專利名稱：用于開采石油或天然氣的系統(tǒng)、船、海底設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于海上開采石油或天然氣的系統(tǒng)，其包含一個帶有某種裝置從而能夠保持所需位置和方向的海面船、一個位于海底并用于至少兩個開采井的海底設(shè)備以及若干用于將海底設(shè)備連接到船的升管。此外，在接下來的說明中，還介紹了一種利用這種系統(tǒng)開采石油或天然氣的方法，該方法主要包含將海底設(shè)備布置在海底以及將船定位在海底設(shè)備上方的海面上。
在海上油氣田的開發(fā)中，時間因素非常重要。從第一口能夠生產(chǎn)的井開鉆起，直到該井以及相連的其他井完全鉆成并滿負(fù)荷生產(chǎn)為止，這段時間應(yīng)盡可能地短。再加上昂貴的鉆井和開采設(shè)備方面的巨大投資因素，就更需要節(jié)約時間。此外，這種類型的綜合設(shè)備的設(shè)計與制造的目的應(yīng)該是使可能的整體費用最低。
本發(fā)明的一個目的是提供一種系統(tǒng)和一種方法以及相關(guān)設(shè)備，具體地說，是海底設(shè)備和專用船，從而以最佳的方式實現(xiàn)上述各種目的。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的可以通過權(quán)利要求書中所確定的新穎和專用方法而實現(xiàn)。
簡而言之，此處解釋的思想基于采用一條鉆井船，該鉆井船上還裝有加工模塊，這樣，同一條船可以具有鉆井和隨后的生產(chǎn)碳?xì)浠衔飪煞N基本功能。這種專用船裝有適宜的定位裝置，例如，動態(tài)定位裝置，因而可以在停泊時以船頭抵抗風(fēng)浪和氣候，并可以根據(jù)風(fēng)向而繞著船頭旋轉(zhuǎn)，在大多數(shù)情況下，海底設(shè)備的連接裝置中要包含一個旋轉(zhuǎn)單元。既可以將旋轉(zhuǎn)單元安裝在海底設(shè)備上，-具體地講是在鉆井時安裝在開采井上，也可以將旋轉(zhuǎn)單元安裝在船上。然而，根據(jù)本發(fā)明，并不排除在不帶旋轉(zhuǎn)單元下采用本系統(tǒng)和方法的可能性。從船上伸出的鉆具組通常具有波動補(bǔ)償功能，這種功能一般在船上實現(xiàn)。這種波動補(bǔ)償不會對此處解釋的系統(tǒng)及其相關(guān)方法造成任何問題，換言之，沒有明顯的影響。
本發(fā)明包含這樣的基本優(yōu)點，即可以從油氣田開始直接生產(chǎn)，因而可以在非常早期獲得經(jīng)濟(jì)收益。此外，還能在對同一個油層進(jìn)行鉆井和總裝的同時，快速獲得有關(guān)油氣田開采狀況的信息。
上面所述的鉆井船可以在最佳方式下使用，這是因為它帶有設(shè)備并具有能力以加工碳?xì)浠衔?，例如原油，而同時又能進(jìn)行鉆井操作?；谝芽傃b好的油氣井的生產(chǎn)經(jīng)驗并將該經(jīng)驗付諸生產(chǎn)，可以使鉆井程序以及后面油氣井的總裝最優(yōu)化，從而可以整體上提高油氣田的生產(chǎn)率。
下面將通過參考附圖對本發(fā)明所包含的各個方面以及各種組合進(jìn)行更仔細(xì)的解釋，附圖包括

圖1中簡要顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例，其中包含一條海面船、一個海底設(shè)備以及若干位于海底與海面之間的升管，圖2中簡要顯示了海底設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3中顯示了海底設(shè)備的另一個示例，其中帶有數(shù)目增加了的井口和兩個總管，圖4在豎直截面上詳細(xì)顯示了一個安裝在井口上的操作模塊的實施例，圖5中顯示了另一個安裝在井口上的操作模塊的實施例，圖6中顯示了系統(tǒng)的另一個實施例，該系統(tǒng)基于組合式升管和一個安裝在船上的旋轉(zhuǎn)單元，圖7中顯示了一個與圖6中的類似的結(jié)構(gòu)，但不帶旋轉(zhuǎn)單元，圖8中顯示了系統(tǒng)的另一個實施例，其中產(chǎn)品升管和鉆具組分開連接在海底設(shè)備的兩個位置上，圖9A-9E顯示了一個共同的海底設(shè)備上相連的四個井在開發(fā)中的典型操作順序，即鉆井、總裝以及開采。
在圖1以及其它幾個附圖中，海底以1表示而海面以2表示。在一條具有專用結(jié)構(gòu)的船3上，有鉆井設(shè)備8位于船的中央附近，還有加工設(shè)備9用于加工開采出來的石油或天然氣，優(yōu)選位于鉆井設(shè)備8的后面。船3上帶有用于給船定位和定向的裝置，在本例中，采用動態(tài)定位較有利。
圖中顯示了用于將船3與海底1上的一個以5總體表示的海底設(shè)備連接起來的升管。更具體一些，有一個裝有鉆具組21的鉆井升管或海底升管22以及一個產(chǎn)品升管6，在本例中該產(chǎn)品升管6以一段曲線或弧形的形式支撐在一個引導(dǎo)元件16A上，引導(dǎo)元件16A則懸掛在船3上并在16B處具有波動補(bǔ)償功能。
海底設(shè)備5安裝在一個墊板10上，墊板10在海底1上具有根基并支撐著一個總管單元11等，總管單元11可以采用現(xiàn)有的本身公知的結(jié)構(gòu)。除此以外，墊板10上還裝有一組井口區(qū)或位置，如圖2中的詳細(xì)顯示。在圖1中只簡要顯示了一個開采樹14A，其位于一個井口區(qū)(圖2中的13A)上。墊板10的根基總體上以10A表示，并可以以普通方式制成。
在墊板上的各井口區(qū)的一個(圖2中的13)上，安裝著一個特別的操作模塊20，該模塊在本發(fā)明的幾個實施例中作為一個基本構(gòu)件。模塊20的主要部分包含一個旋轉(zhuǎn)單元30和一個防漏器25。在本例中，防漏器是一個安裝在旋轉(zhuǎn)單元30頂部的閥門25。
為了鉆井操作，船3通過動態(tài)定位或其他方式保持其在海底設(shè)備5上方的位置，這樣，鉆具組21以及相連升管22可以盡可能豎直地從鉆井設(shè)備8向下伸至防漏器25。如圖1所示，鉆井設(shè)備8中可以包含一個普通井架、驅(qū)動結(jié)構(gòu)等等，以及一個現(xiàn)有的本身公知的用于鉆井船和平臺中的月池。
即使船3所保持的位置能夠使鉆具組21具有所需的豎直方向，風(fēng)和氣候也可能導(dǎo)致船3旋轉(zhuǎn)，因此優(yōu)選在工作的時候船頭均面向影響著船的風(fēng)或海浪。為了在系統(tǒng)中實現(xiàn)這種旋轉(zhuǎn)運動，前面所述的旋轉(zhuǎn)單元30同防漏器25一起安裝在海底設(shè)備5的操作模塊20上。從圖4中可以清除地看到，將在下文中討論的產(chǎn)品升管通過連接件連接著操作模塊20，因而可以參加船的旋轉(zhuǎn)運動，而海底設(shè)備5又不會有任何受到機(jī)械應(yīng)力或扭矩的危險。旋轉(zhuǎn)單元30使得所需的旋轉(zhuǎn)運動成為可能，并因此可以有一個豎直軸向與鉆具組的軸向基本重合。
現(xiàn)在請參考圖4，圖中可以看到操作模塊20的兩個主要部分，即防漏器25(局部示出)和旋轉(zhuǎn)單元30，旋轉(zhuǎn)單元30上的各外部部件可以繞著上述豎直軸線旋轉(zhuǎn)，從而可以隨著海面上的船的旋轉(zhuǎn)運動而動作。產(chǎn)品升管6以及一條控制纜6A從旋轉(zhuǎn)單元30橫向伸出，并向著斜上方穿過海水。為了將升管6和控制纜6A在某種程度上保持在一起并控制它們，以使它們在移動時不會與海底設(shè)備上的其他部件和裝置相沖突，裝有一個導(dǎo)向叉39。旋轉(zhuǎn)單元可以可以進(jìn)一步分為一個開采旋轉(zhuǎn)部分30A和一個控制旋轉(zhuǎn)部分30B，控制纜6A即連接著控制旋轉(zhuǎn)部分30B。作為本身公知的裝置，控制纜可以用于傳輸電能和信號以及液壓力。
圖4中還顯示了實際上的井或井口中的各個部件，即構(gòu)成井口7自身的管子(例如，直徑為18 3/4″)，而一個內(nèi)殼構(gòu)架則在7A處顯示出來。旋轉(zhuǎn)單元30通過一個井口接頭30C而安裝在井口7上。因此，井口接頭30C屬于旋轉(zhuǎn)單元30的徑向內(nèi)部和靜止部分。
圖1所示結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)單元30只在船3的影響下，通過向上伸展并連接著船3非?？亢笪恢玫漠a(chǎn)品升管6的作用發(fā)生而旋轉(zhuǎn)運動，但在很多情況下，希望在旋轉(zhuǎn)單元30中具有電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)動作功能。為此，裝有一個與上述旋轉(zhuǎn)單元的內(nèi)部部分一起保持靜止的冕狀輪36，以及一個帶有一個齒輪的旋轉(zhuǎn)電機(jī)35，該齒輪與冕狀輪36協(xié)作，從而在電機(jī)/齒輪35被驅(qū)動著旋轉(zhuǎn)時，可帶動旋轉(zhuǎn)單元的外部部分轉(zhuǎn)動。這可以通過經(jīng)控制纜6A供給的電能或液壓能而實現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)單元的轉(zhuǎn)動角度可以從船3(圖1)上控制，優(yōu)選通過上述動態(tài)定位裝置控制，而動態(tài)定位裝置在將船保持在所需位置和方向上。
鉆具組21及其升管22未在圖4中示出，但它們以一種普通方式與防漏器25協(xié)作。閥門25安置在井口7的一個上部延伸端上，從而使它靜止地位于海底設(shè)備上。鉆具組升管剛性連接著防漏器25的頂部(見圖1)，并以普通方式在其頂部通過旋轉(zhuǎn)接頭連接著船3。一個用于鉆具組的豎直孔33在穿通防漏器25后繼續(xù)豎直對中地穿過旋轉(zhuǎn)單元30并向下進(jìn)入井中。
作為與圖4中的操作模塊20相連的靜止部件之一，還有一個橫向伸出的接頭31，其用于與海底設(shè)備5上的其他設(shè)備單元相連，具體地講，是圖1和圖2中所示的總管11。接頭31上裝有開采管32A，用以將有關(guān)的碳?xì)浠衔锿ㄟ^旋轉(zhuǎn)單元30和產(chǎn)品升管6而從海底設(shè)備傳輸?shù)酱?。此外，圖中還顯示了一個管路或通道32B，用以傳輸電力控制/監(jiān)視信號和液壓介質(zhì)，這些信號和介質(zhì)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)單元30并通過控制纜6A向上通往船3。在圖1和4中所示的實施例中，旋轉(zhuǎn)單元30位于防漏器25下面，在緊急情況下需要實現(xiàn)快速脫開。為此，在圖4中有閥門顯示在34和34A處，用以分別連接產(chǎn)品升管6和控制纜6A。相應(yīng)地，可以在防漏器25的上方部分以本身公知的方式裝有快速脫開裝置。
在至此為止所解釋的實施例中，非常重要的一點是旋轉(zhuǎn)單元30組合在一個獨立的模塊(操作模塊20)中，該操作模塊具有整體式結(jié)構(gòu)并可以在用于海下開采的標(biāo)準(zhǔn)化開采系統(tǒng)中反復(fù)使用。這種旋轉(zhuǎn)單元或操作模塊可以通過常規(guī)海底安裝方法安裝和回收。此外，必須將旋轉(zhuǎn)單元鎖緊在已有設(shè)備的連接結(jié)構(gòu)中，例如井口7上的普通鎖緊結(jié)構(gòu)，如圖4所示。此外，鑒于海底設(shè)備5上的各種連接裝置，并且在鉆井、總裝和開采等連續(xù)步驟中還要用到其他部件，因此該裝置或模塊必須能夠連接已有的管路和連接件結(jié)構(gòu)，以使該裝置或模塊能以柔性方式利用。
還有一個重要方面與上面剛剛解釋的問題有關(guān)，即操作模塊中的旋轉(zhuǎn)單元30上的開采接頭31可以連接并鎖緊在總管(圖1和2中的11)上的一個協(xié)作的標(biāo)準(zhǔn)化連接結(jié)構(gòu)上。在通過井口接頭或連接件30C用上述方式將旋轉(zhuǎn)單元30連接到井口7上后，可以獲得一個精確確定的附著和鎖緊位置，因而可以容易地將接頭在31處頂靠著總管11。
此處介紹的方法意味著旋轉(zhuǎn)單元30和操作模塊20以整體形式組合在井口的受壓部分中，通過二者可以實施鉆井。作為本身公知的事，這意味著該結(jié)構(gòu)在所有受壓點上都要有所需的機(jī)械強(qiáng)度。
作為上面通過參考圖1至4所描述結(jié)構(gòu)的一種替代結(jié)構(gòu)，操作模塊以及旋轉(zhuǎn)單元可以安裝并鎖緊在墊板或總管(例如30″)本身上。這種方案的結(jié)果是，旋轉(zhuǎn)模塊不是暴露在鉆井系統(tǒng)或防漏器面前，而是安裝在該系統(tǒng)外面。
對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，從上面所作解釋可以清楚地看出，當(dāng)操作模塊20安裝在海底設(shè)備上時，需要占據(jù)一個通常是為開采樹所準(zhǔn)備的區(qū)域或位置。在這樣方面很重要的一點是，如前面所討論的，旋轉(zhuǎn)/操作模塊與總管之間的連接結(jié)構(gòu)或界面與現(xiàn)有開采樹中的相同，而安裝開采樹是用于實際開采，也就是說，在該井被鉆好之后要將開采樹安裝上。因此，所解釋的方法不涉及新的連接點或界面點，因為他們已經(jīng)在海底開采系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)化了。
圖2中顯示了上述海底設(shè)備5上的主要部件的結(jié)構(gòu)，總管11構(gòu)成了一個中央部件并在其縱向側(cè)面顯示出井口區(qū)13、13A、13B和13C。在后兩個位置或區(qū)上安置了開采樹14B和14C。井口部分13用于安置上述操作模塊20，該操作模塊20通過產(chǎn)品升管6和控制纜6A連接著海面上的船3。
圖3中所示結(jié)構(gòu)的開采能力相對于圖2中所示結(jié)構(gòu)有所增加，這是由于海底設(shè)備5與一個在某種范圍內(nèi)相鄰的海底設(shè)備15組合起來。在二者之間有管子和控制纜裝于15C處，相應(yīng)的連接塊15A和15B分別連接著一個海底設(shè)備15和5。
顯然，除了圖2和3中所示的例子之外，本發(fā)明還可以采用其它結(jié)構(gòu)或形狀的海底設(shè)備。
圖5中顯示了圖4中所示結(jié)構(gòu)的一個替代結(jié)構(gòu)，即一個操作模塊50中包含一個旋轉(zhuǎn)單元40并安裝在防漏器47的上方。一個用于使鉆具組從中通過的軸向孔43從鉆井升管42開始向下穿過旋轉(zhuǎn)單元40和防漏器47。旋轉(zhuǎn)單元本身分為一個開采旋轉(zhuǎn)部分40A和一個控制旋轉(zhuǎn)部分40B，類似于圖4中的實施例。此外，在圖5中還顯示了一個接頭41，用于將操作模塊50連接到所述海底設(shè)備上的一個總管上，而相應(yīng)連接件42A和42B則通向旋轉(zhuǎn)單元40的靜止的內(nèi)部部分。旋轉(zhuǎn)單元40的外部的可旋轉(zhuǎn)部分上帶有一個導(dǎo)向叉49，用于引導(dǎo)產(chǎn)品升管44和控制纜44B。最后，還顯示了一個旋轉(zhuǎn)電機(jī)45以及一個相連齒輪，用以帶動旋轉(zhuǎn)單元40作旋轉(zhuǎn)運動。在圖5所示的實施例中，升管附件被從海底結(jié)構(gòu)中除去。從接頭41處伸出的連接件42A和42B向上沿著防漏器47延伸并固定到該防漏器上。當(dāng)圖5中所示實施例出現(xiàn)緊急情況時，防漏器47的上方部分會脫開，同時，連接件42A和42B也會從該區(qū)域脫開。為此，在防漏器47的上方部分安裝了一個快速脫開插頭46。當(dāng)出現(xiàn)上述情況時，可以使船離開其鉆井時的位置，防漏器47上的閥門會啟動，之后防漏器47會通過插頭46而脫開。作為示例，在這一點上應(yīng)提及的是，防漏器47通常為一個模塊的形式，其高度約為20米，重量在200噸左右的級別上。
在圖6中所示的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例中，所需的旋轉(zhuǎn)功能由海面上的船63提供，如60處所示，即位于產(chǎn)品升管66的上端。此外，與前面各圖類似，圖6中還顯示了一個在海底1上具有根基10A的墊板10、一個總管11和一個開采樹14A以及一個防漏器67和鉆井升管62。這種結(jié)構(gòu)便于接觸到旋轉(zhuǎn)單元60。產(chǎn)品升管66和控制纜(未畫出)固定在鉆井升管62的外部。在這種情況下，防漏器67中還包含連接裝置(未畫出)用以連接總管11。
作為上面所述各實施例的另一個簡化結(jié)構(gòu)，圖7中顯示了一個不帶任何旋轉(zhuǎn)單元的系統(tǒng)例子。本例中，產(chǎn)品升管76A和控制纜76B(見圖7A中的放大圖)一起安裝在鉆井升管72上。還可以使產(chǎn)品升管76A和控制纜76B以一個小螺旋角繞著鉆井升管72在防漏器77和船73之間伸展過該升管的整個長度。為此，在海底裝置上裝有一個固定的連接件以連接產(chǎn)品升管76A，從而使得升管可以承受一定的扭曲。通常，在升管的每米長度上可能會出現(xiàn)1度的扭曲。因此，船73允許在一個給定的扇形角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，該角度還取決于所在位置的水深。水深較大時，船73在操作中可能會有較大的轉(zhuǎn)動。根據(jù)環(huán)境調(diào)節(jié)，在本例中，船73需要有相對較高或增加了的推進(jìn)能力，以便能夠在鉆井所需時間限制內(nèi)保持在允許的扇形角度內(nèi)。
在圖7中所示的不帶旋轉(zhuǎn)單元的實施例中，可以將產(chǎn)品升管76A和控制纜76B連接到海底設(shè)備上的一個專用部分上。在緊急脫開的情況下，產(chǎn)品升管76A和控制纜76B可以通過海底設(shè)備上的插頭裝置(未畫出)而脫開，該插頭裝置優(yōu)選與防漏器77相連。在這種緊急脫開之后，產(chǎn)品升管76A和控制纜76B可以從海底設(shè)備上正常拆走或回收。
最后，關(guān)于圖7中所示的實施例，應(yīng)當(dāng)注意，在氣候條件艱苦的區(qū)域進(jìn)行操作時，只能采用帶旋轉(zhuǎn)單元的實施例，而在其他具有穩(wěn)定氣候的區(qū)域，不在系統(tǒng)中安裝任何旋轉(zhuǎn)單元就能完成操作。
作為與上面剛剛解釋過的圖7中所示系統(tǒng)實施例相似的一個變化，在另一個示例中也基于不帶旋轉(zhuǎn)單元的思想。兩個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同之處是產(chǎn)品升管與控制纜從海底到船的伸展方式。在圖7所示系統(tǒng)中，產(chǎn)品升管與控制纜附著在鉆井升管上并向上通過船的月池。而在變化了的系統(tǒng)中，產(chǎn)品升管與控制纜被設(shè)置成與鉆井升管分開并接入船的后部。
后面的變化了的系統(tǒng)如圖8所示，其在許多方式上與圖1中類似。圖8中的船83通過一個帶鉆具組81的鉆井升管82而將其鉆井設(shè)備8與海底設(shè)備85上的防漏器87相連。此外，還有一個產(chǎn)品升管86，其可以與一條控制纜(未畫出)一起從海底設(shè)備85開始向上經(jīng)過一個波動補(bǔ)償引導(dǎo)元件86A通往船83的后端。在本例中，產(chǎn)品升管86從一個與防漏器87相隔一定距離處，即在一個帶插頭裝置89的特定連接位置或區(qū)90處，進(jìn)入海底設(shè)備。圖8A中簡要顯示了這種特殊的海底設(shè)備的結(jié)構(gòu)，其中裝有一個總管11、三個開采樹14A、14B和14C以及上述防漏器87，該防漏器87占據(jù)了海底設(shè)備中包含的四個井口區(qū)中的一個，在這一點上，與圖2中的結(jié)構(gòu)類似。此外，圖8中所示特殊系統(tǒng)的其他方面的主要特征與前面所述的各實施例中的相同。
各帶有旋轉(zhuǎn)單元的重要的實施例在實際的組合開采與鉆井應(yīng)用中，一般具有下列功能和尺寸-一個或兩個典型的直徑為6″的開采孔，-帶8-16個電信號和電源通道以及液壓力的控制功能，-可以通過海下工具安裝和回收旋轉(zhuǎn)/操作模塊，-一個用于鉆井的20″左右的穿通式中心孔，-根據(jù)海底總管的通用標(biāo)準(zhǔn)的開采接頭，-根據(jù)海底設(shè)備上的開采樹的連接控制功能通用標(biāo)準(zhǔn)的接頭、管路和連接件安裝結(jié)構(gòu)，-通過根據(jù)通用標(biāo)準(zhǔn)的鎖緊結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)/操作模塊鎖緊。
利用上述系統(tǒng)開采石油或天然氣時，所需采用方法中包含的必需的和充分的操作步驟在權(quán)利要求25中確定。下面將通過參考附圖9A-9E以一個實際例子的形式解釋該方法。這個例子有關(guān)圖2中所示結(jié)構(gòu)以及優(yōu)選根據(jù)圖4或5的旋轉(zhuǎn)/操作作模塊。
在初始操作時，墊板和帶側(cè)翼的總管11以普通方式安裝，之后，以傳統(tǒng)方式鉆出并總裝第一個井，即在圖9A中所示的井口區(qū)13A處。圖9A中還顯示了一個安裝好的開采樹14A。這樣，在圖9A中有一個井已經(jīng)總裝完畢，可以用于開采。
接著，開始鉆第二個井，并以普通方式依次安裝總管(30”)和一個套管/井口(20”/18 3/4”)。鉆井操作首先以普通方式在一個開孔上進(jìn)行并且不帶防漏器和升管，在這種狀況下，鉆具從鉆出孔中切割出來的物質(zhì)直接排放到周圍海底。而當(dāng)該第二個井安裝了井口以后，旋轉(zhuǎn)/操作模塊20以及相連產(chǎn)品升管和控制纜將安裝在井口上或者可能安裝在總管結(jié)構(gòu)的頂部。此外，還可以安裝防漏器及其鉆井升管，從而使鉆井操作根據(jù)慣例進(jìn)行。由于第一個井已經(jīng)連接到模塊20上并因此連接到海面的系統(tǒng)上，從而可以在鉆第二個井的同時對第一個井進(jìn)行開采。如圖9B所示。
因此，在這種情況下，第一個井通過旋轉(zhuǎn)模塊20、產(chǎn)品升管和控制纜連接著海面上的船中的加工設(shè)備。這時，井中流出的物質(zhì)或產(chǎn)品可以被控制著從第一個井開始經(jīng)過其開采樹14A，再經(jīng)過中央總管11而到達(dá)旋轉(zhuǎn)模塊20。如上面所解釋的那樣，在這一方面很重要的一點是，旋轉(zhuǎn)/操作模塊20與優(yōu)選為標(biāo)準(zhǔn)化的開采樹具有相同的標(biāo)準(zhǔn)界面或連接結(jié)構(gòu)。
在鉆出并總裝完第二個井后，防漏器和旋轉(zhuǎn)模塊20被收回并開始以普通方式鉆第三個井，這與上述的開始鉆第二個井時的方式相同。之后，也將總管和套管依次安裝上，再將防漏器和整體式旋轉(zhuǎn)模塊20安裝在第三個井上。圖9C中顯示了這種狀態(tài)，在鉆第三個井的同時，可以通過旋轉(zhuǎn)模塊20從第一和第二個井中開采產(chǎn)品并控制這兩個井。在這一點上，需要指出的是，從一個新井開鉆到安裝相應(yīng)的套管/井口這一段相對較短的時間內(nèi)，要從已經(jīng)總裝好了的井中，即圖9C中所示的兩個前面的井及其相鄰開采樹14A和14B中，同時且不間斷地獲得產(chǎn)品較為困難。
圖9D中顯示的是，在第一、第二和第三個井通過安裝在第四個井上的旋轉(zhuǎn)/操作模塊20而輸送它們的產(chǎn)品或井中流出的物質(zhì)的同時鉆第四個井時的狀況。
最后，圖9E中顯示的是海底設(shè)備相連的所有井均鉆完后的狀況。四個井現(xiàn)在正通過總管11向一個海面上的系統(tǒng)輸送他們的產(chǎn)品。當(dāng)鉆井結(jié)束并建立起這種開采階段后，就不再需要使用前面所述并顯示的同時帶有鉆井設(shè)備和加工模塊的海面上的專用船了。然而，在所需數(shù)量的井鉆出、總裝并投入開采之后，可以將操作模塊20保留在系統(tǒng)中，并位于最后完成的井上。這是一項規(guī)定，但在實際應(yīng)用中不是優(yōu)選的。
當(dāng)所有的井均總裝完后，產(chǎn)品通常將通過管道輸送到距海底設(shè)備有一定距離的一個平臺或一個海面設(shè)備中。在這個方面，另一種辦法是將旋轉(zhuǎn)模塊移動到海底設(shè)備上的一個專用區(qū)上并直接向一個位于附近的飄浮設(shè)備輸送產(chǎn)品。在很多情況下，這可以顯著省去底部管道所需的費用。
如圖3所述，可以在一個共同的海底設(shè)備上連接多個墊板，在這種情況下，各總裝好并準(zhǔn)備就緒了的墊板上開采出來的產(chǎn)品可以通過一個旋轉(zhuǎn)/操作模塊輸送出去，而該旋轉(zhuǎn)/操作模塊則位于剛剛開鉆的墊板和井或井口區(qū)上。
在上面所解釋和圖示的各實施例中，是以一個實際應(yīng)用中的現(xiàn)有形式的墊板作為一個起點，但在這方面，本發(fā)明并不依賴于墊板的特殊布置以及其上各井口區(qū)的形狀與數(shù)量。在這方面的興趣主要在于，海底設(shè)備或墊板及其設(shè)備與部件上所采用的導(dǎo)柱可以設(shè)計成可拆卸的形式，以使這些導(dǎo)柱能夠拆走，從而不會對旋轉(zhuǎn)單元及其相連升管的旋轉(zhuǎn)運動造成任何妨礙。
權(quán)利要求
1．用于海上開采石油或天然氣的系統(tǒng)，其包含一個帶有用于保持所需位置和方向的裝置的海面船(3,63)、一個位于海底(1)并用于至少兩個開采井的海底設(shè)備(5,65)、以及用于將海底設(shè)備(5,65)連接到船(3,63)上的升管(6,22,62,66)，其特征在于，船(3,63)上裝有用于在海底(1)上鉆井的鉆井設(shè)備(8)以及用于加工石油或天然氣的加工設(shè)備(9)，海底設(shè)備(5,65)包含一個墊板(10)，該墊板(10)在海底(1)上具有根基并裝有一個總管單元(11)，而且?guī)в兄辽賰蓚€井口位置或區(qū)(13A-C)，用以安裝相應(yīng)的開采樹(14A,14B)，一個鉆具組(21,61)從船(3,63)上的鉆井設(shè)備(8)開始伸展到海底設(shè)備(5,65)上的一個操作模塊(20)中，以及一個產(chǎn)品升管(6,66)將操作模塊(20)連接到船(3,63)上的加工設(shè)備(9)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，其中裝有一個帶豎直軸線的旋轉(zhuǎn)單元(30,60)，其與產(chǎn)品升管(6,66)相連。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(60)位于船(63)上。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30)合并在操作模塊(20)中。
5．根據(jù)權(quán)利要求2,3或4的系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30)是電機(jī)(35)驅(qū)動的，并優(yōu)選被上述將船保持在所需位置和方向上的裝置控制。
6．根據(jù)權(quán)利要求2-5中任意一款的系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30,40,60)中有一個用于鉆具組(21,61)的穿通式軸向孔(33,43)。
7．根據(jù)權(quán)利要求4,5或6的系統(tǒng)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30)位于一個防漏器(25)的下面，該防漏器(25)也合并在操作模塊(20)中。
8．根據(jù)權(quán)利要求4-7中任意一款的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)品升管(6)向上伸展穿過海水而連接到船上的一個點上，該點與鉆井設(shè)備(8)相隔一定的距離，并優(yōu)選位于船的后部。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)品升管(6)向上伸展穿過海水時，呈現(xiàn)一個大致S形并帶有向上彎曲且抬高的產(chǎn)品升管中央部分(16)。
10．根據(jù)權(quán)利要求1,2,3,5或6中任意一款的系統(tǒng)，其特征在于，產(chǎn)品升管(66,76)附著在一個用于鉆具組(61,71)的鉆井升管(62,72)上。
11．根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一款的系統(tǒng)，其特征在于，船上裝有用于動態(tài)定位/定向的裝置。
12．用在根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)中的船，其包含用于將船保持在海面(2)上所需位置和方向上的裝置，其特征在于，該船裝有用于在海底(1)進(jìn)行鉆井的鉆井設(shè)備(8)以及用于加工石油或天然氣的加工設(shè)備(9)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的用于如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)的船，其特征在于，該船裝有用于控制一個旋轉(zhuǎn)單元(30,40,50)的裝置，該裝置與上述用于將船保持在所需位置和方向上的裝置相連。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13的船，其特征在于，該船裝有用于動態(tài)定位/定向的裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求12,13或14的船，其特征在于，該船裝有一個用于產(chǎn)品升管(66)的上端的旋轉(zhuǎn)單元。
16．根據(jù)權(quán)利要求12-15中任意一款的船，其特征在于，鉆井設(shè)備(8)以及相連的工作開口(月池)大致位于船的中部，而加工設(shè)備(9)，優(yōu)選與用于連接產(chǎn)品升管(6)的接頭一起，則位于船的后部。
17．用在根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)中的海底設(shè)備，其特征在于包含一個墊板(10)，其在海底(1)上具有根基并裝有一個總管單元(11)，而帶有至少兩個井口位置或區(qū)(13A-C)，用以安裝相應(yīng)的開采樹(14A,14B)，帶有一個可移動操作模塊(20)，其優(yōu)選包含一個旋轉(zhuǎn)單元(30)，該旋轉(zhuǎn)單元(30)用于與一個伸展到一個海面船(3)上的升管(6)實現(xiàn)可旋轉(zhuǎn)連接。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的用于如權(quán)利要求5所述系統(tǒng)的海底設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30)是電機(jī)(35)驅(qū)動的。
19．根據(jù)權(quán)利要求17或18的海底設(shè)備，其特征在于，帶有旋轉(zhuǎn)單元(30,40)的操作模塊(20)具有一個穿通式軸向孔(33,43)，用于使鉆具組(21,61)穿過。
20．根據(jù)權(quán)利要求17,18或19的海底設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(30)位于一個防漏器(25)的下面，該防漏器(25)也合并在操作模塊(20)中。
21．根據(jù)權(quán)利要求17,18或19的海底設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)單元(40)位于一個防漏器(47)的上面，該防漏器(47)也合并在操作模塊(50)中。
22．根據(jù)權(quán)利要求17-21中任意一款的海底設(shè)備，其特征在于，操作模塊(20,50)在其底部具有一個連接界面，該連接界面與附著并連接在上述井口區(qū)(13A-C)上的開采樹(14A-C)的連接界面的標(biāo)準(zhǔn)相同。
23．根據(jù)權(quán)利要求17-22中任意一款的海底設(shè)備，其特征在于，操作模塊(20,40)上裝有一個導(dǎo)向叉(39,49)，該導(dǎo)向叉用于保持沿橫向并向斜上方伸出的產(chǎn)品升管(6,6A,44,44B)，以使這些升管與墊板(10)上的其它部件和設(shè)備保持一個間隔。
24．用于海上開采石油或天然氣的系統(tǒng)，其包含一個裝有用于保持所需位置和方向的裝置的海面船(83)、一個位于海底(1)并用于至少兩個開采井的海底設(shè)備(85)、以及用于將海底設(shè)備連接到船上的升管(82,86)，其特征在于，船(83)上裝有用于在海底(1)上鉆井的鉆井設(shè)備(8)以及用于加工石油或天然氣的加工設(shè)備(9)，海底設(shè)備(85)包含一個墊板(10)，該墊板(10)在海底(1)上具有根基并裝有一個總管單元(11)，而且?guī)в兄辽賰蓚€井口位置或區(qū)(13A-C)，用以安裝相應(yīng)的開采樹(14A,14B)，一個鉆具組(81)從船(83)上的鉆井設(shè)備(8)開始伸展到海底設(shè)備(85)上的一個防漏器(87)中，以及一個產(chǎn)品升管(86)將海底設(shè)備(85)上的一個或多個開采井連接到船(83)上的加工設(shè)備(9)。
25．利用根據(jù)權(quán)利要求1-11中任意一款的系統(tǒng)來開采石油或天然氣的方法，包含初始的將上述海底設(shè)備(5)布置在海底(1)上以及將上述船(3)定位在海底設(shè)備上方的海面(2)上，其特征在于，-以本身公知的方式在一個(第一個)上述井口區(qū)(13A)上開始鉆井并總裝第一個井，-接著，在第二個井口區(qū)(13B)上開始鉆第二個井并優(yōu)選在該第二個井上安裝總管和套管，-放下上述操作模塊(20)以及相連升管(6,22)并將它們附著并連接在第二個井口區(qū)(13B)上，接著，繼續(xù)鉆井并隨后總裝(14B)第二個井，-在持續(xù)鉆第二個井的同時，通過第二個井口區(qū)(13B)上的上述總管(11)和操作模塊(20)使第一個井實現(xiàn)開采，-在第三個井口區(qū)(13C)上進(jìn)行相應(yīng)的第三個井的鉆井操作，隨后也通過操作模塊(20)使第三個井實現(xiàn)開采，以及可能的-額外地將操作模塊(20)拆下并移至一個或多個新的井口區(qū)(13D)并在這個/這些井口區(qū)鉆井，直至鉆出所需數(shù)量的井，再將所述井總裝并投入開采，而操作模塊(20)可能最終被安置在海底設(shè)備上的一個優(yōu)選分開的(專用的)位置上。
全文摘要
用于海上開采石油或天然氣的系統(tǒng)，其包含帶有用于保持所需位置和方向的裝置的海面船(3)、一個位于海底(1)并用于至少兩個開采井的海底設(shè)備(5)以及用于將海底設(shè)備(5)連接到船(3)上的升管(6，22)。船(3)上裝有用于在海底(1)鉆井的鉆井設(shè)備(8)以及用于加工石油或天然氣的加工設(shè)備(9)。海底設(shè)備(5)包含一個墊板(10)，該墊板在海底(1)上具有其根基并裝有一個總管單元(11)，而且?guī)в兄辽賰蓚€井口區(qū)用以安裝相應(yīng)的開采樹(14A)。一個鉆具組(21)用于從船(3)上的鉆井設(shè)備(8)開始伸展到海底設(shè)備(5)上的一個操作模塊(20)中，以及一個產(chǎn)品升管(6)用于將操作模塊(20)連接到船(3)上的加工設(shè)備(9)。
文檔編號E21B43/01GK1238824SQ97180159
公開日1999年12月15日 申請日期1997年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月27日
發(fā)明者科勒·布雷維克, 阿特勒·英厄布里格森 申請人:挪威國家石油公司