[发明专利]多重作业海上勘探和/或开发钻井的方法和设备

说明书

发明背景

本发明涉及一种进行海上钻井作业的新方法和设备。更具体他说，本发明涉及一种采用一个单一井架来进行海上勘探钻井的方法和设备，在此单一井架中，主要的和辅助的勘探钻井作业可同时进行，以缩短主要钻井操作的关键路线。此外，本发明还涉及一种可对单一井架加以操作以同时进行多重钻井、开发和彻底检查等作业的方法和设备。

在过去，探明的主要石油和天然气贮量都位于墨西哥湾、北海、蒲福海、世界的远东地区、中东、西非等的地下。在海上勘探和/或开发钻井的初始阶段，作业是沿着墨西哥湾的近海地区和地带，在1到3米(几英尺)至30米(上百英尺)左右的相对浅的水中进行的。近几年来，海湾和世界其它地区己被大量勘探，浅水中已知的石油和天然气贮量己被发现和钻勘。但由于全世界对成本有效性能源的需求继续增加，因而，开始在大陆架上的水深为900-1500米(3至5千英尺)或以上地区寻找另外的石油和天然气贮量。例如，近来在路易西安那海岸外的850米(2千8百英尺)的水中存在着一个活跃的生产油田，而不久在新奥尔良以外约900-2300米(3千至7千5百英尺)的水中也预计会有钻探业务。此外在3000米(一万英尺)的油田中也已有多块出租，而在2000年之前，预见将有希望在3700米(12000英尺)或更深的水中进行钻井。

深水勘探不仅源于一般主张的日益增长的寻找新贮量的要求，也源于尖端三维地震勘探成像法的进展和对含沙量与深水沙层特征的了解的增进，现在确信，在墨西哥湾之内以及在1万英尺或以上的水深的另一些地方，也会有相当高产量的油、气贮量。

沿近海地区和大陆斜坡，石油贮量已通过采用固定塔架和诸如海上钻井平台的移动装置加以钻探和开采。固定塔架或平台通常在陆上生产、然后装在驳船上，以运输至钻探现场，或采用塔架立柱内的浮力腔，以自行漂浮至钻探现场。在站台上，塔架被竖立和固定至海床上。一个海上钻井平台通常包括一个用于将钻机漂俘至钻台的驳船或自推进平台。在现场，驳船或自推进平台角上的主柱下降至进入海床，从而将平台顶起至统计风暴海浪高度以上的适当1作距离。海上钻井平台的一个实例披露于里查逊(Richardon)的美国专利NO.3,412,981中。海上钻井驳船则说明于摩尔(Moore)等的美国专利N0.3,628,336中。

组装完毕的塔架、海上钻井驳船和平台一旦到位，它们就通过一个短立管以不同于陆地运行的方式进行钻井。很容易体会到，虽然固定平台和海上钻井钻机适于在30-100米(几百英尺)左右的水深中工作，但它们在深水中却是完全无用的。

在较深的水中，已经预计的一种海上钻井塔架是，其中一个平台用于漂浮，然后，将一个或多个立柱下降至海床而顶起。这些海上钻井平台的基础可划分成两种类型：(1)桩柱支承设计和(2)重力基准结构。在美国霍尔曼(Herrnann)等的专利NO.4,265,568中介绍了重力基准、海上钻井塔架的一个实例。同样，虽然单一立柱海上钻井在30-100米(几百英尺)的水深中有优越性，但它对深水现场就不是一个适当的结构。

对于深水钻井，已经设计了如在美国的瑞(Ray)等人的专利NO.3,919,957中披露的半潜式平台。此外，诸如在美国斯蒂仲姆(Steddum)的专利N0.3,982,492中披露的应力立柱平台也已经加以应用。一个应力立柱平台包括一个平台和若干向下延伸至进入海中的相对大的立柱，一些锚被固定至每一立柱底下的海床上，若干永久性的锚泊缆绳延伸在这些锚与每一立柱之间。这些锚泊缆绳受到应力，克服这些立柱的浮力，将它们部分地拉入海中，为平台提供稳定性。应力立柱平台的一个实例在美国的瑞(Ray)等人的专利NO.4,281,613中得到了说明。

在更深的水下现场中，已经采用了转盘锚泊钻探船和动态定位钻探船，在美国的里查逊(Richardson)等的专利NO.3,191,201和NO.3,279,404中对转盘锚泊钻探船进行了描述。

动态定位钻探船与转盘锚泊钻探船相似，其中钻井作业是穿过一个通过船只中央的竖直的大中心孔或月形开口来进行的。船首和船尾助推器组件与多个传感器共同应用，而计算机则动态地将船只保持在要求的纬度和经度的站台上。在美国的狄恩(Dean)的专利NO.4,317,174中对一个动态定位钻探船及提升器角度定位系统进行了说明。

上述各发明专利都转让给了本申请的申请人。