存放管狀件的裝置和處理管狀件的裝置的製作方法

2023-06-07 15:10:21 2

專利名稱：：存放管狀件的裝置和處理管狀件的裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及如在權利要求1的前序部分所陳述的在浮動船隻(或浮船或者浮動平臺)的甲板上存放管狀件的裝置。本發明也涉及在如權利要求7到9的前序部分所陳述的在存儲裝置與井架(或鑽塔)之間處理管狀件的設備。
背景技術：
：水上的石油和天然氣的勘探和生產依賴於由浮動的可以半沉入水中的平臺或鑽井船進行鑽井。在70年代建造了許多在直到1500英尺(500米)的水深進行鑽井的鑽井單元(第二代和第三代產品)，隨著勘探進入越來越深的深度，後來已經建造了許多鑽井單元在超過5000英尺(1500米)的水深工作，現在水深紀錄達到接近10000英尺(3000米)("超深水，，)(第四代和第五代產品)。到大約50000英尺的深度，鑽機可以通過鏈條和鋼絲繩或合成繩索的組合來實現錨定，而在更深的水中主要用方位推進螺旋槳和通過動態定位將鑽井單元保持在其位置。由於這些鑽井單元有很高的曱板負載能力、並適宜於進行動態定位，所以大多數超深水鑽井單元是鑽井船。鑽井單元採用21英寸(533.5毫米)直徑的鋼製提升器，以把鑽井泥槳和切削物循環回到地面，為的是4艮好地進行控制，清潔和再循環。把提升器用螺栓固定在一起或者夾緊在一起，成為50英尺到80英尺(15-24米)長的連接體(jomts),這些連接體典型地裝備有複合泡沫材料的浮動裝置，以獲得接近海水中的中性重量。典型地，在鑽井地板(drillfloor)上把提升器連接體單獨地添加到提升器鑽具組(riserstring)上或者由鑽具組拆下，同時把提升器鑽具組的懸伸的下部，包括防爆裂裝置(blowoutpreventer)(BOP),懸掛在一個設置在旋轉盤(rotatetable)上方的叉形架(aspider)上(鑽井平臺的開孔使得鑽井鑽具組和其它的管狀件可以通過)。典型地用吊車或者其它的管道(或管)處理裝置把提升器連接體運送到甲板上的水平存儲裝置上，或者運送到曱板高度或者甲板高度以上的豎直或傾斜的存儲架上。在任何一種情況下，鑽井單元必須對於體積很大的提升器管道提供空間，浮力和穩定能力。市場中由第四代和第五代深水鑽井單元達到的更高的日鑽井速率使得更新有較淺水深能力的鑽井單元成為有吸引力的選擇。所有的深水更新意味著在鑽機上有更重的重量，並且要求有更高的有效載荷。在浮動船隻的使用中最大的瓶頸是提升器的體積和重量也是顯然的。當前的第四代深水鑽機的位移達到大多數淺水(1500英尺水深)(500米水深)鑽機的位移的兩倍，這與更高的建造成本相關聯。已經知道幾種不同的用於管狀件的存放和處理系統。這些系統中某些系統的目標是把體積和重量的分布轉移到較低高度，為的是改進穩定性。美國專利No.3339747示出了一種用於鑽井設備的管架，其中，一個用於豎直存放管的管井由鑽井平臺向下懸伸。該管井包括在底部的一個楔子類型的布置，為的是使提升器在豎直方向上運動。美國專利No.3987910示出了一種設備，用來在浮動器類型的平臺上將鑽井管裝架。這是一種與位於浮動平臺的子結構區域(thesubstructurearea)的一個容器相結合起來的X-Y裝架設備，用來支撐管。在一個實施例中，容器為被關閉的類型，為的是在鑽井船上使用。它突伸到海平面以下，並且也在船體的底部以下，以便獲得較高的穩定性。在另一實施例中，容器的結構類型為使用在可半沉入水中的裝置上，把該容器布置在一個高度，在該高度，介質的劇烈的波動不會對容器有嚴重的衝擊。上述系統與提升器存4諸和處理系統例如BorglandDolphm,BidefordDolphin以及許多其它的鑽機非常類似。美國專利No.6250395示出了一種設備系統和方法，用來在一個井中安裝和收回(retrieving)管狀件。所描述的用來鄰近鑽機存放和配備連接起來的管的長鑽具組的系統的目的是縮短組裝和拆開管狀件鑽具組所花費的時間，並且也是為了減小對於浮動鑽機的有效載荷的要求。該系統包括一種使管鑽具組沿著比管的屈月l半徑(theyieldingradius)大的曲率轉過大於90度，即由豎直井到水平的位置或者豎直位置，以便存放在水中的方法。可以許多形式實現在水中，在攜帶管(carrierpipes)的裡面或外面，豎直的或者水平的，由鑽機向下懸伸或者浮在水面，或者在水中存放。在這個專利中，使通過把多個連接體端部對端部地組裝起來形成的長段管狀件鑽具組在一個大半徑的斜面上由在井中或者在井上方的一個位置運動到一個水平地沉入水中的存儲裝置中(經過大約90度)，或者運動到一個豎直地沉入水中的存儲裝置中(經過大約180度)。美國專利No.2606003示出了用來由浮動鑽井單元進行鑽井的一種系統，它包括帶兩個柔性連接體和一個滑動連接體(現在標準的海運提升器技術)的一臺海運提升器，作為第二特點它包括一個存儲容器，把該存儲容器安裝在浮動駁船內，並且該存儲容器在該駁船的下面伸展，以實現鑽井管的基本上豎直的存放。管存儲容器的安裝方式將所包含的管狀件主要放置在駁船的甲板的下面，從而降低了駁船的重心，並且會使駁船在波浪的作用下保持穩定。美國專利No.6766860示出了一種系統和一種方法，用來懸掛組裝好的管狀件鑽具組(比如整個提升器鑽具組)、並且使這樣的鑽具組不旋轉地滑動，使得可以在提升器外進行井操作(比如行進中的聖誕樹(nmningX-mastree))。美國專利No.6524049示出了一種可半沉入水中的鑽井船隻，它帶有用於管狀的鑽井裝備的存儲井筒(storageshaft),該船隻包括在一個或多個柱體內對鑽井管狀件進行豎直存放。這種布置是對於Petrobras的兩種新的Amethyst設計，提供對於24件65英尺長的21英寸提升器連接體的存方文。美國專利No.4646672示出了一種可半沉入水中的船隻，它包括一個設置在中心的浮力沉箱，該沉箱帶有內部的鑽井月池(moo叩ool)和在沉箱內實現提升器的豎直存放的措施。這種裝置已經在1986年在日本建造的Transocean，sJackBates,aFnede&GoldmanL-1020Trendsetter上使用，用來在豎直方向上存放87個60英尺長的21英寸提升器連接體。美國專利No.4708563示出了一種平臺，它帶有由該平臺甲板向下懸伸的多個圓柱形的存儲裝置。一個收回裝置在存儲裝置與井架之間行進，以將管狀件收回。當把它們收回時，沿著一個斜面引導這些管狀件。在每個存儲裝置中有一個轉臺，把管狀件懸置在該轉臺中。從而可以把6這些管狀件旋轉到收回位置。美國專利No.4762185示出了一種船隻，它帶有在一個圓形殼體內的兩個圓柱形的存儲裝置。把管狀件懸置在一個可旋轉的存儲裝置中。在每個存儲裝置的上方設置一個帶有引導環的小車，引導管狀件通過該引導環。由井架中的起重設備升高這些管狀件。
發明內容本發明的主要目的是把第二代或笫三代淺水級的可半沉入水中的鑽才幾有效地轉變到在深水下工作。通過後面的一又利要求1所確定的那樣把一個或多個管狀件存儲井筒安裝到鑽機上實現這一目的。井筒最好由浮體伸展到曱板高度，每個井筒包括用於豎直地存放提升器連接體(riserjoints)的設備。這種提升器存儲裝置降低了被存放的提升器的重心，可以更好地利用鑽機甲板載荷可變的能力。進而，通常專門用於提升器存放的曱板存放面積可以用於其它目的。作為一種附加的效果，井筒可以用來提高鑽機的穩定性，且井筒可以裝有附加的部件比如液體泥漿存儲裝置。由從屬權利要求可以清楚地看到本發明的這些和其它特點。除了存放柱以外，本發明還包括在鑽井中心到提升器存放區域之間有效地處理提升器連接體的裝置。下面將參考著附圖更詳細地解釋本發明，這些附圖示出了本發明的示例性實施例，在附圖中圖1以側視圖示出了按照本發明的管狀件處理裝置；圖2以平面圖示出了圖1的船隻；圖3a以平面圖並且以存儲裝置的第一實施例示出了按照本發明的存儲裝置的細節；圖3b示出了存儲裝置的第二實施例；圖4a和4b以側視圖示出了本發明的橋形通道(catwalk)的細節；分別以水平位置和豎直位置示出；圖4c-e示出了將一個管狀件升高並插入井架中；圖4f以剖一見圖示出了橋形通道；圖5以平面圖示出了圖4的橋形通道；圖6以側視圖示出了夾緊頭；以及圖7以側視圖示出了與圖6的狀態相垂直的夾緊頭。具體實施方式參見圖1和2，將描述本發明的基本原理。在圖1和2中示出了一艘浮動船隻1,它具有一對浮動本體2，一個平臺甲板3以及在浮動本體2與甲板3之間伸展的總共八個用來支承甲板3的柱體4。一個具有起重設備6的井架(或鑽塔)5位於在甲板3上。在甲板3上也有兩臺轉向節懸臂(或吊杆)型(theknuckleboomtype)吊車7。吊車7是通用吊車，它們可以處理在平臺甲板上大多數的起重需要。兩臺吊車一起將涵蓋了甲板3的全部面積。在曱板3的邊緣懸置著四個井筒8,9，10,11,這些井筒由甲板3延伸到浮動本體2。將井筒8，9，10，ll設計成用於管狀件的存儲裝置，它們有中空的內部，適宜於容納在豎直方向上由上方插入的管狀件。橋形通道12位於靠近井架5的位置。將橋形通道12,吊車7和存儲井筒8,9，10,11設計成在把管狀件送到井架5且由井架5移開的處理過程中彼此協同工作。在圖3a中由上方以平面圖示出了其中一個井筒8。在井筒8中存放著多個管狀件13。在井筒的頂部是一個蓋14(在圖3中以透明的方式示出蓋14,從而可看得見管狀件)。該蓋保護管狀件和井筒8的內部不受天氣(或氣候)的影響。在蓋14中配置有一個導向漏鬥15。一個小車16攜帶著該導向漏鬥15,該小車在蓋14的細長的開孔18的兩側的軌道17上行進。將管狀件布置(或配置)在兩個同心圓19和20中。小車16使漏鬥15能夠在兩個圓19,20之間運動，並且通過蓋14的轉動可以沿著各個圓運動。為了使蓋的轉動變得容易，在井筒8的邊緣布置有一個馬達21,該馬達帶有與蓋上的帶齒邊緣接合的齒輪。通過在極坐標中進行尋址(indexing)例如給定圓的數目1或2且給定沿著該圓的角度位置，將引導件定位在所選定的那個管狀件上方。圖3b示出了一個布置成可沿橫梁23運動的用於井筒22中的管的一個替代的導向裝置。橫梁23形成小車24的一部分，該小車24可在存儲井筒9的任何一側的軌道25上運動。在這裡也可以將管狀件13安排在井筒9中的兩個同心圓19,20中。引導件22能夠在井筒的整個頂部在x和y方向上運動，4吏它定位在所選定的那個管狀件之上。圖4a示出了橋形通道12和井架5的下部。橋形通道12是一個輸送裝置，它適宜於在水平方向上把管狀件通過井架5中的一個V形門(未示出)給送到井架5中。在圖4a中一個形式為提升器連接體的管道26正位於橋形通道12上。當該管道已經進入V形門時，將井架的起重設備6聯接到管狀件26的端部上，並且將管道由橋形通道升高到豎直位置。將本發明的橋形通道設計成可以將它傾斜到豎直位置，如在圖4b中所示出的那樣。下面將解釋這樣做的功能。圖4f示出了圖4a所示的橋形通道的一個剖面。它包括一個框架4黃梁40,該橫梁可在一鉸鏈41處樞轉，為的是把它由水平位置傾斜到豎直位置，以及相反位置變換。在框架橫梁中放置一個滑動裝置42,它可以沿著橫梁40滑動。該滑動裝置包括一個管道床(或管道層apipebed)43,可以將一個管狀件26放置在該床上。滑動裝置具有側支承件44,在側支承件的自由端備裝有滾輪45,可以使這些滾輪與管狀件26接合，防止管狀件運動離開滑動裝置42。當把管狀件26定位在滑動裝置42上或者將管狀件由滑動裝置42升高時，可以把滾輪升高到由附圖標記45，表示的位置。圖5以平面圖示出了橋形通道12和井架區域。為了示出井架5內部的區域，已經將井架移開。圖6和7示出了設計成用來夾緊並且保持一個如在圖4a中所示的管道(或管)的抓鉤。通過一個接頭29把抓鉤27連接到轉向節懸臂型吊車7的懸臂28上(見圖1)。最好用液壓方式驅動接頭29,使它繞與懸臂28垂直的第一軸線38旋轉，如在圖6中由箭頭30表示的那樣。抓鉤27也包括第二接頭31,用液壓方式驅動它繞第二軸線32旋轉，該第二軸線與第一軸線31垂直，如在圖7中由箭頭33表示的那樣。為了抓緊管道，把抓鉤27上的頭部34在管道的端部插入管道26中。設計了一組卡爪(dogs)以夾住管道的凸緣(未示出)。可以用液壓方式以本質上已經知道的方式操縱這些卡爪，包括一個環36,—組液壓缸體37使得該環運動與卡爪36接合和與卡爪36脫開接合。在圖6和7中，所示出的卡爪36在圖的左側與管道脫開接合，而在圖的右側處於與管道接合的狀態。將抓鉤27設計成當管道處於基本上豎直位置時夾緊管道。將在基本豎直的方向上處理管道，這是因為接頭29和31能夠將抓鉤27保持在豎直位置。由于波浪引起的鑽機1的運動，風力以及與鑽機上的物體不可預見的碰撞，可能會有過大的作用力施加到管道上，因此作用在抓鉤上。為了避免對抓鉤27的損傷，抓鉤27裝備有液壓剪切裝置。該液壓剪切裝置的形式可以是一個釋放閥門，它可以如本質上已經知道的那樣在接頭29和31釋放液壓壓力。現在將解釋上面描述的裝置的功能作用。將管道例如提升器連接體(jionts)存放在井筒8，9,10，11中，沿著曱板3的周邊存放在不同的位置。當想要使用提升器連接體時，驅動其中一個吊車7到達井筒8,該吊車是涵蓋提升器連接體被存放在其中的那個井筒例如井筒8的區域的那個吊車。同時，使漏鬥15到達正好在提升器連接體上方的位置。把抓鉤27下降到漏鬥15中，並且夾緊提升器連接體。如果提升器連接體被存放在圖3b所示的那種類型的井筒9中，藉助於橫梁23和小車24將其攜帶到提升器連接體上方的位置。控制抓鉤27的接頭29和31,使得在任何時刻都將抓鉤保持在基本豎直位置。也將轉向節懸臂的吊車7的懸臂構形做成如本質上已經知道的那樣使抓鉤27沿著一個豎直線運動。因此，可以在豎直方向上把提升器連接體由井筒8中4由出來。隨後以豎直位置將提升器連接體攜帶到橋形通道12上。使橋形通道達到在圖4b中所示的豎直位置。在這個位置，橋形通道接納提升器連接體。接著，使橋形通道傾斜到達基本水平位置。當這樣做時，首先用未示出的裝置在豎直方向上升高橋形通道，使得橋形通道的下部離開井架5的鑽井地板46。在水平位置，橋形通道12上的滑動裝置42在鑽井中心的方向上輸送提升器連接體26，在鑽井中心處藉助於井架中的提升器處理行進工具通過井架5的升降機抓住提升器26。隨著升降機把提升器26的上端升高，尾端在滑動裝置42上朝向鑽井中心行進，在鑽井中心處用一個液壓操縱的臂(未示出)將其引導進入轉動裝置上方的最後對準的狀態。當要使管狀件由井架5返回到井筒8,9，10，11時，次序與上述的次序相反。權利要求1.一種用來在鑽井和/或生產設備上存放管狀件的裝置，它包括在基本豎直位置存放多個管狀件的井筒(8，9，10，11)和可在井筒(8，9，10，11)上方運動的引導裝置(15，22)，其特徵在於，所述裝置包括用在基本上水平的平面中將所述引導裝置(15，22)位移到所述井筒中的所有管狀件中所選定的那個管狀件上方的位置的裝置。2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於，將所述井筒(8,9，10,11)設置在平臺甲板(3)的邊緣，插入和收回開孔基本上在所述甲板(3)的高度。3.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，使所述引導裝置位移的裝置包括關閉裝置(14),所述關閉裝置覆蓋進入所述井筒(8，9,10,11)的插入和收回開孔，將所述關閉裝置(14)可旋轉地聯接到所述井筒(8，9，10,11)上，並且所述關閉裝置(14)具有與所述引導裝置(14)重合的關閉開孔(18)。4.按照權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述關閉開孔U8)在所述關閉裝置(14)的徑向方向上是細長的，且其中，所述引導裝置可沿著所述關閉開孔(18)移動，從而可以通過所述引導裝置(14)的徑向定位和角度定位接近所述管狀件。5.按照權利要求4所述的裝置，其特徵在於，徑向軌道(17)位於所述關閉開孔(18)的任一側，所述引導裝置(14)可在所述軌道(17)上移動。6.按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，使所述引導裝置(22)位移的裝置包括在所述井筒(8,9,10,ll)的插入和收回開孔的任一側的第一軌道(25)上行進的小車(24)，所述小車(24)包括基本上與所述第一軌道(25)垂直地伸展的橫梁(23),並且包括第二軌道，所述引導裝置(22)可在所述第二軌道上在基本上與所述第一軌道(25)垂直的方向上移動，從而通過它們的x-y坐標接近所述管狀件。7.—種用來將管狀件插入井架並且由井架收回管狀件的裝置，它包括輸送裝置(12),將所述輸送裝置的構形做成在軸向上使所述管狀件位移通過井架(5)中的V形門，其特徵在於，將所述輸送裝置(12)的構形做成可以傾斜到基本豎直位置，以接納或輸送所述管狀件。8.按照權利要求7所述的裝置，其特徵在於，以鉸接方式把所述輸送裝置(12)聯接到所述井架(5)的鑽井地板(46)上。9.一種用來在存儲裝置(8，9,10,11)與井架(5)之間輸送管狀件的裝置，它包括吊車(7),將所述吊車的構形做成夾緊所述管狀件，其特徵在於，所述吊車(7)是轉向節懸臂型吊車，並具有抓鉤(27)，所述抓鉤適於夾緊基本豎直的管狀件的上端，並且以基本上豎直的取向攜帶所述管狀件。10.按照權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述抓鉤(27)包括接頭(29,31)，/人而在輸送所述管狀件的同時可以將所述抓鉤(27)保持在豎直位置，所述接頭(29,31)裝備有液壓剪切裝置，將所述液壓剪切裝置設計成在所述接頭上作用過大的力的情況下由所述接頭(29,31)釋放液壓壓力。全文摘要本發明提出一種用來在鑽井和/或生產設備上存放管狀件的裝置，它包括在豎直位置的多個管狀件的井筒(8，9，10，11)和可在井筒(8，9，10，11)上方運動的引導裝置(15，22)。該裝置包括在水平平面中將引導裝置(15，22)移動到井筒中的所有管狀件中的所選定的那個上方的位置的裝置。還包括一種橋形通道(12)，它構形成在軸向上使管狀件移動通過井架(5)中的一V形門，並且還構形成可傾斜到豎直位置，接受或收回管狀件，還包括一種轉向節懸臂的吊車(7)，它有一抓鉤(27)，該抓鉤適於夾緊基本豎直的管狀件的上端，並且以基本上豎直的取向攜帶管狀件。文檔編號B63BGK101405473SQ200680035424公開日2009年4月8日申請日期2006年9月25日優先權日2005年9月26日發明者O·奧夫滕,S·哈根申請人:弗雷德·奧爾森能源公司