專利名稱：進行海上井作業(yè)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到用于建立、維持和加速海上儲層的烴類生產(chǎn)的方法和設備。本發(fā)明特別涉及到用表面可接近的完井方法經(jīng)濟地開展深水油、氣勘探的方法和系統(tǒng)。
在海上油、氣儲藏的開發(fā)中，具有固定的或剛性塔結構的傳統(tǒng)底部基礎平臺已經(jīng)用到了其邏輯深度極限。出于經(jīng)濟的考慮人們建議采用通常使用于在墨西哥灣而在其他地區(qū)很少使用的水深大于1200英尺的方法替換上述傳統(tǒng)技術。此外，甚至用這種方法在更深的水域經(jīng)濟地開發(fā)最有希望的油層也是困難的。
一種替換固定塔的方案是由安裝在水上船臺上的設施鉆井，并且在海底用水下完井方法完井。集輸管線將水下油井與通常位于水面的設施聯(lián)接起來，所述設施或是位于附近區(qū)域或以衛(wèi)星作業(yè)方式遠距離設置。
但是，海下井在海底是相對不可接近的，并且這一根本問題又受加強維護海下環(huán)境的苛刻條例所限制。其結果是其維持作業(yè)是復雜的，且費用很高。這是因為這種作業(yè)用出油管工具或搖控操作運輸工具或適于深水使用的載人潛水艇也很難完成。此外，對于所有潛水員來說在最淺的深水作業(yè)中進行維修也是不可能的，并且那兒的工作既危險又困難。
此外借助更適于深水使用的專用結構能對深水井提供水面完井。已經(jīng)對各種結構的張力腿、柔性塔、和鉸接塔平臺以及浮式采油系統(tǒng)進行了改進設計，它們能以傳統(tǒng)固定塔不可能的造價提供深水鉆井和采油設施。但是，為了在經(jīng)濟上可行，按照傳統(tǒng)慣例這些結構的高的造價要求井的高度集中。因此對許多烴類儲層來說不能有效地使用，并且不能證明集中多少井是合適的。其他儲層能證明集中多少井是合適的，但是只要當延伸達到鉆井技術用于從裝在平臺上的設施將較遠區(qū)域的儲層抽空時才是如此。這種延伸達到的井通過現(xiàn)有的定向和水平鉆探技術即可完成，但結果卻顯著增加這種井的鉆探費用。
如果由平臺自己完成鉆井作業(yè)還將進一步增加深水平臺的造價。這樣顯著增加平臺的負荷，從而需要足夠大的平臺。此外，用延伸達到技術從一中心位置開發(fā)分散的儲層的主要鉆井作業(yè)能持續(xù)很多年。即使在主要的鉆井完成后，隨后的修井作業(yè)可能要將鉆機系緊于平臺許多年。這兩方面都表示經(jīng)濟效益低。在第一種情況下，鉆這樣的延伸達到的井，一次一個井，延遲和推遲生產(chǎn)，從而降低了收回提供上述深水結構所需的相當大的基建投資的速度。此外，鉆完井之后，鉆具這一非常重要的設備不能被有效地使用，并且同樣始終使勘探具有較大的結構，從而同樣也影響到平臺的費用。
另一種方法是，用隔開的或相反被固定的鉆井船或浮動設施預鉆井，并且由一個載在一個生產(chǎn)平臺上的按比例縮小的“完井”鉆機完井，所述平臺例如是設置在后者現(xiàn)場的張力腿油井平臺(TLWP)。這將降低加在恒定設施上的負荷，并且因此允許一個較小的平臺，但是這種方法在所有的井鉆完之前不能開采任何井，因此，它顯著地延遲了獲得開發(fā)之收入。此外，平臺已安裝后，此設計不能提供柔性，以允許進行附加的或移位鉆井。
有效地開發(fā)深水烴類儲藏必須要克服這些缺陷，并且提供一種開發(fā)該儲層的方法和系統(tǒng)，能夠以低的基建投資額、較快的投資回收、對于較大儲層更有效的儲層管理、和增加儲層所儲備的盈利能力開發(fā)儲層。
本發(fā)明一個目的是經(jīng)濟地提供特別是深水中的海上油、氣井的水面接近方法。
本發(fā)明一個進一步目的是提供一種深水中鉆油、氣井的系統(tǒng)和方法，它能進行水面完井而不需要在開采狀態(tài)下常常閑置的專用鉆井設施。
本發(fā)明另一目的是經(jīng)濟地提供一種在整個深水儲層范圍內(nèi)水面可接近的井的更有效的配置，它能由許多在整個儲層范圍內(nèi)間隔的并由許多管線相連的平臺提供多重鉆井機會。
本發(fā)明最后一目的是提供最小的支撐水面完井的平臺，它也提供了額外的開發(fā)鉆井以及在現(xiàn)有井上進行維修作業(yè)的機會。
為實現(xiàn)這些和其他目的本發(fā)明提供了一個借助一隨動平臺進行海上井作業(yè)的方法和系統(tǒng)，它包括a)在一個選定井位上方布置一個海上鉆井船;
b)該海上鉆井船受到相對隨動平臺的約束;
c)從鉆井船使用一立管在所述井位進行井作業(yè)，該立管在鉆井船和一個井之間延伸;
d)在所說立管和隨動平臺之間建立聯(lián)系;
e)所述井作業(yè)完成后，解除隨動平臺對海上鉆井船的約束并且移去海上鉆井船。
這樣，本發(fā)明方法和系統(tǒng)允許附著于一個深水平臺進行表面可接近的完井，使得平臺不必被改變比例以適應主要鉆井的重量，并且使用海上鉆井船提供的鉆井設施，當平臺處不再需要這些設施時該鉆井船能轉移它們。應該理解，解脫海上鉆井船與隨動平臺之間的約束意味著解脫相對于隨動平臺約束所說鉆井船形成的約束條件。
能通過上述井管進行鉆井作業(yè)，此時井管首先形成為鉆井隔水導管并隨后成為生產(chǎn)井管。
另一方案是，能通過一個鉆井隔水導管進行鉆井作業(yè)，由一生產(chǎn)導管替換鉆井隔水導管，以在生產(chǎn)立管和隨動平臺之間建立聯(lián)系。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選使用中，實施鉆井作業(yè)包括通過一個新井的鉆井隔水導管在海上烴類儲層上鉆井，并且其中，在立管和隨動平臺之間建立的聯(lián)系包括，把一個生產(chǎn)立管從海上鉆井船轉移到隨動平臺上，并將生產(chǎn)立管固定于隨動平臺上，并且在儲層和隨動平臺上的生產(chǎn)設施之間建立聯(lián)系。
當在許多井位上實施鉆井作業(yè)時，該方法最好進一步包括如下步驟f)再將該海上鉆井船布置在另一選定井位上方，并且對于每一附加選定的井位重復步驟(c)至(f)。
在完成鉆井作業(yè)之后，最好在沒有海上鉆井船的情況下從所述儲層向所述生產(chǎn)設施生產(chǎn)烴類。這樣，當所述選定的井位不再需要鉆井船時，它能被再布置到另一作業(yè)位置。
最好通過如下步驟建立儲層和隨動生產(chǎn)平臺之間的聯(lián)系，通過生產(chǎn)立管從海上鉆井船進行完井，在生產(chǎn)立管轉移到隨動平臺之前在其上設置水面采油樹，并且通過一柔性導管將水面采油樹與生產(chǎn)設施連接起來。
在選定井位上方布置海上鉆井船最好包括使鉆井船的鉆塔布置在基本位于隨動平臺的井臺的上方，該隨動平臺基本與海底井網(wǎng)垂直對齊，并且通過一基本垂直的鉆井隔水導管實施所述的鉆井操作。
另一方案，在選定井位上方布置海上鉆井船的包括-使隨動平臺移開與選定井位基本垂直對齊的位置;并且-使海上鉆井船的鉆塔基本垂直位于該選定井位的上方，并且海上鉆井船的位置時依舊受到隨動平臺的約束使鉆塔牢固地保持于這一鉆井作業(yè)位置。
此外，本發(fā)明涉及一種用于固定安置于海底并且伸出海面以上的張力腿水面采油樹保護裝置，它適于安放海上鉆井船上的鉆井作業(yè)的支撐件，它包括-一個固定于海底的底座;
-至少一個細長的鋼筋束，其一端聯(lián)于該底座;
-一個上部結構，它包括一個浮力殼，該浮力殼聯(lián)于鋼筋束的頂部并受其約束，從而它以低于其自由浮動吃水深度而浮動;和-一個安裝在所述上部結構上的側面可接近的立管支撐件。
通過以下結合附圖對于本發(fā)明最佳實施方案的詳細描述，將可更完全理解本發(fā)明以上的簡短描述，以及其他目的、特征和優(yōu)點。→其中

圖1是本發(fā)明一個優(yōu)選實施方案的側視圖，其中，一個靠近一張力腿水面采油樹保護裝置(“TLWJ”)的半潛船正在實施鉆井作業(yè);
圖1A是本發(fā)明另一實施方案的側視圖，其中，一個半潛船在一單腿隨動平臺上方進行鉆井作業(yè);
圖1B是本發(fā)明另一實施方案的側視圖，其中，一個半潛船靠近一隨動塔式平臺正在進行鉆井作業(yè);
圖1C是本發(fā)明另一實施方案的側視圖，其中，一半潛船靠近一浮式采油系統(tǒng)(“FPS”)正在進行鉆井作業(yè);
圖1D是本發(fā)明另一實施方案的側視圖，其中，一半潛船正在由一個安裝在一懸臂式平臺上的鉆塔通過立管進行完井作業(yè)，所述立管被安裝在一張力腿水面采油樹保護裝置上;
圖1E是沿圖1D的1E-1E線剖視的圖1D的半潛船和TLWJ的頂視圖;
圖1F是海上鉆井船和隨動平臺的另一對接裝置的頂視圖;
圖2是一個適用于實施本發(fā)明的TLWJ的側視圖;
圖3是沿圖2的3-3線剖視的圖2的TLWJ的頂視圖;
圖4是按照本發(fā)明的接近一隨動平臺的半潛船的側視圖;
圖4A是沿圖4的4A-4A線剖視的圖4之半潛船的正視圖;
圖4B是另一半潛船實施方案的側視圖，其中，鉆井設施被安裝在平臺的懸臂部分上;
圖5是按照本發(fā)明一實施方案的半潛船的頂視圖，它已開始與一隨動平臺進行對接作業(yè);
圖6是按照本發(fā)明一實施方案的半潛船的頂視圖，它已完成與一隨動平臺的對接作業(yè);
圖7是按照本發(fā)明一實施方案的半潛船的頂視圖，它對接于一隨動平臺并處于在一選定井位上方的鉆井作業(yè)位置處;
圖8是按照本發(fā)明一實施方案的半潛船的側視圖，它與一隨動平臺對接并正在進行鉆井作業(yè);
圖9是按照本發(fā)明的半潛平臺的側視圖，它正將一立管轉移至一隨動平臺;
圖9A是按照本發(fā)明的半潛船的另一實施方案的側視圖，它正將一立管轉移至一隨動平臺;
圖9B是按照本發(fā)明的隨動平臺的另一實施方案的側視圖，它具有用于安裝生產(chǎn)立管的可側面接近的裝置;
圖9C是沿圖9B的9C-9C線剖視的圖9B之隨動平臺的頂視圖;
圖9D是按照本發(fā)明的隨動平臺的另一實施方案的頂視圖，該平臺具有可側面接近的安裝立管的裝置;
圖10是按照本發(fā)明的一生產(chǎn)立管被固定于隨動平臺的側視圖;
圖10A是按照本發(fā)明其生產(chǎn)立管已與由隨動平臺支撐的設施建立聯(lián)系的側視圖;
圖11是按照本發(fā)明的處于開采模式中的張力腿水面采油樹保護裝置的側視圖;
圖12是一頂視圖，用以示意性說明為開發(fā)延伸深水儲層已有技術的中心設施的使用情況;
圖13是一頂視圖，用以示意性地說明按照本發(fā)明的衛(wèi)星式TLWJ′的使用情況;
圖14是對于一假設深水勘探“A”的每一附加井的每井造價的經(jīng)濟曲線的綜合曲線圖;并且圖15是對于一假設深水勘探“B”的每一附加井的每井造價的經(jīng)濟曲線的綜合曲線圖。
圖1是按照本發(fā)明的有助于由深水海上儲層形成烴類開采的鉆井作業(yè)的側視圖。隨動平臺10對接于海上鉆井船40，此處是一半潛船40A。
在圖示實施方案中，一個張力腿水面采油樹保護裝置(“TLWJ”)10A提供隨動平臺10，保護裝置10A具有浮式上部結構12，它固定于具有許多鋼筋束或張力腿16的底座14上，張力腿16牽拉著上部結構12的浮力殼20，使其在海面22上低于其自由浮動吃水深度。殼20支撐著一個載有生產(chǎn)設施26的平臺24。
所示半潛船40A正在由鉆塔和相應鉆井設施42進行鉆井作業(yè)，鉆塔和鉆井設施42被支撐于平臺48上，而平臺48又依次由浮筒、支柱、或其他浮力元件50支撐。半潛船的鉆塔被布置在一個井位44的上方，此處是井位44A，其布置可使用一懸鏈系泊系統(tǒng)52或動態(tài)定位推力裝置54來進行，并且通過鉆井隔水導管46進行鉆井作業(yè)。TLWJ 10A由其被支撐于海面以上的水面完井閥組件或采油樹30支撐預先完鉆井的生產(chǎn)立管28。
海上鉆井船40由約束系統(tǒng)60與隨動平臺10相連接，在此由裝置60A將半潛船對接于張力腿水面采油樹保護裝置。下面將進一步詳細描述約束系統(tǒng)的優(yōu)選實施方案。
各種不同的隨動平臺都能適用于本發(fā)明，并且圖1A至1E顯示了本發(fā)明的一些重要方面的寬廣的實例。
圖1A公開了本發(fā)明的另一實施方案，一中心井臺式半潛船40A被設置在一單腿結構隨動平臺10的上方，平臺10是以單支柱TLWJ或“單腿平臺”10B的形式安裝在由一個或多個鋼筋束16聯(lián)于海底。海上鉆井船40是一半潛船40A，其結構是騎在所設置的單腿平臺上。由約束系統(tǒng)60，在此是一組繃繩60B使單腿平臺相對半潛船固定就位。但是，基本在此位置通過由半潛船支撐的鉆井隔水導管進行鉆井作業(yè)。在完成鉆井作業(yè)之后，用一生產(chǎn)立管28替換鉆井隔水導管，在此優(yōu)選方案中，在完井作業(yè)之前立管28被固定于單腿平臺。在圖1A中，設置的半潛船上有一鉆塔，該鉆塔42直接位于生產(chǎn)立管的上方，將通過該立管進行完井作業(yè)。用另一個由單腿平臺10B支撐的生產(chǎn)立管29說明了一個在先完鉆和完成的井。單腿平臺結構可以選擇任何較小而足以適于裝在半潛船的下部殼體組件內(nèi)側的結構。
圖1B是用于實施本發(fā)明的另一實施方案，其中，由柔性塔10C提供隨動平臺10，通過海上鉆井船40的鉆井幫助該柔性塔10C。
圖1C是本發(fā)明的另一實施方案，其中，通過一個約束系統(tǒng)60將海上鉆井船40聯(lián)于一浮式開采系統(tǒng)10D，該系統(tǒng)10D具有其自己的定位系統(tǒng)，該定位系統(tǒng)具有是鏈錨繩52。在此實施方案中，浮式開采系統(tǒng)是這樣定位，即使得聯(lián)于它的海上鉆井船將被帶至在一選定井位44A的位置上方進行鉆井作業(yè)。
圖1D和1E說明了懸臂端部平臺式半潛船的使用，如此設計半潛船能使鉆塔達到極接近隨動平臺的位置，并且通過由船支撐的鉆井隔水導管進行鉆井作業(yè)。懸臂平臺48的這種布置形式使鉆塔和相應鉆井設施42能定位，從而允許在小型或不可移動的隨動平臺10的情況下鉆井。完成鉆井作業(yè)之后，用生產(chǎn)立管替換鉆井隔水導管，所述生產(chǎn)立管最好由半潛船的鉆井設施將其聯(lián)于用于完井作業(yè)的隨動平臺。
對于隨動平臺10如此約束海上鉆井船，使之處于這樣的位置，即使得鉆井設施42基本與隨動平臺10的水上井臺的外側對齊。上述對齊也使鉆井設施與位于海底的井網(wǎng)基本垂直對齊，而當隨動平臺保留在其正常位置時它與該井網(wǎng)對齊。半潛船40A由其安裝在懸臂平臺48上的鉆井設施進行用于隨動平臺10的井作業(yè)。通過固定在隨動平臺的井臺的井槽上的立管28進行井作業(yè)。當希望由海上鉆井船支撐較重的鉆井隔水導管時，用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案在井作業(yè)過程中由隨動平臺支撐較輕的立管。對比圖1D與圖1可知，圖1D的主管28固定于立管支撐件118，而圖1中由海上鉆井船40在隨動平臺的井臺處提供立管支撐。在這兩種情況下，因為輔助鉆井設施接近于隨動平臺的井臺，因此簡化了用于從海上鉆井船40進行的立管張緊轉移的主管處理作業(yè)。
如果具有大風暴來臨的跡象，在鉆井作業(yè)中由隨動平臺支撐立管也便于海上鉆井船的快速運動。這樣，松開鉆柱，釋放隨動平臺和海上鉆井船之間的約束系統(tǒng)，并且由于颶風將要來臨而將鉆井船拉動、移開、和固定于一個安全的位置，而立管仍固定于隨動平臺。此外，在井作業(yè)過程中支撐立管的好處通過提供帶浮艙的立管能被延伸到較重的立管，例如，用于主鉆井的。
能用各種系統(tǒng)將井作業(yè)從一井位轉移到位于井網(wǎng)中的下一井位。例如，位于TLWJ10A一側的井位能由裝在橫過懸臂平臺48的導軌49上的滑動式鉆塔42連續(xù)夠到。移動半潛船內(nèi)的壓艙物，以補償海上鉆井船平臺上的載荷的重新分布。
另一種方法是，這樣設計約束系統(tǒng)，即能夠調(diào)節(jié)整個海上鉆井船和隨動平臺之間的相對位置。這樣，能調(diào)節(jié)圖1A中的錨繩60B，使海上鉆井船40重新定位。同樣，圖1F中的對接裝置60A同樣便于海上鉆井船40和隨動平臺10之間的相對移動。在此實施方案中，對接支撐件90具有多個用于安放對接元件96和98的插口91。釋放對接元件，并用下一對插口91使海上鉆井船沿井網(wǎng)80重新定位于用于井作業(yè)的下一選定井位44。
實施本發(fā)明從設置一個隨動平臺開始。一個“隨動”平臺是任何種類具有如下設計的海上平面設施。即它能以受控形式“適應于”環(huán)境載荷，而并非剛性地承受上述載荷。這種基本設計方案區(qū)別于固定式或剛性底部基礎塔，它需要大量的用于延伸進入深水中的結構材料。已經(jīng)提出許多基本結構的隨動平臺，包括鉸接塔、柔性塔、柔性樁式塔、張力腿平臺(TLP)式等等，在以上討論了圖1系列所示實例。但是，任何具有下述功能的基本結構都能被用于實施本發(fā)明，即載荷降低能顯著降低其造價并且適于包括一個井臺，該井臺可從側面接近以安放生產(chǎn)立管。圖2至11說明了使用一張力腿水面采油樹保護裝置(“TLWJ”)實施本發(fā)明的情況。但是，熟知該技術的本領域熟練技術人員能將其用于任何其他的基本隨動平臺結構。
圖2和3示出了一個特別適用于實施本發(fā)明的張力腿平臺(TLP)結構。這種隨動平臺是一種張力腿水面采油樹保護裝置(“TLWJ”)10A，它包括一個最小的TLP，它沒有鉆井能力，而至多具有適度的修井能力。TLWJ被設計為適于從外部接受和固定來自海上鉆井船的生產(chǎn)立管(此處未示出)。圖2是該TLWJ的側視圖，而圖3是一頂視圖。這些附圖示出了與圖1中示出的處于鉆井作業(yè)過程中的TLWJ相同。
從設置底座14開始安裝TLWJ10A，此處是設置整體底盤14A。隨后將底座固定于海底18。在此實例中，通過底座的樁套72將許多樁70打入海底并且隨后借助灌漿或或頂鍛作業(yè)把樁固定于樁套。也可使用其他公知的將底座錨固于海底的裝置。底座具有用于聯(lián)接鋼筋束16的裝置74，并且可以包括靠近底座位于井位44處的井導桿76。在此實例中，單獨放置井導桿并且它未被聯(lián)于底盤。在某些情況下，可能希望預鉆某些井。
包括浮力殼20和平臺24的上部結構12被牽拉定位并且被向下鎮(zhèn)壓。在用于將鋼筋束聯(lián)于底座的裝置74和用于將鋼筋束16聯(lián)于浮式上部結構12的裝置78之間安裝鋼筋束16。在安裝過程中，鋼筋束最初被拉緊，并且解除浮力殼20的鎮(zhèn)壓后它將進一步拉緊鋼筋束，以便向TLWJ提供另外的剩余浮力，這是在滿載條件下形成所希望的狀態(tài)所必需的。
如圖3所示，所希望的井位44成一直線排列，即位于靠近TLWJ10A的井線80上。下面將討論便于從側面接受和固定從海上鉆井船轉移來的生產(chǎn)立管的裝置。所示TLWJ的另一特征是許多對接支撐件90，在討論圖5和6所示對應過程中，其目的和作用將變得更為明顯。
圖4示出了靠近已安裝的TLWJ10A的海上鉆井船40的配置情況。該海上鉆井船是一種浮式結構，它載有鉆塔、鉸車，及相應鉆井設置42。此外，術語“海上鉆井船”管子包括任何能支撐井作業(yè)(例如鉆井、完井、修井、井維修或棄井)的可移動式浮式設施。這些設施最好基本上是開式設計，因為這種設計在深水鉆井使用中是較為穩(wěn)定的。半潛船代表極適于上述使用的一類船，并且一直用其一般性地說明本發(fā)明的實施情況。
圖4中的半潛船40A是可運動的，即可通過懸鏈錨繩52或動態(tài)定位推力裝置54使其運動。對此實施方案來說，以散開形式圍繞半潛船布置和錨固懸鏈錨繩，使其與TLWJ的位置一致。隨后，通過放松和收緊選定的懸鏈錨繩52，能相對于TLWJ移動半潛船40A。
圖4A示出了慣用的半潛船的一種改進型式，以便于實施本發(fā)明。該圖顯示了圖4半潛船40A的端部，它將要接近該TLWJ。通過除去通常安放在浮筒之間的水平支柱，并且例如用斜支撐桿94加強剩余的結構，能夠使某些慣用半潛船結構被“向上打開”，以便提供從半潛船下方的側面接近機會。如果希望的話，為便于立管轉移作業(yè)也可以選擇性地從該裝置上除去其水平支柱，在轉移過程中并且大概在鉆井作業(yè)過程中，它仍然能穩(wěn)定地處于其應處位置上。
最便于實施本發(fā)明所必需的慣用半潛船的另一改型是設置約束系統(tǒng)60，在此實施方案中，它由對接裝置60A提供，裝置60A包括鉸式對接框96和鉸式對接柱98。
圖4B示出了用于實施本發(fā)明的慣用半潛船的又一改型。一個特定目的的半潛船具有一個懸壁式平臺，該平臺具有一端部井臺，井臺上裝有鉆塔和相應鉆井設施，這將允許該船如圖1D和E一般性示出的那樣進行對接和鉆井作業(yè)。這種懸臂式平臺將使得有可能在隨動平臺的井臺處進行鉆井作業(yè)。外圍井臺最適于本發(fā)明，但其中心井臺對于一個合適的海上鉆井船來講也是有用的。
圖5示出了半潛船40A和TLWJ10A之間對接過程的最初狀態(tài)。調(diào)節(jié)懸鏈錨繩52使得已放下的對接框元件96靠近TLWJ上的對接支撐件90A，并且例如通過一銷釘將其聯(lián)在一起。這樣，對接框把半潛船固定于TLWJ，在兩個自由度上形成約束。
進一步調(diào)節(jié)懸鏈錨繩以轉動半潛船40A，并使已放下的對接支柱98進入與對接支撐件90B聯(lián)接的位置。參看圖6。同樣可用一銷釘或一多軸轉動聯(lián)接固定該聯(lián)接，并且該聯(lián)接提供一個自由度的約束。這將完全將海上鉆井船40固定于隨動平臺10，使得波浪作用將不引起兩者之間的碰撞。
對接也便于用載在半潛船40A上的定位系統(tǒng)移動TLWJ10A。將圖6和圖7對此可看出，圖6中TLWJ正常地位于TLWJ周邊的井線80之間的中央處，而圖7中已調(diào)節(jié)懸鏈錨繩52使TLWJ偏離其正常位置，并使得鉆塔和相應鉆井設施42與一選定井位44A對齊。圖7的半潛船是處于如圖8進一步示出的那樣通過鉆井隔水導管46開始鉆井或鉆井作業(yè)的位置。最好以基本垂直的鉆井立管進行鉆井作業(yè)，并且隨動平臺10能略微偏離與其正常所處位置對齊的位置(為使鉆塔位于一選定井位上方)的性能可以顯著增加鉆井效率和降低設備磨損。在TLWJ設置于合適位置的情況下，所述性能允許進行連續(xù)的鉆井作業(yè)，并且從而只要剛一完井既使鉆井計劃仍在繼續(xù)時也能投入開采生產(chǎn)。
圖1B和1C示出了隨動平臺的另一實施方案，其隨動平臺分別由柔性塔10C和浮式開采系統(tǒng)10D提供。也可以是圖1C中浮式開采系統(tǒng)懸鏈錨繩52使用的相反方向，以調(diào)節(jié)該浮式開采系統(tǒng)使海上鉆井船40基本垂直位于一選定井位44A上方。
另一方案是，TLWJ可以由其自己的推力裝置或側面錨泊系統(tǒng)作為約束系統(tǒng)60，以代替目前推薦的對接裝置60A。在后一實施方案中，TLWJ的約束系統(tǒng)將牽拉和固定TLWJ，使其足以隔開海上鉆井船，以便靠近TLWJ的底座實施鉆井作業(yè)，而沒有碰撞的危險，并且也不用使兩者對接。
完成鉆井作業(yè)之后，用一較輕的生產(chǎn)立管28替換鉆井隔水導管46，并且使用海上鉆井船40上的鉆井設施通過生產(chǎn)立管進行完井。參見圖9。另一方案是，作為鉆井隔水導管的同一立管可作為生產(chǎn)立管。在完井和設置水面完井裝置或采油樹30之后。圍繞生產(chǎn)立管安裝臨時浮艙110，并且生產(chǎn)立管被傳到或轉移到隨動平臺10上，此處是TLWJ10A。
圖9和9A示出了轉移生產(chǎn)立管的另一方法。在圖9中，使用繃繩112將生產(chǎn)立管28拉到TLWJ10A處，箭頭114示出了上述轉移方向。而圖9A示出了當調(diào)節(jié)懸鏈錨繩52使TLWJ10A進入安放基本穩(wěn)定的生產(chǎn)立管28的位置時，使用了臨時浮艙110自然矯正能力，以使生產(chǎn)立管28保持合適的位置的方法。應注意箭頭114A。目前優(yōu)選的用于進行上述轉移的方法是圖9和9A兩實施方案的結合。
生產(chǎn)立管轉移的一個主要方面是隨動平臺必須被設計為可側面接受生產(chǎn)立管。圖9B、9C和9D示出了張力腿平臺的上部結構12的其他實施方案。圖9B和9C示出了一個實施方案，其H-形上部結構和高的平臺允許在平臺24下面放置生產(chǎn)立管28，與圖9和9A的周邊放置的實施方案相比，立管處于更安全的位置。圖9D示出了一種“鑰匙孔”形平臺，它同樣能使側面轉移的生產(chǎn)立管被固定于隨動平臺的安全位置處。
當生產(chǎn)立管已被固定于隨動平臺時，可以從生產(chǎn)立管28上卸下浮動裝置或浮艙110。另一種方案是，可將浮艙110留在立管28上，以作為立管的水面事故防護裝置，例如防止交通小艇或浮動碎片損壞立管。它也將明顯有助于立管的垂直支撐，從而這也將進一步降低TLWJ所需的排水量。參見圖10。
圖10A顯示了在水面完井的生產(chǎn)立管和隨動平臺上的設施之間建立聯(lián)系的步驟。
被轉移的生產(chǎn)立管最好通過動態(tài)張力平衡裝置118固定于TLWJ10A。參見圖10。動態(tài)張力平衡裝置的作用是盡管隨動平臺10由于外界力的作用而運動，但它在生產(chǎn)立管28上保持基本恒定的張力。許多類型的動態(tài)張力平衡裝置是適用的，包括氣動的、液壓的、彈性體的，或其結合。在某些情況下，例如立管與鋼筋束一樣長，可能不需要動態(tài)張力平衡裝置。圖10所示動態(tài)張力裝置最適于安裝側面轉移的生產(chǎn)立管。它包括一個通過轉軸122聯(lián)于TLWJ10A的杠桿或搖臂120。貯壓彈性體支柱124提供補償力并被聯(lián)接于杠桿臂120的一端，而生產(chǎn)立管被聯(lián)接于具有承載樞軸聯(lián)接的搖臂120的另一端。在一優(yōu)選實施方案中，用柔性導管32在固定于生產(chǎn)立管28頂部的水面完井或采油樹30和設施26之間建立聯(lián)系。導管32將來自生產(chǎn)立管28的產(chǎn)生液供到處理設施26。處理設施可以簡單的是用于收集來自許多井的產(chǎn)出液并將它們分配到一輸出立管中的多支管，或者也可以包括用于從產(chǎn)生的氣體中分離出液體產(chǎn)品的分離設備，或各種用于將產(chǎn)出液初步加工為更便于運輸?shù)奶幚硐到y(tǒng)。
圖10A示出的另一選擇方案是使用采油樹延伸部分126，在半潛船結構要求一種用于轉移作業(yè)的較低安裝的采油樹30的情況下，它能抬高柔性導管32使其高于鄰近海面22的波浪區(qū)域。
圖11示出了處于開采模式中的TLWJ10A，其中，TLWJ10A通過動態(tài)張力平衡裝置118支撐許多生產(chǎn)立管28，并且井中的產(chǎn)出液通過生產(chǎn)立管及柔性導管32被輸送至設施26，設施26用于在通過懸鏈式輸出立管128將其輸出至如海底管線(未示出)那樣的運輸設施之前混合和/或處理產(chǎn)出液。
圖12和13顯示了實施本發(fā)明的一些潛在的優(yōu)點。圖12是例如通過一中央TLP132使用慣用開發(fā)方法開發(fā)的深水儲層130的示意圖。為達到儲層的較遠部分，從TLP延伸達到的鉆井作業(yè)必須水平伸出較大的距離。由虛線134表示已完成的井。鉆這些井時一次鉆一口井，為建立所示的井網(wǎng)需花費許多年的時間。必須推遲開采較靠后的井-直到它們能被達到為止。此外，大的水平達到推遲了每一井的完井，這是因為實際上在井眼中下套管時對于每一井都需要下入長的地下管線，這樣將推遲了鉆井的收入。支撐鉆井作業(yè)所必須的較大的TLP結構要求非常大的有希望的區(qū)域和大量的井，以證明其經(jīng)濟吸引力，并且當完井后，TLP基本上在剩余的開采期間要支撐一個閑置的鉆機。
而圖13示出了同樣的深水儲層130，其中，衛(wèi)星式TLWJ10A與一張力腿開采設施138相結合，它們能夠更加快速、更加充分、和更加經(jīng)濟地開發(fā)儲層130。圖12和13所示總井數(shù)基本相同，并位于基本相同位置。但是，在圖13中，由于使用了衛(wèi)星式TLWJ10A而降低了為能有效地收集產(chǎn)出液而延伸達到的鉆井量，并且僅使用最簡單的工藝即可通過管線136將產(chǎn)出的烴類輸送到處理設施138。開采設施138的TLP它自己可以具有外側的安放井臺，它可支撐由外部設施所鉆的附加井134。在此實例中，三個單獨的半潛船可以同時實施鉆井作業(yè)，以便顯著縮短完成時間。此外，這一系統(tǒng)能提供下述機會當正在鉆附加井時，能夠從已完成的井中獲得收入。最小的張力腿水面采油樹保護裝置和在不必支撐鉆井設備的中央TLP上的工藝設施，與由TLP提供鉆井的已有技術之中央TLP相比，其建設費用較低。此外，完成鉆井之后，在修井作業(yè)需要之前半潛船可在其他地方進行有益的服務。這樣，本發(fā)明降低了基建投資總額、加快了現(xiàn)金流動、增加了投資回收速度，并且避免了伴隨著提供專用于修井作業(yè)的全性能鉆機形成的投資費用浪費。
圖14和15進一步證明了通過實施本發(fā)明所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。圖14是一組假設勘探“A”的綜合曲線。在圖中，包括專用鉆機的慣用TLP開發(fā)(線142)和按照本發(fā)明的TLWJ開發(fā)的每井平均造價(美元數(shù))作為開發(fā)中的井數(shù)“n”的函數(shù)。也繪出了第n個井的目前收入額，它由線146表示。
目前收入額呈階梯函數(shù)-附加井的增加的收入隨井數(shù)接近于儲層的容量而降低。每井完成鉆井的費用全面包括在慣用TLP和TLWJ開發(fā)費用曲線中，但是它略微有些影響對比，這是因為不管是按照已有技術在TLP上安裝專用鉆機或是按照本發(fā)明使用半潛船其費用是相對恒定的。
勘探A是一個非常有希望的勘探區(qū)，它能支撐一個主要的，慣用TLP配置。慣用TLP配置的遞增開發(fā)費用(即線142)在點A處與確定每井目前收入額的線(線146)相交，它形成一個由面積B表示的目前凈盈利值。換句話說，該盈利值是所有已開發(fā)井的總收入減去總開發(fā)費用-已開發(fā)數(shù)目的井在交點時間處的每個井的費用。
而實施本發(fā)明的TLWJ遞增的開發(fā)費用在點C處與每井目前收入額的線146相交，并且提供了由面積D表示的附加的收入機會，每井的目前總收入等于B加D。
盡管圖14顯示了一明顯的優(yōu)點，但當實施如圖15所示具有較小勘探前景的勘探“B”時，圖15示出了通過實施本發(fā)明可能獲得的更加深遠的利益。綜合經(jīng)濟曲線再次標繪開發(fā)費用和可能的收入(以每井的美元數(shù)表示)，它作為下一增加的開發(fā)井的函數(shù)。一個主要的、專用的鉆機TLP增加的開發(fā)費用仍然與實施本發(fā)明所配置的張力腿水面采油樹保護裝置的增加的開發(fā)費用相同。但是，勘探的性質已顯著影響了可獲得的每井目前的收入額。此處，帶有專用鉆井設施的TLP的經(jīng)濟開發(fā)由點A確定，點A限定了較小的獲利區(qū)B。但是，在按照本發(fā)明配置TLWJ時，用于附加井開發(fā)的增加的費用隨著點C的確定，將確定極大的增加的獲利-它增加了目前的收入額的面積D。應注意到上述獲利不能由具有專用鉆井設施的主TLP經(jīng)濟地利用。這樣，對于相同的勘探，慣用技術提供了目前收入額B，而本發(fā)明提供的目前收入額為B加D，從而對于邊緣勘探，其收入是用其他方法可能獲利的許多倍。這也證明本發(fā)明的實施能用于經(jīng)濟地勘探開發(fā)那些不能由已有技術開發(fā)的地區(qū)。
使用多個、分散的、最小的隨動平臺的其他好處包括降低了鉆井和生產(chǎn)作業(yè)分離發(fā)生事故的危險，也降低了一個事故可能達到的程度。此外，可以預料，實施本發(fā)明使用最小的隨動平臺將能顯著地擴展可達到的合適施工現(xiàn)場的數(shù)量，并且因為增加了對于建設合同的競爭力能減低費用。
已經(jīng)公開了大量的靠近隨動平臺進行的水面可接近的完井方法的變型，即使用海上船的臨時設施鉆成或完成的作業(yè)，隨后該設施將生產(chǎn)立管轉移到隨動平臺上的完井方法。但是，上述公開的內(nèi)容也趨于包括其他變型、變化、和替代。此外，在某些情況下，將使用本發(fā)明的某些特征而不相應使用在這些優(yōu)選實施例描述的其他特征。因此，所附的與本發(fā)明精神和范圍相一致的權利要求書限定了本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種借助于一隨動平臺進行海上井作業(yè)的方法包括a)在一選定井位上方布置一個海上鉆井船；b)相對于隨動平臺約束該海上鉆井船；c)從鉆井船使用一立管在所述井位進行鉆井作業(yè)，該立管在鉆井船和一個井之間延伸；d)在所述立管和隨動平臺之間建立聯(lián)系；e)所述鉆井作業(yè)完成后，解除隨動平臺與海上鉆井船之間的約束，并且移去海上鉆井船。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在一選定井位上方布置海上鉆井船的步驟包括使鉆井船的鉆塔基本位于隨動平臺的一個井臺的上方，該隨動平臺與一海底井網(wǎng)基本垂直對齊，并且通過一個基本垂直的鉆井隔水導管進行所述的鉆井作業(yè)。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，布置海上鉆井船的鉆塔的步驟包括將海上鉆井船的鉆塔布置在所述鉆井船的一個懸臂平臺上。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，將海上鉆井船的鉆塔布置在基本位于隨動平臺上方的步驟包括將一中心井臺式半潛船布置在一單腿結構隨動平臺的上方。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在一選定井位上方布置海上鉆井船的步驟包括-使隨動平臺移開與選定井位基本垂直對齊的位置;并且-使海上鉆井船的鉆塔基本垂直位于該選定井位的上方，并且依舊相對于隨動平臺約束海上鉆井船的位置，從而使鉆塔牢固地固定于這一鉆井作業(yè)的位置。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，實施鉆井作業(yè)包括通過一個新井的鉆井隔水導管在一海上烴類儲層上鉆井，并且其中，在所述立管和隨動平臺之間建立聯(lián)系的步驟包括從海上鉆井船將一生產(chǎn)立管轉移到隨動平臺，將生產(chǎn)立管固定于隨動平臺，并且在儲層和隨動平臺上的開采設施之間建立聯(lián)系。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，它進一步包括在沒有鉆井船的條件下從所述儲層向所述開采設施生產(chǎn)烴類。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它進一步包括步驟f)再將該海上鉆井船布置在另一選定井位上方，并且對于每一附加選定井位重復步驟(c)至(f)。
9.如權利要求6-8中任一權利要求所述的方法，其特征在于，在儲層和隨動平臺上的設施之間建立聯(lián)系的步驟包括通過生產(chǎn)立管從海上鉆井船完井，并且在將生產(chǎn)立管轉移至隨動平臺之前，在其上安裝一水面采油樹;和通過一柔性導管把水面采油樹聯(lián)至開采設施。
10.如權利要求6-9中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述生產(chǎn)立管形成所述鉆井隔水導管。
11.如權利要求1-10中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述隨動平臺由下述一組中的一個構成一種張力腿水面采油樹保護裝置、一種柔性塔，一種單腿結構的隨動平臺、和一種浮式開采系統(tǒng)。
12.如權利要求6-11中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述隨動平臺設置有可接近的井臺，用于側面安置生產(chǎn)立管。
13.一種張力腿水面采油樹保護裝置，用于固定安置于海底并且伸出到海面以上，它適于接受海上鉆井船的鉆井作業(yè)的支撐件，它包括-一個固定于海底的底座;-至少一個細長的鋼筋束，其一端聯(lián)于該底座。-一個上部結構，它包括一個浮力殼，該浮力殼聯(lián)于鋼筋束的頂部并被其約束，從而它以低于其自由浮動吃水深度而浮動;和-一個安裝在所述上部結構上的側面可接近的立管支撐件。
14.如權利要求13所述的張力腿水面采油樹保護裝置，其特征在于，它進一步包括-至少一個裝在所述上部結構上的對接元件，用于聯(lián)接海上鉆井船，從而可由海上鉆井船在靠近張力腿水面采油樹保護裝置處實施鉆井作業(yè)。
15.如權利要求13或14所述的張力腿水面采油樹保護裝置，其特征在于，上部結構包括一單支柱單腿平臺。
全文摘要
在此公開了一種借助于一隨動平臺實施海上鉆井作業(yè)的方法和系統(tǒng)，它包括在一選定井位上方布置一海上鉆井船，并且相對于隨動平臺約束海上鉆井船。從鉆井船使用一個在鉆井船和一個井之間延伸的立管在所述井位進行鉆井作業(yè)，并且在立管和隨動平臺之間建立聯(lián)系。鉆井作業(yè)完成后，解除海上鉆井船與隨動平臺之間的約束，并且移開該鉆井船。
文檔編號E21B17/01GK1063082SQ9111275
公開日1992年7月29日 申請日期1991年12月9日 優(yōu)先權日1990年12月10日
發(fā)明者D·A·休特, L·K·布拉斯特德, G·羅登巴徹 申請人:國際殼牌研究有限公司