一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統的製作方法

2023-12-10 12:22:02 2

一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統，所述的系統包括水中浮筒、水下井口艙、乾式採油樹、水中管匯裝置、上部柔性立管和水面浮式生產裝置；所述的乾式採油樹及其相關設備安裝於水下井口艙中，所述的水下井口艙安裝在水中浮筒的井口頭上；水下井口艙的出油管線與水中管匯裝置的入口相連接；所述的水中浮筒位於水面以下深度100～400m處，通過張力纜繩系泊於海床上。由於本實用新型採用水下乾式採油樹，將採油樹及其相關設備通過水下井口艙與海水環境隔開，與溼式採油樹相比，避免了海水腐蝕和壓力，以及海底淤泥及海生物等影響；其適應性強、操作方便安全、維護費用低，可完全實現免潛水員安裝。
【專利說明】一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種超深水油氣田開發應用技術，特別是一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統。
【背景技術】
[0002]隨著人類對油氣資源需求的日益擴大以及海洋石油工業技術的不斷發展，海洋石油開採正在朝著超深水(1500?3000m)以及極深水(大於3000m)方向發展。
[0003]目前，深水採油通常採用浮式採油系統或水下採油系統。採油樹是各種採油系統的重要組成部分。按照採油樹的作業環境是否與海水直接接觸可以將其分為乾式採油樹和溼式採油樹。乾式採油樹按照其安裝位置又可以分為水上乾式採油樹和水下乾式採油樹。水上乾式採油樹是浮式採油系統的重要組成部分；水下乾式採油樹和溼式採油樹是水下採油系統的重要組成部分。
[0004]現有浮式採油系統在使用時，將水上乾式採油樹安裝在水面浮式生產裝置上，採油樹的重量以及下部水中立管的重量由水面浮式生產裝置承擔。隨著工作水深的增加，水中立管的長度及重量不斷增加，對水面浮式生產裝置和水中立管系統的技術要求越來越聞。
[0005]現有水下採油系統在使用時，將水下乾式採油樹或溼式採油樹直接安裝於海底。對於水下乾式採油樹，在應用時將採油樹及其輔助設備安裝在一個密封的井口艙內與海水隔絕。隨著工作水深的增加，對水下井口艙的形狀、尺寸、密閉性以及材料的強度、抗壓性能等有更高的要求，且安裝更加複雜。
[0006]綜上，現有乾式採油樹技術的應用水深受到一定的限制，在超深水以及極深水油氣田開發中應用甚少。
[0007]目前，在超深水環境中多採用溼式採油樹。然而，由於其直接暴露在海水中，腐蝕嚴重，易受海底淤泥、海生物等的影響，對材料的抗海水腐蝕能力、及強度、韌性等性能的要求很高；並且水深超過一定限度後,結構更加複雜,成本高昂，其運營、維護成本隨之增加，安裝、修井等工藝也更加複雜。此外，水深較大時，採油立管由於自重過大，會引起水面浮式生產裝置的動態響應以及尺寸過大等一系列問題。
[0008]基於上述問題，在超深水以及極深水環境下，現有採油樹技術的安全性、可行性和經濟適用性均無法滿足要求。

【發明內容】

[0009]為解決現有採油樹技術在超深水環境中應用時存在的上述問題，本實用新型要設計一種基於現有乾式採油樹的超深水油氣開發系統，以降低現有水上乾式採油樹在超深水環境中應用時對水面浮式生產裝置和水中立管系統的技術要求，以及現有水下乾式採油樹在超深水環境中應用時對井口艙強度、抗壓性能以及密閉性等的要求，並避免溼式採油樹在超深水中應用時遇到的一系列問題，從而提升現有海上採油系統的工作能力，更加安全、經濟和有效地應對超深水以及極深水海洋環境的各項挑戰。
[0010]為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統，包括水中浮筒、水下井口艙、乾式採油樹、水中管匯裝置、上部柔性立管和水面浮式生產裝置；
[0011]所述的乾式採油樹及其相關設備安裝於水下井口艙中，所述的水下井口艙安裝在水中浮筒井口頭上；水下井口艙的出油管線與水中管匯裝置的入口相連接；
[0012]所述的水中浮筒位於水面以下深度100?400m處，通過張力纜繩系泊於海床上；水中浮筒井口頭與海底井口裝置通過下部剛性立管相連接；所述的上部柔性立管的下端與水中管匯裝置出口相連接，上部柔性立管的上端與水面浮式生產裝置相連接。
[0013]本實用新型的安裝方法，包括以下步驟:
[0014]A、前期工作
[0015]Al、乾式採油樹及相關設備與水下井口艙在岸上安裝完畢；
[0016]A2、鑽井船在位，完成海上油氣田的鑽完井過程，海底井口裝置安裝完畢；
[0017]A3、水中浮筒安裝完畢，水中浮筒井口頭安裝完畢；
[0018]A4、完成海底井口裝置與水中浮筒井口頭的回接；
[0019]B、水下井口艙的安裝
[0020]B1、將水下井口艙用液壓連接器連接在導向架上，用鑽杆把水下井口艙帶著液壓連接器一起沿著導向索下放，並在位於井口頭處的臨時性導向底座的輔助下，完成液壓連接器與水中浮筒井口頭的連接；
[0021]B2、經密封試壓後，鑽井船撤離；
[0022]C、水下井口艙與水中管匯裝置的連接
[0023]通過水下機器人ROV的輔助，完成水下井口艙出油管線與水中管匯裝置入口的連接，幾個水下井口艙的出油管線經水中管匯裝置匯集成為一條出油管線；
[0024]D、上部柔性立管與水中管匯裝置及水面浮式生產裝置的連接
[0025]通過ROV的輔助，完成上部柔性立管下端與水中管匯裝置的連接，以及上部柔性立管上端與水面浮式生產裝置的連接。
[0026]本實用新型工作時，海底的油氣資源通過海底井口、下部剛性立管、水中浮筒井口頭、水下井口艙、出油管線、水中管匯裝置、上部柔性立管，最終到達水面浮式生產裝置，從而完成海洋油氣資源的開採工作。
[0027]與現有技術相比，本實用新型具有以下優勢:
[0028]1、由於本實用新型採用水下乾式採油樹，將採油樹及其相關設備通過水下井口艙與海水環境隔開，與溼式採油樹相比，避免了海水腐蝕和壓力，以及海底淤泥及海生物等的影響；其適應性強、操作方便安全、維護費用低，可完全實現免潛水員安裝。
[0029]2、由於本實用新型採用與陸上基本相同的常規乾式採油樹，所有設備可以採用標準和現成型號，使用壽命長，自動化程度高，且其操作、運營和維護檢修方便，成本相對較低；採油樹及其相關設備與水下井口艙在地面安裝好後一起下放，縮短了作業時間；
[0030]3、由於本實用新型水下井口艙安裝在水中浮筒上而不是水面浮式生產裝置上，採油樹的重量及下部剛性立管的重量由水中浮筒承擔，與常規的浮式採油系統相比，本實用新型減輕了水面浮式生產裝置的承重量，避免了水面浮式生產裝置動載荷過大等問題；[0031]4、本實用新型的水下井口艙安裝在水下一定深度的水中浮筒上而不是海底，與常規的安裝於海底的水下採油系統相比，本實用新型避免了超深水環境的安裝與維修作業，降低了作業難度和對設備的要求，提升了安全性和可靠性；
[0032]5、本實用新型的水中浮筒位於水下一定深度而不是海面，減輕了海面風、浪、流等環境載荷的影響，並且可以適用於不同的作業水深，其可行性和作業能力得到極大提升；可以適用於3000米以上的極深水海洋油氣田開發。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本實用新型共有2張附圖，其中:
[0034]圖1是本實用新型的整體結構示意圖；
[0035]圖2是本實用新型的水下井口艙示意圖。
[0036]圖中:1、臨時性導向底座，2、導向架，3、液壓連接器，4、乾式採油樹，5、水中浮筒井口頭，6、海面，7、海床，8、水下井口艙，9、R0V，10、海底井口裝置，11、張力纜繩，12、下部剛性立管，13、水中浮筒，14、出油管線，15、上部柔性立管，16、水面浮式生產裝置，17、水中管匯 裝直。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖對 本實用新型進行進一步地描述。
[0038]如圖1所示，一種採用乾式採油樹的超深水油氣開發系統，包括水中浮筒13、水下井口艙8、出油管線14、水中管匯裝置17、上部柔性立管15、水面浮式生產裝置16。
[0039]所述的水中浮筒13位於水下D (100~400m)深度處，通過張力纜繩11固定在位於海床7的樁基(圖中未展示)上，從而可減小水中浮筒13的運動幅度；且由於避開了近海面較強的環境載荷作用區，使得水中浮筒13具有良好的在位性能；
[0040]所述的下部剛性立管12下端與海底井口裝置10相連接，上端與水中浮筒13的井口頭5下端相連接；下部剛性立管12在水中浮筒13浮力的作用下張緊；由水中浮筒13或海底井口壓力帶來的過張緊力由張力纜繩11承受，防止下部剛性立管12被拉斷；
[0041 ] 所述的水中浮筒井口頭5處安裝有臨時性導向底座I，便於水下井口艙8與井口頭5的準確對接。
[0042]所述的上部柔性立管15下端與水中浮筒13上的水中管匯裝置17相連接，上部柔性立管15上端與海面6處的水面浮式生產裝置16相連接。
[0043]所述的水下機器人R0V9在海面以下深度D處待命，進行必要的監控，並完成相應的輔助安裝工作。
[0044]如圖2所示，所述的乾式採油樹4及其相關設備安裝於水下井口艙8中，所述的水下井口艙8安裝在水中浮筒井口頭5上。將採油樹安裝在水中浮筒13上，與現有水上乾式採油樹應用技術相比，降低了對水面浮式生產裝置和水中立管系統的技術要求，與現有水下乾式採油樹相比，降低了對井口艙強度、抗壓性能以及密閉性等的要求，與安裝於海底的溼式採油樹相比，降低了對硬體的要求，其安裝和維修更加容易，大大提高了作業能力。
[0045]海底的油氣資源通過海底井口裝置10、下部剛性立管12、水中浮筒井口頭5、水下井口艙8、出油管線14、水中管匯裝置17、上部柔性立管15，最終到達水面浮式生產裝置16進行處理，從而完成海洋油氣資源的開採工作。
[0046]本實用新型的安裝方法，包括以下步驟:
[0047]A、前期工作
[0048]Al、乾式採油樹4及相關設備與水下井口艙8在岸上安裝完畢；
[0049]A2、鑽井船(圖中未展示)在位，完成海上油氣田的鑽完井過程，海底井口裝置10安裝完畢；
[0050]A3、水中浮筒13安裝完畢，水中浮筒井口頭5安裝完畢；
[0051]A4、完成海底井口裝置10與水中浮筒井口頭5的回接；
[0052]B、水下井口艙的安裝
[0053]B1、將水下井口艙8用液壓連接器3連接在導向架2上，用鑽杆把水下井口艙帶著液壓連接器3 —起沿著導向索(圖中未展示)下放，井口頭5處的臨時性導向底座I的輔助下，完成液壓連接器3與水中浮筒井口頭5的連接；
[0054]B2、經密封試壓後，鑽井船(圖中未展示)撤離；
[0055]C、水中管線的連接
[0056]Cl、通過R0V9的輔助，完成水中管匯裝置17與水下井口艙8的出油管線14的連接，以及水中管匯裝置17與上部柔性立管15下端的連接；
[0057]C2、通過R0V9的輔助，完成上部柔性立管15上端對水面浮式生產裝置16的連接。
[0058]至此，一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統安裝完畢。
【權利要求】
1.一種基於乾式採油樹的超深水油氣開發系統，其特徵在於:包括水中浮筒(13)、水下井口艙(8)、乾式採油樹(4)、水中管匯裝置(17)、上部柔性立管(15)和水面浮式生產裝置(16)； 所述的乾式採油樹(4)及其相關設備安裝於水下井口艙(8)中，所述的水下井口艙(8)安裝在水中浮筒(13)的井口頭(5)上；水下井口艙(8)的出油管線(14)與水中管匯裝置(17)的入口相連接； 所述的水中浮筒(13)位於水面以下深度100?400m處，通過張力纜繩(11)系泊於海床(7)上；水中浮筒井口頭(5)與海底井口裝置(10)通過下部剛性立管(12)相連接；所述的上部柔性立管(15)的下端與水中管匯裝置(17)出口相連接，上部柔性立管(15)的上端與水面浮式生產裝置(16)相連接。
【文檔編號】E21B43/01GK203383796SQ201320496104
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月14日 優先權日:2013年8月14日
【發明者】黃一, 甄興偉, 張崎, 趙曉玲, 王文華 申請人:大連理工大學