[发明专利]带有气体搅动和桩腿冰块防护件的抗冰型自升式钻井单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在典型的深度小于400英尺的浅水中钻探碳氢化合物的可移动式近海钻井单元（海上钻井单元），经常称为“自升式”钻井单元或者钻井平台。

背景技术

在对碳氢化合物永不停歇的探寻中，在过去的150年里已经发现了很多的油气储备。已经开发了很多技术以找到新的储备和资源，为了找寻新的发现，地球上的大部分地区已经被探测。很少有人认为还可以在居住区附近及能很容易到达的地方找到任何大面积的、未被发现的资源。然而，在更具挑战性和很难到达的区域中发现了新的大面积储备。

一个前景广阔的区域是北极近海区域。然而，北极遥远且寒冷，水面上的冰块对碳氢化合物的勘探和生产来说都形成了相当大的挑战。多年以来，一般都认为为了找到一个可盈利的油井，必须钻探六个不盈利的油井。如果这种情况属实，那么人们都希望不盈利油井的钻探不昂贵。然而，在北极，极少有什么是不昂贵的。

目前，在像北极一样天气寒冷的地方的浅水中，自升式或可移动式近海钻探单元（MODU）在时间较短的水面无冰（open water）的夏季可以使用约45至90天。预测钻探季节的开始和结束是靠运气的游戏，并且必须付出很多努力以确定自升式钻井单元何时可以安全地拖曳到钻探位置且何时可以开始钻探。一旦开始钻探，尽快地完成钻井是相当紧急的事情，以避免在完成钻井之前由于发生了结冰而不得不中断和取消钻井。即使在水面无冰的几周时间内，在钻井平台就位的位置浮冰对自升式钻井平台而言危害也很大，且自升式钻井平台的桩腿（leg）也暴露在外且极易受到损坏。

自升式钻井平台是可移动的、自升式的、进行近海钻探和油井维护的平台，该平台装配有桩腿，该桩腿设置成被降到海底且然后将船壳提升到水面之上。自升式钻井平台典型地包括钻探和/或油井维护装备、桩腿升降系统、船员起居室、装载和卸载设备、大型液态材料储存区域、直升机降落甲板以及其他相关设备和装备。

自升式钻井平台设计成被拖曳到钻井现场并且提升到水面之上，从而海水的海浪作用力只影响具有相当小的横截面的桩腿，因此允许海浪作用力在不使自升式钻井平台发生显著移动的情况下从旁经过。然而，自升式钻井平台的桩腿对浮冰撞击几乎没有防御能力，任何有一定规模的浮冰都能对一个或多个桩腿造成结构性破坏和/或将钻井平台推离原位。如果在钻井作业暂停且已完成适当固定和废弃处置之前发生了此类型事件，那么将可能发生碳氢化合物泄漏。在石油和天然气工业中即使小风险的此类泄漏对监管者和公众来说都是全然不可接受的。

因此，一旦确定已在该时间较短的季节中钻探潜在可盈利油井之后，可能要引进很大型的、基于重力的生产系统或类似的结构，并且将它们设定在海底以用于钻探和生产碳氢化合物的长时间处理。这些基于重力的结构是很大型的和非常昂贵的，但是被建造成可全年经受冰载荷。

发明内容

本发明更具体地涉及一种用于在近海区域中在潜在结冰条件下钻探碳氢化合物的抗冰型自升式钻井平台（ice worthy jack-up rig），所述钻井平台包括漂浮船壳，所述漂浮船壳具有位于其上部的相对平整的甲板。所述漂浮船壳还包括沿着其下部的且围绕所述船壳的外周延伸的冰块弯折形状，其中所述冰块弯折形状从所述船壳的靠近甲板水平高度的区域延伸且向下延伸到所述船壳的底部附近，以及一冰块折向部，所述冰块折向部围绕所述船壳的底部的外周延伸，以围绕着所述船壳引导冰块而不是将其引导到所述船壳之下。所述钻井平台包括至少三个桁架式桩腿，所述桩腿定位在所述船壳的底部的外周之内，其中，所述桩腿设置成能够提升离开海底，从而能够将所述钻井平台拖曳经过浅水区域，并且所述桩腿也能够延伸到海底并且进一步延伸以将所述船壳局部或者全部提升到水面之上。自升装置与各个桩腿关联，以将所述桩腿提升离开海底从而使得所述抗冰型自升式钻井平台能够通过所述船壳的浮力而漂浮，也将所述桩腿下推到海底并且当浮冰威胁到所述钻井平台时将所述船壳局部提升到水面之上，并且当不存在冰块时将所述船壳全部提升到水面之上。所述钻井平台包括桩腿冰块防护件以使得桁架式桩腿不受冰块之害，还包括气体搅动系统以搅动所述桩腿附近的海水并且减缓所述桩腿附近结冰的问题。