Способ и система для прокладки и технического обслуживания трубопроводов с минимальным повреждением грунта
Формула / Реферат
1. Система для прокладки и технического обслуживания трубопровода, содержащая
первую исходную платформу, установленную в первой точке бурения;
первую принимающую платформу, установленную во второй точке бурения;
первую установку направленного бурения, размещенную на первой исходной платформе; и
первые бурильные средства, размещенные на первой исходной платформе, причем первая установка направленного бурения выполнена с возможностью проталкивания первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения таким образом, что первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая установка направленного бурения представляет собой первую пушпульную буровую установку.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что первая пушпульная буровая установка выполнена с возможностью вытягивания собранной плети труб и/или колонны обсадных труб, находящейся (находящихся) на первой принимающей платформе, в направлении к первой исходной платформе через указанный подземный канал, пробуренный первыми бурильными средствами.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вторую установку направленного бурения, размещенную на первой принимающей платформе.
5. Система по п.4, отличающаяся тем, что вторая установка направленного бурения представляет собой вторую пушпульную буровую установку.
6. Система по п.4, отличающаяся тем, что первая принимающая платформа содержит вторые бурильные средства.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые и/или вторые бурильные средства содержат гибкую трубу.
8. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые и/или вторые бурильные средства дополнительно содержат соединительный элемент.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что первые бурильные средства содержат первый соединительный элемент, а вторые бурильные средства содержат второй соединительный элемент.
10. Система по п.9, отличающаяся тем, что один или каждый из первого и второго соединительных элементов представляет собой шарнирный соединительный элемент.
11. Система по п.9, отличающаяся тем, что один или каждый из первого и второго соединительных элементов представляет собой захват.
12. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые бурильные средства дополнительно содержат пилотную буровую головку.
13. Система по п.12, отличающаяся тем, что вторые бурильные средства дополнительно содержат устройство для расширения указанного канала.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала содержит буровую головку с диаметром большим, чем диаметр пилотной буровой головки.
15. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала дополнительно содержит соединительный элемент.
16. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала дополнительно содержит электродвигатель, опускаемый в указанный канал.
17. Способ прокладки и технического обслуживания трубопровода, включающий
установку первой исходной платформы в первой точке бурения;
установку первой принимающей платформы во второй точке бурения;
размещение первой установки направленного бурения на первой исходной платформе;
размещение первых бурильных средств на первой исходной платформе;
проталкивание посредством первой установки направленного бурения первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения таким образом, что первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанное размещение первой установки направленного бурения на первой исходной платформе состоит в размещении на указанной платформе первой пушпульной буровой установки.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает вытягивание, посредством первой пушпульной буровой установки, собранной плети труб и/или колонны обсадных труб, находящейся (находящихся) на первой принимающей платформе, в направлении к первой исходной платформе через указанный подземный канал, пробуренный первыми бурильными средствами.
20. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно включает размещение второй установки направленного бурения на первой принимающей платформе.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что указанное размещение второй установки направленного бурения на первой принимающей платформе состоит в размещении на указанной платформе второй пушпульной буровой установки.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает размещение вторых бурильных средств на первой принимающей платформе.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанное размещение первых и/или вторых бурильных средств включает размещение гибкой трубы.
24. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанное размещение первых и/или вторых бурильных средств включает размещение соединительного элемента.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что размещение первых бурильных средств включает размещение первого соединительного элемента, а размещение вторых бурильных средств включает размещение второго соединительного элемента.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что указанное размещение первого и/или второго соединительных элементов включает размещение шарнирного соединительного элемента.
27. Способ по п.25, отличающийся тем, что указанное размещение первого и/или второго соединительных элементов включает размещение захвата.
28. Способ по п.22, отличающийся тем, что размещение первых бурильных средств включает размещение пилотной буровой головки.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что размещение вторых бурильных средств включает размещение устройства для расширения указанного канала.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение буровой головки с диаметром большим, чем диаметр пилотной буровой головки.
31. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение соединительного элемента.
32. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение электродвигателя, опускаемого в указанный канал.
Текст
007197 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к прокладке трубопроводов и к технологиям их обслуживания. В своих конкретных вариантах изобретение относится к способу и к системе для прокладки и обслуживания трубопровода без рытья траншей или создания иных существенных повреждений прилегающих участков земли. Уровень техники Во многих различных практических задачах для безопасного и эффективного применения соответствующих технологий необходим доступ к искусственно созданным каналам транспортирования грузов. Например, доступ к соответствующим трубопроводам необходим для осуществления различных операций при транспортировании жидкостей и газов, обслуживании зданий, оказании коммуникационных услуг, реализации оптоволоконных систем, в системах транспортирования воды и шлама. Еще одной областью техники, для которой необходима прокладка трубопроводов, является поиск и добыча нефти и газа. Однако на многие потенциальные районы поиска и добычи нефти и газа распространяются ограничения, связанные с охраной окружающей среды или иными обстоятельствами, которые существенно затрудняют или делают невозможными транспортирование, установку и обслуживание трубопроводного оборудования. Так, нефть и газ могут быть найдены в местах, в которых вблизи поверхности накапливается вода,например в болотах, озерах, зоне вечной мерзлоты и на приливно-отливных отмелях. В случае болот почва, как правило, является слишком мягкой для того, чтобы выдержать грузовой транспорт и другие тяжелые средства, необходимые для доставки и монтажа оборудования для рытья траншей под трубопровод, а также вспомогательного оборудования. Присутствие озер также может создавать затруднения,особенно когда они расположены между конечными точками трубопровода. В подобных случаях трубопровод обычно должен обогнуть озеро, что существенно усложняет работу по прокладке и повышает ее стоимость. Граница раздела между сушей и водой в зоне приливно-отливных отмелей и береговой линии часто оказывается малопригодной для того, чтобы нести устанавливаемое трубопроводное оборудование. В зоне вечной мерзлоты почва может выдерживать тяжелое оборудование только в течение нескольких месяцев в году, т.е. в те зимние месяцы, когда поверхность земли является полностью замерзшей. В других регионах, например вблизи ущелий и каньонов, особенности рельефа часто препятствуют экономически эффективному бурению и добыче нефти и газа. Технические проблемы, связанные с прокладкой и обслуживанием трубопроводов под городами и поселками, представляются более простыми, поскольку в этом случае поверхностные слои земли являются, по сравнению с необжитыми областями, более твердыми и лучше приспособленными для того,чтобы выдерживать прокладку трубопроводов и компоненты необходимой инфраструктуры. Однако затраты, связанные с приобретением права на прокладку, а также наличие конкуренции в отношении совместно используемых ресурсов могут существенно понизить перспективную ценность проектируемого трубопровода. Что касается прибрежных районов, прокладка и обслуживание трубопроводов здесь часто связаны с различными опасностями; кроме того, на выбор трассы трубопровода и технических средств для его прокладки и обслуживания существенное влияние могут оказать экологические ограничения. Далее, некоторые нефтяные и газовые месторождения расположены в экологически чувствительных регионах, так что наземный доступ к ним с использованием тяжелых транспортных средств может привести к повреждению почвы или ухудшить условия на территории размножения диких животных и птиц и/или на путях их миграции. Подобные проблемы особенно остры применительно, например, к арктической тундре или к зонам вечной мерзлоты. В таких областях дорожное строительство либо запрещено, либо ограничено организацией временного доступа в течение определенного сезона, причем наличие ограничений, связанных с охраной дикой природы, может существенно затруднить проведение работ. При пробуривании каждой скважины добываемые из нее нефть и газ должны подаваться от головки скважины либо к хранилищу, либо к системе транспортирования. В настоящее время наиболее распространенный метод транспортирования нефти и газа состоит в использовании трубопроводов. В нормальных условиях трубопроводы располагают над землей, причем трубы укладывают на специальные опоры,устанавливаемые в траншее, вырытой в поверхностном слое. Другие трубопроводы, например те, которые на небольших отрезках проходят под разными препятствиями, такими как здания и реки, в типичном случае прокладываются с использованием туннелей или технологий горизонтального бурения. Однако прокладка туннелей является существенно более сложной и дорогой технологией, чем траншейная технология. В связи с этим, всюду, где это возможно, трубопроводы обычно располагают над вырытыми в земле траншеями. В связи с тем, что использование туннелей, как правило, соответствует самому сложному и дорогостоящему варианту транспортирования текучих сред, а получение разрешения на рытье траншей во многих зонах, представляющих интерес для буровиков, производящих разведывательное и эксплуатационное бурение, часто связано с неприемлемо большими трудностями и затратами, ощущается настоятельная потребность в системе и способе прокладки и обслуживания трубопровода, не требующих ни траншейных, ни туннельных технологий. Особенно острая потребность существует в отношении системы и способа, которые позволяют обойтись без прокладки траншей и туннелей и в то же время минимизируют-1 007197 воздействие на поверхностные слои в процессе выполнения операций по прокладке и обслуживанию трубопровода. Сущность изобретения Предлагается система для прокладки и обслуживания трубопровода, содержащая первую исходную платформу, установленную в первой точке бурения; первую принимающую платформу, установленную во второй точке бурения; первую установку направленного бурения, размещенную на первой исходной платформе; и первые бурильные средства, размещенные на первой исходной платформе. При этом первая установка направленного бурения выполнена с возможностью проталкивания первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения. В результате первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой. Предлагаются также конкретные варианты буровых платформ, установок направленного бурения и бурильных средств, адаптированных для осуществления изобретения. Предлагается также способ прокладки и технического обслуживания трубопровода, включающий: установку первой исходной платформы в первой точке бурения; установку первой принимающей платформы во второй точке бурения; размещение первой установки направленного бурения на первой исходной платформе; размещение первых бурильных средств на первой исходной платформе и проталкивание посредством первой установки направленного бурения первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения таким образом, что первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой. Предлагаются также конкретные варианты размещения и использования различных буровых платформ, направленных буровых установок и бурильных средств. Перечень фигур чертежей Фиг. 1 иллюстрирует первую стадию осуществления изобретения, во время которой первая пушпульная буровая установка, размещенная на первой исходной платформе, инициирует пробуривание скважины малого диаметра (подземного канала) в направлении первой принимающей платформы. Одновременно производится сборка второй принимающей платформы, расположенной дальше вдоль трассы трубопровода. Эта вторая платформа будет использоваться после завершения установки сегмента трубопровода между первой исходной платформой и первой принимающей платформой. На фиг. 2 первая исходная платформа и первая принимающая платформа, изображенные на фиг. 1,показаны в момент, когда проходка подземного канала между первой исходной платформой и первой принимающей платформой завершена и вторая пушпульная буровая установка, размещенная на первой принимающей платформе, принимает бурильные средства, которые проталкивала первая пушпульная буровая установка. На фиг. 3 первая исходная платформа и первая принимающая платформа, изображенные на фиг. 1,показаны в момент, когда вторая пушпульная буровая установка, размещенная на первой принимающей платформе, проталкивает бурильные средства (которые теперь оснащены более крупной буровой головкой по сравнению с пилотной буровой головкой, использованной для проходки стартовой скважины) в обратном направлении, т.е. к первой исходной платформе. Одновременно первая пушпульная буровая установка вытягивает бурильные средства в направлении к первой исходной платформе, тем самым увеличивая диаметр стартовой скважины. На фиг. 4 первая исходная платформа и первая принимающая платформа, изображенные на фиг. 1,показаны в момент, когда диаметр подземного канала был достаточно расширен для того, чтобы первая пушпульная буровая установка могла протолкнуть сегмент обсадных труб или собранного сегмента труб,образующих трубопровод, в направлении первой принимающей платформы. В предпочтительном варианте вторая пушпульная буровая установка одновременно осуществляет вытягивание обсадных труб или сегмента труб, образующих трубопровод, в направлении к первой принимающей платформе. На фиг. 5 первая исходная платформа и первая принимающая платформа, изображенные на фиг. 1,показаны после того, как установка первого сегмента трубопровода между первой исходной платформой и первой принимающей платформой была завершена. При этом первая принимающая платформа становится первой исходной платформой, используемой для пробуривания подземного канала в направлении второй принимающей платформы. Процесс, проиллюстрированный фиг. 1-4, повторяют применительно к отрезку между второй исходной платформой и второй принимающей платформой вплоть до завершения установки между ними второго сегмента трубопровода. Описанный процесс продолжают далее до тех пор, пока трубопровод не будет установлен на всей длине своей трассы. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения На фиг. 1 представлен конкретный, не вносящий каких-либо ограничений вариант осуществления изобретения. Первая исходная платформа 11 расположена на удобном, достаточно близком расстоянии от первой принимающей платформы 12. На первой исходной платформе 11 установлена первая буровая установка 13 с первыми бурильными средствами 14, способными пробурить под поверхностью земли первичный (стартовый) канал 18 между первой исходной платформой 11 и первой принимающей платформой 12. На первой принимающей платформе 12 установлена вторая буровая установка 15 со вторыми бурильными средствами 16.-2 007197 В предпочтительном варианте выполнения изобретения первая буровая установка 13 представляет собой модифицированную пушпульную буровую установку, пригодную для бурения с помощью бурильных средств 14 подземного первичного канала (скважины малого сечения) 18. В других вариантах вторая буровая установка 15 также является пушпульной буровой установкой, способной захватить первые бурильные средства 14 для прикрепления их ко вторым бурильным средствам 16. В результате соединения первых и вторых бурильных средств 14 и 16 появляется возможность осуществлять совместное возвратно-поступательное перемещение первых и вторых бурильных средств 14, 16 с целью расширения поперечного размера канала 18. Согласно варианту, который представляется предпочтительным, первые бурильные средства 14 представляют собой гибкую трубу малого диаметра, которая проталкивается первой пушпульной буровой установкой 13 в направлении первой принимающей платформы 12. После того как будет пройден первичный (стартовый) канал, гибкая труба 14 присоединяется ко второй гибкой трубе малого диаметра, которая была размещена на принимающей платформе. При этом специалистам должно быть понятно, что, не выходя за пределы настоящего изобретения,вместо гибкой трубы в качестве бурильных средств могут быть применены и другие устройства, например колонна обсадных труб или наращиваемая бурильная труба. Аналогичным образом, изобретение может быть реализовано и с буровыми установками других типов, например с горизонтальными буровыми установками (особенно в случае использования бурильных средств в виде колонны обсадных труб или бурильной трубы). При этом секции обсадной колонны или бурильной трубы, в отличие от гибкой трубы, которая наматывается на барабан, могут складываться или иным образом складироваться на буровых платформах. Настоящее изобретение может быть реализовано и при замене вторых бурильных средств 16 на пустую катушку или барабан. В подобных случаях первые бурильные средства 14 извлекаются и наматываются на барабан, так что данные бурильные средства 14 могут совершать возвратно-поступательное перемещение между исходной и принимающей платформами с намоткой на барабаны и с размоткой с них. В других вариантах вторые бурильные средства 16 вообще не используются, а вторая пушпульная буровая установка 15 используется для того, чтобы проталкивать бурильную трубу или колонну обсадных труб в обратном направлении через проделанный канал к первой исходной платформе 11. В одном из конкретных вариантов первые бурильные средства 14 присоединяют непосредственно к бурильной трубе или к колонне обсадных труб, так что первая исходная платформа 11 используется для того, чтобы способствовать перемещению трубы или колонны обсадных труб через подземный канал путем вытягивания указанной трубы в обратном направлении, т.е. в сторону первой исходной платформы. В это же время первая принимающая платформа используется для проталкивания данной трубы в проделанный канал и через него. В некоторых вариантах, после того как первые бурильные средства 14 выйдут на поверхность 17 земли вблизи первой принимающей платформы 12, от первых бурильных средств 14 отделяют пилотную буровую головку, которая использовалась для облегчения проходки канала 18. Эта пилотная буровая головка заменяется на соединительную деталь (например, в виде шарнирного элемента или захвата), которую присоединяют к более крупной буровой головке, установленной на вторых бурильных средствах 16. В результате становится возможным с помощью первой пушпульной буровой установки 13 протягивать эту более крупную буровую головку через канал 18 в обратном направлении. Одновременно вторая пушпульная буровая установка 15 вталкивает данную буровую головку в указанный канал. В других вариантах для осуществления процесса расширения канала используется также спускаемый в канал электродвигатель. Этот электродвигатель обеспечивает дополнительную мощность для перемещения более крупной буровой головки с соответствующим уменьшением мощности, которая требуется от первой и второй пушпульных буровых установок 13, 15. Использование данного варианта улучшает также стабильность канала (скважины) в процессе бурения, поскольку в этом случае, благодаря усилию в горизонтальном направлении, прикладываемому к более крупной буровой головке со стороны электродвигателя,минимизируются вертикальные усилия, прикладываемые к первым бурильным средствам 14 и ко вторым бурильным средствам 16 со стороны первой и второй пушпульных буровых установок. Согласно конкретному варианту изобретения осуществление способа по изобретению начинается с закрепления пилотной буровой головки 20 на гибкой трубе 14 с последующим использованием первой пушпульной буровой установки 13 для вталкивания (возможно, с вращением) пилотной буровой головки 20 в прилегающую к буровой установке поверхность 17 земли. При этом под поверхностью 17 земли между первой исходной платформой 11 и первой принимающей платформой 12 формируется канал 18, в который постоянно подается разматываемая гибкая труба. В процессе работы выдвинутая вперед гибкая труба 14 в случае необходимости может быть выведена из первой части канала 18 для того, чтобы снабдить ее другой буровой головкой. Такой вариант может, например, иметь место, если первая буровая головка близка к выходу из строя. Замена пилотной буровой головки 20, используемой при первой проходке канала 18, буровой головкой с более твердой режущей кромкой может также оказаться необходимой в случаях, когда участок, к которому подведена пилотная буровая головка, по мере углубления канала и удлинения его горизонтальной части под поверхностью 17 земли становится более твердым или каменистым.-3 007197 В некоторых вариантах и первая исходная платформа 11, и первая принимающая платформа 12 дополнительно содержат многофункциональные взаимосвязанные платформенные модули, по меньшей мере, один из которых оборудован соответствующими средствами для сматывания гибкой трубы 14. При этом, однако, либо первая исходная платформа 11, либо первая принимающая платформа 12 могут быть заменены какой-либо иной обычной буровой платформой (например, известной платформой, снабженной установкой горизонтального бурения), которые в типичном варианте устанавливаются на гравийную подушку, на покрытие из металлических плит, ледовую подушку, транспортное средство на воздушной подушке, грузовик или иную подходящую опорную структуру. Расстояние, на которое первая принимающая платформа 12 отстоит от первой исходной платформы 11, а также глубина и угол наклона, под которым первичный канал 18 входит в поверхность 17 земли,существенно зависят от тактических соображений, определяемых характером участка бурения, а также вопросами, связанными с условиями получения разрешения на бурение и доступ к участку. Например,буровые операции могут быть связаны с прокладкой трубопроводной системы под каким-либо наземным препятствием (в частности, озером, городом или низколежащим бассейном грунтовых вод). В таком случае для того, чтобы определить расстояние между первой исходной платформой 11 и первой принимающей платформой 12 с достаточным запасом надежности, желательно тщательно рассчитать как минимальную глубину прокладки подземного канала, внутри которого впоследствии будет проложен трубопровод, так и угол, под которым нитка трубопровода должна быть изогнута по отношению к поверхности земли. Как правило, необходимо очень тщательно определять начальную глубину, на которую нужно вывести первичный канал 18. В некоторых случаях из геодезических соображений представляется желательным установить через соответствующие интервалы на поверхности 17 земли маяки для задания направления (не изображены), чтобы гарантировать, что прокладываемый под землей трубопровод проходит в пределах заданных параметров. В других случаях главные трудности могут быть связаны с ограничениями со стороны управляющих органов, а не с какими-либо проблемными особенностями участка, через который осуществляется проходка. Кроме того, выданное разрешение на проходку может просто требовать прокладки трубопровода, полностью расположенного под поверхностью земли. В подобных ситуациях глубина, на которой производится проходка, а также угол заглубления могут иметь несколько меньшее значение при условии соблюдения требований, включенных в разрешение (например, в отношении прокладки трубопровода полностью под землей). В некоторых вариантах, одновременно с ведением буровых работ на участке между первой исходной платформой 11 и первой принимающей платформой 12, может быть начато сооружение второй принимающей платформы 19. В одном из таких вариантов сооружение второй принимающей платформы 19(оборудованной пушпульной буровой установкой и системой разматывания/наматывания гибкой трубы) заканчивается примерно одновременно с завершением прокладки первого сегмента трубопровода между первой исходной платформой 11 и первой принимающей платформой 12. Как показано на фиг. 2, после того как был проложен первичный канал в направлении первой принимающей платформы 22, первая пушпульная буровая установка 23 используется для проталкивания гибкой трубы 24 под поверхностью 27 земли до тех пор, пока пилотная буровая головка 28 не выйдет на поверхность вблизи первой принимающей платформы 22. Как уже упоминалось, первая проходка расстояния между первой исходной платформой 21 и первой принимающей платформой 22 производится с использованием пилотной буровой головки 28, имеющей относительно небольшой диаметр, который будет обозначен как d1. В некоторых вариантах глубину подземного канала относительно расположенной над ним поверхности 27 выбирают таким образом, чтобы почва или скальные породы, сквозь которые проходит канал,обеспечивали требуемую стабильность. В других вариантах, например в случае трубопроводных систем,прокладываемых в арктических регионах, подземный канал должен быть расположен заведомо ниже зоны таяния для того, чтобы гарантировать, что трубопровод останется погруженным в землю, когда будет происходить оттаивание грунта во время теплых сезонов. Согласно одному из вариантов глубина подземного канала составляет менее 150 м, тогда как в других вариантах эта глубина превышает 150 м. В соответствии с вариантом, который представляется предпочтительным, подземный канал прокладывается на глубине, составляющей 6-100 м относительно поверхности 27 земли. В других вариантах глубина подземного канала выбирается с учетом, прежде всего, экологических соображений или соображений безопасности. Например, в некоторых случаях подземный канал прокладывается между водонепроницаемыми геологическими формациями или ниже таких формаций для того, чтобы любые утечки из трубопровода удерживались в пределах данных формаций и никакие загрязняющие вещества не могли достичь уровня поверхности 27 земли. В любом случае, после того, как формирование подземного канала между платформами будет завершено, гибкую трубу ориентируют в направлении поверхности таким образом, чтобы пилотная буровая головка 28 вышла на поверхность в точке, близкой к первой принимающей платформе 22. В некоторых вариантах после этого пилотную буровую головку 28 отделяют от гибкой трубы 24 и заменяют соединительным элементом, который прикрепляют к собранной плети или колонне труб, например, обсад-4 007197 ных, после чего гибкую трубу вытягивают в направлении первой исходной платформы с помощью первой пушпульной буровой установки 23. В других вариантах вторая пушпульная буровая установка 25 одновременно проталкивает трубы через канал в направлении первой исходной платформы. В некоторых вариантах после того как пилотную буровую головку 28 отделяют от гибкой трубы 24, эта гибкая труба может быть выбрана второй пушпульной буровой установкой 25 и намотана на свободную принимающую катушку 26. В одном из вариантов после этого гибкую трубу 24 перематывают в прямом и обратном направлениях между первой пушпульной буровой установкой 23 и второй пушпульной буровой установкой 25 для того, чтобы увеличить диаметр проделанного подземного канала. Когда процесс формирования подземного канала между первой исходной платформой 21 и первой принимающей платформой 22 близится к завершению, должно завершаться также и сооружение второй принимающей платформы 29. Как можно видеть из фиг. 2, сборка платформенных модулей в процессе сооружения второй принимающей платформы 29 завершается и данная платформа оборудуется третьей пушпульной буровой установкой примерно одновременно с полным завершением проходки подземного канала между первой исходной платформой 21 и первой принимающей платформой 22. Из фиг. 3 можно видеть, что после прокладки подземного канала между первой исходной платформой 31 и первой принимающей платформой 32, когда первые бурильные средства 34 выведены на поверхность 37, пилотную буровую головку удаляют и заменяют ее на соединительный элемент (например,на шарнирный или вращающийся захват). После этого начинается выпуск вторых бурильных средств 36 с первой принимающей платформы 32, причем в предпочтительном варианте вторые бурильные средства 36 представляют собой вторую гибкую трубу, снабженную устройством для расширения скважины. В некоторых вариантах вторые бурильные средства 36 содержат второй соединительный элемент (также представляющий собой шарнирный или вращающийся захват) и буровую головку 38 большего размера,имеющую диаметр d2. При этом второй соединительный элемент соединяют с первым соединительным элементом, расположенным на конце первой гибкой трубы. Согласно другим вариантам устройство для расширения диаметра содержит дополнительно электродвигатель, опускаемый в канал, чтобы способствовать продвижению более крупной буровой головки 38 и соединенных гибких труб через подземный канал в обратном направлении. Поскольку в данном случае используются две связанныe гибкиe трубы, вторая пушпульная буровая установка 35 используется для того, чтобы вталкивать соединенные трубы в подземный канал и далее проталкивать их по каналу в направлении первой исходной платформы 31. Продвижение гибких труб дополнительно облегчается за счет вытягивания этих труб посредством первой пушпульной буровой установки 33 через подземный канал в направлении первой исходной платформы 31. В любом из вариантов производят также дальнейшее увеличение диаметра подземного канала путем последовательного возвратно-поступательного перемещения гибкой трубы по данному каналу. Согласно предпочтительному варианту процесс расширения подземного канала дополнительно включает удаление пилотной буровой головки с диаметром d1 и замену ее на буровую головку 38 большего размера с диаметром d2. В этом случае первая пушпульная буровая установка 33 используется в качестве тянущей установки, обеспечивающей вытягивание буровой головки 38, закрепленной на гибкой трубе, в направлении первой исходной платформы 31. При этом вторая пушпульная буровая установка 35, установленная на первой принимающей платформе 32, служит в качестве толкающей установки, обеспечивающей проталкивание буровой головки 38 в направлении первой исходной платформы 31 самостоятельно или в сочетании с опущенным в канал электродвигателем (не изображен). Если это необходимо,процесс расширения канала путем возвратно-поступательных перемещений повторяют, увеличивая размеры используемых буровых головок, т. е. последовательно применяя буровые головки с диаметрами d3,d4, dn до тех пор, пока подземный канал, формируемый между первой исходной платформой 31 и первой принимающей платформой 32, не приобретет требуемый диаметр, а также стабильность и однородность, необходимые для ввода в него плети труб, образующих трубопровод, или обсадных труб. Как показано на фиг. 4, после того как подземный канал был разбурен до требуемого диаметра,первую пушпульную буровую установку 43 используют для того, чтобы вталкивать в канал в направлении первой принимающей платформы 42 собранные трубы, образующие трубопровод, или обсадные трубы. Согласно предпочтительному варианту последний из буров, использовавшийся для расширения канала, удаляют со вторых бурильных средств 46 и заменяют соединительным элементом (например,шарнирным или каким-либо иным захватом), который прикрепляют к концу сегмента труб 48 (включая обсадные трубы). Благодаря этому вторая пушпульная буровая установка 45 может способствовать прокладке труб 48 путем вытягивания их в направлении первой принимающей платформы 42. Одновременно первая пушпульная буровая установка 43 проталкивает трубы 48 от первой исходной платформы 41 вглубь подземного канала. В некоторых вариантах желательно использовать набор взаимосвязанных трубных сегментов меньшей длины. Это позволит сделать линию несколько более гибкой и не столь чувствительной, как трубопровод из единого, жесткого отрезка трубы, к горизонтальным сдвиговым усилиям, вызываемым подвижками геологических формаций или аналогичными явлениями. В других вариантах используются-5 007197 концентричные сегменты труб, так что любые возможные утечки удерживаются в объеме трубопровода; кроме того, при этом внутренние части трубопровода лучше защищены от замораживания. В варианте, который иллюстрируется фиг. 4, недостающее оборудование, которое требуется установить на вторую принимающую платформу для того, чтобы она могла участвовать в следующем этапе прокладки трубопровода, поставляется и собирается одновременно с процессом установки труб 48(включая обсадные трубы) в подземный канал. В частности, на данном этапе производят установку третьего барабана (катушки) 44 с гибкой трубой или пустого барабана, пригодного для наматывания на него гибкой трубы, и присоединяют данный барабан к установленной на этой платформе пушпульной буровой установке. После этого вторая принимающая платформа готова к началу операций сразу же после того, как будет завершена прокладка первого сегмента трубопровода. В предпочтительном варианте барабан 44, установленный на второй принимающей платформе, это первый барабан, который до этого использовался на первой исходной платформе 41 во время начальной стадии процесса бурения. Благодаря данному решению, состоящему в повторном использовании таких устройств, как барабаны и пушпульные буровые установки, на последовательных стадиях процесса проходки, по мере установки очередных сегментов трубопровода, сокращается общее количество компонентов системы по изобретению. На фиг. 5 представлен момент, когда бурение под трубопровод и установка сегмента 59 трубопровода между первой исходной платформой и первой принимающей платформой 52 полностью завершены. При этом первая исходная платформа преобразована для использования в качестве добывающей платформы. Первая пушпульная буровая установка, ранее размещенная на первой исходной платформе, перенесена далее вдоль трассы трубопровода в связи с началом сооружения последующих принимающих платформ. С этой целью оборудование и платформенные модули транспортируются, как это было описано ранее, с помощью соответственно модифицированных наземных, воздушных или водных транспортных средств или каким-либо иным подходящим образом, определяемым конкретными экологическими или экологическими/нормативными соображениями. Как было упомянуто выше, пушпульная буровая установка, ранее использовавшаяся на первой исходной платформе, перемещена на третью принимающую платформу 51 и установлена на ней, как пушпульная буровая установка 53. После этого третья принимающая платформа 51 готова к проведению операций, как только будет завершена установка сегмента трубопровода между второй исходной платформой 52 (которая ранее служила в качестве первой принимающей платформы) и второй принимающей платформой 61. На данной стадии вторые бурильные средства 56 (например, гибкая труба, буровая труба, обсадные трубы) используются для пробуривания первичного (стартового) канала 60 в направлении второй принимающей платформы 61. Как и раньше, отрезок гибкой трубы достаточно большой длины формирует скважину малого диаметра (подземный канал) между второй исходной платформой 52 и второй принимающей платформой 61. После того как формирование подземного канала с использованием описанной технологии его расширения путем возвратно-поступательных перемещений бурильных средств будет завершено, в канал вводят собранный сегмент труб (образующих трубопровод или обсадные трубы), что позволяет завершить прокладку еще одного законченного сегмента трубопровода. После этого вторая принимающая платформа 61 становится третьей исходной платформой, т.е. служит для установки третьего сегмента трубопровода в направлении третьей принимающей платформы. Затем описанный процесс повторяется снова и продолжается до тех пор, пока не будет завершена прокладка трассы трубопровода в направлении главного трубопровода, или терминала-хранилища, или какой-либо иной конечной точки, в которую должна транспортироваться текучая среда. Согласно одному из вариантов изобретения состыковка сегментов трубопровода осуществляется на поверхности для того, чтобы обеспечить удобный доступ к трубопроводу средствам его очистки, а также для инспекций его состояния. Однако зоны сопряжения сегментов могут также располагаться в колодцах, подземных полостях или в иных зонах, расположенных под поверхностью 57 земли. В некоторых вариантах предусматривается наличие люков, которые обеспечивают доступ и контроль сохранности и которые распределены по длине трубопровода. Например, подобные люки могут находиться в точке установки одной или нескольких платформ, используемых в процессе прокладки трубопровода. Благодаря этому обеспечивается возможность выполнять операции по обслуживанию и по контролю сохранности после завершения прокладки трубопровода и начала транспортирования по нему текучей среды. В других вариантах в некоторых точках по длине трубопровода оставляют частично разобранные платформы, на которых размещены контрольные клапаны илиустройства для запуска и приема подвижных средств очистки трубопровода. Одновременно эти платформы представляют собой промежуточные точки доступа внутрь трубопровода для выполнения операций по техническому обслуживанию и контролю сохранности. Специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что хотя изобретение было описано и проиллюстрировано как последовательный процесс, предусматривающий пробуривание серии подземных каналов между последовательно расположенными исходными и принимающими точками с последующей установкой в эти каналы сегментов трубопровода, изобретение может быть реализовано-6 007197 также и в форме параллельного процесса, в ходе которого производят одновременное пробуривание нескольких каналов между несколькими точками и установку в эти каналы сегментов трубопровода. Суммируя данное описание, следует отметить, что способ и система для прокладки и технического обслуживания трубопроводов по настоящему изобретению предусматривают сборку множества взаимосвязанных платформенных модулей в буровые платформы, с которых осуществляется гибкий процесс установки сегментов трубопровода, после чего платформы могут транспортироваться в другие точки,распределенные по трассе трубопровода, и собираться в этих точках. При этом различные сегменты сооружаются аналогичным образом либо одновременно, либо последовательно с применением модифицированных технологий горизонтального бурения, описанных выше. В конечном итоге обеспечивается установка вдоль желаемой трассы трубопровода серии смежных сегментов трубопровода при минимальных и только временных повреждениях смежных участков поверхности. Приведенное описание служит только иллюстративным целям и не предназначено для освещения всех возможных аспектов настоящего изобретения. Кроме того, хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано только применительно к нескольким примерам его осуществления, для специалистов в данной области будет понятно, что в форму и детали осуществления изобретения могут быть внесены незначительные изменения, модификации и дополнения, не выходящие за границы идеи и объема изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система для прокладки и технического обслуживания трубопровода, содержащая первую исходную платформу, установленную в первой точке бурения; первую принимающую платформу, установленную во второй точке бурения; первую установку направленного бурения, размещенную на первой исходной платформе; и первые бурильные средства, размещенные на первой исходной платформе, причем первая установка направленного бурения выполнена с возможностью проталкивания первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения таким образом, что первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первая установка направленного бурения представляет собой первую пушпульную буровую установку. 3. Система по п.2, отличающаяся тем, что первая пушпульная буровая установка выполнена с возможностью вытягивания собранной плети труб и/или колонны обсадных труб, находящейся (находящихся) на первой принимающей платформе, в направлении к первой исходной платформе через указанный подземный канал, пробуренный первыми бурильными средствами. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вторую установку направленного бурения, размещенную на первой принимающей платформе. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что вторая установка направленного бурения представляет собой вторую пушпульную буровую установку. 6. Система по п.4, отличающаяся тем, что первая принимающая платформа содержит вторые бурильные средства. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые и/или вторые бурильные средства содержат гибкую трубу. 8. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые и/или вторые бурильные средства дополнительно содержат соединительный элемент. 9. Система по п.8, отличающаяся тем, что первые бурильные средства содержат первый соединительный элемент, а вторые бурильные средства содержат второй соединительный элемент. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что один или каждый из первого и второго соединительных элементов представляет собой шарнирный соединительный элемент. 11. Система по п.9, отличающаяся тем, что один или каждый из первого и второго соединительных элементов представляет собой захват. 12. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые бурильные средства дополнительно содержат пилотную буровую головку. 13. Система по п.12, отличающаяся тем, что вторые бурильные средства дополнительно содержат устройство для расширения указанного канала. 14. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала содержит буровую головку с диаметром большим, чем диаметр пилотной буровой головки. 15. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала дополнительно содержит соединительный элемент. 16. Система по п.13, отличающаяся тем, что устройство для расширения указанного канала дополнительно содержит электродвигатель, опускаемый в указанный канал. 17. Способ прокладки и технического обслуживания трубопровода, включающий-7 007197 установку первой исходной платформы в первой точке бурения; установку первой принимающей платформы во второй точке бурения; размещение первой установки направленного бурения на первой исходной платформе; размещение первых бурильных средств на первой исходной платформе; проталкивание посредством первой установки направленного бурения первых бурильных средств от первой точки бурения в направлении второй точки бурения таким образом, что первые бурильные средства пробуривают подземный канал между первой исходной платформой и первой принимающей платформой. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что указанное размещение первой установки направленного бурения на первой исходной платформе состоит в размещении на указанной платформе первой пушпульной буровой установки. 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает вытягивание, посредством первой пушпульной буровой установки, собранной плети труб и/или колонны обсадных труб, находящейся (находящихся) на первой принимающей платформе, в направлении к первой исходной платформе через указанный подземный канал, пробуренный первыми бурильными средствами. 20. Способ по п.17, отличающийся тем, что дополнительно включает размещение второй установки направленного бурения на первой принимающей платформе. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что указанное размещение второй установки направленного бурения на первой принимающей платформе состоит в размещении на указанной платформе второй пушпульной буровой установки. 22. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно включает размещение вторых бурильных средств на первой принимающей платформе. 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанное размещение первых и/или вторых бурильных средств включает размещение гибкой трубы. 24. Способ по п.22, отличающийся тем, что указанное размещение первых и/или вторых бурильных средств включает размещение соединительного элемента. 25. Способ по п.24, отличающийся тем, что размещение первых бурильных средств включает размещение первого соединительного элемента, а размещение вторых бурильных средств включает размещение второго соединительного элемента. 26. Способ по п.25, отличающийся тем, что указанное размещение первого и/или второго соединительных элементов включает размещение шарнирного соединительного элемента. 27. Способ по п.25, отличающийся тем, что указанное размещение первого и/или второго соединительных элементов включает размещение захвата. 28. Способ по п.22, отличающийся тем, что размещение первых бурильных средств включает размещение пилотной буровой головки. 29. Способ по п.28, отличающийся тем, что размещение вторых бурильных средств включает размещение устройства для расширения указанного канала. 30. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение буровой головки с диаметром большим, чем диаметр пилотной буровой головки. 31. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение соединительного элемента. 32. Способ по п.29, отличающийся тем, что размещение устройства для расширения указанного канала включает размещение электродвигателя, опускаемого в указанный канал.
МПК / Метки
Метки: прокладки, трубопроводов, обслуживания, минимальным, способ, грунта, повреждением, технического, система
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-7197-sposob-i-sistema-dlya-prokladki-i-tehnicheskogo-obsluzhivaniya-truboprovodov-s-minimalnym-povrezhdeniem-grunta.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и система для прокладки и технического обслуживания трубопроводов с минимальным повреждением грунта</a>
Предыдущий патент: Прочно насаженный топор или молоток
Следующий патент: Портативное устройство для разрушения горной породы
Случайный патент: Анкер для крепления облицовочной стены к блокам из ячеистого бетона