворота первого двигателя относительно продольной оси, роют шахту скважины путем приведения в действие устройства для рытья, одновременно погружая облицовку шахты в шахту для буровой скважины до тех пор, пока верх облицовки шахты не окажется, по существу, на уровне дна водоема, роют пилотную скважину под дном шахты с помощью устройства для рытья и вводят устьевую опорную трубу в пилотную скважину. Обеспечивается сопротивление обрушению донных отложений для защиты устья и/или оборудования для контроля давления, располагающихся под дном водоема. 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Уровень техники

[0001] Настоящее изобретение относится в целом к области бурения скважин под дном водоема. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам создания шахты для размещения оборудования контроля давления в скважине на уровне ниже дна водоема.

[0002] Известные из уровня техники способы размещения оборудования для контроля давления в скважине или устья вблизи дна водоема неспособны обеспечить сопротивление обрушению донных отложений для защиты устья и/или оборудования для контроля давления, располагающихся под дном водоема. Рытье для устья скважины и/или оборудования для контроля давления в целях проведения последующих операций на такой скважине может потребовать использования подвижной морской буровой установки, что приведет к увеличению затрат и снижению эффективности работ.

Краткое описание чертежей

[0003] Фиг. 1 иллюстрирует транспортное судно, перевозящее ряд устройств для рытья шахт.

[0004] Фиг. 2 иллюстрирует типовой вариант выполнения устройства для рытья шахты.

[0005] Фиг. 3 иллюстрирует транспортное судно в начале процесса погружения одного из устройств для рытья.

[0006] Фиг. 4 иллюстрирует устройство для рытья, находящееся на дне водоема.

[0007] Фиг. 5 иллюстрирует устройство для рытья в процессе создания шахты с одновременным облицовыванием шахты облицовкой.

[0008] Фиг. 6 иллюстрирует монтаж основания шахты и устьевой опорной обсадной колонны.

[0009] Фиг. 7 иллюстрирует временное прекращение работ с шахтой и пилотной скважиной.

[0010] Фиг. 8 иллюстрирует возвращение в пилотную скважину и бурение «кондукторной» скважины для ввода кондукторной обсадной колонны.

[0011] Фиг. 9 иллюстрирует заканчивание кондукторной скважины.

[0012] Фиг. 10 иллюстрирует прикрепление устройства контроля давления в скважине к головке обсадной колонны кондукторной скважины.

Подробное раскрытие изобретения

[0013] На фиг. 1 показано крупное транспортное судно 10 с динамическим позиционированием с А-образной рамой 14 грузоподъемностью 150 тонн и группой устройств 13 для рытья шахт для линий бурового раствора, расположенных на палубе 10В судна обеспечения 10.

[0014] На фиг. 2 показано примерное устройство 12 для рытья шахты для линии бурового раствора. Это устройство 12 для рытья может удерживаться в нужном положении в облицовке 16 шахты (более подробное описание дается ниже при рассмотрении фиг. 4 и 5) с помощью прижимных башмаков 70, прикрепленных к шарнирным плечам 71. Плечи 71 можно выдвигать или втягивать, например, путем приведения в действие механизма типа гидроцилиндра 72, связанного с каждым плечом 71. В выдвинутом положении плечи 71 фиксируют устройство 12 для рытья в нужном положении в облицовке 16 шахты. Имеется первый двигатель 78, например, двигатель с гидро- или пневоприводом или электродвигатель, который может вращать буровое долото. Первый двигатель 78 может быть прикреплен к устройству 12 для рытья с помощью поворотного элемента 74, работой которого управляет, например, первый гидроцилиндр 82 таким образом, чтобы угол расположения первого двигателя 78 относительно продольной оси 81 устройства 12 для рытья можно было регулировать в процессе работы. Второй гидроцилиндр 76 может сообщать устройству 12 возможность перемещаться вверх и вниз. Предусмотрен также второй двигатель 82, например гидравлический двигатель или электродвигатель, который тоже может быть прикреплен к устройству 12, так что оно может вращаться вокруг продольной оси 81. Такое движение двигателей 78, 82 и гидроцилиндров 76, 82 обеспечивает соблюдение выбранной схемы бурения при управлении работой бурового долота 80. Вращение бурового долота 80 первым двигателем 78 позволяет удалить отложения, имеющиеся в облицовке 16 шахты, с тем чтобы можно было вырыть шахту (см. фиг. 5). Первый двигатель 78 или другой двигатель может также приводить в действие насос (не показан) для подъема выбуренной породы и отложений из шахты (фиг. 5) по мере бурения, благодаря чему удается выгрузить эти обломки и отложения по специальной линии (фиг. 5). Подача рабочей жидкости или иного источника энергии (например, электроэнергии) для приведения в действие устройства 12 для рытья может осуществляться по шлангокабелю (не показан), проложенному от судна (10 на фиг. 1) к устройству 12 для рытья.

[0015] На фиг. 3 показан процесс погружения опорной рамы 12А, облицовки 16 шахты для линии бурового раствора и устройства 12 для рытья по корме 10А транспортного судна 10 в водоем 11. Как будет разъяснено ниже при рассмотрении фиг. 4, погружение длится до тех пор, пока устройство 12 для рытья не достигнет дна водоема (17 на фиг. 4).

[0016] На фиг. 4 показана установка опорной рамы 12А, которая может быть снабжена ножками 12В для ограничения крутящего момента, на дне 17 водоема. После этого можно приступать к рытью шахты (15 на фиг. 5), приводя в действие устройство 13 для рытья, находящееся в облицовке 16 шахты. Облицовка 16 шахты может быть изготовлена из литого бетона, стали или любого другого плотного высокопрочного материала. В ней могут быть выполнены прорези для предотвращения вращения (не показаны), взаимодействующие с соответствующими деталями, предусмотренными в опорной раме 12А. Облицовку 16 шахты погружают в создаваемую шахту (15 на фиг. 5) по мере продвижения рытья этой шахты 15. По мере рытья производится удаление выбуренной породы из шахты (15 на фиг. 5) по разгрузочной линии 13А, образующей часть шлангокабеля (не показан).

[0017] На фиг. 5 показано продолжение выполнения процесса рытья шахты 15 до того момента, когда верх облицовки 16 шахты окажется на уровне дна 17 водоема. После этого под дном шахты 15 приступают к рытью пилотной скважины 30 диаметром, например, тридцать дюймов путем гидравлического бурения, либо с помощью двигателя и бурового долота (78 и 80 на фиг. 2, соответственно), двигаясь вертикально, начиная от дна шахты 15. Выбуренную породу и другие отложения можно откачивать через устройство 12 для рытья по разгрузочной линии 13А и шлангу 13В, сбрасывая эти породу и отложения за пределы шахты 15. После того как пилотная скважина 30 будет пробурена на заданную глубину, можно извлекать опорную раму 12А и устройство 13 для рытья из шахты 15 и возвращать их на транспортное судно (10 на фиг. 1).

[0018] Как видно на фиг. 6, далее можно переместить с транспортного судна (10 на фиг. 1) основание 34 шахты, устьевую опорную обсадную колонну 36, временную удлинительную трубу 38 и верхнюю крышку 40 шахты и опустить их в нужное положение в внутреннем объеме бетонной облицовки 16 таким образом, чтобы временная удлинительная труба 38 и устьевая опорная труба 36 расположились в пилотной скважине 30 и чтобы основание 34 покоилось на дне этой шахты (15 на фиг. 5). Верхняя крышка 40 шахты закрывает собой верх облицовки 16 шахты, защищая ее от отложений и обломков породы. К верхней части удлинительной трубы 38 может быть прикреплен колпак 42 с каким-либо ориентирующим маяком, например, акустический транспондер.

[0019] На фиг. 7 показаны в собранном виде основание 34 шахты, устьевая опорная труба 36, удлинительная труба 38, верхняя крышка 40 шахты и колпак 42, с демонстрацией их положения относительно облицовки 16 шахты и пилотной скважины 30. По завершении этой сборки транспортное судно (10 на фиг. 1) может отходить от местоположения шахты и пилотной скважины. В дальнейшем описанная выше операция рытья шахты может быть повторена в одном или большем количестве мест заложения скважин.

[0020] На фиг. 8 показаны операции, производимые после того, как буровая установка, например (но не ограничиваясь этим примером) подвижная морская буровая установка типа бурового судна, полупогружной буровой установки и самоподъемной буровой установки, либо иное опирающееся на дно буровое основание переместилось к местоположению вырытой шахты 15. Колпак с маяком (42 на фиг. 7) можно снять с верха временной трубы 36. Во временную трубу 38 опускают буровой снаряд 44, который может в нее войти, например, буровой снаряд диаметром 26 дюймов, поле чего приступают к бурению кондукторной скважины 46 до требуемой глубины.

[0021] На фиг. 9 показано, что буровой снаряд (44 на фиг. 8) и удлинительная труба (38 на фиг. 8) извлечены из кондукторной скважины 46. Верхняя плита (40 на фиг. 7) и удлинительная труба (38 на фиг. 8) могут быть извлечены из шахты 15. Затем можно ввести в кондукторную скважину 46 кондукторную обсадную колонну 48 с устьем скважины и произвести цементирование на месте.

[0022] На фиг. 10 показан процесс крепления устройства 50 для контроля давления в скважине, т.е., системы противовыбросового превентора (ПВП) к кондукторной обсадной колонне 48. После того как ПВП 50 будет прикреплен, можно продолжить операции бурения скважины до заданного целевого пласта под дном водоема (17 на фиг. 3).

[0023] Хотя изобретение было раскрыто выше применительно к ограниченному числу вариантов осуществления, специалистам в данной области, пользующимся его результатами, должно быть очевидно, что можно предусмотреть и другие варианты при условии сохранения очерченного здесь объема изобретения. Соответственно, объем изобретения должен ограничиваться исключительно прилагаемыми пунктами формулы.

1. Способ рытья шахты для буровой скважины, содержащий следующее:

погружают устройство для рытья, имеющее в своем составе облицовку шахты, на дно водоема, причем устройство для рытья содержит прижимные башмаки, прикрепленные к шарнирным плечам, причем указанные плечи выполнены с возможностью выдвижения и втягивания для выборочной фиксации устройства для рытья в нужном положении в облицовке шахты, первый двигатель, соединенный с буровым долотом, причем первый двигатель прикреплен к устройству для рытья с помощью поворотного элемента, работой которого управляют таким образом, чтобы угол расположения первого двигателя относительно продольной оси устройства для рытья можно было регулировать в процессе работы, средства для перемещения устройства для рытья вверх и вниз, и второй двигатель, прикрепленный к устройству для рытья, обеспечивающий возможность поворота первого двигателя относительно продольной оси;

роют шахту скважины путем приведения в действие устройства для рытья, одновременно погружая облицовку шахты в шахту для буровой скважины до тех пор, пока верх облицовки шахты не окажется, по существу, на уровне дна водоема;

роют пилотную скважину под дном шахты с помощью устройства для рытья; и

вводят устьевую опорную трубу в пилотную скважину.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий введение удлинительной трубы в устьевую опорную трубу, причем удлинительная труба проходит через крышку на верху облицовки шахты.

3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий закрытие удлинительной трубы колпаком с прикрепленным к нему ориентирующим маяком.

4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий следующее:

снимают колпак;

пробуривают кондукторную скважину до выбранной глубины;

извлекают удлинительную трубу; и

вводят кондукторную обсадную колонну на выбранную глубину в кондукторную скважину и цементируют кондукторную обсадную колонну в кондукторной скважине.

5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий снятие крышки с верха облицовки шахты и прикрепление устройства контроля давления в скважине к верхнему концу кондукторной обсадной колонны.

6. Способ по п. 4, в котором снятие колпака, бурение кондукторной скважины, извлечение удлинительной трубы и ввод и цементирование кондукторной обсадной колонны проводят с буровой установки, перемещенной к месту нахождения шахты скважины.

7. Способ по п. 1, в котором облицовка шахты содержит бетон.

8. Способ по п. 1, в котором устройство для рытья и облицовки шахты погружают на дно водоема с транспортного судна.

9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий отведение транспортного судна от местоположения шахты скважины после закрытия дна шахты скважины и верха облицовки шахты.

10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий следующее: перемещают транспортное судно в местоположение, отличное от местоположения шахты скважины, и повторно погружают устройство для рытья, имеющее в своем составе облицовку шахты, на дно водоема, роют шахту скважины, одновременно опуская облицовку шахты в шахту скважины до тех пор, пока верх облицовки шахты не окажется, по существу, на уровне дна водоема, роют пилотную скважину под дном шахты, вводят устьевую опорную трубу в пилотную скважину и закрывают дно шахты скважины и верх облицовки шахты в указанном другом месте.

11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий закрытие дна шахты скважины и верха облицовки шахты.