用于支承钻塔的滑架组件

摘要

本发明公开了一种用于支承钻塔（308）的滑架组件（300），所述滑架组件（300）包括：（ⅰ）能滑动地支承钻塔（308）的第一构件（312）；和（ⅱ）能滑动地支承所述钻塔（308）的第二构件（314）；所述第一构件（312）和所述第二构件（314）沿水平方向间隔开；其特征在于：所述第二构件（314）位于比所述第一构件（312）高的高度处。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于支承钻塔的滑架组件，涉及一种钻井模块， 该钻井模块包括安装在这样的滑架组件上的钻塔，以及涉及一种海上 钻井平台，在该海上钻井平台上使安装有这样的钻井模块。

背景技术

在油气勘探过程中，经常期望钻出井眼网。这通常通过架设钻井 模块和钻出第一井眼来实现。当该井眼被完井时，将钻井模块移动到 下一个位置，重复进行该过程，直到所需的井眼网已经钻出且完井。 在该阶段，将钻井模块移走且带到新的地点以用于将来使用。

在‘浅水’海上钻井（通常有小于500m的水深）的情况下，传统的 是在要被钻探的海床区域上方竖立海上钻井平台。通常，这样的海上 平台由钢制成并且具有支腿，所述支腿向下延伸到海床中并且被锚定 到海床上。

一旦海上平台到位，则钻井可开始。典型地，海上平台的所有者 将井眼的钻进和完井转包给专业承包人，该专业承包人将进行布置以 在为特定目的建造的驳船上将钻井模块带到海上平台。钻井模块然后 通过浮式起重机被提升到海上平台上。一旦钻井模块就位并且连接到 所必备的设备，则钻井可开始。

所必备的设备可以由用起重机吊升到海上钻井平台上的另外模块 提供，或者被承载在与海上钻井平台并排系泊的辅助船的甲板上。

在前一种情况下，一旦钻井所需的一切用起重机吊升到海上钻井 平台上，则海上钻井平台是设备齐全的并且可独立于所经受的耗材周 期补充而操作。在这样布置中，钻井模块（通常称为井架设备组或者 ‘DES’）附带有一个或多个支承模块，所述支承模块包括一个或多个 发生器、一个或多个燃料储存罐、泥浆储存容器、泥浆搅拌设备、筛 分设备和所有通常与井眼构建和完井相关联的辅助处理与加工设备和 备用件。

在后一种情况下，钻井模块被用起重机吊升到海上平台上，系泊 在海上平台附近的辅助船通过一根或多根管缆连接到钻井模块，所述 管缆将动力和钻井泥浆传送给钻井模块。典型地，辅助船根据需要还 将用于存储、泥浆混合和其他支持。

在任一种情况下，钻井模块本身包括滑架组件和钻塔。

钻井成本在设备的资本成本和所包含的高度熟练人力的成本两方 面都非常高。因此，在承包人之间存在相当大的竞争，以能够提供一 揽子承诺，承诺减少从钻井模块被用起重机吊升到海上平台上的时刻 直到钻井模块被起重机吊走的时刻的总时间。

用于支承钻塔的滑架组件常常由专业厂家制造。它们设计用于使 得钻塔能够既在X方向上移动又在Y方向上移动，从而可钻出井眼网。

目前，有两种类型的常用滑架组件。为了方便起见，这些滑架组 件将被称为‘低高度滑架组件’和‘高高度滑架组件’。下文将更详细地描 述这两种类型的滑架组件。对于低高度的滑架组件来说，使得结构提 供了一种有障碍的路线，每当钻台工作人员和设施需要进入钻塔下面 的空间时，他们不得不经历或屈服于该有障碍的路线。这可能是非常 困难的，特别是在恶劣的气候下是非常困难的，可能大大增加如果结 构不挡道则所需的时间。在高高度滑架组件的情况下，该问题消失， 这是因为员工可自由走到钻塔下方的空间，而且工具和重型设备可简 单地在台车上被运送到或推到钻塔下方的空间中而通行无阻。然而， 这种优势不是没有障碍地获得的。特别是，当期望将钻塔移动到新位 置时，根据预期的运动方向，必需脱开一些辅助设备的连接。当钻井 模块位于期望位置时，辅助设备则不得不进行重新连接，而且不得不 测试重新形成的连接的完整性。这既耗时又费用高，这是因为直到完 成测试且完成和记录好适当的文书工作才可使用钻井模块。

发明内容

本发明是基于下述认识的：如果滑架组件设有高高度滑架轨道和 低高度滑架轨道，则可提供一结构，辅助设备可安装在该结构上，并 且该结构将相对于钻塔保持并置（即，在固定位置）。这意味着，当 移动钻塔时，辅助设备的那些安装在结构上的部件不必断开连接和重 新连接。相应地，这意味着不需要再测试连接的完整性，因而可缩短 非生产时间。

根据本发明，提供一种用于支承钻塔的滑架组件，所述滑架组件 包括：

（ⅰ）能滑动地支承钻塔的第一构件；和

（ⅱ）能滑动地支承所述钻塔的第二构件；

所述第一构件和所述第二构件沿水平方向间隔开；

其特征在于:

所述第二构件位于比所述第一构件高的高度处。

优选地，所述第一构件和所述第二构件在基本水平的平面内间隔 开9米至14米之间。

有利地，所述第二构件的顶部所位于的平面在所述第一构件的顶 部所位于的平面之上9米至14米之间。

优选地，所述第二构件的顶部所位于的平面在所述第一构件的顶 部所位于的平面之上10米至12米之间。

有利地，所述第二构件包括横梁，所述横梁安装在支腿上，从地 面到所述横梁底部的距离为至少8米。

优选地，所述第一构件包括横梁，所述滑架组件还包括能滑动地 安装在所述第二构件上的至少一个横梁和从所述至少一个横梁向下延 伸且能滑动地安装在所述第一构件上的下部结构。

有利地，所述下部结构包括用于支承辅助设备的至少一个平台。

本发明还提供了一种钻井模块，所述钻井模块包括安装在根据本 发明的滑架组件上的钻塔。

优选地，所述钻井模块包括根据本发明的优选实施例的滑架组件 和安装在所述平台上的辅助设备。

有利地，所述辅助设备包括以下设备中的一个或多个：粗筛、振 动筛、泥浆搅拌机和发生器。

本发明还提供了一种海上钻井平台，所述海上钻井平台具有安装 在该海上钻井平台上的根据本发明的钻井模块。

优选地，所述钻井平台设有用于能滑动地支承所述钻井模块的第 一滑架轨道和与所述第一滑架轨道并排设置的用于能滑动地支承所述 钻井模块的第二滑架轨道，其中，所述第一滑架轨道与所述第二滑架 轨道位于基本上共同的水平面中。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且显示如何可以实施本发明，现在通 过举例的方式来参考附图，附图中：

图1是示出包括安装在海上钻井平台上的已知的低高度滑架组件 的钻井模块的简化透视图；

图2是示出包括安装在海上钻井平台上的已知的高高度滑架组件 的钻井模块的简化透视图；

图3是示出保括安装在海上钻井平台上的根据本发明的滑架组件 的钻井模块的简化透视图。

图4是根据本发明的滑架组件的简化的侧面（司钻侧）分解图；

图5是图4所示的滑架组件的简化的左端侧（绞车）分解图；

图6是图4所示的滑架组件的简化的右端侧（无绞车）分解图； 以及

图7是示出应该钻出和完井的井眼的优选次序的平面图。

具体实施方式

参照图1，示出了海上钻井平台100的顶部。

海上钻井平台100设有两个平行滑架轨道102和104，它们基本 上在海上钻井平台100的整个长度上延伸，通常具有从30m到60m 的长度且分隔开大约13.5m。

钻井模块106安装在滑架轨道102和104上并且沿着所述滑架轨 道可滑动。

钻井模块106包括钻塔108，该钻塔安装在低高度滑架组件110 上。

低高度的滑架组件110包括通过两个间隔梁116和118连接起来 的两个端部部件112和114。端部部件112和114通常间隔开大约9 米。

端部部件112和114中的每一个具有类似构造，包括厚（deep） 横梁和两条支腿。如可在图1中看到的，端部部件112包括厚横梁120 和两条支腿122和124，这两条支腿的下末端设有位于滑架轨道102 和104任一侧上的引导件（在图1不可见）。

钻井模块106可例如通过缆索、链或液压缸沿滑架轨道102和104 移动（沿“x”方向），该缆索、链或液压缸可以方便地安装在滑架轨 道102、104上并且在滑架轨道102、104与相应支腿122、124之间起 作用。每个端部构件112、114的上边缘设有形成滑架轨道的平坦凸缘 126和128，钻塔108可沿y方向在滑架轨道上移置。特别地，钻塔 108包括钻井井架130、钻台132和下部结构134，该下部结构包括两 个分开的独特的支承结构136和138。

钻塔108可通过液压缸沿平凸缘126和128（沿“y”方向）移动， 在图中示出了其中一个液压缸，液压缸140。液压缸140可拆卸地安 装到凸缘126上，并且在凸缘126与支承结构138之间起作用，以使 钻塔108相对于凸缘126和128移置。

通过使低高度滑架组件110相对于滑架轨道102和104移动以及 使钻塔108相对于由凸缘126和128所限定的滑架轨道移动，钻井井 架130可定位成钻出布置成行列网的多个井眼。

应注意的是，滑架轨道102和104的顶表面在同一水平面内。类 似地，凸缘126和128的顶部在同一水平面内。这两个水平面通常间 隔开大约2.5米。

在海上钻井平台上总是需要很大空间。

如图1所示，钻台132上的基本上所有空间都被绞车142、大钳 144、管架146和148和司钻室150占据。

泥浆处理设备152安装在在支承结构138内的平台上。内泥浆处 理设备152典型地包括：粗筛，所述粗筛用于从在钻井期间返回到地 面的钻井泥浆中去除大碎屑；和一个或多个振动筛，所述振动筛串联 或并联布置，用于在钻井流体被送到容纳容器中准备用于重新使用之 前从钻井流体中去除不想要的碎屑。

由于实际原因，泥浆处理设备通常定位成靠近防喷器154的钟形 嘴（bell nipple）并且与该钟形嘴在同一高度上，该防喷器安装在海上 钻井平台100的高度处的关闭阀上。

应意识的是，在正向侧（positive side），泥浆处理设备152随着 钻塔108一起移动，因此，在钻塔108每次移动时，无需对驱动粗筛 和振动筛的电机进行脱开连接和重新连接。然而，在横梁120的底部 与钻井平台100的顶部之间存在有限的间隙。这意味着横梁形成了障 碍，还障碍阻碍人员和设备易于移动到钻塔108下方的区域中。这导 致延迟，该延迟在恶劣的气候下特别显著。

从辅助船（未显示）提供电力，该辅助船系泊在海上钻井平台100 旁边而且通过管缆（未显示）连接到钻井模块106。

现在转到图2，图2示出了海上钻井平台200的顶部。

海上钻井平台200设有两个平行滑架轨道202和204，它们基本 上在海上钻井平台200的整个长度上延伸，并且通常具有从30m至 60m的长度且间隔开大约13.5m。

钻井模块206安装在滑架轨道202和204上，并且沿着所述滑架 轨道可滑动。

钻井模块206包括钻塔208，该钻塔安装在高高度的滑架组件210 上。

高高度的滑架组件210包括通过两个间隔梁连接起来的两个端部 构件212和214，在图2中可看到其中一根间隔梁，间隔梁216。端部 部件212和214通常分隔开9m至14m之间。

端部部件212和214中的每一个具有类似构造，包括厚横梁和两 条支腿。如可在图2中看到的，端部部件212包括厚横梁220和两条 支腿222和224，两条支腿的下末端设有位于滑架轨道202和204任 一侧上的引导件。应注意的是，支腿222和224显著长于支腿122和 124。类似地，端部部件214包括厚横梁221和两条支腿223和225， 两条支腿的下末端设有位于滑架轨道202和204任一侧上的引导件。 支腿222和支腿223通过间隔梁217连接起来，而支腿224和支腿225 通过间隔梁219连接起来。

钻井模块206可例如通过缆索、链或液压缸沿滑架轨道202和204 （沿x方向）移动，该缆索、链或液压缸可方便地安装在滑架轨道202、 204上，并且在滑架轨道202和204与相应支腿222和224之间起作 用。

横梁220和221中每一根的上边缘设有形成滑架轨道的平凸缘 226和228，钻塔208可以在所述平凸缘上沿y方向移置。特别地，钻 塔208包括钻井井架230、钻台232和下部结构234，该下部结构包括 两个分开且独特的支承梁236和238，所述支承梁搁置在平凸缘226 和228上。

钻塔208可通过液压缸沿着平凸缘226和228（沿“y-方向”）移 动，该液压缸在平凸缘226和228与下部结构234之间起作用以使钻 塔208相对于凸缘226和228移置。

通过使高高度滑架组件210相对于滑架轨道202和204沿x方向 移动和使钻塔208相对于由凸缘226和228所限定的滑架轨道移动， 钻井井架230可定位成钻出布置成行列网的多个井眼。

应注意的是，滑架轨道202和204的顶表面在同一水平面上。类 似地，凸缘226和228的顶部在同一水平面上。这两个水平面通常间 隔开大约10m。

在海上钻井平台上总是需要很大空间。

如图2所示，钻台232上的基本上所有空间都被绞车242、大钳 244、管架246和248和司钻室（在图2中不可见）占据。

泥浆处理设备252安装在固定至支腿222和223的平台上。泥浆 处理设备252典型地包括：粗筛，所述粗筛用于从在钻井期间返回到 地面的钻井泥浆中去除大碎屑；和一个或多个振动筛，所述振动筛串 联或并联布置，用于在钻井流体被送到容纳容器253中准备用于重新 使用之前从钻井流体中去除不想要的碎屑。

由于实际原因，泥浆处理设备通常定位成靠近防喷器254的钟形 嘴并且与该钟形嘴在同一高度上。

应意识到的是，在正向侧，横梁220和221的高度足以在防喷器 254的顶部上方经过。另外，泥浆处理设备252随着钻塔208一起沿 x-方向移动，因此，在钻塔208每次沿该方向移动时，无需对驱动粗 筛和振动筛的电机进行脱开连接和重新连接。然而，在钻塔208延y- 方向移动时，泥浆处理设备252和钻塔208之间的距离改变。在实践 中，这意味着在钻塔208可以在y-方向上移动之前，泥浆处理设备252 不得不脱开连接。在钻塔208已被移动到期望位置之后，在开始钻井 之前，重新连接泥浆处理设备252，进行一切测试。该脱开连接、连 接和测试是一个费时且费用高的过程。

从辅助船（未显示）提供电力，该辅助船系泊在海上钻井平台200 旁边而且通过管缆（未显示）连接到钻井模块206。

参照图3，示出了根据本发明的海上钻井平台300的顶部。

海上钻井平台300设有两个平行滑架轨道302和304，它们基本 上在海上钻井平台300的整个长度上延伸，并且通常具有从30m至 60m的长度且间隔开大约13.5m。

钻井模块306安装在滑架轨道302和304上，并且沿着所述滑架 轨道可滑动。

钻井模块306包括钻塔308，该钻塔安装在根据本发明的滑架组 件310上。

滑架组件310包括低端部部件312和高端部部件314。

低端部部件312包括厚横梁320，该厚横梁的下末端设置有位于 滑架轨道302和304任一侧上的引导件。

如可在图3和图6看到的，高端部部件314包括厚横梁321和两 条支腿323和325，两条支腿的下末端设有位于滑架轨道302和304 任一侧上的引导件343。支腿324和支腿325的下末端通过间隔梁316 和318连接到下端部部件312。

高端部部件314的平凸缘328的顶部与低端部部件312的凸缘326 的顶部之间的垂直距离为大约10m。

钻井模块可例如通过缆索、链或液压缸沿滑架轨道302和304（沿 ‘x-方向’）移动，该缆索、链或液压缸可方便地安装在滑架轨道302 和304上，并且在滑架轨道302和304与相应支腿324和325之间起 作用。图4示出了一个示例性液压缸。

平凸缘326和328形成滑架轨道，钻塔308可以在该滑架轨道上 沿y-方向移动。特别地，钻塔308包括钻井井架330、钻台332和下 部结构334，该下部结构包括一对横梁336a和336b，每根横梁的一个 端部可滑动地搁置在平凸缘328上，而每根横梁的另一端部被支承结 构337a和337b支承，所述支承结构中的每一个具有可滑动地搁置在 平凸缘326上的负载支承表面338a和338b。下部结构334也支承平 台339和341，所述平台支承辅助设备，仅仅示出了辅助设备的示例。

钻塔308可例如通过液压缸沿平凸缘326和328（沿“y-方向”） 的移动，该液压缸在平凸缘和横梁336a和336b和支承结构337a和 337b之间起作用以使钻塔308相对于平凸缘326和328移置。在图5 中可看到液压缸340，该液压缸在附接到凸缘326的构件与支承结构 337b之间起作用。

通过使滑架组件310相对于滑架轨道302和304沿x-方向移动和 使钻塔308相对于由凸缘326和328所限定的滑架轨道移动，钻井井 架330可定位成钻出布置成行列网的多个井眼。

为了从本发明获得最大利益，钻出孔和对孔进行完井的次序很重 要，下面将进行论述。

应注意的是，滑架导轨302和304的顶表面在同一水平面上。然 而，凸缘326的顶部和凸缘328的顶部在沿竖向分隔开的水平面上。 这两个水平面通常间隔开大约11m。

在海上钻井平台上总是需要很大空间。

如图3所示，钻台332上的基本上所有的空间都被绞车342、大 钳、管架346和348和司钻室占据。

泥浆处理设备352安装在在支承结构337a和337b内的平台上。 泥浆处理设备352典型地包括粗筛，所述粗筛用于从在钻井期间返回 到地面的钻井泥浆中去除大碎屑；和一个或多个振动筛，所述振动筛 串联或并联布置，用于在钻井流体被送到容纳容器中准备用于重新使 用之前从钻井流体中去除不想要的碎屑。泥浆处理设备还包括容器 317，该容器被分成（图5）脱气罐317a、澄清罐317b、除砂抽吸罐 317c、第二除砂抽吸罐317d和捕砂罐317e。

由于实际原因，泥浆处理设备通常定位成靠近防喷器的钟形嘴并 且与该钟形嘴在同一高度上。

应意识到的是，泥浆处理设备352随着钻塔308一起移动，因此， 在钻塔308每次沿x-方向和y-方向移动时，无需对驱动粗筛和振动筛 的电机进行脱开连接和重新连接。而且，由于支腿323和325，存在 很大的工作间隙。

从辅助船（未显示）提供电力，该辅助船系泊在海上钻井平台300 旁边而且通过管缆（未显示）连接到钻井模块306。

图4、5和6是简化视图，其有助于了解如何构建和操作滑架组件 310。

图7是示出了应该钻出和完井以3×5网布置的十五个井眼的优选 顺序的平面图。特别地，通过遵循该推荐次序，低端部部件312对钻 井操作的干扰最小。

虽然主要用于在海上钻井平台应用，但是应认识到的是，不存在 根据本发明的滑架组件不能应用于干陆地的理由。