[发明专利]水下开采井设备

说明书

本发明涉及一种用于海上开采石油或天然气的水下开采井设备，该设备包含一个井口、一个开采树安装在该井口上、至少一根升管用于连接海面上的开采船。

在近海油气田的开发中，保持低费用是很重要的。在现有的开发方式中，一个基本费用因素是由位于开采井的开采树与产品接收场所，例如一个平台或一个浮动开采船之间的水下导管和电缆造成的。通常，它们的长度可达2公里。可以注意到，因为钻出的孔洞或井可以有多个分支，所以，现代钻井技术中通过减少开采树的数量而降低费用。这样，在某些情况下，在开发近海油气田时可以只采用一个水下开采树。

1996年8月7日提交的国际专利申请PC/NO96/00201中提出了一个系统，其通过采用一个停锚开采船来开采碳氢化合物。本发明可以认为是对该技术的一个发展，本发明基于这样一个思想，即开采船可以直接位于海底上的开采树的直接上方或附近，而且井内的液流直接在开采树与开采船之间传输，不需要在海底加设导管和电缆。为此，本发明并不象上述的国际专利申请那样完全依靠停锚定位的开采船，而是还可以采用现有的动态定位的开采船。

通过下文中解释的解决方案，可以将现有的已经安装在海底上的开采树或是专用的简化了的开采树在或大或小的程度上与根据本发明的设备组装为一体，而根据本发明的设备则如下文所述。

在上文提及的设备上，根据本发明的创新和特征主要体现在：在开采树的顶部装有一个旋转装置，该旋转装置与开采树连通，而且在旋转装置上装有优选横向伸展的连接部件用于连接升管或软管以及脐带式电缆。

本发明所提供的水下开采井设备用于海上开采石油或天然气，该设备包含一个井口、一个安装在该井口上的开采树、至少一根用于连接海面上的开采船的升管，其中，在开采树的顶部装有一个旋转装置，该旋转装置与该开采树连通，旋转装置上装有连接部件，以连接升管或软管以及一根脐带式电缆，在低于旋转装置的位置上装有固定部件，以固定一个叉架并使该叉架能绕着一个水平轴线在一定角度内转动，而叉架的外端则连接着开采船的至少一根锚绳，上述固定部件安装在一个外壳上，该外壳可以绕一个竖直的中心轴线旋转，该中心轴线与上述旋转装置的轴线重合，以及上述外壳可旋转地安装在一个基础结构上，该基础结构在海底上具有根基，从而使系锚力直接从固定部件传递到上述根基上，而不会有任何较大的应力施加到开采树或旋转装置上。

基于这种基本解决方案，在实际应用中可以以各种形式的结构实施，因此可以获得许多优点，下面将特别指出其中的一些优点：

—相对于普通的开采船来说，不需对开采船作任何值得提及的修改，因而费用相对较低，

—同一条开采船就可以用于安装并可能回收旋转装置，或者还能用于开采井的维修，从而可以使费用降低，

—采用这种新式设备可以使很小的近海油气田受益，从而提高油气田的开采效率，

—该设备可以从一个油气田移到另一个油气田，从而可以重复使用。

下面将通过参考附图而对本发明作出详细的解释，附图包括：

图1中显示了一个根据本发明的最佳实施例的局部剖开的正视图，该实施例基于一个带常规开采树的普通开采井，

图2中以相同的方式显示了一个根据本发明的最佳实施例，其中采用的开采树专门适用于这种设备中，该实施例基于一个采用这种设备的停锚开采船，

图3中显示了对图2中所示设备的一种修改形式，其中采用了一个固定在该设备的基础上的吸铆，

图4中显示了一个整体系统的简化全景视图，其中一个开采船连接着海底上的一个设备并采用图2和图3中所示的停锚方法。

在图1、2和3中，当开采船受到刮风、海面上的天气或其它自然条件，尤其是海浪的作用而绕着水下井口移动时，各设备中带剖面线的部分或部件可以作摆动或旋转动作。如图1、2和3所示，该设备优选绕着一个竖直的中心轴线20X布置，该中心轴线20X与图1中井口8的轴线、图2和图3中井口48的轴线重合，而各井口则位于开采导管的顶部。

在图1中所示的根据本发明的最佳实施例中，基于一个已有的装在井口上的开采树，可将该设备安装在水下，从而将开采井中的产品输送到海面上的开采船中。简而言之，本实施例涉及将一个旋转设备直接安装在开采树的顶部，而不需对开采树作任何改动或是只需作最小量的改动。在这种情况下，海面上的开采船可以通过现有的动态定位方法而适当地保持位置，并优选装有紧急封闭开采井的装置和快速分开装置，以防动态定位系统失效、遇到太大的风或太大的海浪时所用的升管或软管的张力过大。