專(zhuān)利名稱(chēng)：用于安裝和測(cè)試水下井口裝備的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下井口組件(wellhead stack)。更具體 地,本發(fā)明涉及用于安裝井口組件例如井口 XT (采油樹(shù))以及相關(guān)裝備的工具和方法。發(fā)明背景和現(xiàn)有技術(shù)通常地，水下井口組件通常通過(guò)使用用于安置的鉆井架和一系列的鉆桿來(lái)安裝。除了電力線(xiàn)和控制線(xiàn)之外，從架到井口設(shè)備的單獨(dú)的臍帶管(umbilical)還提供了用于測(cè)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)的加壓流體。通常地，一臺(tái)或多臺(tái)ROV也被用于作業(yè)中。時(shí)間和使用的設(shè)備非常昂貴。在淺水域，明智的是，尤其是如果鉆井架仍在合同期內(nèi)，如果鉆井架在現(xiàn)場(chǎng)并已經(jīng)開(kāi)始鉆井，于是則被用來(lái)安裝多個(gè)生產(chǎn)XT(采油樹(shù))及其他有關(guān)設(shè)備。然而，在深水域，其可為數(shù)千米的深度，以及包括大量的井口，費(fèi)用可為巨大的。有時(shí)，鉆井架必須為了進(jìn)一步地測(cè)試或安裝而返回，導(dǎo)致增加了費(fèi)用。連接長(zhǎng)達(dá)直至數(shù)千米的鉆桿和具有臍帶管的大卷盤(pán)的操作，安裝用于測(cè)試的液壓動(dòng)力單元、液壓液存儲(chǔ)器和氣體，都是昂貴并耗費(fèi)時(shí)間的。重量和尺寸需要大的空間，以及可能在鉆井架的甲板上需要若干容器。因此，對(duì)于不使用鉆井架來(lái)安裝與測(cè)試水下井口組件而言有用的技術(shù)，以及在需要的裝備以及操作的時(shí)間段方面實(shí)現(xiàn)重要突破的技術(shù)的需求是存在的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明滿(mǎn)足了上述的需求。更具體地，本發(fā)明提供了用于從船上利用船用起重機(jī)對(duì)井口模塊例如采油樹(shù)以及相似的裝備進(jìn)行水下安裝與測(cè)試的工具，其特征在于，所述工具包括水下單元，所述水下單元包括用于可釋放地連接到水下井口模塊或裝備的連接器、用于定位的設(shè)備和用于測(cè)試的設(shè)備，以及用于電力和電氣控制和/或光控制的連接器。當(dāng)只有電力和電氣控制和/或光控制的信號(hào)在水面位置與井口區(qū)域之間傳輸時(shí)，所述工具沒(méi)有經(jīng)由臍帶管或其它的壓力管路從水面供應(yīng)液壓液或氣體。所述工具適合通過(guò)船用起重機(jī)裝卸，如經(jīng)由吊環(huán)、吊具或相似的設(shè)備懸掛在連接的繩或吊索上。除水下單元之夕卜，所述工具還包括上面的控制設(shè)備以及到電力和控制設(shè)備的連接。所述水下單元與上面的設(shè)施通過(guò)電氣/光的臍帶管相連接，可選地，經(jīng)由連接到水下單元的R0V，即，工作-ROV系統(tǒng)(work-ROV system)的臍帶管可用于動(dòng)力供給和控制。相應(yīng)地，沒(méi)有用于從船直至工具的用于加壓流體的立管或者軟管，沒(méi)有用于安裝、試運(yùn)轉(zhuǎn)的立管或者軟管，也沒(méi)有用于測(cè)試的立管或者軟管，這提供了本發(fā)明的超越傳統(tǒng)技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，特別是在大的井深和大量的井口組件的情況下。所述工具對(duì)于水下裝備，特別是井口生產(chǎn)采油樹(shù)、井口模塊、泵式壓縮機(jī)以及不同類(lèi)型的單元，特別是對(duì)于太重和/或太大而不能使用傳統(tǒng)ROV系統(tǒng)和工具來(lái)安裝和測(cè)試的裝備的安裝和所有功能的測(cè)試以及與所有傳感器的通信是有用的。優(yōu)選地，所述工具包括用于將所述水下單元連接到R0V(遠(yuǎn)程操縱裝置)的設(shè)備，其經(jīng)由ROV和其臍帶管從上面的控制單元(topside controlunit)實(shí)現(xiàn)水下單元的動(dòng)力供給和控制。連接到ROV的設(shè)備優(yōu)選地為一個(gè)或多個(gè)配接站，其具有與ROV的相應(yīng)設(shè)備可操作性連接的插座和連接器。連接器對(duì)于液壓動(dòng)力、電力和信號(hào)是單獨(dú)的或共用的，大多數(shù)ROV操作器可提供這種連接器，例如用于電力和/或信號(hào)的具有感應(yīng)的或接觸式連接器的熱入扣(hot stab)ο優(yōu)選地，除船上的起重機(jī)之外，用于定位的設(shè)備還優(yōu)選地包括集成在所述工具中的推進(jìn)器和從可選的停駐的ROV施加的推力。此外，吊鉤、吊具等也可被 認(rèn)為是用于定位的設(shè)備，允許通過(guò)在起重機(jī)繩或吊索上掛起以實(shí)現(xiàn)定位。優(yōu)選地，所述水下單元包括用于確定位置與定向的設(shè)備，其包括水下單元中的回轉(zhuǎn)儀、可選連接的ROV的定位系統(tǒng)、以及水下單元、井口模塊和裝備以及井口儀器中的可選的另外的位置傳感器、以及工具和井口模塊或裝備上的可選的攝像機(jī)(camera)。所述工具包含用于測(cè)試和試運(yùn)行的設(shè)備，其優(yōu)選地包括流體庫(kù)(fluidbank)，比如用于密封和壓力試驗(yàn)的氮?dú)庑钅芷?nitrogen gas accumulator)和氣缸；和用于將水下單元機(jī)械連接到井口和在機(jī)械性功能例如閥功能和液壓液填充的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)之后斷開(kāi)水下單元的設(shè)備，例如在水下單元中的或/和在經(jīng)由熱入扣或相似物連接的可選的ROV系統(tǒng)中的MEG庫(kù)和液壓動(dòng)力單元。優(yōu)選地，水下單元具有液壓動(dòng)力單元，其包括由ROV的液壓設(shè)備驅(qū)動(dòng)的液壓馬達(dá)，水下單元的液壓回路方便地使用MEG作為液壓流體。本發(fā)明還提供用于從船上利用船用起重機(jī)并使用本發(fā)明的工具來(lái)安裝水下井口模塊或裝備比如XT(采油樹(shù))的方法，其特征在于，部署井口模塊或裝備，所述井口模塊或裝備使用機(jī)械連接器和船用起重機(jī)被可釋放地連接到所述工具的水下單元，但是沒(méi)有任何臍帶管或管線(xiàn)從水面提供液體或氣體，而是使用如連接到無(wú)液電氣的或光電的臍帶管的所述工具或用來(lái)定位和連接到海底井口的R0V。優(yōu)選地，所述方法還包括用于壓力與功能測(cè)試的步驟，并在上述測(cè)試之后從井口模塊或裝備斷開(kāi)所述工具。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供用于水下井口模塊或者裝備的壓力測(cè)試的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包含充有氣體的蓄能器(gas filled accumulator)和充有氣體的氣缸(gasfilled cylinder)，具有用于密封地機(jī)械連接的連接器和用于動(dòng)力供給和控制的連接器，以便用于可操作性地連接到水下井口模塊或裝備來(lái)進(jìn)行測(cè)試。所述設(shè)備被包括在本發(fā)明所述的工具中或是被包括于或可釋放地連接到其它的水下裝備，如泵，壓縮機(jī)和水下模塊。而且，本發(fā)明提供用于從船上利用船用起重機(jī)并利用本發(fā)明的所述工具來(lái)安裝水下井口模塊比如采油樹(shù)和相似的裝備的方法，其特征在于將充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸、以及用于動(dòng)力供給和控制的連接器密封地連接到所述水下模塊或者裝備，通過(guò)打開(kāi)蓄能器將水從要被測(cè)試的容積排空，以便將水替換為氣體，通過(guò)操作氣缸，加壓到測(cè)試壓力，以及監(jiān)測(cè)壓力，持續(xù)規(guī)定的時(shí)間段。附圖本發(fā)明通過(guò)4個(gè)附圖被示出，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的、在連接到井口之前的工具，圖2示出了仍在連接到井口之前、但連接到ROV時(shí)的圖I所示的工具，
圖3示出了連接到井口的圖I和圖2所示的工具，以及圖4是本發(fā)明的工具的更詳細(xì)的說(shuō)明。詳細(xì)說(shuō)明參考

圖1，圖I示出了依據(jù)本發(fā)明的工具，更具體的是所述工具的水下單元1，其可釋放地連接到水下采油樹(shù)2，以用于連接到水下井口 3。所述組件當(dāng)從船4上懸掛時(shí)被設(shè)置。同樣地，ROV 5被示出，從船上被操縱。然后參考圖2，圖2示出了 ROV已經(jīng)?？康剿聠卧狪。在所示實(shí)施方案中，水下單元I的組件和采油樹(shù)2懸掛在船上的繩索上，電力和控制 信號(hào)經(jīng)由R0V，經(jīng)由ROV的光電臍帶管被提供，使用ROV的液壓動(dòng)力單元經(jīng)由液力變矩器泵(hydraulic converter pump)來(lái)驅(qū)動(dòng)水下單元的液壓系統(tǒng)?？蛇x的是，水下單元可被直接連接到無(wú)液臍帶管(fluidless umbilical),水下單元本身包括用于操控和測(cè)試機(jī)械的、電氣的和任何其他裝置的所有設(shè)備，或這些設(shè)備可在全部或很大程度上從ROV系統(tǒng)提供。同時(shí)，觀察用ROV可被用來(lái)幫助操作。所示的水下單元重約24公噸，所述可釋放地連接的采油樹(shù)重約40公噸。圖3所示出的采油樹(shù)2被連接到井口 3。在測(cè)試連接、閥功能和與水下系統(tǒng)中所有傳感器的通信之后，所述水下單元I從采油樹(shù)斷開(kāi)連接。圖4是本發(fā)明所述的工具的更詳細(xì)的說(shuō)明。相似的零件在所有附圖中被命名為同樣的參考數(shù)字。圖4還清楚地展示了水下單元上的ROV接配站，如插座6和熱入扣7被示出。
權(quán)利要求
1.一種用于從船上利用船用起重機(jī)對(duì)井口模塊例如采油樹(shù)以及相似裝備進(jìn)行水下安裝和測(cè)試的工具，其特征在于，所述工具包括 水下単元，其包括用于可釋放地連接到水下井口模塊或裝備的連接器、用于定位的設(shè)備和用于測(cè)試的設(shè)備，以及用于電カ和電氣控制和/或光控制的連接器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工具，其特征在干，當(dāng)只有電カ和電氣控制和/或光控制的信號(hào)在水面位置與井口區(qū)域之間傳輸時(shí)，所述工具沒(méi)有經(jīng)由臍帶管或其它的壓力管路從水面供應(yīng)液壓液或氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的工具，其特征在于，所述工具包括用于將所述水下單元連接到ROV (遠(yuǎn)程操作裝置)以便經(jīng)由所述ROV和其臍帶管從上面的控制單元實(shí)現(xiàn)所述水下単元的動(dòng)カ供給和控制的設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工具，其特征在于，除船上的起重機(jī)之外，所述用于定位的設(shè)備還包括集成在所述工具中的推進(jìn)器和從可選擇的、停駐的ROV施加的推力。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工具，其特征在于，所述水下単元包括用于確定位置和定向的設(shè)備，所述用于確定位置和定向的設(shè)備包括所述水下単元中的回轉(zhuǎn)儀，可選擇性連接的ROV的定位系統(tǒng)，以及所述水下単元、井口模塊和裝備以及井口儀器中的可選的另外的位置傳感器，以及所述工具和井口模塊或裝備上的可選的攝像機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的工具，其特征在于，所述工具包括用于測(cè)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，所述用于測(cè)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備包括流體庫(kù)，諸如用于密封和壓カ測(cè)試的氮?dú)庑钅芷骱蜌飧祝缓陀糜趯⑺鏊聟g元機(jī)械連接到所述井口和在機(jī)械性功能例如閥功能和液壓液填充的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)之后斷開(kāi)所述水下単元的設(shè)備，例如在所述水下単元中的或/和在經(jīng)由熱入扣或相似物連接的可選的ROV系統(tǒng)中的MEG庫(kù)和液壓動(dòng)カ單元。
7.一種從船上使用船用起重機(jī)并使用如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的工具來(lái)安裝水下井ロ模塊例如采油樹(shù)和類(lèi)似的裝備的方法，其特征在干，部署井ロ模塊或裝備，所述井ロ模塊或裝備使用船用起重機(jī)被可釋放地連接到所述工具的水下単元，但是沒(méi)有任何臍帶管或管線(xiàn)從水面提供液體或氣體，而是使用如連接到無(wú)液電氣的或光電的臍帶管的所述工具或用來(lái)定位和連接到海底井ロ的R0V。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括用于壓カ和功能測(cè)試的步驟，以及在所述測(cè)試后從井口模塊或裝備斷開(kāi)所述工具。
9.一種用于水下井口模塊或裝備的壓カ測(cè)試的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸，具有用于機(jī)械密封連接的連接器和用于動(dòng)カ供給和控制的連接器，以可操作性地連接到所述水下井口模塊或裝備來(lái)進(jìn)行測(cè)試。
10.一種用于使用根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備對(duì)水下井口模塊或裝備進(jìn)行壓カ測(cè)試的方法，其特征在干， 將充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸，以及用于動(dòng)カ供給和控制的連接器密封地連接到所述水下模塊或裝備， 通過(guò)打開(kāi)所述蓄能器將水從要被測(cè)試的容積排空，以便將水替換為氣體， 通過(guò)操作所述氣缸，加壓到測(cè)試壓力，以及 監(jiān)測(cè)壓力，持續(xù)規(guī)定段的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于在船上利用船用起重機(jī)在水下安裝和測(cè)試井口模塊比如采油樹(shù)和相似裝備的工具，其特征在于，所述工具包括水下單元(1)，其包括用于可釋放地連接到水下井口模塊或裝備(2)的連接器、用于定位的設(shè)備和用于測(cè)試的設(shè)備、以及用于電力和電氣控制和/或光控制的連接器。
文檔編號(hào)E21B47/10GK102834583SQ201180018723
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者安德斯·畢靈頓, 阿爾·辛內(nèi)斯, 克里斯汀·索維克 申請(qǐng)人:阿克海底公司