專利名稱：井下干預的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實用的、低成本模塊化的、可重復使用的管件/自支撐立管(SSR， Self Supporting Riser)，和用于將經受強的運動的船連接(interface)到SSR的構造(provision)。所述SSR可以在寬的水深范圍內和強水流的區(qū)域內容易地安裝和回收 (recovered) 0已安裝的SSR可以處于無人照看的狀態(tài)下。此外，所述SSR可以構造成通過 SSR使用撓性管(coiled tubing)、鉆探管的接頭或者鋼絲繩設備對油井進行維修，并且來自鉆探到海底下方深處的化石油氣儲層的油井的流體可以通過SSR直接運到船上。
背景技術：
本發(fā)明涉及一種實用的、低成本的、可重復使用的自支撐立管(SSR)，所述自支撐立管(SSR)由模塊化的管狀接頭和特制接頭制成，所述模塊化的管狀接頭和特制接頭可以可交換地組裝和重新組裝以用于不同的位置和應用。此外，本發(fā)明涉及用于通過SSR在油井中井下作業(yè)的，SSR與在經受全部6個自由度上的較強的運動的船之間的連接，所述運動包括垂蕩(heave)、縱搖(pitch)和橫搖(roll)運動。獨立的或者自支撐立管的概念是已知的，并且已經用于幫助從油井的近海采油。 現有技術的SSR典型地最少包括海底上的錨或者基礎設施連接位置；管接頭；浮力；以及用來使用的接口。先前的SSR典型地設計為強調立管的安裝功能并且通常很少注意到安裝并且甚至較少考慮到立管的移除。已經主要通過近海移動式鉆井裝置(M0DU，Mobile Offshore Drilling Unit)來執(zhí)行深水衛(wèi)星油氣井中的井下干預，所述近海移動式鉆井裝置(MODU)能夠部署由船舶支撐的立管并且能夠部署鉆探管通過立管向下進入到油井中。衛(wèi)星井是一種不能從固定的或者系泊處的表面采油設施豎直地進入的油井。MODU是一種巨大的、高成本的、多種用途的船，考慮到可以從部分耗盡的儲層回收的副產品有限，該船舶經常的在經濟上是并不合理的
發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種用于自支撐立管(SSR)的設計、安裝、使用、回收以及重復使用的新穎的方法和裝置，所述自支撐立管(SSR)用于不在平臺下方的油井。本發(fā)明的SSR使用標準接頭，所述標準接頭可以被回收、被潛在地存庫、以及被重新組合成不同構造以用于不同的目的或位置。強調了在使用和回收SSR時使用經受強的運動的較小船的方法和裝置，尤其強調了用于通過SSR進行井下干預和油井維修的方法、裝置和船。


圖1是用于井下干預的新穎的船構造的示意圖；圖IA是用于井下干預的、具有在船井(moon pool)上方和船井中的穩(wěn)定系統(tǒng)的一個實施例的船構造的頂部等距視圖(isometric view)；圖2是在具有船甲板剪切的穩(wěn)定系統(tǒng)的等距視圖；圖2A是處于其最低位置的穩(wěn)定的垂蕩平臺的示意側視圖；圖2B是處于其最高位置的穩(wěn)定的垂蕩平臺的示意側視圖；圖2C是用于垂蕩平臺的液壓系統(tǒng)的示意圖；圖2D是處于一個位置的穩(wěn)定的縱搖和橫搖框架的示意側視圖；圖2E是處于與圖2D中的位置相反的位置的穩(wěn)定的縱搖和橫搖框架的示意側視圖；圖2F是用于縱搖和橫搖框架的液壓系統(tǒng)的示意圖；圖2G是示出其它細節(jié)的用于縱搖和橫搖框架的液壓系統(tǒng)的示意圖；圖3是具有連接工具以組裝立管延伸部的穩(wěn)定系統(tǒng)的垂蕩平臺的等距視圖；圖4是在組裝立管延伸部時的穩(wěn)定系統(tǒng)的垂蕩平臺的等距視圖；圖5是具有將要連接到現有SSR的立管延伸部的干預船的示意圖；圖6是在立管延伸部上方具有撓性管噴射器(injector)的立管接口系統(tǒng)的示意圖；圖6A是穩(wěn)定系統(tǒng)的框架上的承載圈和立管延伸部上的承載肩部互鎖在一起的等距剖視圖，該剖視圖示出用于艏搖(yaw)補償的構造；圖6B是承載圈和立管延伸部上的承載肩部互鎖在一起的示意剖視圖；圖7是在垂蕩平臺處于較低位置時在從卷軸(reel)到立管接口系統(tǒng)上的噴射器之間的撓性管的圓弧的示意圖；圖7A是在垂蕩平臺處于較高位置時在從卷軸到立管接口系統(tǒng)上的噴射器之間的撓性管的圓弧的示意圖；圖8是在立管延伸部從SSR斷開并且脫離SSR時干預船的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的自支撐立管(SSR)容易地構造成在油井中提供井下干預。用于安裝或者回收和干預的船是小型船。本發(fā)明特別感興趣的海底油井是那些水深約500英尺至約10，000英尺的近海處鉆探出的并且不在主要設施下方的海底油井。因而，本發(fā)明的SSR是實質性的結構。SSR從海底向上延伸，SSR的頂部接近水面但在水面下方，并且典型地處于波浪層(wave zone) 和船舶交通的下方。本發(fā)明的模塊化的部件可以組裝成獨特的SSR構造，并且安裝成滿足深度要求、諸如在位置處存在的水流的參數要求、以及具體的應用需要的要求，而且適應特定的現有的井口或者采油樹。與SSR連接的油氣(hydrocarbon)開采設備可以是海底架構(architecture)，例如井口連接器側面(井口)；豎直的采油樹或者水平的采油樹(采油樹)；或者油氣開采系統(tǒng)的海底基礎設施的其它元件。當不在井口或者采油樹上使用時，SSR可以暫時通過鋼絲索的繩索(或多條繩索)、軟繩索、或者鏈條系泊住，或者暫時通過機械連接到錨系泊住，所述錨例如是在海底處的吸力樁、或者重力錨、或者埋入錨。SSR可以類似地被系泊住以用于油井測試功能或者開采功能，而不是被剛性地連接到海底基礎結構的元件。用于連接索具以進行系泊的構造可以被包含到SSR的下端部處的特制接頭中以幫助在SSR的服務周期之前、之間或者之后將索具連接到錨。也可以通過將系泊套圈(collar)或者軛(yoke)固定在立管上以壓靠在 SSR上的法蘭或者其它裝置上來連接索具。用于系泊的索具構造布置成使得當索具被錨固時海底關閉裝置(Seafloor shutoff device)可以為SSR的一部分，或者通常在海底關閉裝置上方的SSR元件可以被系泊到不帶有海底關閉裝置的錨。該布置幫助SSR從其海底關閉裝置斷開并且將海底關閉裝置留在采油樹或者井口上。該系統(tǒng)布置也幫助SSR的水下重新配置。具有諸如海底關閉裝置的活動元件 (active component)的特制接頭可以構造成在活動元件的每一側上具有遠程可操作連接器。打開活動元件上方的連接器可允許活動器件上方的SSR分段被錨固定?；顒悠骷路降倪B接器可以繼而被打開，并且活動器件可以被收回以用于維修或重新配置。類似地，SSR 中不再需要的活動器件可以被停放(parked)下來或者被回收，而SSR的其余部分不回收。構造成用于井下干預的船本發(fā)明包括用于小型船的新穎構造，可能具有大約150英尺至300英尺的長度，配備成在表面條件下通過自直立立管進行井下干預，否則所述表面條件會阻止經受強的垂蕩運動、縱搖運動和橫搖運動的小型船執(zhí)行操作。優(yōu)點包括較低成本的船；較少的船員；較少的日工資；以及更接近于港口以進行轉移。本發(fā)明解決了必要的立管與船的連接以允許來自小型船的井下操作?，F在參照圖1和1A，示出船35，所述船舶35與用于以配備立管的方式安裝立管的船舶不同，但是具有類似之處，例如具有船井(該船井也許較小)。最大不同之處在于船舶 35具有1)立管船接口系統(tǒng)60和2)卷軸59，所述卷軸59具有撓性管和/或鋼絲繩；以及用于撓性管或者鋼絲繩的、進行井下干預的額外的設備。立管船舶接口系統(tǒng)新穎的立管船接口系統(tǒng)(RVI)60幫助使用SSR來進行井下干預，并且?guī)椭ㄟ^使用小型船舶的SSR的油井維修。SSR的特性使得SSR趨向于對外部施加的張力的大小及外部施加的張力的變化較敏感。小型船的特性在于，它們響應波浪和涌浪的運動大于較大的船的響應波浪和涌浪的運動，并且基本大于平臺或者浮動的采油設施的運動。因此，與現有技術所提供的接口相比，SSR與小型船舶之間的接口要求更大的運動范圍和更小的張力變化。撓性管噴射器還必須與船舶運動隔離，并且所部署的管的重量通常從噴射器垂下。意外狀況，例如所部署的管的分離，或者管相對于噴射器的滑動，可以導致遠大于SSR可以承受的突然的負載偏移。該主題的RVI在SSR與任何尺寸的、適于為使用撓性管的井下干預提供所需要的操作支持的船之間提供實用的接口，并且該主題的RVI具有適當的控制范圍和控制復雜度以確保從小型船的撓性管的工作的實用性。RVI 60包括安裝在船上的穩(wěn)定系統(tǒng)62 ；和連接到SSR的頂部的立管延伸部64。 本發(fā)明的目的是提供一種立管延伸部，所述立管延伸部可以通過穩(wěn)定系統(tǒng)支撐設備在張力下被固定和保持，并且被固定到受到全部6個自由度運動的船，所述6個自由度運動包括垂蕩、縱搖和橫搖。本文所述的RVI系統(tǒng)60使明顯小于典型的深水MODU的船來維持連接到SSR的立管延伸部中的張力，并且當立管延伸部以及安裝在立管延伸部上方的每個物件相對于陸地保持基本固定而且船能夠以縱搖、橫搖和垂蕩自由運動并且具有合理的艏搖、縱蕩(surge) 和橫蕩(sway)(位置)的自由度范圍時，來支撐在立管延伸部上方的設備的重量。在船舶保持與立管延伸部的結構接合時，全部六個自由度是適應(accommodated)的。當受到強的運動的船被連接到自支撐立管(SSR) 10，所述自支撐立管(SSR) 10連接到在開闊的海的海底處設置的油氣開采架構(設備)時，該方法和裝置具有尤其高的效用。假設本文的SSR 與在別處所述的SSR類似，具體地如在SN 12/714，919中所述的。如上所述的RVI系統(tǒng)60 包括穩(wěn)定系統(tǒng)62和立管延伸部64，以下將詳細地說明。穩(wěn)定系統(tǒng)參照圖2，示出了穩(wěn)定系統(tǒng)62的等距視圖，所示出的穩(wěn)定系統(tǒng)62具有船甲板33的剪切，以便可以更加容易地解釋垂蕩、縱搖和橫搖構造。穩(wěn)定系統(tǒng)62包括垂蕩穩(wěn)定平臺66 以及縱搖和橫搖穩(wěn)定框架68。框架68示出在平臺66下方并且通過汽缸70 (也稱為縱搖和橫搖汽缸)保持。平臺66通過汽缸72 (也稱為垂蕩汽缸)支撐，所述汽缸72連接到船 35。導軌73 (也稱為垂蕩導軌)牢固地連接到船并且防止汽缸72的束縛(binding)和變形(racking)。顯而易見的是穩(wěn)定系統(tǒng)62可以以與所述的在船井處的布置方式類似的方式布置在向外延伸出來越過甲板的走廊上，主要的缺點是與船運動中心相距較大的距離。垂蕩穩(wěn)定構造垂蕩汽缸72固定到船舶35上并且安裝成使平臺66優(yōu)選地在位于船舶運動中心附近的船井的上方或者該船井內運動。參照圖2A和2B，垂蕩穩(wěn)定平臺66相對于甲板上下移動，但是否則還可以固定到船舶。圖2A示出處于其最低位置(船舶和甲板在其上方)的平臺66;而圖2B示出處于其最高位置(船舶和甲板在其下方)的平臺66。垂蕩穩(wěn)定功能允許平臺與甲板保持平行并且在固定到船舶的導軌73上運行。導軌73支撐平臺66和汽缸72以防變形并且?guī)椭缭酱?。汽缸可以被建立、被連接、或者被固定在龍骨結構、子甲板或者主甲板上。可替代地，汽缸可以從支撐導軌73的頂部的結構懸掛下來。汽缸72僅穩(wěn)定垂蕩，所以汽缸72僅垂直于甲板運動，從而汽缸72可以剛性地安裝到船。安裝在汽缸上的框架可以具有與汽缸沖程(stroke)長度一樣大的垂直運動范圍，所述汽缸沖程可能典型地是20英尺長。二十英尺長的汽缸(例如)將提供圍繞其沖程中點的+/-10英尺的運動。所述系統(tǒng)提供平臺，所述平臺相對于甲板的高度改變以保持立管延伸部(本文以下說明)與船垂蕩基本隔離。連接到這個平臺并且由該平臺支撐的結構可以向上延伸到任何高度并且可以向下延伸到船井中和船井以下。如果平臺高度的中點處于船運動中心以上，那么連接到平臺并向下延伸到船運動中心高度附近的結構可以提供用于安裝縱搖和橫搖穩(wěn)定裝置的優(yōu)選位置。用于垂蕩穩(wěn)定的液壓支撐和控制液壓垂蕩汽缸72的尺寸設定成使得最大負載除以所有汽缸的總橫截面面積得到合理的壓力，該合理的壓力典型的介于用于普通可用的液壓元件的3000到6000psi之間。垂蕩汽缸72可以是任何數量的，只要有適合的構造來配合它們的運動并且防止束縛。這些構造可以包括度量器具，所述度量器具例如定位汽缸使得這些汽缸圍繞負載中心適當地排列并且優(yōu)選地如圖2A和2B中所示的使平臺在導軌上運行。為了簡化控制，優(yōu)選圍繞負載的標稱(nominal)中心對稱地布置有偶數數量的汽缸，并且這些偶數數量的氣缸布置成對于通過載荷的標稱中心并平行于甲板畫出的任何直線而言，在該直線的每一側上對稱地排列相同數量的汽缸。液壓汽缸一起上下運動，只要通過導軌或者其它構造來防止束縛即可，所述其它構造例如是液壓系統(tǒng)的負載均衡和適當的設計。圖2C中用圖解法示出適當的四汽缸液壓回路。在該布置中，用于垂蕩汽缸72的下室的流體通過泵74供給，并且逆轉的循環(huán)流過部件75?？梢酝ㄟ^直接地或者間接地測量立管延伸部中的張力而獲得參考(reference)信號。如果立管延伸部張力降到標稱以下， 例如當船下沉時，則泵輸送流體到汽缸的下室80以延伸汽缸桿而維持垂蕩平臺66上的向上力。如果立管延伸部張力增大，例如當船上升時，流量調節(jié)部件75允許流體從汽缸的承載室80返回到收集器78，或者在不使用收集器78的情況下返回到蓄液器76，由此維持汽缸中的幾乎恒定的壓力以及立管延伸部中的幾乎恒定的張力。當能源守恒(energy conservation)重要時，泵從密封的蓄液器抽出流體并且將流體返回到所述密封的蓄液器，所述密封的蓄液器即是收集器78。對收集器78的密封和加壓通過減少越過泵74的壓力而減少該泵74上的負載。因而，泵僅需要越過收集器78與汽缸72的承載室80之間的壓差傳遞流體，并且加壓的蓄液器減少操作泵74所需要的能量。 當平臺66上的負載持續(xù)地變化時，經由收集器裝載泵79和相關閥(未示出)對收集器中的壓力的主動控制幫助限制該壓差的范圍。泵74通常由對立管延伸部中的張力直接地或者間接地測量而得到的信號來控制，以便使泵起到維持恒定的立管延伸部張力的功能。自動泵控制可以打開/關閉，但是自動泵控制優(yōu)選地與基于期望的(desired)立管延伸部張力與測量到的立管延伸部張力之間的差值的誤差信號成比例。例如，對于閉環(huán)控制而言，例如，可以比較參考與來自立管延伸部張力傳感器的負反饋以產生誤差信號?？商娲兀梢詮墓潭ǖ酱暗募铀儆?或多個加速計)得到控制，并且立管延伸部中的張力可以作為基于汽缸72的桿的平均延伸的比較的內循環(huán)(inner loop)反饋信號使用以保持基本上(essentially)以汽缸桿的延伸中點(mid-extension)為中心的操作范圍。當誤差信號大時導致泵速較大(并且當誤差信號變小時導致泵速較小)的控制系統(tǒng)促進穩(wěn)定的控制系統(tǒng)并且?guī)椭钚』瘡埩Φ淖兓?。越過泵74的壓力調節(jié)閥或者雙向減壓閥或者旁通閥75在泵出現故障的情況下單獨地促進收集器壓力上的臨時操作。如果泵不起作用，則立管延伸部的張力變化較大，所以包含有用于高可靠性的冗余的泵和構造。在液壓汽缸或者其它部件出現故障之后繼續(xù)起作用的構造通過增加的數量的汽缸而總體上更好地工作。
立管張力可以通過應變計(strain gages)、測力儀(load cells)、或者其它負載監(jiān)測裝置直接測量到。可替代地或者作為備用方案，立管張力可以通過測量與縱搖和橫搖汽缸的承載室共同的固定體積的液壓流體中的壓力，將測量值轉化成力，并且減去安裝在 RVI上的設備的重量而測量到?？商娲?，通過該途徑得到的參考信號可以用于控制垂蕩穩(wěn)定汽缸的抽吸以維持恒定的立管張力。在例如當立管延伸部未接合到SSR時的情形下或者在張力傳感器出現故障的情況下，垂蕩汽缸的控制可以轉換成由感測船垂蕩和感測垂蕩汽缸桿延伸的加速計的組合而得到的信號?？梢允褂萌魏螖盗康拇故幤?。為了簡化控制，優(yōu)選地圍繞立管延伸部對稱地排列有偶數數量的垂蕩汽缸。為了通過冗余增強可靠性，可以有兩組垂蕩汽缸。在正常的情形下，兩組垂蕩汽缸都可以共享(share)負載，但是每組垂蕩汽缸都適于在另一組垂蕩汽缸不支撐的情況下支撐全部負載。每組垂蕩汽缸都具有自己的液壓動力和控制系統(tǒng)。在任一組汽缸不能支撐其共享的負載的情況下，已經在另一組中的液壓流體將立即承擔負載， 并且張力誤差信號將導致相關泵繼續(xù)輸送適當體積的流體以維持立管和立管延伸部中的恒定的張力。這是優(yōu)于充氣系統(tǒng)(gas charged)的主要優(yōu)點，在充氣系統(tǒng)中位移必須改變以便使汽缸承擔更大的負載。還有用于封鎖任一組汽缸的構造以用于在另一組汽缸繼續(xù)起作用的同時維修該組汽缸?？v搖和橫搖穩(wěn)定構造立管延伸部中的張力(在本文別的地方更加詳細地說明)由船通過穩(wěn)定的框架68 和機構(mechanisms)提供，該機構允許船相對于陸地縱搖和橫搖的同時維持立管延伸部中的穩(wěn)態(tài)張力。參照圖2D和2E，承載縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸70連接在框架68和垂蕩平臺66之間。 這些汽缸70通過在它們端部處的樞轉軸86連接起來，以適應(accommodate)隨著船縱搖和橫搖，縱搖和橫搖汽缸70相對于立管和船舶二者的走向(alignment)的變化。該連接的順從范圍必須適用于期望的縱搖和橫搖穩(wěn)定范圍。在該范圍以外，結構約束件(未示出) 限制了這些汽缸的傾斜范圍以防止由于立管或者船圍繞由穩(wěn)定框架68所保持的立管延伸部的豎直軸線轉動(艏搖)而導致的變形。在船航向改變期間，產生變形的力可以是預期的。在距離立管延伸部的中線88的每兩英尺處放置縱搖和橫搖汽缸，這允許加或減九英寸的沖程以補償+/-20度的縱搖或者橫搖。更長的沖程將適應甚至更大的縱搖或者橫搖的角度，容易地提供相比于現有技術超過一個數量級的改進。如果汽缸是2英尺長，則汽缸桿可以從中心位置上下移動約一英尺，這可以補償約26度的縱搖或者橫搖。更長的汽缸或者更靠近立管延伸部的中線安裝汽缸，將適應更大的縱搖和橫搖的角度，并且反之亦然。 通過相似三角形的幾何學，能夠看出對于期望的縱搖和橫搖穩(wěn)定范圍而言，如果汽缸與立管延伸部相距的距離是原來的兩倍，則必須使汽缸的長度是原來的兩倍，如果汽缸與立管延伸部相距的距離是原來的三倍，則必須使汽缸的長度是原來的三倍，等等。汽缸位置以及汽缸數量的選擇使得汽缸直徑處于可用的且實用的范圍內。從而，用于張緊立管延伸部并且用于支撐其它穩(wěn)定設備的負載路徑從框架68通過縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸到達垂蕩穩(wěn)定框架并且通過垂蕩穩(wěn)定汽缸到達船的船體。來自汽缸的向上力維持立管延伸部中的張力。將接合裝置和縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸設置在船運動中心附近，最小化了相對運動并且?guī)椭鷾p小立管延伸部中的彎曲力矩(bending moments)和減小立管/船接口(RVI)系統(tǒng)中的非豎直的負載。用于縱搖和橫搖穩(wěn)定的液壓支撐和控制參照圖2D和2E，縱搖和橫搖穩(wěn)定液壓技術可以包括一批液壓汽缸70，所述一排液壓汽缸70或者如圖所示從垂蕩穩(wěn)定框架66懸掛下來或者安裝在垂蕩穩(wěn)定框架66上方，并且圍繞立管延伸部排列，優(yōu)選地排列在船運動中心附近，所述立管延伸部穿過穩(wěn)定框架68 中的開口 8和穩(wěn)定平臺66中的開口 6。可替代地，縱搖和橫搖汽缸70可以與它們的連接到框架68的汽缸端部(而不是汽缸桿)倒轉。如果汽缸70安裝在平臺66上方，則捕集的流體必須總是用于防止汽缸70 的平均延伸(extension)縮短。如果汽缸70從平臺66懸掛下來，則捕集的流體必須總是用于防止汽缸70的平均延伸增加。在正常操作中，立管延伸部中的張力以及框架上的其它設備的重力在汽缸70的承載室中產生液壓壓力?？v搖和橫搖穩(wěn)定可以通過將這些承載室相互連接并且通過捕集這些承載室自由共享的固定體積的流體而實現。參照圖2F，每個汽缸70都具有承載室X和非承載(non-load bearing)室Y。在閥84打開的情況下，泵和閥組件82從蓄液器83移除液壓流體以填充汽缸70的承載室X到期望的體積并且在必要的時候將流體傳送回到蓄液器。然后，汽缸通過閥84與泵隔離。然后，每個汽缸桿都可以延伸，只要其它汽缸縮回對應的距離即可，以便使所有汽缸的平均延伸不改變。可以通過連接到蓄液器83或者第二蓄液器85為每個汽缸的空載(unloaded)室提供適當的流體流動。當船開始(例如)在艉或者船尾處向上縱搖(參見圖2D和2F，汽缸70示出為船首在右側并且船尾在左側)時，框架68上的負載向船尾移動，并且不平均的負載導致流體從船尾汽缸流向前方汽缸70。因為汽缸70的承載室是連接起來的，所以流體自由地從較重負載的承載室流向較不重負載的承載室。因而，每個汽缸的延伸變化，直到均勻地共享負載為止。可以理解的是，因為插圖是二維的，由于船舶運動所導致的該流體的流動可以一次從一個、兩個或者三個汽缸開始(響應于同時的縱搖和橫搖)，以便使一個或多個余下的汽缸必須接受流體以平衡壓力，并且這在二維視圖中不能清楚地示出。由于立管具有從表面到海底的基本上豎直的軸線，并且船舶基本上定位在立管之上，所以立管延伸部中的彎曲力矩是最低的，并且當負載均勻地分布時該彎曲力矩保持豎直。從而，該布置允許船支撐立管延伸部，僅較低的彎曲力矩通過船縱搖運動和橫搖運動被引入到立管中。潮汐中的顯著變化將導致垂蕩汽缸的平均延伸不再處于它們的運動范圍的中點處，從而留下了處理船舶的極端豎直偏移的較小的可用范圍。這可以通過調節(jié)立管延伸部與穩(wěn)定框架68之間的連接點來補償。可以通過以下步驟實現相同的效果，即通過打開閥84并且使用泵82或者它的旁通閥來調節(jié)在縱搖/橫搖汽缸的承載的一側上捕集的流體的體積，從而延長或者減小它們的平均延伸。縱搖/橫搖汽缸的適當的設計長度則是所需的用于縱搖和橫搖穩(wěn)定的運動范圍，加上潮汐變化的修正值(allowance)，加上余量 (margin) 0因此，整個系統(tǒng)使船能夠維持立管延伸部中的幾乎恒定的張力并且能夠支撐住安裝在立管延伸部或者框架上的設備的重量，而同時立管和設備保持基本固定于陸地并且船能夠以縱搖、橫搖和垂蕩自由運動。通過船舶定位，縱蕩和橫蕩保持在容許限度內，所述船舶定位最常見的是通過參考衛(wèi)星的位置、聲學信標(acoustic beacon)、或者其它可用的參照物的動態(tài)定位(DP)來執(zhí)行。余下的船舶的一個自由度是艏搖。通常的做法是保持船進入海洋中或者處于向風側，這經常需要改變船的航向。較高的立管典型地具有適當的軸向柔度以適應大概90度至 180度的船舶航向變化。超過立管的柔度的航向變化可以通過提供適當的低摩擦支承面來適應，所述適當的低摩擦支承面例如是在立管延伸部與支撐機構之間的已潤滑的承載圈和相鄰的鋸齒狀齒圈。齒圈居中在立管延伸部上并且優(yōu)選地設置于穩(wěn)定框架68處的接合高度附近。隨著船改變航向，驅動齒輪被驅動以積極地控制立管延伸部和船的相對取向。該組件可便利地結合(integrated)到在立管延伸部上部的、接合承載肩部的裝置中。諸如齒圈的旋轉取向裝置(本文以下將說明)可以被自動地或者手動地控制。航向可以通過將羅盤直接放置在立管延伸部上來感測，或者立管延伸部上的登記標志可以相對于由船上安裝的羅盤得到的船航向確定方向。隨著船改變航向，全球定位系統(tǒng)信號也可以用于相對于船航向的立管取向的參考和反饋。從船到SSR的延伸部SSR的頂部通常充分地位于海面以下，以便使由于波浪活動和水流所產生的力不超過立管的限度。將SSR的頂部放置在海面以下至少100英尺，則避免了被分類為航行危險。100英尺至200英尺的深度也將SSR的頂部與大部分風力波浪隔離，包括那些由颶風產生的波浪。在諸如墨西哥灣流(Gulf Stream)的強流位置中，有必要將SSR的頂部設置在 1000英尺深或者更深以避免更強的近表面流。如以上詳細說明的具有穩(wěn)定系統(tǒng)62的干預船35在其安裝深度處將自身定位在SSR的頂部上方，并且在船35與SSR 10的頂部之間組裝有立管延伸部64(本文以下將詳細地說明)以完成本發(fā)明的立管船接口系統(tǒng)60。立管延伸部立管延伸部64組裝在干預船35上，并且更具體地組裝在穩(wěn)定系統(tǒng)62的垂蕩穩(wěn)定平臺66上。參照圖3，垂蕩穩(wěn)定平臺66成為作業(yè)平臺。連接工具87安裝在平臺66上的開口 6的任一側上。工具87可運動到兩個位置一個位置(打開位置-左側)允許接頭穿過開口 6，而另一個位置(關閉位置-右側)將接頭連接器保持在閉合的組件的頂部上。在操作中，兩個工具87(左側和右側)或者閉合或者打開。組裝立管延伸部64的步驟類似于組裝立管10的步驟。立管延伸部64是限定立管延伸部64的多個標準和特制接頭89。參照圖4，每個標準或特制接頭89都具有法蘭、接頭連接器、或者在接頭的端部上的擴大物(enlargement)90，以便在連接工具87向其關閉位置運動時，當接頭通過起重機 46降下進入到平臺66中的開口 6和框架68中的開口 8中時，接頭將落座在連接工具87的頂部上。又一個接頭通過起重機46提升并且連接以部署每個相繼的接頭。當組裝立管延伸部64時，可以使用不同長度的接頭以將立管延伸部的連接物放置在相對于平臺66和框架68適當的高度附近，完成本發(fā)明的RVI系統(tǒng)60。圖4中部分地示出立管延伸部64的優(yōu)選的實施例；然而，其它實施例將具有比示出的實施例更多或者更少的特制接頭。最下面的接頭89包括適于連接到SSR的連接器92。 在該接頭上方的是具有所選的BOP功能的一個或多個接頭93、94。接頭93具有隔離功能。 這些功能可以包括閥關閉、剪斷、或者掛起(hang off)構造，用于懸掛在立管內側的撓性管(tubing)或管道(pipe)。多達兩個或者更多個接頭可以堆疊而具有BOP功能。還包括具有張力傳感器96的特制接頭89。在立管延伸部64的頂部處的是其它接頭，這些接頭在圖 4中未示出但是在下文圖6中示出。船35被操縱以將立管延伸部與SSR連接接頭對準。ROV優(yōu)選地通過以下步驟幫助立管10與立管延伸部64之間對準，所述步驟為將繩連接到浮力模塊19上的配件；以及， 使用連接器92上的配件，將繩向上運送到船35，并且將繩連接到在船舶35上的絞盤(未示出)。立管延伸部優(yōu)選地從垂蕩補償起重機46或者穩(wěn)定平臺懸掛下來，并且立管延伸部下降以將立管延伸部64的底部處的連接器92接合到并且閂鎖到SSR 10的頂部。然后，起重機46升起立管延伸部的頂部以使立管延伸部中的張力達到標稱水平。 立管延伸部的最上面的接頭89上的多個承載肩部91 (參見圖6)允許立管延伸部固定到縱搖和橫搖框架68和延伸通過垂蕩平臺66并延伸至垂蕩平臺上方。立管延伸部接合成使得在立管延伸部接合到SSR并且被張緊的情況下垂蕩穩(wěn)定汽缸處于沖程中點附近。然后，系統(tǒng)將如上所述發(fā)揮功能，即使在框架68上方添加的設備使立管延伸部和設備的重心移動到立管延伸部連接點的上方。立管延伸部可以從SSR斷開并且通過顛倒上述步驟而被回收。用干誦i寸SSR部署橈t牛管(CT)的方法&裝置參照圖6、6A和6B，示出了用于使用撓性管(CT)或者鋼絲繩、試井鋼絲(slick line)、或者E線(以下稱為鋼絲繩)通過SSR進行井下操作的系統(tǒng)構造。參照以上內容， 具有多個承載肩部91的立管延伸部64的最上面的接頭89延伸到縱搖和橫搖框架68的上方，并且由對應的、在框架68的表面67上運動的承載圈或鄂板(jaw) 97和98接合，完成本發(fā)明的RVI系統(tǒng)60。必要的是立管延伸部64的連接點相對于陸地保持在固定的高度。將立管延伸部連接在船舶的運動中心附近是值得要的。參照圖6A，鄂板97和98每個都具有腿部99，所述腿部99處于穿過框架68的狹槽100中。連接到框架68下側的活塞102具有連接到鄂板97的活塞桿103并且使鄂板97 在框架68上移動以接合立管延伸部64上的承載肩部91中的一個。同樣地，連接到框架68 下側的活塞104具有連接到鄂板98的活塞桿105并且使鄂板98移動以接合立管延伸部64 上的同一個承載肩部91。為了說明的目的，鄂板97示出為已接合，而鄂板98示出為未接合；然而，在操作中，活塞將使每個鄂板都移動到或者接合狀態(tài)中或者未接合狀態(tài)中。在每個承載肩部91的外表面上的是齒輪107，所述齒輪107當與另一個輪108嚙合時形成齒圈 109。當船35改變航向時，馬達110提供艏搖運動，所述馬達110連接到軸111，軸111具有連接其上的輪108。噴射器安裝具有大于縱搖和橫搖框架68中的開口 8的底部的構架或者較大直徑的管道112 通過起重機48升起并且下降通過平臺66中的開口 6而落座并固定在縱搖和橫搖框架68 上。管道112通過螺栓或者諸如托架(cradle) 115的其它結構固定在框架68上柔性輥116 鄰接構架或者管道112安裝在平臺66上以導致當船以縱蕩和橫蕩運動時，立管延伸部64 跟隨船運動。管道112可以具有大的窗口 117，優(yōu)選地在平臺66上方，用于接近管道的內側。管道112向上延伸通過垂蕩穩(wěn)定平臺并延伸至其上方并且可以具有甲板118，所述甲板118從架構112向外延伸以用于工作人員和設備。在構架112的頂部處可以是托架 119，用于保持住撓性管噴射器120的下側。甲板118使工作人員接近噴射器，并且通過窗口 117接近可以懸掛在管道112中或者懸掛在噴射器120的下側的工具。部署設備組裝方法1.通過承載圈97、98將立管延伸部固定到框架66 ；2.起重機升起管道112并且在該管道穿過垂蕩平臺66中的開口 6之后將該管道落座在縱搖和橫搖框架68上；3.柔性輥116被設定在垂蕩平臺66上，接合管道112以提供側向穩(wěn)定性；4. 一個或多個井下使用的工具通過起重機46提升并且在管道112和立管延伸部 64中懸掛下來；5.起重機提升撓性管噴射器120并且將其設定和固定在托架119中，所述托架 119處于構架或者管道112的頂部。用于井下操作的設備構造參照圖7，示出具有卷軸59和起重機46的干預船35，撓性管噴射器120組裝在 RIV系統(tǒng)60上。期望的井下工具已經連接到撓性管，并且準備開始操作。上述設備及其具體布置提供將用在本發(fā)明中的管的新穎的圓弧以延長管的疲勞壽命(參見圖7和7A)。這允許在卷軸隨著船舶的甲板一起運動的同時噴射器和井下管被固定到陸地。具有勻繞(level wind)功能的可逆(reversible)的矯直機97用于隨著撓性管卷繞到卷軸上，將撓性管的半徑改變成等于或者略小于卷軸的半徑，以便使撓性管整潔緊湊地停留在卷軸上，而不需要維持撓性管端部上的張力。對于操作而言，卷軸59通過將曲率半徑改變成圓弧的半徑的可逆的矯直機97將撓性管部署回來。來自矯直機97的撓性管產生從卷軸向上延伸然后向下回到噴射器120中撓性管圓弧。安裝在噴射器上方的第二矯直機99(參見圖6)優(yōu)選地將撓性管從圓弧半徑變成幾乎直以適合立管。以這種方式使撓性管變直，則減少了在撓性管、立管套管和油井之間的摩擦阻力。當撓性管被回收時，該作用逆轉，以便使矯直機99將撓性管的曲率半徑設定成期望的圓弧半徑并且使卷軸處的矯直機97改變撓性管的曲率半徑以適合卷軸。對于每次部署而言，該新穎的布置要求撓性管的曲率僅從卷軸的直徑改變成直線，并且回到卷軸的直徑，從而延長撓性管的疲勞壽命。在隔離船舶運動的情況下，立管船舶接口系統(tǒng)張緊立管延伸部并且支撐CT噴射設備。因而，CT卷軸隨著船舶運動而移動而同時噴射器120固定到陸地，并且在噴射器和撓性管卷軸之間的撓性管的圓弧提供足夠的長度以在沒有使撓性管顯著疲勞的情況下隨著船舶運動而彎曲。撓性管在圓弧中的長度不受張力并且除了由于內部壓力和自身重量的承載以外不承載。這些構造允許延長來自經受強的運動的船的井下操作，而撓性管沒有由于船運動而顯著疲勞。參照圖7和圖7A，注意到當噴射器120通過穩(wěn)定系統(tǒng)62提升時，或者更具體地，當船和卷軸相對于固定到陸地的立管向下垂蕩時，撓性管的圓弧相距甲板更高。該新穎的布置的另一個優(yōu)點在于，由于船舶垂蕩產生的所有彎曲發(fā)生在圓弧中， 并且基于從水面到儲層高度處的井下作業(yè)位置的已知距離，撓性管可以布置成使得彎曲的撓性管的部分(section)不包括環(huán)形焊縫和其它對疲勞更加敏感的特征。這樣進一步增強了撓性管的疲勞壽命。該布置將CT卷軸放置在船運動中心(所述船運動中心便利地位于船井附近)附近。因而，卷軸相對于噴射器的運動被最小化，進一步提高了撓性管的疲勞壽命。撓性管全長的重量基本上用于深油井，并且撓性管需要用于卷軸驅動和噴射器的沉重的設備。這些重量可以要求加固船舶。以這種方式將卷軸和噴射器靠近地放置在一起，則還在部署和回收撓性管期間，隨著撓性管在卷軸和噴射器之間移動，最小化撓性管的重心的移動。從而， 該布置局部化任何加固需要。該布置幫助使用用于撓性管的大直徑卷軸以進一步延長撓性管的疲勞壽命。因而，卷軸直徑的實際限制不是海上作業(yè)，而僅是將撓性管向干預船舶運送及運送到干預船舶上的運輸和處理。顯而易見的是，所述布置可以適于將噴射器布置在向外延伸出來越過甲板的走廊上，主要的缺點是與船運動中心相距較大的距離。本文所述的方法和裝置使明顯小于典型的深水MODU的船來維持立管延伸部中的張力并且支撐在立管延伸部上的設備的重量，而同時立管延伸部以及安裝在其上的每個物件保持基本固定于陸地，而且船能夠以縱搖、橫搖、垂蕩以及艏搖自由運動并且具有合理的縱蕩和橫蕩(位置)的自由度范圍。因而，在船舶維持與立管延伸部的結構接合的同時，全部六個船舶自由度是適應的。當經受強的運動的船被連接到自支撐立管(SSR)，所述自支撐立管(SSR)連接到在開闊的海的海底處設置的油氣開采設備時，則該方法和裝置具有尤其高的效用。假設SSR與在本文別處所述的SSR類似。控制噴射器設定撓性管的速度和方向。卷軸驅動控制系統(tǒng)轉動卷軸以匹配撓性管通過噴射器的運動，并且通過感測撓性管圓弧的位置并且通過在必要的時候增加卷軸運動來適應(accommodates)公差(tolerance)以將圓弧保持在禁止的(proscribed)限制內。當撓性管被部署，可逆的矯直機(或多個矯直機)97和99將撓性管變直，或者隨著撓性管被回收將撓性管彎曲到圓弧半徑然后返回到卷軸。在撓性管部署和回收期間，光學傳感器、機械傳感器或者電傳感器檢測到圓弧的運動范圍，所以控制可以增加 (increment)卷軸的位置到適合于調節(jié)速度控制中的公差并且維持圓弧中的撓性管標稱長度。用于卷軸處的矯直機的裝配(mounting)可以容易地包含有勻繞功能。報警和通知功能可以隨同用于操作員界面的手動超越控制(override)構造一起被包含。從噴射器速度中分離出的參考信號允許控制卷軸驅動以用于在設置期間開始產生圓弧。用于CT船操作的準備用于干預船操作的方法的概述如下1. SSR被如圖1或IA所示設立，或者被系泊在油井上或者已經在油井上；2.如圖5中所示，具有遠程操作連接器的立管延伸部通過干預船被部署并且連接到SSR，并且從船安裝臍帶跳線(umbilical jumper)，所述臍帶跳線連接到事先與SSR安裝在一起的電動液壓控制臍帶；3.起重機將立管延伸部懸掛到RVI，所述RVI隨后維持立管延伸部中的張力；4.如果SSR被設立為系泊的，則干預船舶通過以下步驟使SSR移動到油井，所述步驟為接合立管延伸部或者提升繩索，壓載浮力使SSR在水中變得沉重，并且在在恢復SSR 浮力之前使SSR移動到油井的同時支撐SSR ；
5.在任何必要的測試之后，工具串由垂蕩補償起重機倒置并且升起，并且被下降到立管延伸部中并在管道112處懸掛下來。6.噴射器以及用于CT或鋼絲繩的相關設備被提升并且設定在RVI系統(tǒng)上，并且 CT管或者鋼絲繩連接到工具組件并且被部署通過SSR以用于井下操作；7.當井下操作完成時，在SSR被放棄之前，SSR可以恢復到如同設立時的SSR狀態(tài)，如圖8中所示。應急構造干預船的緊急斷開在日常操作期間，通過以下步驟執(zhí)行船與SSR 10的斷開，S卩回收撓性管、鋼絲繩、或者管道；關閉海底關閉裝置11 ；關閉在立管延伸部64的下端部處的隔離裝置93 ；并且使立管延伸部和控制臍帶脫離SSR 10的頂部。隨著船35運動離開，立管延伸部與船35 保持在一起。如果出現DP故障或者其它船舶緊急情況，則船舶可以通過關閉裝置11并且與 SSR斷開而快速地自由操縱。如果船以典型地約水深的5%至10%水平地拉SSR的頂部，則 SSR可以維持結構整體性，所以有充足的時間執(zhí)行斷開過程，所述斷開過程需要關閉海底關閉裝置11、剪斷在立管延伸部64的底部附近部署的撓性管、繩索或者管道，并且使立管延伸部從SSR 10斷開。圖8中示出用于日常的和緊急的船離開的系統(tǒng)構造。用于從SSR緊急斷開的概述程序如下1.做出緊急斷開決定；2.根據情形，部署的撓性管可以在海底處或者在立管延伸部64的特制接頭99處、 或者在這兩種位置處被剪斷；3.或者海底關閉裝置、或者特制接頭18的水中隔離功能、或者二者可以被關閉以隔離儲層；4.來自船舶的臍帶和立管延伸部從SSR斷開，并且干預船自由地離開。在這些條件下，也許有必要的是在立管延伸部組件的重心處于本文所述的RVI系統(tǒng)上方時從SSR斷開立管延伸部。在船不連接到SSR 10的情況下，上述的被動的縱搖和橫搖穩(wěn)定系統(tǒng)在其頂部負載過重的情況下是不穩(wěn)定的并將允許立管傾斜。可以通過關閉閥以防止流體在汽缸之間交換來鎖定縱搖/橫搖汽缸而避免傾斜。參照圖2G，每個汽缸70都具有連接到所有汽缸70的非承載室Y的泵/旁通閥組件82’和閥84’的控制構造該示意圖示出用于縱搖和橫搖穩(wěn)定系統(tǒng)的主動控制的構造。閥 84和/或84，可以關閉以相對于平臺66鎖定框架68。主動控制可以通過以下實現，即閥 84關閉并且閥84’打開，并且使用泵/旁通閥組件82’中的任何三個以響應于參考和反饋信號主動控制框架68的傾斜。這些閥可以處于或者承載側上或者非承載側上或者處于這兩側上?？商娲兀v搖/橫搖汽缸的控制可以被切換到使用基于傳感器的參考信號的主動模式。在主動控制模式中，傾斜被測量并且作為用于與立管延伸部的標稱豎直取向進行比較的反饋。如此產生的誤差信號用于控制流體流動到所選擇的、以上述討論的方式構造的縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸的室Y。垂蕩穩(wěn)定可以繼續(xù)起作用，或者被關閉。在垂蕩穩(wěn)定關閉之前，垂蕩穩(wěn)定汽缸的延伸可以調節(jié)以將立管的接合放置在船縱搖和橫搖運動中心處，或者接近船縱搖和橫搖運動中心的位置處，從而減少縱搖/橫搖穩(wěn)定系統(tǒng)上的負載。在與SSR斷開之后，從立管延伸部的頂部拆卸設備的同時，也可以使用這種縱搖/ 橫搖汽缸70的主動控制。以上闡述的被動方法優(yōu)選用于日常操作，這是因為該被動方法提供在不依靠能量或控制部件適當功能的情況下發(fā)揮功能的優(yōu)點，并且因此消耗較少的能量并且具有較少的故障模式。異常的船舶垂蕩如果異常的涌浪導致船升起或者降落足夠遠而超出垂蕩穩(wěn)定汽缸的可用的沖程， 或者如果浮力模塊擺脫海底基礎結構或者它的錨并且向上推動介于浮力模塊與船舶之間的立管延伸部，則存在有不同的意外狀況。這些意外中的每個都必須為了船舶的安全以及設備和環(huán)境的保護被處理，并且每個都會要求不同的響應。因此，該系統(tǒng)能夠通過感測多種參數而區(qū)分出這些狀況。適當的響應取決于多個包括立管延伸部和安裝在穩(wěn)定框架上的設備的重量的變量；取決于在意外狀況開始出現時的垂蕩穩(wěn)定汽缸的延伸程度；取決于在意外狀況開始出現時與響應之間的可容許的或者不可避免的延遲；取決于海洋狀態(tài)條件；取決于具體的船的構造；等等。控制、機構和結構必須適于執(zhí)行適當的響應，如以下說明。對于具體的設備和操作的可能事件的分析以及由控制系統(tǒng)所預編程的響應幫助確保及時的手動或者自動響應，或者受到由操作員施加的超控的自動響應。垂蕩穩(wěn)定汽缸達到全收縮限制如果在立管延伸部連接到SSR并且通過穩(wěn)定系統(tǒng)60保持的同時，異常的涌浪把船提升越過點，在該點處垂蕩穩(wěn)定汽缸72完全收縮，則將會出現意外狀況。如果在出現該意外狀況而沒有適當的響應，則可能施加給船額外的移位來提升立管延伸部。立管張力將增加，可能破壞水平。在感測到該狀況時，控制系統(tǒng)可以從縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸70的承載側排放流體以允許縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸70行進到他們的停止處(stops)以給可容許的船舶偏移增加一些范圍。這通過經由在縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸的承載側上的閥84和閥/泵組件 82的卸壓而實現。排除立管中的過大張力的其它可選的構造包括釋放立管延伸部64中的可伸縮段。該可伸縮段維持固定的長度，除非它或者通過控制系統(tǒng)或者通過脫離連接件釋放為止，所述脫離附裝件由于過大的張力而釋放。完全延伸的垂蕩穩(wěn)定汽虹如果在立管延伸部連接到SSR并且通過穩(wěn)定系統(tǒng)60保持的同時，異常的涌浪導致船降低越過點，在該點處垂蕩穩(wěn)定汽缸72完全延伸，則會出現意外狀況。在該情況下，穩(wěn)定系統(tǒng)60將不再能夠支撐住立管延伸部上的設備的重量并且將不再能夠維持立管延伸部中的張力。液壓壓力將保持垂蕩穩(wěn)定汽缸完全延伸，但是液壓所產生的力將全部通過停止處起作用(reacted)并且將處于穩(wěn)定系統(tǒng)60的結構內。立管延伸部及其上方的相關設備的重量將以壓迫方式加載到立管延伸部64并且向下推動在浮力模塊上。某種程度上，該系統(tǒng)在該條件下是自我保護的，只要立管延伸部和穩(wěn)定系統(tǒng)設計為有足夠的強度即可，這是因為如果該向下力超過浮力模塊19的凈向上力，則該向下力將向下推動浮力模塊。SSR 10將首先放棄由正常向上的浮力所誘導的拉伸，并且繼而將彎曲(bow out)以承受浮動模塊的額外的向下偏移。如果向下力的持續(xù)很短，未必對系統(tǒng)造成破壞，然而，優(yōu)選地避免該狀況， 這是因為該系統(tǒng)被設計成在張力下工作，并且由于浮力模塊將運動到一側并且在給出時間的情況下企圖橫搖翻轉，所以壓低(expressed)的構造本質上是不穩(wěn)定的。
因此，包含有多種構造來限制立管延伸部中的最大壓縮，并且隨后執(zhí)行的選擇部分地取決于在出現意外事件時進行中的操作的性質。一種這樣的構造包括立管延伸部64 中的可伸縮段該可伸縮段通常保持在固定的長度處，但是在立管延伸部進入壓縮狀態(tài)的情況下自由地縮短?？梢栽诹⒐苎由觳恐锌吹?seen)的最大壓縮力則是克服摩擦和縮短的可伸縮段所需要的力。任何大于操作伸縮所需要的力的向下力將通過RVI結構支撐，所述向下力包括在立管延伸部上方的負載?？缮炜s段反抗(reacts)彎曲力矩，所以立管延伸部保持豎直，即使當頂部過重的時候。其它的但較不值得的方式如下通過使垂蕩穩(wěn)定汽缸72處于自由的能夠被立管延伸部64上的浮力模塊的向上力提升脫離底座(foundations)的狀態(tài)，而確保沒有船的重量的部分附加到立管延伸部64上的壓縮負載。這些汽缸可以安裝在套筒中或者連接到導向件，以當船舶垂蕩上升回來時將汽缸恢復到它們的適當的位置這樣需要用于垂蕩平臺的導軌73比垂蕩汽缸72的桿的最大正常延伸更長。當汽缸返回到其底座時，瞬態(tài)負載可以通過減震材料或者在底座和汽缸之間的裝置減小。在必要的時候，更極端的步驟通過從上述框架68卸載負載而實施。例如，如果框架68支撐來自噴射器120的井下?lián)闲怨?，則撓性管可以被剪斷并落下以減少負載。僅在極端情況下這樣處理，并且拖延到足夠長以給船舶提供隨著涌浪經過而向上升起回來的機會。船舶垂蕩超過垂蕩穩(wěn)定汽缸72的有效(active)范圍且導致立管延伸部中的壓縮將使縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸上的負載顛倒(reverse)。船舶垂蕩的額外范圍可以通過將縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸的正常非承載側排放以允許縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸移動到它們的機械極限位置。 另外，如果負載顛倒，則可取的是使汽缸故意運動到用于其它原因的已知的狀態(tài)下。這樣可以主動地或者通過允許負載使這些汽缸運動到其極限而實現。縱搖/橫搖汽缸的承載側與液壓蓄液器之間的閥84通常捕集恒定體積的流體，所述恒定體積的流體在縱搖和橫搖汽缸的承載室之間自由流動。如果負載顛倒，則打開閥84允許流體從蓄液器流入正常的承載室中，以便使汽缸可以一起移動。如果該止回閥不能打開，則當密封的室內的壓力減小到液壓流體的蒸汽壓力時汽缸將開始運動。在被動控制模式中，縱搖和橫搖汽缸的非承載室通常與蓄液器交換流體以補償熱膨脹和任何泄漏。因此，在這些條件下打開閥84，則允許縱搖 /橫搖汽缸運動到它們的機械極限，由此為穩(wěn)定系統(tǒng)60提供額外的沖程范圍。SSR的結構損壞如果在立管延伸部通過穩(wěn)定系統(tǒng)60保持的同時，SSR 10的任何分段都將由于SSR 的結構損壞而脫落，則將出現第三種類型的意外狀況，在這種情況下浮力模塊將使立管延伸部處于壓縮。因此，控制系統(tǒng)包括傳感器以區(qū)分出立管延伸部中的壓縮的潛在原因并且在如果立管延伸部中的壓縮是由于SSR的結構損壞而導致的情況下阻止可伸縮段的釋放。 這包括SSRlO中的傳感器M和/或來自船結構上的加速計(或多個加速計)的信號和與垂蕩汽缸72的桿的運動的位置或速率和方向成比例的信號的比較。如果浮力模塊脫落，則立管延伸部將進入壓縮，但是如果立管延伸部上的設備的重量大于浮力模塊的凈向上升起的力，則縱搖/橫搖汽缸70和垂蕩汽缸72上的負載將不顛倒。作為示例，如果很長的長度的撓性管已經部署到立管中并且被噴射器120支撐，則可能出現這種狀況?？捎玫挠糜趬嚎s立管延伸部的向上力將不再是SSR中出現故障的點處的張力。如果立管結構的故障出現在張力較低的位置處，例如在海底附近或者接近地在水中浮力模塊上方，則立管延伸部上的向上力是一樣低的并且不會導致液壓汽缸上的負載顛倒。在該狀況下汽缸和浮力模塊共享負載，并且浮力將導致浮標向一旁運動并且導致在浮力模塊19上的傾覆力矩，直到過大的浮力被放出為止。對此事件的適當的響應取決于感測到完全識別出該狀況。除了上面討論的傳感器以外，這可以包括感測承載液壓回路中的壓力和壓力偏移中的任一個或者兩個。該狀況需要中止立管延伸部的張力作為用于垂蕩汽缸供給泵(或多個泵)的主要參考信號的使用， 并且代替上述可選的參考信號。在確認出SSR實際上已經脫落時，臍帶12立即用于放出 SSR浮力以減小并且消除其向上力。在排放消除立管延伸部和SSR中的壓縮力之后，船不再處于即時危險下，并且該狀況可以由船上的工作人員推定出和處理。立管延伸部中的壓縮一回復為成張力，排放就停止，由此避免將SSR 10的重量轉移到RVI。優(yōu)選地，縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸還具有以預先計劃的方式處理立管延伸部中的壓縮的構造，這是因為縱搖/橫搖穩(wěn)定汽缸的正常被動模式依賴于在SSR固定到海底的同時立管延伸部的下端部被固定到SSR的頂部。如果到海底的這個連接被毀壞，例如如果SSR脫落，則縱搖和橫搖穩(wěn)定汽缸的被動操作將允許立管在縱搖和橫搖穩(wěn)定系統(tǒng)的范圍內自由地傾斜，導致巨大的彎曲力矩。如果船運動不大，則縱搖/橫搖汽缸可以被鎖定或者被驅動到其機械停止處以將立管延伸部鎖定到船。立管延伸部中的彎曲力矩繼而通過RVI結構對船的船體起作用，當并且直到浮力被充分地排放以消除立管延伸部中的壓縮。如果船舶運動太大而不允許使用該方法或者如果其它條件批準，則控制系統(tǒng)包括用于如上所述的縱搖/ 橫搖汽缸的主動控制的構造以保持立管豎直。簡單地打開在浮標的頂部處的閥不能快速地壓載室，所述浮標填充有在底部排放的氣體，這是因為推出氣體的壓力非常低，所述壓力在海水中、在浮力室中的氣體的頂部和底部之間的高度差是大約0. 44psi每英尺。臍帶12使通過將適當直徑的管(或多條管) 向上合并到水面上方的通氣孔而使大量地更快地排放氣體成為可能。驅動氣體排放的壓力則是小于浮力模塊的高度處的海水環(huán)境的一個大氣壓。
權利要求
1.一種用于受到強的垂蕩、縱搖和橫搖的船舶運動的船的穩(wěn)定系統(tǒng)，所述穩(wěn)定系統(tǒng)包括兩個或者更多個汽缸，所述汽缸在所述汽缸之間支撐垂蕩平臺，所述垂蕩汽缸適于連接到所述船；縱搖和橫搖框架；兩個或者更多個縱搖和橫搖補償汽缸，所述縱搖和橫搖補償汽缸連接到所述框架，每個所述汽缸都在所述汽缸的每個端部上具有柔性聯(lián)接器，一個所述聯(lián)接器連接到所述框架，而在所述汽缸另一端部的所述聯(lián)接器連接到所述平臺。
2.一種用于根據權利要求1所述的穩(wěn)定系統(tǒng)的垂蕩汽缸的液壓回路，所述液壓回路包括裝置，所述裝置包括泵/閥組件，用以維持連接到所述垂蕩平臺的所述垂蕩汽缸的承載室中的恒定壓力。
3.根據權利要求1所述的穩(wěn)定系統(tǒng)，其中，每個縱搖和橫搖補償汽缸的承載室連接到所述框架。
4.一種用于根據權利要求3所述的穩(wěn)定系統(tǒng)的縱搖和橫搖補償汽缸的液壓回路，所述液壓回路包括泵，所述泵在所述回路中，用于將固定體積的流體添加到捕集的固定體積的流體，所述捕集的固定體積的流體被所述汽缸的承載室共享；和隔離裝置，所述隔離裝置維持所述汽缸的所述承載室之間的所述固定體積的流體，其中，當在所述汽缸室中的一個或多個中出現壓力增大時，流體流到其它的汽缸室中。
5.一種受到強的垂蕩、縱搖和橫搖的船舶運動并具有船井的小型海船，所述小型海船包括連接到所述船的穩(wěn)定系統(tǒng)，所述穩(wěn)定系統(tǒng)包括兩個或者更多個汽缸，所述汽缸在所述汽缸之間支撐平臺，所述汽缸連接到所述船，所述船將所述平臺放置在所述船井上方，所述平臺響應于所述船的垂蕩而垂直于所述船的甲板運動；縱搖和橫搖穩(wěn)定框架；兩個或者更多個縱搖和橫搖補償汽缸，所述縱搖和橫搖補償汽缸連接到所述框架，每個所述汽缸都在所述汽缸的每個端部上具有柔性聯(lián)接器，一個所述聯(lián)接器連接到所述框架，而在所述汽缸另一端部的所述聯(lián)接器連接到所述平臺。
6.根據權利要求5所述的小型海船，其中，所述垂蕩汽缸的承載室連接到所述船。
7.根據權利要求5所述的小型海船，其中，所述縱搖和橫搖補償汽缸的承載室連接到所述框架。
8.根據權利要求6所述的小型海船，其中，所述垂蕩汽缸的桿端部支撐所述平臺，以使所述平臺響應于所述船的垂蕩而垂直于所述甲板運動。
9.根據權利要求5所述的小型海船，其中，至少有四個垂蕩汽缸支撐所述平臺，并且至少有四個連接到所述框架的縱搖和橫搖補償汽缸。
10.根據權利要求5所述的小型海船，其中，所述縱搖和橫搖框架穩(wěn)定在所述船井上方和在所述船井中。
11.根據權利要求9所述的小型海船，還包括用于所述垂蕩汽缸的液壓回路，所述液壓回路包括泵/閥組件，所述泵/閥組件連接到所述垂蕩汽缸的所述承載室以通過在所述承載室中維持基本相同的壓力而將汽缸桿一起延伸/縮回；響應于船向下垂蕩的所述泵使得所述泵輸送額外的流體到所述承載室而延伸汽缸桿， 并且所述船舶的任何向上垂蕩導致所述泵/閥組件從所述承載室移除流體而縮回汽缸桿。
12.根據權利要求9所述的小型海船，還包括用于所述縱搖和橫搖補償汽缸的被動的液壓回路，包括在所述汽缸回路中的固定體積的流體，使得所述船的縱搖/橫搖改變一個或多個汽缸室上的負載，導致流體響應于負載的變化流到其他汽缸室，從而改變每個汽缸室中的汽缸桿的長度。
13.一種用于從船組裝立管延伸部的方法，所述船受到強的垂蕩、縱搖、和橫搖的船舶運動并且具有延伸越過甲板的走廊，并且具有連接到所述船的穩(wěn)定系統(tǒng)，所述穩(wěn)定系統(tǒng)包括兩個或者更多個汽缸，所述汽缸在所述汽缸之間支撐平臺，所述汽缸連接到所述船，所述船將所述平臺放置在所述走廊上方，所述平臺響應于所述船的垂蕩而垂直于所述船舶的甲板運動；縱搖和橫搖穩(wěn)定框架；兩個或者更多個縱搖和橫搖補償汽缸，所述縱搖和橫搖補償汽缸連接到所述框架，每個汽缸都在所述汽缸的每個端部上具有柔性聯(lián)接器，一個所述聯(lián)接器連接到所述框架，而在所述汽缸另一端部的所述聯(lián)接器連接到所述平臺；以及可移動的接頭連接工具，所述可移動的接頭連接工具在所述垂蕩平臺上，以組裝立管延伸部，所述方法包括連接所選的特制接頭；提升所述所選的接頭并且將所述接頭降低通過所述垂蕩平臺中的開口和所述縱搖和橫搖框架中的開口；使所述接頭連接工具移動到它們的關閉位置以支撐已組裝的立管延伸部接頭；以及隨后提升額外的接頭，將所述額外的接頭連接到已組裝的立管延伸部接頭，提升所述已組裝的接頭和額外的接頭；使所述連接工具移動到它們的打開位置，降低已組裝的所述接頭通過所述垂蕩平臺中的所述開口和所述縱搖和橫搖框架中的所述開口，直到所述額外的接頭的端部的接合在所述垂蕩平臺的上方為止，使所述接頭連接工具移動到它們的關閉位置以在所述接合處支撐已組裝的立管延伸部接頭，直到獲得期望的立管延伸部的長度為止。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括對準和連接所述立管延伸部，其中，最低的接頭是連接到SSR的連接器。
15.一種用于將立管延伸部連接到根據權利要求14所述的SSR的方法，其中，ROV幫助將所述立管延伸部對準和連接到所述SSR。
16.一種用于從船組裝立管延伸部的方法，所述船受到強的垂蕩、縱搖和橫搖的船舶運動，并且具有連接到所述船的穩(wěn)定系統(tǒng)，所述穩(wěn)定系統(tǒng)包括兩個或者更多個汽缸，所述汽缸在所述汽缸之間支撐平臺，所述汽缸連接到所述船，所述船將所述平臺放置在海水之上，所述平臺響應于所述船的垂蕩而垂直于所述船的甲板運動；縱搖和橫搖穩(wěn)定框架；兩個或者更多個縱搖和橫搖補償汽缸，所述縱搖和橫搖補償汽缸連接到所述框架，每個所述汽缸都在所述汽缸的每個端部上具有柔性聯(lián)接器，一個所述聯(lián)接器連接到所述框架，而在所述汽缸另一端部的所述聯(lián)接器連接到所述平臺；以及可移動的接頭連接工具，所述可移動的接頭連接工具在所述垂蕩平臺上以組裝立管延伸部，所述方法包括連接所選的特制接頭；提升所述所選的接頭并且將所述接頭降低通過所述垂蕩平臺中的開口和所述縱搖和橫搖框架中的開口；使所述接頭連接工具移動到它們的關閉位置以支撐已組裝的立管延伸部接頭；以及隨后提升額外的接頭，將所述額外的接頭連接到已組裝的立管延伸部接頭，提升所述已組裝的接頭和額外的接頭；使所述連接工具移動到它們打開位置，降低所述已組裝的所述接頭通過所述垂蕩平臺中的所述開口和所述縱搖和橫搖框架中的所述開口，直到所述額外的接頭的端部的接合在所述垂蕩平臺的上方為止，使所述接頭連接工具移動到它們的關閉位置以在所述接合處支撐已組裝的立管延伸部接頭，直到獲得期望的立管延伸部長度為止。
17.根據權利要求16所述的方法，還包括對準和連接所述立管延伸部，其中，最低的接頭是連接到SSR的連接器。
18.一種用于將立管延伸部連接到根據權利要求17所述的SSR的方法，其中，ROV幫助將所述立管延伸部對準和連接到所述SSR。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于設計、安裝、使用、回收以及重復使用的用于不在平臺下方的油井的自支撐立管(SSR)的新穎的方法和裝置。本發(fā)明的SSR使用標準接頭，所述標準接頭可以被回收、被潛在地存庫、以及被重新組合成的不同構造以用于不同的目的或位置。本發(fā)明強調了在使用和回收SSR時使用受到強的運動的較小船的方法和裝置，尤其強調了通過SSR進行井下干預和油井維修(work over)的方法、裝置和船。
文檔編號E21B43/01GK102498259SQ201080041313
公開日2012年6月13日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月15日
發(fā)明者查爾斯·R·葉明登 申請人:邁一技術有限責任公司