7. Патентный обзор
В патенте №2107799 «Морская буровая платформа» рассматривается изобретение относящееся к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при бурении и освоении скважин с использованием аэрированных промывочных жидкостей.
Из уровня техники известно бурение и эксплуатация морских нефтяных скважин с отдельных морских оснований островного типа
Основным недостатком таких платформ является то, что бурение и эксплуатация нефтяных месторождений с этих платформ возможна только на мелководных морских участках, при этом характерной особенностью применяемого оборудования является его громоздкость. Это обусловлено тем, что на небольших расстояниях от берега экономически выгодно применять стандартное оборудование или специализированное оборудование, смонтированное на отдельных судах. Например, для облегчения бурового раствора при запуске скважины применяют передвижной компрессор, перевозимый на отдельном судне.
Известны, также, плавучие морские буровые платформы, оснащенные буровым и силовым оборудованием, включающим по крайней мере поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления (прототип).
Недостатками этих морских буровых платформ является то, что при бурении с аэрированными растворами, необходимость в которых возникает при падении пластового давления, например при вскрытии пласта, морскую буровую платформу оснащают компрессорами высокого давления, газофикационными (криогенными) или азотными установками, что приводит к удорожанию работ, увеличению габаритов и усложнению технологии.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и диапазона использования морской буровой платформы за счет обеспечения возможности бурения с использованием аэрированной промывочной жидкости.
Поставленная задача решена тем, что в морской буровой платформе, состоящей из бурового и силового оборудования, включающего по крайней мере поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления согласно изобретению на платформе установлен дополнительный блок подготовки и нагнетания аэрирующего агента, при этом поршневой насос выполнен с установленными между его гидравлической частью и нагнетательными клапанами, компрессионными камерами, которые посредством впускных клапанов и трубопроводов связаны с блоками подготовки и нагнетания аэрирующего агента. В зависимости от конкретного месторождения и вида работ в качестве аэрирующего агента могут быть использованы как попутные газы (при добычи нефти), так и непосредственно природный углеводородный газ (при разработке газовых месторождений), также могут быть использованы и выхлопные газы от двигателей внутреннего сгорания, которыми оборудована морская буровая платформа. Блок подготовки аэрирующего агента может быть снабжен сепаратором газа из продукции скважины, а также он может быть выполнен в виде генератора азотно-воздушной смеси.
Техническим результатом изобретения является возможность применения, в случае необходимости, аэрированного бурового раствора, насыщение газом которого производится поршневым или плунжерным насосом.
Рис.1. Схема расположения оборудования на палубе или платформе морской буровой платформы
Рис. 2. Изображена морская буровая платформа
Рис. 3. Схема поршневого насоса с компрессионными камерами
Морская буровая платформа 1 включает расположенные на ее палубе вышечный блок 2, блок 3 компрессоров низкого давления и системы пневмоуправления буровой платформы, блок 4 очистки и приготовления бурового раствора, насосный блок 5, включающий поршневой или плунжерный насос 6 с компрессионными камерами 7, которые посредством манифольда 8 связаны с циркуляционной системой буровой установки 9, блок 10 приготовления тампонажного раствора, блок 11 генерации аэрирующего агента (воздушно-азотной смеси), блок 12 подготовки и нагнетания аэрирующего агента (углеводородного газа - в варианте выполнения), связанный с циркуляционной_системой буровой трубопроводом 13, а также трубопроводов 14 - 16, посредством которых компрессионные камеры поршневого или плунжерного насоса 6 связаны с блоком 3 компрессоров низкого давления, блоком 11 генерации аэрирующего агента (воздушно-азотной смеси - в варианте выполнения) и блоком 12 подготовки и нагнетания аэрирующего агента (углеводородного газа).
В зависимости от конкретной компоновки морской буровой платформы блок 12 подготовки аэрирующего агента может быть выполнен или в виде генератора воздушно-азотной смеси и/или сепаратора 13 газа, выделяющегося из продукции скважины. Также в зависимости от конкретной компоновки буровой платформы питательный трубопровод 17 дозирующего насоса 18, соединенного трубопроводом 19 с поршневым или плунжерным насосом 6, соединен или с блоком 12 (с аккумулирующей жидкую фазу пространством сепаратора, (не показано), или с блоком 4.
Морская буровая платформа работает следующим образом.
В процессе бурения (вскрытия) продуктивного пласта, при падении в нем пластового давления или в случае притока пластового флюида, при освоении скважин, когда необходимо аэрировать промывочную жидкость, в качестве компрессора высокого давления используется значительно более компактный, по сравнению со стандартными компрессорами, поршневой или плунжерный насос 6, входящий в состав насосного блока 5. Вследствие того что вход аэрирующего агента в компрессионные камеры 7 упомянутых насосов располагается между гидравлической частью насоса и нагнетательными клапанами 20, при работе насоса происходит интенсивное смешение газовой и жидкой фаз, приводящее к аэрации бурового раствора. Аэрирующий агент подается на вход компрессионных камер посредством трубопроводов 14 - 16 от блока 3 компрессоров низкого давления, от блока 12 подготовки и нагнетания углеводородного газа и/или (в зависимости от варианта выполнения) блока 11 генерации воздушно- азотной смеси. При этом в качестве аэрирующего агента может быть использован природный углеводородный газ, если эксплуатируется газовое месторождение или попутный углеводородный газ, если эксплуатируется нефтяное месторождение, причем попутный газ отбирается после его сепарации. При использовании в качестве газообразного рабочего агента воздушно-азотной смеси в состав морской буровой платформы дополнительно включают блок 11 генерации воздушно-азотной смеси, состоящий из компрессора низкого давления и блока мембранных аппаратов (не показано), обеспечивающего выход воздушно-азотной смеси низкого давления с содержанием азота не менее 87% на входе в компрессионную камеру поршневого или плунжерного насоса и выход воздушно-кислородной смеси в атмосферу. Перечисленные выше источники газа низкого давления обеспечивают поступление газа в компрессионные камеры поршневого или плунжерного насоса, с помощью которых аэрируют промывочную жидкость, направляя ее затем в циркуляционную систему буровой установки. Предлагаемая выше схема аэрации промывочной жидкости применима и при утилизации выхлопных газов от двигателей внутреннего сгорания морской буровой платформы. Выхлопные газы от этих двигателей направляют по соответствующему газопроводу или в сепаратор (являющемся одновременно аккумулятором газов) или непосредственно на вход компрессионных камер (не показано).
Промышленное применение изобретения позволит обеспечить полную автономность морской буровой' платформы в случае необходимости бурения с использованием аэрированного бурового раствора при выполнении работы по строительству и эксплуатации скважин, а также, что особенно важно в условиях морского бурения, обеспечить полную взрыво-пожаробезопасность проведения этих работ. Кроме того, утилизация попутного газа предотвращает загрязнение окружающей среды.
Формула изобретения
1. Морская буровая платформа, состоящая из бурового и силового оборудования, включающего по крайней мере, как минимум, поршневой или плунжерный насос, нагнетательная линия которого связана с манифольдом буровой установки, а всасывающая линия - с приемной емкостью циркуляционной системы и блоками приготовления бурового или тампонажного раствора, блок компрессоров низкого давления, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным блоком подготовки и нагнетания аэрирующего агента, при этом поршневой насос выполнен с установленными между его гидравлической частью и нагнетательными клапанами компрессионными камерами, которые посредством впускных клапанов и трубопроводов связаны с блоками подготовки и нагнетания аэрирующего агента.
2. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что блок подготовки аэрирующего агента снабжен сепаратором газа из продукции скважины.
3. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что блок подготовки аэрирующего агента выполнен в виде генератора азотно-воздушной смеси.
4. Платформа по п.1, отличающаяся тем, что для использования выхлопных газов в качестве аэрирующего агента выхлопные газопроводы соединены с входом компрессионных камер поршневого или плунжерного насоса.
В патенте №2200110 «Плавучая морская платформа» рассматривается:
1. Плавучая морская платформа, включающая надводное верхнее строение, расположенное по меньшей мере на одной вертикальной опорной колонне, имеющей корпус произвольной формы, конструктивную ватерлинию произвольной конфигурации и центр тяжести, расположенный ниже центра величины, отличающаяся тем, что корпус вертикальной опорной колонны в районе конструктивной ватерлинии, выше и ниже нее, содержит участок общей протяженностью, равной по меньшей мере удвоенной значительной амплитуде волны максимального расчетного волнения акватории, представляющий собой сужающееся вверх от сечения к сечению тело, наружная поверхность которого выполнена наклоненной к вертикальной оси опорной колонны.
2. Плавучая морская платформа по п. 1, отличающаяся тем, что величина удвоенного угла наклона к вертикальной оси опорной колонны образующей наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140o.
3. Плавучая морская платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ее надводное верхнее строение расположено на двух и более вертикальных опорных колоннах, опертых по меньшей мере на один подводный понтон.
В патенте №2292421 «Морская ледостойкая стационарная платформа» рассматривается морская ледостойкая стационарная платформа, содержащая стационарный ледостойкий кессон, выполненный составным из отдельных блоков, внутри которых размещены резервуары для хранения технологических жидкостей и продукции скважины, при этом резервуары образованы снизу и сверху соответственно донной и верхней опорными плитами кессона, а с боков - боковыми стенками кессона и переборками, заполненными бетоном, отличающаяся тем, что донная и верхняя опорные плиты, боковые стенки и переборки выполнены из соединенных между собой унифицированных ячеистых элементов, каждый из которых выполнен из двух металлических плит, жестко соединенных между собой перемычкой в виде полой четырехгранной призмы, боковые грани которой выполнены из металлических листов с отверстиями.
В патенте №2160808 «Морская погружная буровая платформа для работы на мелководье» рассматриваются:
1. Морская погружная буровая платформа для работы на мелководье, содержащая корпус в виде водоизмещающего понтона с балластными отсеками и насосными отделениями, на котором смонтирована эстакада с установленной на ней верхней площадкой с оборудованием, отличающаяся тем, что корпус платформы выполнен с упрощенными судовыми обводами, при этом платформа снабжена водонепроницаемыми шахтами схода в балластные отсеки и насосные отделения, причем шахты выполнены в виде колонн, проходящих от палубы верхней площадки до палубы корпуса в районе насосных отделений, а палубы верхней площадки и корпуса в районе насосных отделений выполнены с отверстиями для прохода упомянутых колонн, снабженными люковыми закрытиями.
2. Морская погружная буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что колонны шахт схода в балластные насосные отделения выполнены цилиндрическими.
3. Морская погружная буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что шахты схода в балластные насосные отделения снабжены трапами и переходными площадками.
4. Морская погружная буровая платформа по п.1, отличающаяся тем, что палуба верхней площадки снабжена оборудованием в блочно-модульном исполнении, а именно: энергетическим, технологическим и служебно-бытовым модулями, смонтированными на упомянутой палубе с возможностью замены.
В патенте №2441129 «Платформа для морской добычи нефти» рассматривается платформа для морской добычи нефти, включающая буровую установку с приводом, палубу платформы, подъемный кран, вспомогательный блок (тендерную установку), буровую трубу, ствол скважины, фундамент скважины, подводное оборудование, включающее устройства регулировки расхода жидкости и газа, коллекторы, подводные выкидные линии, блокираторы, подводную систему управления, отличающаяся тем, что буровая труба оснащена защитной оболочкой с возможностью фиксации на палубе платформы и в фундаменте скважины, которая выполнена из химически стойкого и водостойкого, светозащитного и силового слоев, и оснащена рукавами с впускными клапанами, расположенными по длине защитной оболочки и соединенными с мобильными эластичными резервуарами, в верхней части буровой трубы в отводном коллекторе размещен дистанционно управляемый внутритрубный снаряд.
В патенте №2169231 «Ледостойкая морская платформа для сейсмических районов» рассматривается ледостойкая морская платформа для сейсмических районов, содержащая опорное основание в виде плавучего корпуса с балластными цистернами, снабженного внизу вертикально ориентированной фермой, и систему заякорения с наклонными якорными связями, расположенными в звездном порядке, клюзами и донными свайными якорями, отличающаяся тем, что ледостойкая платформа снабжена дополнительной системой заякорения в виде подвески с наклонными связями, на которые через клюзы в нижней части фермы опирается плавучий корпус, при этом наклонные связи подвески растянуты по вертикали в сторону, противоположную направлению натяжения системы заякорения с наклонными якорными связями, и опираются на центральные сваи пучков свай, имеющие возвышение над дном моря большее, чем расстояние от дна моря клюзов подвески с наклонными связями на нижнем торце фермы, при этом плавучесть корпуса меньше суммы его веса и вертикальной проекции направленного вниз усилия от системы заякорения с наклонными якорными связями.
В патенте 2163874 «Плавучая полупогружная морская платформа» рассматривается плавучая полупогружная морская платформа, включающая надводную палубу и подводную часть с расположенными между ними колоннами, связанные элементами решетки, отличающаяся тем, что подводная часть представляет собой демонтированные подводные лодки, в колоннах выполнены шахты, соединяющие надводную палубу с подводными лодками, платформа содержит дополнительные элементы решетки, связывающие подводные лодки.