專利名稱：帶有錐形打樁單腳架的抗冰型自升式鉆井單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在典型的深度小于400英尺的淺水中鉆探碳?xì)浠衔锏目梢苿?dòng)的近海鉆井單元(海上鉆井單元)，經(jīng)常稱為“自升式”鉆井單元或者鉆井平臺(tái)。
背景技術(shù)：
在對(duì)碳?xì)浠衔镉啦煌Ｐ奶綄ぶ校谶^去的150年里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多的油氣儲(chǔ)備。已經(jīng)開發(fā)了很多技術(shù)以找到新的儲(chǔ)備和資源，為了找尋新的發(fā)現(xiàn)，地球上的很多地區(qū)已經(jīng)被探測(cè)。很少有人認(rèn)為還可以在居住區(qū)及能很容易到達(dá)的地方找到任何大型的、未被發(fā)現(xiàn)的資源。然而，在更具挑戰(zhàn)性和很難到達(dá)的區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了新的大型儲(chǔ)備。一種前景廣闊的區(qū)域是北極近海區(qū)域。然而，北極遙遠(yuǎn)且寒冷，水面上的冰塊對(duì)碳?xì)浠衔锏目碧胶蜕a(chǎn)來說都形成了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。多年以來，一般都認(rèn)為為了找到每一個(gè)可盈利的油井，必須鉆探六個(gè)不盈利的油井。如果這種情況屬實(shí)，那么人們必然希望不盈利油井的鉆探不昂貴。然而，在北極，極少有什么是不昂貴的。現(xiàn)在，在像北極一樣天氣寒冷的地方的淺水水域中，自升式或可移動(dòng)近海鉆探單元(MODU)在時(shí)間較短的水面無冰(open water)的夏季可以使用45至90天。預(yù)測(cè)鉆探季節(jié)的開始和結(jié)束時(shí)間是靠運(yùn)氣的游戲，并且必須付出很多努力以確定自升式鉆井單元何時(shí)可以安全地拖曳到鉆探位置且何時(shí)可以開始鉆探。一旦開始鉆探，盡快地完成鉆井是相當(dāng)緊急的事情，以避免在完成鉆井之前由于發(fā)生了結(jié)冰而不得不中斷和取消鉆井。即使在水面無冰的幾周時(shí)間內(nèi)，在鉆井平臺(tái)就位的位置，浮冰對(duì)自升式鉆井平臺(tái)而言危害很大，自升式鉆井平臺(tái)的樁腿(leg)也暴露在外且極易受到損壞。自升式鉆井平臺(tái)是可移動(dòng)的、自升式的、進(jìn)行近海鉆探和油井維護(hù)的平臺(tái)，該鉆井平臺(tái)裝配有樁腿，該樁腿設(shè)置成被降到海底且然后將船殼提升到水面之上。自升式鉆井平臺(tái)典型地包括鉆探和/或油井維護(hù)裝備、樁腿自升系統(tǒng)、船員起居室、裝載和卸載設(shè)備、大型液態(tài)材料儲(chǔ)存區(qū)域、直升機(jī)降落甲板以及其他相關(guān)設(shè)備和裝備。自升式鉆井平臺(tái)設(shè)計(jì)成被拖曳到鉆井現(xiàn)場(chǎng)并且提升在水面之上，從而海水的海浪作用力只影響具有相當(dāng)小的橫截面的樁腿，因此允許海浪作用力在不施加給自升式鉆井平臺(tái)顯著動(dòng)量的情況下從旁進(jìn)過。然而，自升式鉆井平臺(tái)的樁腿對(duì)浮冰撞擊幾乎沒有防御能力，任何有一定規(guī)模的浮冰都能對(duì)一個(gè)或多個(gè)樁腿造成結(jié)構(gòu)性破壞和/或?qū)@井平臺(tái)推離原位。如果在鉆井作業(yè)暫停且完成適當(dāng)固定和廢棄處置之前發(fā)生了此類型事件，那么將可能發(fā)生碳?xì)浠衔镄孤?。在石油和天然氣工業(yè)中即使小風(fēng)險(xiǎn)的此類泄漏對(duì)監(jiān)管者和公眾來說都是全然不可接受的。因此，一旦確定已經(jīng)開始在該時(shí)間較短的季節(jié)中鉆探潛在可盈利油井之后，可能要引進(jìn)很大型的、基于重力的生產(chǎn)系統(tǒng)或類似的結(jié)構(gòu)，并且將它們?cè)O(shè)定在海底以用于鉆探和生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏拈L(zhǎng)時(shí)間過程。這些基于重力的結(jié)構(gòu)是很大型的和非常昂貴的，并且被建造成可全年經(jīng)受冰載荷。任何安全地降低北極的開發(fā)成本的機(jī)會(huì)都可節(jié)省非常巨大數(shù)量的金錢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明更具體涉及一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在近海區(qū)域在潛在結(jié)冰環(huán)境下鉆探碳?xì)浠衔锏目贡妥陨姐@井平臺(tái)，所述鉆井平臺(tái)包括:漂浮船殼，所述漂浮船殼具有位于其上部的相對(duì)平整的甲板。所述漂浮船殼還包括沿著其下部的且圍繞所述船殼的外周向下和向內(nèi)延伸的冰塊彎折形狀，其中所述冰塊彎折形狀從所述船殼的靠近甲板水平高度的區(qū)域延伸且向下延伸到所述船殼的底部附近。一冰塊折向部被設(shè)置成圍繞所述船殼的底部的外周延伸，以圍繞著所述船殼引導(dǎo)冰塊而不是將其引導(dǎo)到所述船殼之下。至少三個(gè)樁腿被定位在所述漂浮船殼的底部的外周之內(nèi)，其中，所述樁腿設(shè)置成能夠提升離開海底從而能夠?qū)⑺鲢@井平臺(tái)拖曳經(jīng)過淺水區(qū)域，并且所述樁腿也能夠延伸到所述海底并且進(jìn)一步延伸以將所述船殼局部或者全部提升到水面之上。自升裝置與各個(gè)樁腿關(guān)聯(lián)以便將所述樁腿提升離開海底從而使得所述抗冰型自升式鉆井平臺(tái)能夠通過所述船殼的浮力而漂浮，也以便將所述樁腿下推到海底，并且當(dāng)浮冰威脅到所述鉆井平臺(tái)時(shí)將所述船殼局部提升到水面之上，并且當(dāng)不存在冰塊時(shí)將所述船殼全部提升到水面之上。所述系統(tǒng)還包括具有一主體的錐形打樁單腳架，所述錐形打樁單腳架具有位于底部的基底和位于頂部的頂甲板，其中在安裝所述錐形打樁單腳架以供使用時(shí)所述基底被附接到壓入到海底中的樁體。所述錐形打樁單腳架的主體包括傾斜的冰塊接合表面，所述冰塊接合表面圍繞所述主體且從較寬的下部區(qū)域延伸到較窄的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域位于海面之下且所述上部區(qū)域位于海面之上。所述鉆井平臺(tái)設(shè)置成通過將其船殼提升到海面之上而與所述錐形打樁單腳架一起作業(yè)，并且延伸到所述錐形打樁單腳架上方以經(jīng)由所述錐形打樁單腳架向下鉆探，并且將其自身降到水中以采用冰塊防御姿態(tài)從而使得當(dāng)出現(xiàn)薄冰時(shí)冰塊會(huì)與所述鉆井平臺(tái)的冰塊彎折形狀接觸，并且當(dāng)出現(xiàn)厚冰時(shí)移離所述鉆井平臺(tái)。本發(fā)明還涉及一種用于在易于結(jié)冰的水域中鉆井的方法。所述方法包括提供具有主體的錐形打樁單腳架，所述錐形打樁單腳架具有位于底部的基底、位于頂部的頂甲板和傾斜的冰塊接合表面，所述冰塊接合表面圍繞所述主體且從較寬的下部區(qū)域延伸到較窄的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域位于海面之下且所述上部區(qū)域位于海面之上。將樁體壓入海底并且將所述樁體附接到所述錐形打樁單腳架以將所述錐形打樁單腳架固定到海底。提供鉆井平臺(tái)，所述鉆井平臺(tái)具有漂浮船殼，所述漂浮船殼具有位于其上部的相對(duì)平整的甲板，并且具有沿著其下部的冰塊彎折形狀，其中所述冰塊彎折形狀從所述船殼的靠近甲板水平高度的區(qū)域延伸且向下延伸到所述船殼的底部附近。一冰塊折向部設(shè)置成圍繞所述船殼的底部的外周延伸，以圍繞著所述船殼引導(dǎo)冰塊而不是將其引導(dǎo)到所述船殼之下。至少三個(gè)樁腿被定位在所述漂浮船殼的底部的外周之內(nèi)。降下各個(gè)樁腿，以使得位于所述樁腿的底部上的樁腳與海底接合并當(dāng)在所述鉆井平臺(tái)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)鉆井期間冰塊對(duì)于所述鉆井平臺(tái)不構(gòu)成威脅時(shí)將所述船殼全部提升到水面之上。還將所述船殼降到水中以處于冰塊防御構(gòu)型中，從而使得所述冰塊彎折形狀在海面之上和之下延伸，以使碰撞到所述鉆井平臺(tái)的冰塊彎折，以使得所述冰塊下沉到水面之下且在所述冰塊流過所述鉆井平臺(tái)的位置承受使冰塊破裂的彎折力。在所述甲板的側(cè)部從鉆井平臺(tái)經(jīng)由所述錐形打樁單腳架向下鉆井。


參考以下結(jié)合附圖而進(jìn)行的說明，可以獲得對(duì)本發(fā)明以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更加完整的理解，其中:圖1是本發(fā)明的正視圖，其中鉆井平臺(tái)漂浮在水中，并且能夠被拖曳到鉆井現(xiàn)場(chǎng)；圖2是本發(fā)明的正視圖，其中鉆井平臺(tái)提升到水面之上；圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例的處于用于在潛在結(jié)冰環(huán)境期間鉆探的防御構(gòu)型中的正視圖，其中，鉆井平臺(tái)已經(jīng)局部地下降到冰/水分界面中，但是依舊由它的樁腿支承；圖4是局部放大正視圖，其示出了處于圖3構(gòu)型的本發(fā)明的第一實(shí)施例的一端，其中冰塊正迎著該鉆井平臺(tái)移動(dòng)；圖5是示出了鉆井平臺(tái)的正視圖，該鉆井平臺(tái)正在移向錐形打樁單腳架以用于經(jīng)由錐形打樁單腳架向下鉆探；圖6是示出了鉆井平臺(tái)的正視圖，該鉆井平臺(tái)設(shè)置在錐形打樁單腳架之上以經(jīng)由錐形打樁單腳架向下鉆探；圖7是示出了鉆井平臺(tái)的正視圖，其中，該鉆井平臺(tái)在其冰塊防御構(gòu)型中設(shè)置成靠近錐形打樁單腳架；以及圖8是俯視圖，其示出了定位成經(jīng)由錐形打樁單腳架向下鉆探的鉆井平臺(tái)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)而對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，在其他的結(jié)構(gòu)布置中也可以體現(xiàn)本發(fā)明的特征和概念，本發(fā)明的范圍不限于這里描述或說明的實(shí)施例。本發(fā)明的范圍僅由下述權(quán)利要求的范圍限定。如圖1所示，抗冰型自升式鉆井平臺(tái)總體上由箭頭10表示。在圖1中自升式鉆井平臺(tái)10示出為其船殼20漂浮在大海中且其樁腿25處于提升結(jié)構(gòu)布置中，其中在該提升結(jié)構(gòu)布置中樁腿25長(zhǎng)度的大部分在船殼20的甲板21之上延伸。在甲板21之上的是安裝到鉆井懸架24且?guī)в衅渌麄鹘y(tǒng)的裝備和系統(tǒng)的井架30，這有利于井的鉆探。在如圖1所示的構(gòu)型中，自升式鉆井平臺(tái)10可以從一鉆井現(xiàn)場(chǎng)拖曳到另一鉆井現(xiàn)場(chǎng)以及從一海岸基地拖曳到另一海岸基地以用于維護(hù)和其他海岸服務(wù)。當(dāng)自升式鉆井平臺(tái)10被拖曳到位于一般的淺水中的鉆井現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，樁腿25經(jīng)由船殼20中的槽口(圍井)27而被降下直到位于樁腿25的底端的樁腳26如圖2所示與海底15接合。在優(yōu)選的實(shí)施例中，樁腳26連接到樁靴28以將鉆井平臺(tái)10固定到海底。一旦樁腳26與海底15接合，在槽口 27中的舉升鉆架將樁腿25向下推，因此船殼20被提升到水面之上。在船殼20完全地提升到水面之上的情況下，與撞擊類似于船殼20這樣的大型漂浮物體的海浪效應(yīng)相比，任何海浪作用力和巨浪都更容易沖過樁腿25。當(dāng)在海面12上開始結(jié)冰時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng)的自升式鉆井平臺(tái)而言，浮冰與樁腿25接觸并且損壞樁腿25或者完全將自升式鉆井平臺(tái)10推離鉆井現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)成為一個(gè)重大隱患，并且這種鉆井平臺(tái)典型地直到水面無冰季節(jié)結(jié)束時(shí)才移離鉆井現(xiàn)場(chǎng)。通過采用如圖3所示的冰塊防御型、船殼位于水中的構(gòu)型，本發(fā)明的抗冰型自升式鉆井平臺(tái)10設(shè)計(jì)為能夠防御浮冰。在圖3中，冰塊趨向于抑制海浪和巨浪，所以海面12看起來危險(xiǎn)性不高，然而，海洋環(huán)境的危險(xiǎn)因子僅僅是改變了而沒有減弱。當(dāng)抗冰型自升式鉆井平臺(tái)10采用該冰塊防御型、船殼位于水中的構(gòu)型時(shí)，船殼20被降到水中以與水接觸，但是沒有降到船殼20能夠開始漂浮的程度。鉆井平臺(tái)10的大部分重量?jī)?yōu)選地保持在樁腿25上，以抵抗浮冰可能導(dǎo)致的任何壓力而將鉆井平臺(tái)10的位置保持在鉆井現(xiàn)場(chǎng)。鉆井平臺(tái)10被降下從而使得向內(nèi)傾斜的冰塊彎折表面41如圖4所示跨過海面12以與任何可能碰觸鉆井平臺(tái)10的浮冰接合。傾斜的冰塊彎折表面41從位于甲板26的邊緣處的肩部42向下延伸到頸線44。冰塊折向器45 (ice deflector)從頸線44向下延伸。因此，當(dāng)諸如51所示的浮冰碰觸到鉆井平臺(tái)10時(shí)，冰塊彎折表面41使得浮冰51的前緣下沉到海面12之下并且向其施加相當(dāng)大的彎折力，該相當(dāng)大的彎折力使得大塊浮冰折斷成尺寸較小的、破壞力較小的、危害系數(shù)較低的小冰塊。例如，可想到幾百英尺甚至可能幾英里那么大的浮冰會(huì)碰觸到鉆井平臺(tái)
10。如果浮冰折斷成最長(zhǎng)尺寸小于20英尺的小塊，那么這種小塊可以從鉆井平臺(tái)10四周經(jīng)過，隱患明顯較小。在圖5中，一般地由附圖標(biāo)記60表示的錐形打樁單腳架已經(jīng)被預(yù)安裝到海底。該錐形打樁單腳架60是能夠用在易于結(jié)冰的近海位置中的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的基于重力結(jié)構(gòu)(GBS)相比，該結(jié)構(gòu)的成本更低。錐形打樁單腳架60包括主體65、基底67和頂甲板70。該基底67優(yōu)選地具有法蘭形狀，該法蘭形狀帶有圍繞錐形打樁單腳架60的外周間隔開的孔或穿孔。基底67設(shè)置成放置在海底15上。當(dāng)錐形打樁單腳架60設(shè)置在海底上時(shí)，錐形打樁單腳架60的重量?jī)?yōu)選地由多個(gè)樁體68支撐，該樁體68被深深地壓入到海底15中并且然后附接到錐形打樁單腳架60。典型地，將樁體68壓入到海床中大約35米至大約75米深以將錐形打樁單腳架60永久地固定在近海位置。樁體68典型地為像長(zhǎng)釘一樣起作用的結(jié)實(shí)、但是中空的管或者管件類似結(jié)構(gòu)并且對(duì)于用于近海碳?xì)浠衔镢@探和生產(chǎn)作業(yè)的永久平臺(tái)而言，提供了結(jié)構(gòu)上非常有效的布置。該樁體具有位于I米至3米之間的相對(duì)大的直徑并且具有大約2cm至IOcm的厚度。本發(fā)明的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)是:在錐形打樁單腳架60的重力由樁體68支承的情況下，沒有必要在安裝之前進(jìn)行海床準(zhǔn)備工作或者進(jìn)行很少的海床準(zhǔn)備工作，如果存在任何海床準(zhǔn)備工作的話，原則上需要形成一個(gè)水平的海底以在安裝樁體68時(shí)將錐形打樁單腳架60設(shè)置在該水平的海底上。包含柔軟泥濘材料的海床不太可能被挖空并且不可能用堅(jiān)硬的材料來取代之。在錐形打樁單腳架60由樁體68支承的情況下，用于安裝錐形打樁單腳架60的海底準(zhǔn)備工作被最小化或者不存在。一旦將樁體68壓入到海底并且固定地附接到基底67，樁體68向如下力提供抵抗性:(a)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)沿著海底滑動(dòng)的力；(b)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)的力，諸如作用在結(jié)構(gòu)的基底之上幾米處的力；以及(c)導(dǎo)致向上和向下的豎直運(yùn)動(dòng)的力。對(duì)于上下運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)的抵抗性在抵抗可能由冰塊施加的推翻力方面是很重要的。位于錐形打樁單腳架60前側(cè)的樁體68抵抗可能由冰塊在上游側(cè)施加的提升力以防止被推翻，同時(shí)位于錐形打樁單腳架60的遠(yuǎn)側(cè)或后側(cè)或下游側(cè)的樁體68抵抗允許后側(cè)更深地側(cè)傾到海底15的向下運(yùn)動(dòng)。對(duì)于在易于結(jié)冰的近海冰塊環(huán)境中進(jìn)行的且必須抵抗相當(dāng)大的冰負(fù)荷的全年作業(yè)而言，使用此種長(zhǎng)樁體提供了結(jié)構(gòu)上有效的基底。像釘子一樣起作用的樁體將平臺(tái)保持就位并且在結(jié)構(gòu)上比GBS的情況更加有效，在GBS的情況下，僅通過結(jié)構(gòu)的尺寸和重力來提供對(duì)翻轉(zhuǎn)的抵抗性。通過預(yù)測(cè)的豎向力和橫向力的大小以及樁體68所壓入的土壤層的強(qiáng)度來確定樁體68的長(zhǎng)度和數(shù)量。優(yōu)選地，樁體戰(zhàn)略上設(shè)置成圍繞基底67的四周以便以最大的結(jié)構(gòu)有效性抵抗滑動(dòng)力和翻轉(zhuǎn)力。該基底包括圍繞外周的彼此之間存在一定間隔的至少8個(gè)樁體、優(yōu)選地至少16個(gè)樁體、至多64個(gè)樁體，這樣將最大化結(jié)構(gòu)有效性并且形成樁體簇，在該樁體簇中大量的樁體一起工作以抵抗橫向力并且支承錐形打樁單腳架60。根據(jù)所預(yù)測(cè)的負(fù)載和土壤的強(qiáng)度特性，樁體68典型地延伸到海底35米至75米深。錐形打樁單腳架60示出為八面結(jié)構(gòu)，但是類圓或圓形構(gòu)型也是可以采用的。優(yōu)選地，為了便于制造，優(yōu)選地結(jié)構(gòu)具有6個(gè)、8個(gè)或甚至12個(gè)邊，優(yōu)選地各個(gè)邊尺寸相等且錐形打樁單腳架60的結(jié)構(gòu)對(duì)稱。錐形打樁單腳架60的主體65包括從海面12下方延伸到海面12上方的傾斜的冰塊接合表面72，從而使得海中的冰塊特別是浮冰與主體65在傾斜的冰塊接合表面72上接合。冰塊接合表面72圍繞錐形打樁單腳架60的外周延伸，從而使得來自各個(gè)方向的冰塊都能與主體65在冰塊接合表面72上接觸。冰塊接合表面72的斜坡使得任意一片冰塊都能沿著斜坡上升并且彎曲到折斷點(diǎn)，并且該冰塊接合表面72典型地與水平方向成40°至60°之間的角，更優(yōu)選地與水平方向成大致55°角。折斷的大冰塊(稱為碎冰塊)將在洋流和風(fēng)的作用下圍繞著主體65移動(dòng)。錐形打樁單腳架60在冰塊接合表面72上方包括一形狀，該形狀使得沿著冰塊接合表面72 —路上推的冰塊離開。甲板70位于錐形打樁單腳架60的頂端,該甲板70可以裝配有用于鉆探很多井的鉆井基盤(drilling template)。錐形打樁單腳架60是相當(dāng)大的結(jié)構(gòu):在該結(jié)構(gòu)中，典型地甲板70的尺寸大于75米的跨度。錐形打樁單腳架在龐大和結(jié)實(shí)的同時(shí)，優(yōu)于基于重力結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在任何水壓載之前，重量大體較輕或者更具體地是密度較小。對(duì)于錐形打樁單腳架60而言，固體壓艙材料一般是不需要的。基于重力結(jié)構(gòu)(GBS)典型地具有從0.21噸/m3至0.25噸/m3的密度，而錐形打樁單腳架60可以構(gòu)造為0.20噸/m3以下至約0.18噸/m3。經(jīng)常地，GBS需要固體壓艙物以增加其重量以提供對(duì)滑動(dòng)和翻轉(zhuǎn)的抵抗性。通過使用樁體68或者樁體68簇，錐形打樁單腳架60可設(shè)計(jì)得具有更輕的重量。除了由于用于制備用于大型GBS系統(tǒng)的海底和用于經(jīng)常加入到GBS中的高密度壓艙物材料的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備成本的免除而導(dǎo)致的較低安裝成本之外，錐形打樁單腳架60更輕的密度還可表現(xiàn)為更低的制造和運(yùn)輸成本。雖然錐形打樁單腳架60可能裝配有用于鉆井的井架和系統(tǒng)，但是如果能夠通過自升式鉆井平臺(tái)而進(jìn)行鉆探的話還是存在成本節(jié)約的——因?yàn)殄F形打樁單腳架尺寸能夠稍微小點(diǎn)，所以當(dāng)然單單在尺寸方面就具有成本節(jié)約，更不用提及所有鉆井相關(guān)裝備和系統(tǒng)的成本節(jié)約。經(jīng)由錐形打樁單腳架利用諸如平臺(tái)10的抗冰型鉆井平臺(tái)而進(jìn)行的鉆井提供額外的成本節(jié)約，原因在于:在剛有結(jié)冰跡象的時(shí)候，不必一定要將鉆井平臺(tái)拖離。每年可以利用如下的抗冰型鉆井平臺(tái)10鉆探更多的井，該抗冰型鉆井平臺(tái)10能夠較長(zhǎng)時(shí)間保持就位直到期間其他鉆井平臺(tái)早已經(jīng)撤離的秋季。在將錐形打樁單腳架60固定到海底15的情況下，鉆井平臺(tái)10如圖5所示移入，并且安裝以如圖6所示經(jīng)由錐形打樁單腳架60向下鉆探?？贡豌@井平臺(tái)10的樁腿25必定構(gòu)造為比傳統(tǒng)的樁腿更加結(jié)實(shí)并且能夠經(jīng)受有限的冰威脅。然而，在更顯著的冰威脅自現(xiàn)的情況下，抗冰型鉆井平臺(tái)10可以選擇呆在原地，暫停鉆井作業(yè)并且采用如圖7所示的冰塊防御構(gòu)型。當(dāng)冰塊減少時(shí)，可以重新開始鉆井，當(dāng)冰塊變得太厚時(shí)，可將鉆井平臺(tái)10完全移離現(xiàn)場(chǎng)直到下一個(gè)鉆探季節(jié)開始。由船殼20的形狀(還有船殼20的強(qiáng)度)提供冰塊彎曲和折斷的能力，并且延長(zhǎng)了鉆探時(shí)間窗口，這基本上降低了在易于結(jié)冰位置進(jìn)行鉆探的成本。雖然優(yōu)選地如圖8所示鉆井平臺(tái)10設(shè)置為靠近錐形打樁單腳架的多個(gè)面的其中之一，但是該鉆井平臺(tái)10可如20A所示從由任意方向接近錐形打樁單腳架。船殼20優(yōu)選地具有多面或多邊的提供圓形或者橢圓形的優(yōu)勢(shì)的形狀，并且可更加便宜地構(gòu)造。構(gòu)成船殼的板可由平板形成從而使得整個(gè)結(jié)構(gòu)包括平整材料諸如鋼板的區(qū)段，可能需要較低復(fù)雜度。意識(shí)到水位可隨著退漲潮和風(fēng)暴以及其他可能因素而上升和下降，冰塊彎折表面優(yōu)選地延伸到水位之上至少5米。水位之上的高度可以適應(yīng)相當(dāng)厚或者具有充分地延伸到海面12之上的脊突的浮冰，但是因?yàn)榧绮?2的高度充分地位于海面12之上，所以高浮冰當(dāng)它們碰觸到鉆井平臺(tái)10時(shí)將被迫向下。同時(shí)，位于船殼20的頂部的甲板21應(yīng)該距離吃水線足夠遠(yuǎn)，從而波浪不會(huì)沖洗到甲板。如此，甲板25優(yōu)選地位于海面12之上至少7至8米。相反地，頸線42優(yōu)選地位于海面12之下至少4至8米以充分地彎折浮冰以使之折斷成更多的無危害的小冰塊。因此，船殼20的從底板的平整部到甲板20的高度優(yōu)選地處于5至16米的范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地,處于8至16米的范圍內(nèi)或者11至16米的范圍內(nèi)。也應(yīng)當(dāng)注意樁腿25和槽口 27 (其中，樁腿25通過槽口 27而連接到船殼20)都位于冰塊折向器45的外周之內(nèi)，從而使得當(dāng)鉆井平臺(tái)10處于其如圖3所示的冰塊防御狀態(tài)構(gòu)型(有時(shí)也稱為船殼位于水中的構(gòu)型)時(shí)，浮冰不太可能接觸到樁腿。此外，鉆井平臺(tái)10不必處理每一個(gè)浮冰威脅，這顯著地提高了石油和燃?xì)夤镜睦麧?rùn)。如果鉆井平臺(tái)10能夠延長(zhǎng)鉆探季節(jié)短短的一個(gè)月，那么在一些易于結(jié)冰的區(qū)域?qū)⑹?0%的提高，因此向該產(chǎn)業(yè)提供實(shí)實(shí)在在的節(jié)約成本的益處。最后，應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)任何參考資料的討論并不是承認(rèn)其是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，特別是
公開日期在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日之后的參考資料。同時(shí)，以下的各項(xiàng)和各條權(quán)利要求特此納入到該詳細(xì)描述或說明中以作為本發(fā)明的附加實(shí)施例。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了這里所述的系統(tǒng)和處理，但是應(yīng)當(dāng)理解在不脫離由以下的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行多種修改、替換和變更。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以研究?jī)?yōu)選的實(shí)施例，并且認(rèn)識(shí)到與這里所述的并非完全一樣的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方式。發(fā)明人的意圖是將本發(fā)明的變型和等同方案都納入到權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，同時(shí)說明書、摘要和附圖并不用于限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明特別地試圖擴(kuò)展為與以下的權(quán)利要求和它們的等同方案一樣寬泛。
權(quán)利要求
1.一種用于在近海區(qū)域在潛在結(jié)冰條件下鉆探和生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏南到y(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 鉆井平臺(tái)，所述鉆井平臺(tái)包括:漂浮船殼，所述漂浮船殼具有位于其上部的相對(duì)平整的甲板，并且具有沿著其下部的且圍繞所述船殼的外周向下和向內(nèi)延伸的冰塊彎折形狀，其中所述冰塊彎折形狀從所述船殼的靠近甲板水平高度的區(qū)域延伸且向下延伸到所述船殼的底部附近；冰塊折向部，所述冰塊折向部圍繞所述船殼的底部的外周延伸，以圍繞著所述船殼引導(dǎo)冰塊而不是將冰塊引導(dǎo)到所述船殼之下；至少三個(gè)樁腿，所述樁腿定位在所述漂浮船殼的底部的外周之內(nèi)，其中，所述樁腿設(shè)置成能夠提升離開海底從而能夠?qū)⑺鲢@井平臺(tái)拖曳經(jīng)過淺水區(qū)域，并且所述樁腿也能夠延伸到海底并且進(jìn)一步延伸以將所述船殼局部或者全部提升到水面之上；以及自升裝置，所述自升裝置與各個(gè)樁腿關(guān)聯(lián)，以便將所述樁腿提升離開海底從而使得所述抗冰型自升式鉆井平臺(tái)能夠通過所述船殼的浮力而漂浮，也以便將所述樁腿下推到海底，并且當(dāng)浮冰威脅到所述鉆井平臺(tái)時(shí)將所述船殼局部提升到水面之上，并且當(dāng)不存在冰塊時(shí)將所述船殼全部提升到水面之上；和 錐形打樁單腳架，所述錐形打樁單腳架具有一主體，所述錐形打樁單腳架具有位于底部的基底、位于頂部的頂甲板和傾斜的冰塊接合表面，其中在安裝所述錐形打樁單腳架以供使用時(shí)所述基底被附接到壓入到海底中的樁體，所述冰塊接合表面圍繞所述主體且從較寬的下部區(qū)域延伸到較窄的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域位于海面之下且所述上部區(qū)域位于海面之上； 其中，所述鉆井平臺(tái)設(shè)置成將其船殼提升到海面之上并經(jīng)由所述錐形打樁單腳架進(jìn)行鉆探，并且將其自身降到水中以采用冰塊防御姿態(tài)從而使得當(dāng)存在薄冰時(shí)冰塊與所述鉆井平臺(tái)的冰塊彎折形狀接觸，并且當(dāng)存在厚冰時(shí)移離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，還包括錨定機(jī)構(gòu)，所述錨定機(jī)構(gòu)與各個(gè)樁腿的樁腳關(guān)聯(lián)以額外地抵抗浮冰施加到所述鉆井平臺(tái)的力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井平臺(tái)的所述冰塊彎折表面從尺寸較小的頸線向上和向外傾斜到尺寸較大的肩部。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井平臺(tái)的所述冰塊彎折表面在豎直方向上延伸至少8至10米或更多。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鉆井平臺(tái)的所述冰塊彎折表面與豎直方向所成的角度處于30°至60°的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述錐形打樁單腳架的所述主體具有至少60米的寬度，并且所述錐形打樁單腳架結(jié)構(gòu)具有小于大約0.20噸/m3的山/又ο
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樁體位于所述基底下方35米或更深。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樁體位于所述基底下方50米或更深。
9.一種用于在易于結(jié)冰的水域中鉆井的方法，所述方法包括: 提供一錐形打樁單腳架，所述錐形打樁單腳架具有一主體，所述錐形打樁單腳架具有位于底部的基底、位于頂部的頂甲板和傾斜的冰塊接合表面，所述冰塊接合表面圍繞所述主體且從較寬的下部區(qū)域延伸到較窄的上部區(qū)域，其中所述下部區(qū)域位于海面之下且所述上部區(qū)域位于海面之上； 將樁體壓入海底并且將所述樁體附接到所述錐形打樁單腳架以將所述錐形打樁單腳架固定到海底； 提供鉆井平臺(tái)，所述鉆井平臺(tái)具有漂浮船殼以及冰塊折向部，所述漂浮船殼具有位于其上部的相對(duì)平整的甲板和沿著其下部的冰塊彎折形狀，其中所述冰塊彎折形狀從所述船殼的靠近甲板水平高度的區(qū)域延伸且向下延伸到所述船殼的底部附近，所述冰塊折向部圍繞所述船殼的底部的外周延伸以圍繞著所述船殼引導(dǎo)冰塊而不是將冰塊引導(dǎo)到所述船殼之下； 提供至少三個(gè)樁腿，所述樁腿定位在所述漂浮船殼的底部的外周之內(nèi)； 降下各個(gè)樁腿，以使得位于所述樁腿的底部上的樁腳與海底接合，并當(dāng)在所述鉆井平臺(tái)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)鉆井期間冰塊對(duì)于所述鉆井平臺(tái)不構(gòu)成威脅時(shí)將所述船殼全部提升到水面之上； 將所述船殼降到水中以處于冰塊防御構(gòu)型中，從而使得所述冰塊彎折形狀在海面之上和之下延伸，以使碰撞到所述鉆井平臺(tái)的冰塊彎折，以使得所述冰塊下沉到水面之下且在所述冰塊流過所述鉆井平臺(tái)的位置承受使冰塊破裂的彎折力；以及 在所述甲板的側(cè)部且經(jīng)由所述錐形打樁單腳架向下鉆井。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述樁體壓入海底的步驟還包括將直徑至少I米的樁體壓入到海底中至少35米深。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述冰塊彎折表面從肩部延伸到頸線，將所述船殼降到水中的步驟更具體地包括將所述船殼降到水中從而使得所述頸線位于海面之下至少4米且所述肩 部位于海面之上至少7米。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括當(dāng)浮冰的危害性降低時(shí)將所述船殼提升到水面之上的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述樁體壓入海底的步驟還包括將直徑至少1.5米的樁體壓入到海底中至少50米深。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述樁體壓入海底的步驟還包括將直徑至少2米的樁體壓入到海底中至少60米深。
15.一種用于在易于結(jié)冰的水域中鉆井的方法，所述方法包括使用根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的鉆井平臺(tái)和錐形打樁單腳架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗冰型自升式鉆井平臺(tái)，所述鉆井平臺(tái)與錐形打樁單腳架一起作業(yè)以在易于結(jié)冰的位置進(jìn)行鉆井且生產(chǎn)碳?xì)浠衔?。本發(fā)明的鉆井平臺(tái)在無冰水面中在船殼提升到水面之上的情況下像傳統(tǒng)的自升式鉆井平臺(tái)一樣工作。然而，在發(fā)生結(jié)冰的情況下，所述樁腿通過嵌入到海底的樁靴而保持就位以抵抗所述鉆井平臺(tái)的橫向移動(dòng)。所述船殼和所述錐形打樁單腳架都構(gòu)型為具有冰塊彎折表面以彎曲和折斷與其接觸的冰塊。
文檔編號(hào)E02B17/02GK103168136SQ201180050473
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者R·S·沙弗爾, P·G·諾布爾, R·P·奧羅拉, T·E·拉姆齊, T·H·韋斯特曼, D·P·貝爾塔 申請(qǐng)人:科諾科菲利浦公司