一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括水中浮筒、水下井口艙、干式采油樹、水中管匯裝置、上部柔性立管和水面浮式生產(chǎn)裝置；所述的干式采油樹及其相關(guān)設(shè)備安裝于水下井口艙中，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；所述的水中浮筒位于水面以下深度100～400m處，通過張力纜繩系泊于海床上。由于本實用新型采用水下干式采油樹，將采油樹及其相關(guān)設(shè)備通過水下井口艙與海水環(huán)境隔開，與濕式采油樹相比，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(yīng)性強(qiáng)、操作方便安全、維護(hù)費用低，可完全實現(xiàn)免潛水員安裝。
【專利說明】一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種超深水油氣田開發(fā)應(yīng)用技術(shù)，特別是一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對油氣資源需求的日益擴(kuò)大以及海洋石油工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，海洋石油開采正在朝著超深水(1500?3000m)以及極深水(大于3000m)方向發(fā)展。
[0003]目前，深水采油通常采用浮式采油系統(tǒng)或水下采油系統(tǒng)。采油樹是各種采油系統(tǒng)的重要組成部分。按照采油樹的作業(yè)環(huán)境是否與海水直接接觸可以將其分為干式采油樹和濕式采油樹。干式采油樹按照其安裝位置又可以分為水上干式采油樹和水下干式采油樹。水上干式采油樹是浮式采油系統(tǒng)的重要組成部分；水下干式采油樹和濕式采油樹是水下采油系統(tǒng)的重要組成部分。
[0004]現(xiàn)有浮式采油系統(tǒng)在使用時，將水上干式采油樹安裝在水面浮式生產(chǎn)裝置上，采油樹的重量以及下部水中立管的重量由水面浮式生產(chǎn)裝置承擔(dān)。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(chǎn)裝置和水中立管系統(tǒng)的技術(shù)要求越來越聞。
[0005]現(xiàn)有水下采油系統(tǒng)在使用時，將水下干式采油樹或濕式采油樹直接安裝于海底。對于水下干式采油樹，在應(yīng)用時將采油樹及其輔助設(shè)備安裝在一個密封的井口艙內(nèi)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(qiáng)度、抗壓性能等有更高的要求，且安裝更加復(fù)雜。
[0006]綜上，現(xiàn)有干式采油樹技術(shù)的應(yīng)用水深受到一定的限制，在超深水以及極深水油氣田開發(fā)中應(yīng)用甚少。
[0007]目前，在超深水環(huán)境中多采用濕式采油樹。然而，由于其直接暴露在海水中，腐蝕嚴(yán)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(qiáng)度、韌性等性能的要求很高；并且水深超過一定限度后,結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,成本高昂，其運營、維護(hù)成本隨之增加，安裝、修井等工藝也更加復(fù)雜。此外，水深較大時，采油立管由于自重過大，會引起水面浮式生產(chǎn)裝置的動態(tài)響應(yīng)以及尺寸過大等一系列問題。
[0008]基于上述問題，在超深水以及極深水環(huán)境下，現(xiàn)有采油樹技術(shù)的安全性、可行性和經(jīng)濟(jì)適用性均無法滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為解決現(xiàn)有采油樹技術(shù)在超深水環(huán)境中應(yīng)用時存在的上述問題，本實用新型要設(shè)計一種基于現(xiàn)有干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)，以降低現(xiàn)有水上干式采油樹在超深水環(huán)境中應(yīng)用時對水面浮式生產(chǎn)裝置和水中立管系統(tǒng)的技術(shù)要求，以及現(xiàn)有水下干式采油樹在超深水環(huán)境中應(yīng)用時對井口艙強(qiáng)度、抗壓性能以及密閉性等的要求，并避免濕式采油樹在超深水中應(yīng)用時遇到的一系列問題，從而提升現(xiàn)有海上采油系統(tǒng)的工作能力，更加安全、經(jīng)濟(jì)和有效地應(yīng)對超深水以及極深水海洋環(huán)境的各項挑戰(zhàn)。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)，包括水中浮筒、水下井口艙、干式采油樹、水中管匯裝置、上部柔性立管和水面浮式生產(chǎn)裝置；
[0011]所述的干式采油樹及其相關(guān)設(shè)備安裝于水下井口艙中，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]所述的水中浮筒位于水面以下深度100?400m處，通過張力纜繩系泊于海床上；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(chǎn)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、干式采油樹及相關(guān)設(shè)備與水下井口艙在岸上安裝完畢；
[0016]A2、鉆井船在位，完成海上油氣田的鉆完井過程，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(dǎo)向架上，用鉆桿把水下井口艙帶著液壓連接器一起沿著導(dǎo)向索下放，并在位于井口頭處的臨時性導(dǎo)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(jīng)密封試壓后，鉆井船撤離；
[0022]C、水下井口艙與水中管匯裝置的連接
[0023]通過水下機(jī)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(dá)水面浮式生產(chǎn)裝置，從而完成海洋油氣資源的開采工作。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)勢:
[0028]1、由于本實用新型采用水下干式采油樹，將采油樹及其相關(guān)設(shè)備通過水下井口艙與海水環(huán)境隔開，與濕式采油樹相比，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(yīng)性強(qiáng)、操作方便安全、維護(hù)費用低，可完全實現(xiàn)免潛水員安裝。
[0029]2、由于本實用新型采用與陸上基本相同的常規(guī)干式采油樹，所有設(shè)備可以采用標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)成型號，使用壽命長，自動化程度高，且其操作、運營和維護(hù)檢修方便，成本相對較低；采油樹及其相關(guān)設(shè)備與水下井口艙在地面安裝好后一起下放，縮短了作業(yè)時間；
[0030]3、由于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(chǎn)裝置上，采油樹的重量及下部剛性立管的重量由水中浮筒承擔(dān)，與常規(guī)的浮式采油系統(tǒng)相比，本實用新型減輕了水面浮式生產(chǎn)裝置的承重量，避免了水面浮式生產(chǎn)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(guī)的安裝于海底的水下采油系統(tǒng)相比，本實用新型避免了超深水環(huán)境的安裝與維修作業(yè)，降低了作業(yè)難度和對設(shè)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于水下一定深度而不是海面，減輕了海面風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷的影響，并且可以適用于不同的作業(yè)水深，其可行性和作業(yè)能力得到極大提升；可以適用于3000米以上的極深水海洋油氣田開發(fā)。
【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(jié)構(gòu)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(dǎo)向底座，2、導(dǎo)向架，3、液壓連接器，4、干式采油樹，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(chǎn)裝置，17、水中管匯 裝直。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對 本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步地描述。
[0038]如圖1所示，一種采用干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)，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(chǎn)裝置16。
[0039]所述的水中浮筒13位于水下D (100~400m)深度處，通過張力纜繩11固定在位于海床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；且由于避開了近海面較強(qiáng)的環(huán)境載荷作用區(qū)，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(dǎo)向底座I，便于水下井口艙8與井口頭5的準(zhǔn)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(chǎn)裝置16相連接。
[0043]所述的水下機(jī)器人R0V9在海面以下深度D處待命，進(jìn)行必要的監(jiān)控，并完成相應(yīng)的輔助安裝工作。
[0044]如圖2所示，所述的干式采油樹4及其相關(guān)設(shè)備安裝于水下井口艙8中，所述的水下井口艙8安裝在水中浮筒井口頭5上。將采油樹安裝在水中浮筒13上，與現(xiàn)有水上干式采油樹應(yīng)用技術(shù)相比，降低了對水面浮式生產(chǎn)裝置和水中立管系統(tǒng)的技術(shù)要求，與現(xiàn)有水下干式采油樹相比，降低了對井口艙強(qiáng)度、抗壓性能以及密閉性等的要求，與安裝于海底的濕式采油樹相比，降低了對硬件的要求，其安裝和維修更加容易，大大提高了作業(yè)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(dá)水面浮式生產(chǎn)裝置16進(jìn)行處理，從而完成海洋油氣資源的開采工作。
[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、干式采油樹4及相關(guān)設(shè)備與水下井口艙8在岸上安裝完畢；
[0049]A2、鉆井船(圖中未展示)在位，完成海上油氣田的鉆完井過程，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(dǎo)向架2上，用鉆桿把水下井口艙帶著液壓連接器3 —起沿著導(dǎo)向索(圖中未展示)下放，井口頭5處的臨時性導(dǎo)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(jīng)密封試壓后，鉆井船(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(chǎn)裝置16的連接。
[0058]至此，一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)安裝完畢。
【權(quán)利要求】
1.一種基于干式采油樹的超深水油氣開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于:包括水中浮筒(13)、水下井口艙(8)、干式采油樹(4)、水中管匯裝置(17)、上部柔性立管(15)和水面浮式生產(chǎn)裝置(16)； 所述的干式采油樹(4)及其相關(guān)設(shè)備安裝于水下井口艙(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)位于水面以下深度100?400m處，通過張力纜繩(11)系泊于海床(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(chǎn)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(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】黃一, 甄興偉, 張崎, 趙曉玲, 王文華 申請人:大連理工大學(xué)