用於安裝和測試水下井口裝備的系統的製作方法

2023-04-27 00:46:01

專利名稱：用於安裝和測試水下井口裝備的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及水下井口組件(wellhead stack)。更具體 地,本發明涉及用於安裝井口組件例如井口 XT (採油樹)以及相關裝備的工具和方法。發明背景和現有技術通常地，水下井口組件通常通過使用用於安置的鑽井架和一系列的鑽杆來安裝。除了電力線和控制線之外，從架到井口設備的單獨的臍帶管(umbilical)還提供了用於測試和試運轉的加壓流體。通常地，一臺或多臺ROV也被用於作業中。時間和使用的設備非常昂貴。在淺水域，明智的是，尤其是如果鑽井架仍在合同期內，如果鑽井架在現場並已經開始鑽井，於是則被用來安裝多個生產XT(採油樹)及其他有關設備。然而，在深水域，其可為數千米的深度，以及包括大量的井口，費用可為巨大的。有時，鑽井架必須為了進一步地測試或安裝而返回，導致增加了費用。連接長達直至數千米的鑽杆和具有臍帶管的大卷盤的操作，安裝用於測試的液壓動力單元、液壓液存儲器和氣體，都是昂貴並耗費時間的。重量和尺寸需要大的空間，以及可能在鑽井架的甲板上需要若干容器。因此，對於不使用鑽井架來安裝與測試水下井口組件而言有用的技術，以及在需要的裝備以及操作的時間段方面實現重要突破的技術的需求是存在的。

發明內容
本發明滿足了上述的需求。更具體地，本發明提供了用於從船上利用船用起重機對井口模塊例如採油樹以及相似的裝備進行水下安裝與測試的工具，其特徵在於，所述工具包括水下單元，所述水下單元包括用於可釋放地連接到水下井口模塊或裝備的連接器、用於定位的設備和用於測試的設備，以及用於電力和電氣控制和/或光控制的連接器。當只有電力和電氣控制和/或光控制的信號在水面位置與井口區域之間傳輸時，所述工具沒有經由臍帶管或其它的壓力管路從水面供應液壓液或氣體。所述工具適合通過船用起重機裝卸，如經由吊環、吊具或相似的設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備以及到電力和控制設備的連接。所述水下單元與上面的設施通過電氣/光的臍帶管相連接，可選地，經由連接到水下單元的R0V，即，工作-ROV系統(work-ROV system)的臍帶管可用於動力供給和控制。相應地，沒有用於從船直至工具的用於加壓流體的立管或者軟管，沒有用於安裝、試運轉的立管或者軟管，也沒有用於測試的立管或者軟管，這提供了本發明的超越傳統技術的巨大優勢，特別是在大的井深和大量的井口組件的情況下。所述工具對於水下裝備，特別是井口生產採油樹、井口模塊、泵式壓縮機以及不同類型的單元，特別是對於太重和/或太大而不能使用傳統ROV系統和工具來安裝和測試的裝備的安裝和所有功能的測試以及與所有傳感器的通信是有用的。優選地，所述工具包括用於將所述水下單元連接到R0V(遠程操縱裝置)的設備，其經由ROV和其臍帶管從上面的控制單元(topside controlunit)實現水下單元的動力供給和控制。連接到ROV的設備優選地為一個或多個配接站，其具有與ROV的相應設備可操作性連接的插座和連接器。連接器對於液壓動力、電力和信號是單獨的或共用的，大多數ROV操作器可提供這種連接器，例如用於電力和/或信號的具有感應的或接觸式連接器的熱入扣(hot stab)ο優選地，除船上的起重機之外，用於定位的設備還優選地包括集成在所述工具中的推進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 認為是用於定位的設備，允許通過在起重機繩或吊索上掛起以實現定位。優選地，所述水下單元包括用於確定位置與定向的設備，其包括水下單元中的迴轉儀、可選連接的ROV的定位系統、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(camera)。所述工具包含用於測試和試運行的設備，其優選地包括流體庫(fluidbank)，比如用於密封和壓力試驗的氮氣蓄能器(nitrogen gas accumulator)和氣缸；和用於將水下單元機械連接到井口和在機械性功能例如閥功能和液壓液填充的運轉試驗之後斷開水下單元的設備，例如在水下單元中的或/和在經由熱入扣或相似物連接的可選的ROV系統中的MEG庫和液壓動力單元。優選地，水下單元具有液壓動力單元，其包括由ROV的液壓設備驅動的液壓馬達，水下單元的液壓迴路方便地使用MEG作為液壓流體。本發明還提供用於從船上利用船用起重機並使用本發明的工具來安裝水下井口模塊或裝備比如XT(採油樹)的方法，其特徵在於，部署井口模塊或裝備，所述井口模塊或裝備使用機械連接器和船用起重機被可釋放地連接到所述工具的水下單元，但是沒有任何臍帶管或管線從水面提供液體或氣體，而是使用如連接到無液電氣的或光電的臍帶管的所述工具或用來定位和連接到海底井口的R0V。優選地，所述方法還包括用於壓力與功能測試的步驟，並在上述測試之後從井口模塊或裝備斷開所述工具。進一步地，本發明提供用於水下井口模塊或者裝備的壓力測試的設備，其特徵在於，所述設備包含充有氣體的蓄能器(gas filled accumulator)和充有氣體的氣缸(gasfilled cylinder)，具有用於密封地機械連接的連接器和用於動力供給和控制的連接器，以便用於可操作性地連接到水下井口模塊或裝備來進行測試。所述設備被包括在本發明所述的工具中或是被包括於或可釋放地連接到其它的水下裝備，如泵，壓縮機和水下模塊。而且，本發明提供用於從船上利用船用起重機並利用本發明的所述工具來安裝水下井口模塊比如採油樹和相似的裝備的方法，其特徵在於將充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸、以及用於動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，通過打開蓄能器將水從要被測試的容積排空，以便將水替換為氣體，通過操作氣缸，加壓到測試壓力，以及監測壓力，持續規定的時間段。附圖本發明通過4個附圖被示出，其中圖I示出了根據本發明的、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是本發明的工具的更詳細的說明。詳細說明參考

圖1，圖I示出了依據本發明的工具，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採油樹2，以用於連接到水下井口 3。所述組件當從船4上懸掛時被設置。同樣地，ROV 5被示出，從船上被操縱。然後參考圖2，圖2示出了 ROV已經停靠到水下單元I。在所示實施方案中，水下單元I的組件和採油樹2懸掛在船上的繩索上，電力和控制 信號經由R0V，經由ROV的光電臍帶管被提供，使用ROV的液壓動力單元經由液力變矩器泵(hydraulic converter pump)來驅動水下單元的液壓系統。可選的是，水下單元可被直接連接到無液臍帶管(fluidless umbilical),水下單元本身包括用於操控和測試機械的、電氣的和任何其他裝置的所有設備，或這些設備可在全部或很大程度上從ROV系統提供。同時，觀察用ROV可被用來幫助操作。所示的水下單元重約24公噸，所述可釋放地連接的採油樹重約40公噸。圖3所示出的採油樹2被連接到井口 3。在測試連接、閥功能和與水下系統中所有傳感器的通信之後，所述水下單元I從採油樹斷開連接。圖4是本發明所述的工具的更詳細的說明。相似的零件在所有附圖中被命名為同樣的參考數字。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。
權利要求
1.一種用於從船上利用船用起重機對井口模塊例如採油樹以及相似裝備進行水下安裝和測試的工具，其特徵在於，所述工具包括 水下単元，其包括用於可釋放地連接到水下井口模塊或裝備的連接器、用於定位的設備和用於測試的設備，以及用於電カ和電氣控制和/或光控制的連接器。
2.根據權利要求I所述的工具，其特徵在幹，當只有電カ和電氣控制和/或光控制的信號在水面位置與井口區域之間傳輸時，所述工具沒有經由臍帶管或其它的壓力管路從水面供應液壓液或氣體。
3.根據權利要求I或2所述的工具，其特徵在於，所述工具包括用於將所述水下單元連接到ROV (遠程操作裝置)以便經由所述ROV和其臍帶管從上面的控制單元實現所述水下単元的動カ供給和控制的設備。
4.根據權利要求I所述的工具，其特徵在於，除船上的起重機之外，所述用於定位的設備還包括集成在所述工具中的推進器和從可選擇的、停駐的ROV施加的推力。
5.根據權利要求I所述的工具，其特徵在於，所述水下単元包括用於確定位置和定向的設備，所述用於確定位置和定向的設備包括所述水下単元中的迴轉儀，可選擇性連接的ROV的定位系統，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。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的工具，其特徵在於，所述工具包括用於測試和試運轉的設備，所述用於測試和試運轉的設備包括流體庫，諸如用於密封和壓カ測試的氮氣蓄能器和氣缸；和用於將所述水下単元機械連接到所述井口和在機械性功能例如閥功能和液壓液填充的運轉試驗之後斷開所述水下単元的設備，例如在所述水下単元中的或/和在經由熱入扣或相似物連接的可選的ROV系統中的MEG庫和液壓動カ單元。
7.一種從船上使用船用起重機並使用如權利要求1-6中任一項所述的工具來安裝水下井ロ模塊例如採油樹和類似的裝備的方法，其特徵在幹，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被可釋放地連接到所述工具的水下単元，但是沒有任何臍帶管或管線從水面提供液體或氣體，而是使用如連接到無液電氣的或光電的臍帶管的所述工具或用來定位和連接到海底井ロ的R0V。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括用於壓カ和功能測試的步驟，以及在所述測試後從井口模塊或裝備斷開所述工具。
9.一種用於水下井口模塊或裝備的壓カ測試的設備，其特徵在於，所述設備包括充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸，具有用於機械密封連接的連接器和用於動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進行測試。
10.一種用於使用根據權利要求9所述的設備對水下井口模塊或裝備進行壓カ測試的方法，其特徵在幹， 將充有氣體的蓄能器和充有氣體的氣缸，以及用於動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， 通過打開所述蓄能器將水從要被測試的容積排空，以便將水替換為氣體， 通過操作所述氣缸，加壓到測試壓力，以及 監測壓力，持續規定段的時間。
全文摘要
本發明提供了用於在船上利用船用起重機在水下安裝和測試井口模塊比如採油樹和相似裝備的工具，其特徵在於，所述工具包括水下單元(1)，其包括用於可釋放地連接到水下井口模塊或裝備(2)的連接器、用於定位的設備和用於測試的設備、以及用於電力和電氣控制和/或光控制的連接器。
文檔編號E21B47/10GK102834583SQ201180018723
公開日2012年12月19日 申請日期2011年4月13日 優先權日2010年4月14日
發明者安德斯·畢靈頓, 阿爾·辛內斯, 克裡斯汀·索維克 申請人:阿克海底公司