專利名稱：一種可用于多冰水域鉆采的船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船，其可用于鉆探石油和/或天然氣井，以及進(jìn)行開采。特別地， 本發(fā)明涉及一種可以在北極地區(qū)水域作業(yè)的船。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和若干方 法，這個系統(tǒng)和這些方法分別如各自的獨立權(quán)利要求所述。
背景技術(shù)：
可在海底鉆探油井的、具有轉(zhuǎn)動架的船是大家已知的，例如美國專利US5，359，957 所揭示的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動架使船相對于油井任意方向的定位成為可能，這是因為船可以圍繞著 轉(zhuǎn)動架的中心軸線旋轉(zhuǎn)。上述的船的旋轉(zhuǎn)是經(jīng)常需要的，可用以減少系泊纜繩或推進(jìn)器上 的負(fù)載。為此目的，船可以一定的方式定位使其盡可能地承受來自水流的較小的力。在北極地區(qū)，海中的冰將對船來說是一個附加的挑戰(zhàn)。海中的冰可能是冰結(jié)構(gòu) (冰山)，其可以迫使船離開油井。該船也可能是被浮冰堆積。浮冰可以對大船施加巨大的 力，因此必須以好的方法解決這些問題以避免在系泊纜繩或推進(jìn)器上產(chǎn)生過大的力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一實施方式提供了一種船，其可用于鉆探石油和/或天然氣井。該船 的特征在于其可通過一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行鉆探，該鉆井隔水導(dǎo)管從海底的油井向上延伸至 船上的一轉(zhuǎn)動架上。該鉆井隔水導(dǎo)管可以在船的底線或船的底部以下與船脫離連接，以使 船可以離開該鉆井隔水導(dǎo)管。這種辦法可以使船快速地離開油井成為可能。該鉆井隔水導(dǎo) 管不需被拔出及收入船內(nèi)，但可以仍保持直立。該轉(zhuǎn)動架優(yōu)選地包括一個底部，該底部可與船以這樣的方式脫離該底部從斷開 處在海水中下沉至一平衡位置，在平衡位置該底部圍繞該鉆井隔水導(dǎo)管的至少一部分。該 轉(zhuǎn)動架的底部具有浮力，因此，在其平衡位置，該底部可以舉起至少部分系泊纜繩。該底部優(yōu)選地安裝在系泊纜繩上，且如上所述具有浮力，以使其從船上脫離后將 下沉至一平衡位置并使至少部分系泊纜繩保持懸浮于海底之上。在該平衡位置，該底部將 同時有利地為該鉆井隔水導(dǎo)管提供側(cè)面的支撐。這種情況是可能的，因為系泊纜繩的重量 將使該轉(zhuǎn)動架的底部一直位于油井的上方。本發(fā)明的另一實施方式提供了一種船，其可以鉆探和/或開采石油和/或天然氣 井，而且該船可以和與船上的轉(zhuǎn)動架連接的至少一采油隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，或者和一鉆井 隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過一轉(zhuǎn)動架而與船連接。在本發(fā)明的這一實施方式 中，該轉(zhuǎn)動架的底部延伸至船的底線以下一定的距離。該距離優(yōu)選地至少為3米。本發(fā)明的另一實施方式提供了一種船，用于鉆探和/或開采石油和/或天然氣井， 而且該船可以和與船上的轉(zhuǎn)動架連接的至少一采油隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，或者和一鉆井隔水 導(dǎo)管進(jìn)行連接，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過一轉(zhuǎn)動架而與船連接。其中，該船包括一冰阻擋結(jié)構(gòu)， 該冰阻擋結(jié)構(gòu)從船底向下延伸，且部分地環(huán)繞該轉(zhuǎn)動架。本發(fā)明的再一實施方式提供了 一種船，用于鉆探和/或開采石油和/或天然氣井，
4而且該船可以和與船上的轉(zhuǎn)動架連接的至少一采油隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，或者和一鉆井隔水 導(dǎo)管進(jìn)行連接，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過一轉(zhuǎn)動架而與船連接。該船的有利的特征在于在船頭與船尾之間具有兩個長側(cè)面，在兩個長側(cè)面的長度方向上、至少50%的部 分上設(shè)置有一冰帶，該冰帶具有一位于船殼與水平面之間的夾角α，該夾角α的大小在45 度到80度之間；以及該轉(zhuǎn)動架具有一中心軸線，該中心軸線位于船的Lpp (首尾之間垂直距離)一半處 之前0. 15到0. 45倍該船的首尾之間垂直距離的位置。船的如此設(shè)計可以使船進(jìn)行轉(zhuǎn)動，當(dāng)船在水面上被浮冰包裹且冰的漂流方向與船 的長軸線具有夾角的情況下。這與具體實施方式
如中的描述很接近。對于該船來說有利的 特征還在于，如果該船具有一個平行中間通道，該轉(zhuǎn)動架的中心軸線可位于平行中間通道之前。在上述本發(fā)明的任一實施方式中，船首尾之間的垂直長度(Lpp)優(yōu)選地超過200 米，船的寬度在40到55米之間，該船的吃水深度至少為10米。本發(fā)明的另一實施方式提供了 一種連接系統(tǒng)，其用于可拆卸地連接一第一元件如 設(shè)置于船上的轉(zhuǎn)動架，和一第二元件如浮標(biāo)，該浮標(biāo)可用于收容系泊纜繩和至少一隔水導(dǎo) 管。當(dāng)浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架將進(jìn)行連接時，該系統(tǒng)可以移除浮標(biāo)上方的水以降低浮標(biāo)上方的水壓。 這樣一來，當(dāng)浮標(biāo)上方的水被移除后，該浮標(biāo)被周圍的流體壓力推向上方的轉(zhuǎn)動架。第一元件與第二元件其中之一最好包括一凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)，而兩者中的另一個包括 一凹槽，該凹槽的形狀與該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)相匹配以收容該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩者之間的相 互連接。第一元件與第二元件其中之一優(yōu)選地可以包括一鎖定裝置，該鎖定裝置可以將第 一元件與第二元件機械鎖閉。本發(fā)明中這樣設(shè)計的系統(tǒng)適合處理船在系泊處產(chǎn)生的較大的 側(cè)向力。該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)和該凹槽可以吸收二者之間的側(cè)向力，并可以保護(hù)鎖定裝置使其 不受側(cè)向力的影響。當(dāng)浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架脫離時，該鎖定裝置首先打開使其不受較大的側(cè)向力 影響。然后，水被輸送到浮標(biāo)上方的空間，以致于浮標(biāo)將下沉進(jìn)而與轉(zhuǎn)動架分離。該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)優(yōu)選地呈圓錐狀，而該凹槽優(yōu)選地具有與該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)形狀對 應(yīng)配合的圓錐狀。當(dāng)浮標(biāo)在系泊纜繩的側(cè)向力的作用下向下沉?xí)r，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)和凹槽的 這種特別好的設(shè)計可以防止在凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)和凹槽的表面之間產(chǎn)生過大的力。當(dāng)凸出導(dǎo)引 結(jié)構(gòu)和凹槽將要連接時，這種圓錐狀結(jié)構(gòu)也有助于校正及方便的將浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架的對準(zhǔn)。本發(fā)明的另一實施方式提供了一種將一浮標(biāo)與一船上的轉(zhuǎn)動架分離的方法，其 中，該浮標(biāo)與系泊纜繩和至少一隔水導(dǎo)管連接。該方法包括將鎖定裝置從鎖定位置打開；在鎖定位置，鎖定裝置可以將浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架機械鎖 閉；及然后輸送水至浮標(biāo)的上方以增強浮標(biāo)上方的流體壓強。這樣一來，當(dāng)浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架分離時，該鎖定裝置不會受到過大力的影響。本發(fā)明的另一實施方式提供了一種將一浮標(biāo)與一船上的轉(zhuǎn)動架連接的方法，其 中，該浮標(biāo)與系泊纜繩和至少一隔水導(dǎo)管連接。該方法包括(ρ)將浮標(biāo)拉向該轉(zhuǎn)動架；及(q)抽走浮標(biāo)上方區(qū)域的水以降低浮標(biāo)上方區(qū)域的流體壓力。該方法優(yōu)選地可以包括通過鎖定裝置將浮標(biāo)與轉(zhuǎn)動架機械鎖閉的步驟，該步驟可以在步驟(P)之后進(jìn)行。原則上，該步驟可以在步驟(P)之前、同時或之后進(jìn)行。優(yōu)選地， 該步驟在步驟(P)之后進(jìn)行。從下文的舉例說明將可得知，本發(fā)明的多個實施方式特別適合在北極地區(qū)進(jìn)行離 岸作業(yè)，即使有大量的冰包括浮冰和冰山存在于海面上的情況下。


以下將結(jié)合附圖對多個具體實施方式
進(jìn)行描述，其中圖Ia至圖Ic所示為隔水導(dǎo)管與船脫離的原理圖；圖2a及圖2b所示為本發(fā)明一實施方式的船，其具有一用于鉆采的轉(zhuǎn)動架；圖3a及圖3b所示為本發(fā)明一實施方式的船，以及該船的冰帶的部分放大示意 圖；圖4a至圖4h所示為本發(fā)明一實施方式中用于處理浮冰的方法；圖5所示為本發(fā)明一實施方式中一轉(zhuǎn)動架在一船上的位置；圖6所示為一連接系統(tǒng)，其用于可拆卸地連接一浮標(biāo)和一設(shè)置于船上的轉(zhuǎn)動架；圖7所示為圖6中的連接系統(tǒng)的一個較好的實施方式。
具體實施例方式圖Ia至圖Ic所示為本發(fā)明中船1的最重要的部分。該船1位于油井和/或天然 氣井(圖中未示)的上方，油井和/或天然氣井位于防噴器3 (BOP)下方。船1上具有一轉(zhuǎn) 動架5，在作業(yè)的過程中，船1可以圍繞著轉(zhuǎn)動架5的中心軸線自由旋轉(zhuǎn)。一堅硬的鉆井隔 水導(dǎo)管7設(shè)置于防噴器3與轉(zhuǎn)動架5之間。該鉆井隔水導(dǎo)管7具有一浮力元件9，該浮力元 件9可用于承載該鉆井隔水導(dǎo)管7的一部分重量。當(dāng)然，也可以采用多個浮力元件9。該鉆 井隔水導(dǎo)管7的一部分重量被船1的張緊輪承載，該張緊輪可以抵消船1相對于隔水導(dǎo)管 7在豎直方向上的運動。該轉(zhuǎn)動架5的底部與系泊纜繩11連接，用以將船1停泊在油井上方的適當(dāng)之處。當(dāng)船1需要離開油井時，必須通過防噴器3關(guān)閉油井，并在鉆井隔水導(dǎo)管7與防噴 器3分離之后將鉆井隔水導(dǎo)管7拔起。然而，將鉆井隔水導(dǎo)管7拔起需要較長的時間。如果 一個較大的冰結(jié)構(gòu)如冰山靠近時，船1必須終止鉆探并駛離以避免與該冰結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞。 為了避免不必要地、經(jīng)常地移動船1及每次移動時浪費在油井上的寶貴時間，船1可以設(shè)計 成使其可以與鉆井隔水導(dǎo)管7的頂部脫離。當(dāng)然，也許還有其他原因要求必須快速的將船 1駛離。如圖Ib所示，一分離裝置13設(shè)置在船的底線或船的底部向下一段豎直距離處，并 與鉆井隔水導(dǎo)管7對應(yīng)。該分離裝置13位于張力圈下方。此處，鉆井隔水導(dǎo)管7可以與船 1分離。該分離裝置13的上部分被向上拉而拉向船1，使分離裝置13的上部分與分離裝置 13的下部分和鉆井隔水導(dǎo)管7的頂部分別分離。然而，該轉(zhuǎn)動架5的底部仍然套于鉆井隔 水導(dǎo)管7的頂部，因此，船1不能駛離。圖Ic所示為該轉(zhuǎn)動架5的頂部5a與底部5b之間的關(guān)系。當(dāng)將底部5b與頂部5a 分離后，底部5b將在海水中下沉并圍繞鉆井隔水導(dǎo)管7設(shè)置。該轉(zhuǎn)動架5的底部5b具有 浮力，其可以承載系泊纜繩11的至少一部分重量。系泊纜繩11的重量將把底部5b向下拉向海底，例如50米。因為該轉(zhuǎn)動架5的底部5b仍然圍繞鉆井隔水導(dǎo)管7設(shè)置，該轉(zhuǎn)動架5 的底部5b可以為鉆井隔水導(dǎo)管7提供側(cè)面的支撐，并且可以防止鉆井隔水導(dǎo)管7翻倒。系 泊纜繩11的一部分位于海底，其重量有助于保持底部5位于油井上方適當(dāng)?shù)奈恢茫词广@ 井隔水導(dǎo)管7靠在轉(zhuǎn)動架5的底部5b上。如圖lc，底部5b可以下沉經(jīng)過鉆井隔水導(dǎo)管7 上的浮力元件9。底部5b最好可以下沉到一平衡位置，該平衡位置是如此遠(yuǎn)離水面以至于 可以避免底部5b與冰相撞。此時，船1和鉆井隔水導(dǎo)管7、與系泊纜繩1相連的轉(zhuǎn)動架5的底部5b分離，船1 可以駛離油井。這些操作，如上所述，將占用非常少的時間，與不得不將整個鉆井隔水導(dǎo)管7 向上拉入船1的方案相比。當(dāng)冰山接近時，操作者因此會有較長的等待時間直至必須作出 將船1駛離的決定。這將節(jié)省寶貴的時間和不需要的移動，以及不必要的作業(yè)間斷。該分離裝置13最好按照上述方式設(shè)置，但是，該分離裝置13也可以設(shè)置在鉆井隔 水導(dǎo)管7下方的位置。該分離裝置13可以設(shè)置在底部5b內(nèi)的上端，當(dāng)轉(zhuǎn)動架5的頂部5a 與底部5b連接時，分離裝置13的下部分直接位于該底部5b的平衡位置的上方。該轉(zhuǎn)動架5的底部5b的一個特別的優(yōu)點是，該底部5b延伸到距離船的底線或船 1的底部下方一段距離處。當(dāng)在多浮冰的水域作業(yè)時，底部5b可以為鉆井隔水導(dǎo)管7提供 保護(hù)，防止鉆井隔水導(dǎo)管7受到在船1的船體下方移動的冰的影響。該底部5b可在海水中 向下延伸至距離船的底線下方一段距離處，該距離可以為3米。該底部5b可以進(jìn)一步向下 延伸，例如，該距離可以為5米或更多。圖2a及2b所示為本發(fā)明一實施方式的船1的船體的設(shè)計原理示意圖。這些圖中， 船1可用于開采，其包括若干柔軟隔水導(dǎo)管15，這些柔軟隔水導(dǎo)管15從一轉(zhuǎn)動架105延伸 至海底。如上所述的方式，該轉(zhuǎn)動架105的一個底部105b可以與船1分離并下沉至海水中 的一個平衡位置處，在平衡位置處，底部105b仍與系泊纜繩11和柔軟隔水導(dǎo)管15連接。底 部105b優(yōu)選地下沉到一定的深度如50米，使其可避免與浮在水面上的冰接觸。該轉(zhuǎn)動架 105，可以像上述的用于鉆探的轉(zhuǎn)動架5 —樣，可延伸至距離船1的底線下方一段距離處，以 防止冰對船1等的損壞。如圖2a及2b所示，一冰阻擋結(jié)構(gòu)17從轉(zhuǎn)動架105延伸而出。該冰阻擋結(jié)構(gòu)17 圍繞轉(zhuǎn)動架105形成裙?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，該冰阻擋結(jié)構(gòu)17從船底向下延伸。該冰阻擋結(jié)構(gòu)17圍呈 橢圓形，且其長軸與船1的長軸線平行。如果冰的漂移的路徑深度與冰阻擋結(jié)構(gòu)17所處位 置相同時，冰阻擋結(jié)構(gòu)17有助于將冰導(dǎo)引經(jīng)過轉(zhuǎn)動架105并將冰劈成很多塊。這樣一來， 冰阻擋結(jié)構(gòu)17有助于保護(hù)柔軟隔水導(dǎo)管15和系泊纜繩11。在上述的用于鉆探的船1中， 最好也設(shè)計有具有相同功能的冰阻擋結(jié)構(gòu)17。冰阻擋結(jié)構(gòu)17也可以具有其他的形狀，例如可在其前面與后面分別形成有一尖 角。冰阻擋結(jié)構(gòu)17最好延伸至距離船的底線下方一段距離處，該距離可以為1.5-2米，當(dāng) 然，該距離可以短一些或長一些。進(jìn)一步地如圖中所示，一冰刀19可以設(shè)置在船頭，用于將其遇到的冰打成碎片， 同時可以將冰導(dǎo)引到船的側(cè)面。因此，船頭的特征在于其可以防止冰在船底座下方飄移。由 于船頭與吃水線之間的夾角，當(dāng)冰與船頭相遇時冰首先被打碎，然后被船的長中心軸導(dǎo)引 離開船。本發(fā)明中的船1優(yōu)選地具有較大的吃水深度。這將有助于防止冰與位于船底下方
7的開采或鉆探設(shè)備接觸。船的吃水深度至少為10米。優(yōu)選地，船的吃水深度至少為12米， 更加優(yōu)選地，船的吃水深度至少為15米。船1中的轉(zhuǎn)動架5，105的底部5b，105b優(yōu)選地可通過液壓鎖定和釋放裝置(圖中 未示)連接至船1。液壓鎖定和釋放裝置的尺寸必須設(shè)計成可以承受施加在船的長邊上的 滿冰荷載，一般約3000-10000公噸。底部5b，105b下移的距離應(yīng)當(dāng)充分，以便使其可以舉 起至少部分承載系泊纜繩和鉆井隔水導(dǎo)管(如果被安裝在底部或浮標(biāo)105b時)。該至少部 分系泊纜繩和鉆井隔水導(dǎo)管約2000到5000公噸。船體的其他形狀以下將針對本發(fā)明中船1的船體的一個特別好的設(shè)計進(jìn)行說明。如在下文中將要 說明的是，船1的船體的設(shè)計可以很好地使船1在密集的成堆的且漂流方向與船的長軸線 具有夾角的浮冰影響下完成轉(zhuǎn)動。圖3a及3b所示為本發(fā)明的一種可用于鉆探石油和/或天然氣井的船1。在船的靠 前端，設(shè)置有一轉(zhuǎn)動架5，105。如前所述，船1在這里停泊。圖3b為船的一邊的橫截面圖。 船體具有一下側(cè)部分la、一中間部分或冰帶Ib及一上側(cè)部分lc。冰帶Ib是船體上的一部 分區(qū)域，該部分區(qū)域沿著吃水線環(huán)繞船一周，且海洋中的浮冰將會撞擊船1的該部分區(qū)域。 由于浮冰會有不同的尺寸和形狀以及船1會有不同的吃水深度，因此，冰帶Ib在豎直方向 上有一定的延伸。如圖3b所示，該冰帶Ib與吃水線之間具有一夾角α。夾角α的大小在 45度到80度之間。船1包括船頭和船尾。在船頭與船尾之間，船1具有兩個長側(cè)面。在兩個長側(cè)面 的長度方向上、至少50%的部分上設(shè)置有一具有上述夾角α的冰帶。然而，優(yōu)選地，在船1 的兩個長側(cè)面上全部設(shè)置有一具有上述夾角α的冰帶。一具有上述設(shè)計的冰帶的長側(cè)面將產(chǎn)生這種作用當(dāng)浮冰從與船的長軸線呈一夾 角的方向上撞擊船1時，浮冰將會被冰帶Ib向下推進(jìn)而將浮冰打碎。從下文的描述中可得 知，這種船1在北極地區(qū)作業(yè)時將具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，在北極地區(qū)可能會有大量的冰堆積 在船的周圍。以下參考圖4a至4h，這些圖所示為本發(fā)明一實施方式中的船1被海面上的冰包 裹的情況。如上所述，船通過轉(zhuǎn)動架5，105停泊。船的工作過程賴以其冰帶Ib較好的設(shè) 計得以實現(xiàn)，為了便于說明，假設(shè)冰的漂移方向如箭頭U所示，漂移方向垂直于船的長邊之 一，如圖4a所示。冰將對船1施加巨大的力，而在船的停泊處產(chǎn)生反作用力F。冰逐漸地碰 到船的一個長邊并被打碎，這是由于上文所述的傾斜的夾角α的作用。冰繼續(xù)地向船1漂 移，一個狹長的無冰水面將會在船1的另一側(cè)形成，如圖4b所示。由于船通過轉(zhuǎn)動架5，105停泊且轉(zhuǎn)動架5，105位于船1的船頭，當(dāng)冰⑶和停泊 處(F)累積的力量在船1上形成一個旋轉(zhuǎn)力時船1將開始轉(zhuǎn)動。如圖4c所示，船1的船尾 將沿著冰漂移的方向(U)盡可能遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)入狹長的無冰水面。圖4d所示為上述過程繼續(xù)進(jìn) 行一段距離的情況，船頭被迫沿著與冰的的漂移方向(U)相反的方向轉(zhuǎn)動而將冰打碎。整 個船1如同杠桿一樣，圍繞轉(zhuǎn)動架5，105旋轉(zhuǎn)。圖4e至4h所示為船整個工作過程的其余 部分，最后，船1調(diào)整至使其的長軸線與冰的漂移方向平行。當(dāng)冰繼續(xù)漂移時，可以破冰的 船頭將繼續(xù)把冰打碎，而且船的停泊處受到的作用力將大大減少。上述過程說明了本發(fā)明中長邊上形成有冰帶的船1，是如何適合于在有冰形成或
8被冰包裹的可能性的水面上作業(yè)的。本處所描述的可作業(yè)的船，通常具有較大的長寬比，這 將導(dǎo)致系泊纜繩承受較大的力。一般的鉆井船包括豎直的長邊，這將導(dǎo)致系泊纜繩承受非 常大的力，這是因為冰與船的豎直的長邊相遇時豎直的長邊不能被打碎，反而需要通過非 常大的壓縮力將冰壓碎。在此需要說明的是，本發(fā)明中的船1不是通過與冰接觸來較大幅度地調(diào)整其吃水 深度或其豎直方向上的位置。此點不同于現(xiàn)有的船，如弗拉姆極地船，冰可對弗拉姆極地船 的傾斜的長邊施加非常大的力而將其托起。當(dāng)然地，在船1的兩個長側(cè)面上全部設(shè)置有一具有上述夾角α的冰帶Ib并非是 強制性的。例如，一個船1的兩個長側(cè)面上只有50%的部分上設(shè)置有一具有上述夾角α的 冰帶，也可以工作。然而，這將導(dǎo)致不需要的和不希望的較大的力作用在船和系泊纜繩。為了使圖4a至4h中所示的過程恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行，轉(zhuǎn)動架5，105必須設(shè)置在船1上 合適的位置。為說明這個合適的位置，請參考圖5。船1的特征在于其首尾之間垂直距離 (LPP)。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)動架5，105在船1上的位置最好具有這樣的特征轉(zhuǎn)動架5，105的 中心軸線位于船的首尾之間垂直距離一半處之前，且距離船的首尾之間垂直距離一半處 0. 15-0. 45Lpp。進(jìn)一步地，如果船具有一個平行中間通道，轉(zhuǎn)動架5，105的中心軸線可優(yōu)選 地位于平行中間通道之前。船1的船體和轉(zhuǎn)動架5，105的位置的設(shè)計使得在任意時間，冰對船的作用力的合 力可以最佳地轉(zhuǎn)動船1，從而使船1的長軸線與冰的漂移方向平行。因此，船1適合于在有 被一年或多年的冰包裹的可能性的水面上作業(yè)。如上所述，船1的船頭優(yōu)選地具有破冰結(jié)構(gòu)設(shè)計。船1也可優(yōu)選地包括具有破冰 功能的船尾。這將是有益的，當(dāng)冰的漂移方向發(fā)生改變時，例如沿著相反的方向漂移。此外，船1優(yōu)選地具有若干推進(jìn)器，這些推進(jìn)器可以轉(zhuǎn)動用以協(xié)助調(diào)整船1的方 位，同時可以降低系泊纜繩11上的張力。圖6所示為本發(fā)明較佳實施方式中的連接系統(tǒng)的原理圖。按照已知的方式，一轉(zhuǎn) 動架205a設(shè)置在船201上使得船201可以圍繞轉(zhuǎn)動架205a的中心軸線轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動架205a 的底部上連接有一個浮標(biāo)205b。浮標(biāo)205b上連接有若干的系泊纜繩211。因此，船201可 通過浮標(biāo)205b依靠系泊纜繩211停泊。這些鉆井隔水導(dǎo)管215穿過浮標(biāo)205b，并經(jīng)過各自的連接裝置221與轉(zhuǎn)動架205a連接。若干鎖定裝置223為了將浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a。此處僅示意性地示出了鎖定 裝置223。鎖定裝置223優(yōu)選地可以為設(shè)置在轉(zhuǎn)動架205a上的液壓驅(qū)動的鉤子，其可以與 浮標(biāo)205b上的對應(yīng)的鎖螺栓配合用以將轉(zhuǎn)動架205a與浮標(biāo)205b連接。當(dāng)把船201停泊在北極地區(qū)時，大塊的冰對船體的作用可能導(dǎo)致在浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn) 動架205a之間產(chǎn)生較大的力。為了使鎖定裝置223不受較大的力的作用，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選 地可以在轉(zhuǎn)動架205a底部設(shè)置一凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a相互連接 時，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225延伸進(jìn)入浮標(biāo)205b上對應(yīng)配合的凹槽227內(nèi)。凹槽227的壁面與凸 出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225抵頂并吸收了浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a之間的部分側(cè)向力。當(dāng)承受來自系 泊纜繩211上的過大的負(fù)載時，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227之間的接觸使鎖定裝置223 不會受到受較大的側(cè)向力作用。凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)22優(yōu)選地呈圓錐狀，優(yōu)選地，其直徑在為5
9至10米。然而，其他形狀如多邊形的凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)也是可行的。原則上，本發(fā)明也可以采 用若干較小的凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)或?qū)б?，用以吸收轉(zhuǎn)動架205a與浮標(biāo)205b之間的側(cè)向力。浮標(biāo)205b優(yōu)選地具有浮力，以承載系泊纜繩211和鉆井隔水導(dǎo)管215的至少一部 分重量。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a分離時，該浮標(biāo)205b優(yōu)選地在海水中下沉一段距離直 至一平衡位置。平衡位置位于船201的正下方，浮標(biāo)205b可以具有一有效重量，如500-2000 噸。這意味著當(dāng)需要將浮標(biāo)205b向上拉向船以與轉(zhuǎn)動架205a連接時，船201上的絞盤將 不得不升起500-2000噸使浮標(biāo)205b接近船201的底部。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a連接在一起時，一密封圈229將浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架 205a之間的空間231密封。優(yōu)選地，密封圈229呈圓形，并且設(shè)置在與鉆井隔水導(dǎo)管215連 接的連接裝置221和鎖定裝置223的外側(cè)。當(dāng)將浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a連接時，浮標(biāo)205b被向上拉向且與轉(zhuǎn)動架205a抵 頂，并令密封圈229將空間231密封。當(dāng)處于連接狀態(tài)時，浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a之間沒 有或只有較小的側(cè)向力作用。當(dāng)浮標(biāo)205b已經(jīng)被拉至與轉(zhuǎn)動架205a抵頂并令密封圈229 將空間231密封，空間231內(nèi)的水可以經(jīng)過管道(圖中未示)抽出?？臻g231內(nèi)的水因此 被空氣替代。優(yōu)選地，空間231內(nèi)的氣體壓強與大氣壓接近。在空間231內(nèi)的水被抽出之 前，優(yōu)選地，浮標(biāo)205b通過鎖定裝置223與轉(zhuǎn)動架205a機械連接。浮標(biāo)205b下方的液體壓強將遠(yuǎn)大于位于浮標(biāo)205b上方的空間231內(nèi)的氣體壓 強。浮標(biāo)205b可以設(shè)置在低于海面一定距離如20米處。浮標(biāo)205b下方的壓強則將是2 個大氣壓，就海面而言，浮標(biāo)205b下方的壓強將對作用力驅(qū)使浮標(biāo)205b向上與轉(zhuǎn)動架205a 抵頂而在兩者之間產(chǎn)生一個力，力的大小等于密封圈229的面積與壓強的成積累。圓形的 密封圈229例如具有20米的直徑時，向上的推力將約是6300噸。因此，如圖6中所示的本 發(fā)明一實施方式的連接系統(tǒng)中，鎖定裝置223與液體壓強均有助于浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a 連接。如上所述，當(dāng)大塊的冰作用于船201的船體時，浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a之間將產(chǎn) 生較大的側(cè)向力。如果鎖定裝置223，例如為鉤子與螺栓配合的結(jié)構(gòu)(圖中未示)，將吸收側(cè) 向力，吸收的側(cè)向力將過大。這將給解決連接造成困難，例如將鉤子拉出與螺栓分離，當(dāng)巨 大的力作用于兩者時。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a分離時，本發(fā)明提供一種解決方案包括 在浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a分離之前先將鎖定裝置223從鎖定位置打開。如前所述，液體 壓強均有助于浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a連接即使鎖定裝置223從鎖定位置打開。在鎖定裝 置223從鎖定位置打開之后，向位于浮標(biāo)205b、轉(zhuǎn)動架205a及密封圈229之間的空間231 內(nèi)輸送水。這使得浮標(biāo)205b開始下沉，進(jìn)而使凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227分離。當(dāng)浮標(biāo)205b開始下沉?xí)r，如果浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a之間將的側(cè)向力較大，較 大的力可能在凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227之間的表面產(chǎn)生。圖7所示為本發(fā)明一個較好 的實施方式用來解決較大里的問題。此處，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225呈錐形。凹槽227對應(yīng)的成 相反的錐形。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a連接時，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227將相互配 合，如圖6中所示的具體實施方式
的描述。在此位置，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227將以相 同的方式吸收側(cè)向力。當(dāng)浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a在較大側(cè)向力作用下分離時，浮標(biāo)205b 將下沉，與此同時，系泊纜繩211向旁邊拉浮標(biāo)205b。凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227的圓錐 度將確保不會有過大的力作用于他們各自的表面。優(yōu)選地，圓錐度的設(shè)計可根據(jù)希望的系泊纜繩施加的側(cè)向力的允許臨界值和凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227表面間作用力的允許臨 界值。圓錐度的一個可能范圍為一個位于水平面與凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225或凹槽227的一個表 面之間的夾角φ，如圖7所示，夾角φ的大小在45°與70°之間。例如，圓錐度可以這樣設(shè)計 使得在分離的過程中，凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)225與凹槽227的表面不接觸，或者可以有接觸且兩者 之間的作用力有一個預(yù)定的、允許的最大值。此外，圓錐度也是有益的，在連接浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a的過程中，因為凸出導(dǎo) 引結(jié)構(gòu)225與凹槽227可以作為導(dǎo)引元件用以校正及方便地將浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a進(jìn) 行對準(zhǔn)。如上述所述形狀的浮標(biāo)205b與轉(zhuǎn)動架205a，浮標(biāo)205b可以很好的設(shè)置，即使側(cè)向 上的負(fù)載達(dá)到6000噸且豎直方向上的負(fù)載達(dá)到4000噸時，浮標(biāo)205b也可以從轉(zhuǎn)動架205a 中脫離。然而，本發(fā)明不限定于這些數(shù)值，因為這些數(shù)值本質(zhì)上取決于連接系統(tǒng)的尺寸。上述與船201連接的連接系統(tǒng)，也可以用于與上述的其他具體實施方式
中的與船 相連的轉(zhuǎn)動架5，105連接。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種船，用于鉆探石油和/或天然氣井，其特征在于，該船可通過一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行鉆探，該鉆井隔水導(dǎo)管從海底的油井延伸至該船上的一轉(zhuǎn)動架，其中，該鉆井隔水導(dǎo)管可以在該船的底線以下與該船脫離連接，以使該船可以離開該鉆井隔水導(dǎo)管。
2.如權(quán)利要求1所述的船，其特征在于該轉(zhuǎn)動架設(shè)有一與該船分離的底部，該轉(zhuǎn)動架 的底部從船上脫離后將下沉至一平衡位置，在該平衡位置該轉(zhuǎn)動架的底部圍繞該鉆井隔水 導(dǎo)管的至少一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的船，其特征在于該轉(zhuǎn)動架的底部與系泊纜繩連接，該轉(zhuǎn)動架的 底部具有這樣的浮力以使其從船上脫離后將下沉至平衡位置并使至少部分系泊纜繩保持 懸浮于海底之上，其中，該轉(zhuǎn)動架的底部同時為該鉆井隔水導(dǎo)管提供側(cè)向的支撐。
4.一種船，用于鉆探和/或開采石油和/或天然氣井，該船可以與至少一采油隔水導(dǎo)管 進(jìn)行連接，或者和一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，該至少一采油隔水導(dǎo)管連接到該船上的轉(zhuǎn)動 架上，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過與該船連接的轉(zhuǎn)動架，其特征在于該轉(zhuǎn)動架的底部向該船的底 線下方延伸一段距離。
5.如權(quán)利要求4所述的船，其特征在于所述的一段距離至少為3米。
6.一種船，其可用于鉆探和/或開采石油和/或天然氣井，該船可以與至少一采油隔水 導(dǎo)管進(jìn)行連接，或者和一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，該至少一采油隔水導(dǎo)管連接到該船上的 轉(zhuǎn)動架上，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過一與該船連接的轉(zhuǎn)動架，其特征在于該船包括一冰阻擋結(jié) 構(gòu)，該冰阻擋結(jié)構(gòu)從船底向下延伸且部分地環(huán)繞該轉(zhuǎn)動架。
7.一種船，其可用于鉆探和/或開采石油和/或天然氣井，該船可以與至少一采油隔水 導(dǎo)管進(jìn)行連接，或者和一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行連接，該至少一采油隔水導(dǎo)管連接到該船上的 轉(zhuǎn)動架上，該鉆井隔水導(dǎo)管穿過一轉(zhuǎn)動架而與該船連接，其特征在于該船在其船頭與船尾之間具有兩個長側(cè)面，在兩個長側(cè)面的長度方向上、至少50%的 部分上設(shè)置有一冰帶，該冰帶具有一位于船體與水平面之間的夾角α，該夾角α的大小在 45度到80度之間；以及該轉(zhuǎn)動架具有一中心軸線，該中心軸線位于該船的首尾垂線之間距離一半處之前0. 15 到0. 45倍該船的首尾垂線之間距離的位置。
8.如權(quán)利要求7所述的船，其特征在于如果該船具有一個平行中間通道，該轉(zhuǎn)動架的 中心軸線可位于該平行中間通道前面。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項所述的船，其特征在于，該船的首尾垂線之間的長度超過 200米，船的寬度在40到55米之間，該船的吃水深度至少為10米。
10.一種連接系統(tǒng)，用于可拆卸地連接一第一元件和一第二元件，該第一元件以轉(zhuǎn)動架 形式設(shè)置于一船上，該第二元件以浮標(biāo)形式收容若干系泊纜繩和至少一隔水導(dǎo)管，其特征 在于在該浮標(biāo)與該轉(zhuǎn)動架相互連接時，該連接系統(tǒng)可通過去掉該浮標(biāo)上方的水以減小該 浮標(biāo)上的水壓。
11.如權(quán)利要求10所述的連接系統(tǒng)，其特征在于該第一元件與第二元件中之一包括一凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)；該第一元件與第二元件中之另一個包括一凹槽，該凹槽的形狀與該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)相匹 配以收容該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩者之間的相互連接；以及該第一元件與第二元件中之一包括一鎖定裝置，該鎖定裝置鎖固該第一元件與第二元件中之另一個可以將第一元件與第二元件機械鎖固。
12.如權(quán)利要求11所述的連接系統(tǒng)，其特征在于該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)呈圓錐狀，該凹槽具 有與該凸出導(dǎo)引結(jié)構(gòu)形狀對應(yīng)配合的圓錐狀。
13.—種將一浮標(biāo)(205b)與一船(201)上的轉(zhuǎn)動架(205a)分離的方法，其中，該浮標(biāo) (205b)與系泊纜繩(211)和至少一隔水導(dǎo)管(215)連接，其特征在于(a)在鎖定位置將鎖定裝置(223)打開；在該鎖定位置，該鎖定裝置(223)可以將浮標(biāo) (205b)與該轉(zhuǎn)動架(205a)機械鎖固 ’及然后(b)輸送水至浮標(biāo)(205b)的上方以增強浮標(biāo)(205b)上方的液體壓強。
14.一種將一浮標(biāo)(205b)與一船(201)上的轉(zhuǎn)動架(205a)連接的方法，其中，該浮標(biāo) (205b)與系泊纜繩(211)和至少一隔水導(dǎo)管(215)連接，其特征在于(P)將浮標(biāo)(205b)拉向該轉(zhuǎn)動架(205a)；以及(q)抽走浮標(biāo)(205b)上方區(qū)域的水以降低浮標(biāo)(205b)上方區(qū)域的液體壓強。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于在步驟(ρ)之后，通過鎖定裝置(223)將 該浮標(biāo)(205b)與該轉(zhuǎn)動架(205a)機械鎖固。
全文摘要
一種可用于鉆探石油和/或天然氣井的船，其可通過一鉆井隔水導(dǎo)管進(jìn)行鉆探，該鉆井隔水導(dǎo)管從海底的油井延伸至船上的一轉(zhuǎn)動架上。該鉆井隔水導(dǎo)管可以在船的底線以下與船脫離連接，以使船可以離開該鉆井隔水導(dǎo)管。
文檔編號B63B35/00GK101978133SQ200980104887
公開日2011年2月16日 申請日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月5日
發(fā)明者伯·赫伯特·克里斯騰森, 卡爾·安頓·雅格布森, 漢斯·馬丁·桑德, 艾達(dá)·哈森姆 申請人:摩斯海運公司