用于干樹半潛結(jié)構(gòu)的立管張緊裝置導(dǎo)體的制作方法
【專利說明】用于干樹半潛結(jié)構(gòu)的立管張緊裝置導(dǎo)體
[0001]相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2013年4月15日提交的美國臨時申請?zhí)?1/812，106的權(quán)益。
【背景技術(shù)】
[0002]1.發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及海上生產(chǎn)油氣。更具體而言，本發(fā)明關(guān)注由半潛船支撐的干樹(dry-tree)式豎直立管。
[0003]2.相關(guān)領(lǐng)域的描述，包括根據(jù)37 CFR 1.97和1.98公開的信息
半潛式是懸浮單元，其甲板由柱體支撐，以便使該單元能夠?qū)Σɡ藥缀鯚o反應(yīng)并且提供有利的運動行為。該單元通過使用動態(tài)定位?？亢?或通過終止在海底中的木粧或錨定物上的懸鏈線系泊索來停泊。DeepDraftSemi?平臺是一種半潛式單元，其配備有在超深水條件下操作的油氣生產(chǎn)設(shè)施。該單元設(shè)計用于優(yōu)化船運動以容納鋼懸鏈線立管(SCR)—一從深水中的懸浮船懸掛在懸鏈線配置上的鋼管，以將液體流傳輸至海底或者從海底將液體流傳輸出去。
[0004]“圣誕樹”(或“樹”)是處于已完成井的管子的頂部處的閥門組件，用于控制油和/或氣的流已經(jīng)使能夠進行特定操縱。如果圣誕樹處于海床的水平，井則被描述為“海底完井”或“濕樹”。如果該樹處于平臺的甲板上，井則被描述為“表面完井”或“干樹”。
[0005]干樹半潛結(jié)構(gòu)(DTS)是一種帶有表面完井的懸浮設(shè)施，S卩，圣誕樹位于海表面上方，在半潛式上，與海床相對。
[0006]將樹鏈接至井的剛性管道(管子、套管等)需要高張力以避免壓曲。因此DTC處于恒定張力下以抵消船的升降運動。
[0007]通常，DTS還帶有基本的鉆井設(shè)備以允許以輕微輔助模式進行井下干預(yù)。DTS還可以具有完全鉆井能力的特征。
[0008]井灣是海上平臺的區(qū)域，圣誕樹和井口位于該區(qū)域處。井灣通常由兩個水平組成:讓井口進入的下水平和讓樹進入的上水平，樹經(jīng)常與多個井控面板一起進入上水平，井控面板通常具有用于液壓致動的閥門(包括井下安全閥門和環(huán)形安全閥門)的壓力計和控制器。在具有鉆井包的平坦上，井灣將直接位于該鉆井包下方以促進鉆井進入和井干預(yù)。
[0009]當(dāng)使用氣罐來進行立管張緊時，帆桅式平臺并入有導(dǎo)體和龍骨接頭扶正器。這些導(dǎo)體較大并且是氣罐組件的一部分。安裝或移除均需要重吊船來處理。這些系統(tǒng)通常具有用于龍骨引導(dǎo)件的鋼對鋼接觸，并且因此向立管傳遞較大軸向張力變體?？商鎿Q地，液壓氣動張緊裝置已經(jīng)被用于張緊立管。這些系統(tǒng)的每種已知示例均具有每個立管四個缸。
[0010]在某些張緊腿平臺上和在使用N-線"直接作用立管張緊系統(tǒng)(國民油井華高公司、休斯頓、德州77036)的深水鉆井船上，張緊配置(懸掛缸)已經(jīng)在六缸配置上使用。
[0011]費恩等人申請的美國專利號6，648，074描述了一種用于帆桅式懸浮平臺的裝有萬向節(jié)的臺地立管支撐系統(tǒng)，帆桅式懸浮平臺具有豎直地穿過帆桅殼體的中央井的立管。裝有萬向節(jié)的臺地支撐在帆桅殼體的上方。臺地由附接至帆桅殼體的頂部的多個非線性彈簧支撐。非線性彈簧順從地驅(qū)使臺地旋轉(zhuǎn)，以便允許臺地響應(yīng)于風(fēng)致和涌流致環(huán)境載荷相對于帆桅殼體做有限程度的旋轉(zhuǎn)移動。較大能力非線性彈簧放置為接近臺地的中央以支撐大多數(shù)立管張力，而較小能力非線性彈簧放置為接近臺地的周界以控制臺地的旋轉(zhuǎn)剛度。立管支撐臺地包括相互連接的橫梁的網(wǎng)格，相互連接的橫梁具有開口，立管穿過該開口。非線性彈簧可以是彈性體載荷墊或液壓缸的形式。立管的上端由立管張緊液壓缸從臺地支撐，立管張緊液壓缸可被單獨地致動以調(diào)整立管中的張力和立管的長度。彈性體折曲單元或珠承裝置設(shè)置在立管張緊液壓缸與臺地之間，以允許在各個立管與臺地之間的旋轉(zhuǎn)移動。
[0012]奧騰等人申請的美國專利第7，013，824號公開了一種用于將側(cè)向載荷從立管轉(zhuǎn)移至平臺殼體的立管扶正器，平臺殼體包括安裝在龍骨接頭上的龍骨扶正器。龍骨扶正器容置于固定在支撐架中的龍骨導(dǎo)向套內(nèi)，支撐架安裝在平臺殼體的下端部。龍骨扶正器包括非金屬復(fù)合材料支承環(huán)，該支承環(huán)具有輻射式外圍輪廓，以便使龍骨扶正器與立管和平臺運動的極端處的龍骨導(dǎo)向套之間的接觸壓力最小化。龍骨導(dǎo)向套的內(nèi)表面覆蓋有抗腐蝕合金以及涂有耐磨陶瓷豐富涂層。
[0013]帕利尼等人申請的美國專利第7，632，044號描述了一種具有固定的導(dǎo)體和懸浮框架的沖壓式(ram-type)張緊裝置。用于海上懸浮平臺的立管張緊裝置具有安裝至立管上部的框架。活塞和缸圍繞立管周向地間隔開并且連接在框架與懸浮平臺之間。管狀引導(dǎo)件安裝至懸浮平臺，以便響應(yīng)于波浪和涌流一致地移動。立管延伸通過引導(dǎo)件。導(dǎo)輥支撐件安裝至引導(dǎo)件周圍的框架并且從框架處向下延伸。一組導(dǎo)輥安裝至導(dǎo)輥支撐件，因為引導(dǎo)件與平臺一致地移動，導(dǎo)輥支撐件與引導(dǎo)件呈滾動接合。
[0014]帕利尼等人申請的美國專利第8，123，438號描述了一種沖壓式張緊裝置，該沖壓式張緊裝置包括:框架，其配置為固定地附接至立管；圍繞立管間隔開的多個缸組件，各個缸組件具有缸和配置為可滑動地在缸內(nèi)移動的活塞，活塞配置為連接至框架；導(dǎo)輥支撐件，其固定地安裝至框架并且從框架處延伸；至少一個支承，其固定地附接至導(dǎo)輥支撐件；以及引導(dǎo)件，其配置為與指示一個支承呈滾動接合，因為缸相對于框架移動。
[0015]西維斯等人申請的美國專利第7，588，393號描述了一種方法，該方法通過使用船的吃水線上方的張緊裝置組件將頂張緊式鉆井和生產(chǎn)立管支撐在懸浮船上。該方法可包括:將在第一端部上的至少一個液壓缸附接至懸浮船上的第一位置以及將在第二端部上的至少一個液壓缸附接至第一位置下方的張緊框架。該方法的下一步驟可以是:在至少一個液壓缸與至少一個主蓄壓器之間形成流體連接。
[0016]西維斯等人申請的美國專利第7，886，828號描述了一種用于支撐頂張緊式鉆井和生產(chǎn)立管的懸浮船，頂張緊式鉆井和生產(chǎn)立管具有殼體和設(shè)置在殼體頂部上的操作甲板。張緊裝置組件可移動地帶有導(dǎo)體，導(dǎo)體從井口連通至井進入設(shè)備。井進入設(shè)備連接至懸浮船。張緊裝置組件由懸浮船支撐。
[0017]對于干樹半潛式(DTS)平臺，需要一種張緊系統(tǒng)，張緊系統(tǒng)可提供較大沖程(大約30至45英尺)并且還可為立管提供足夠的支撐和對齊。生產(chǎn)立管圣誕樹和鉆井立管防噴器(Β0Ρ)的連接牽索必須根據(jù)平臺運動的需要自由移動，而且不會沖擊甲板或張緊系統(tǒng)元件，同時防止立管發(fā)生碰撞。此外，半潛式配置用于兩個主甲板，并且由于需要的張緊裝置沖程和進入圣誕樹、張緊接頭和Β0Ρ的需要，張緊系統(tǒng)優(yōu)選地具有柱塞或上推式配置。通過使用上推張緊裝置，張緊裝置缸筒可位于甲板上的下部并且能夠進入系統(tǒng)的關(guān)鍵區(qū)域，比如張力環(huán)和表面樹。此外，上推式部署允許井灣更加壓縮。
[0018]然而，沖壓式或上推配置易遭受壓曲失效和高側(cè)向載荷。因此需要一種方法:向立管提供穩(wěn)定性而且不會影響DTS設(shè)計參數(shù)可需要的低張緊裝置彈簧比率。需要用于立管的龍骨引導(dǎo)系統(tǒng)，用于將側(cè)向立管載荷直接反應(yīng)至殼體結(jié)構(gòu)，而不是在張緊裝置和甲板接口處支撐高立管側(cè)向載荷。將立管側(cè)向載荷反應(yīng)在半潛式的浮筒水平處也可改善平臺的整體穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]根據(jù)本發(fā)明的立管系統(tǒng)提供足夠尺寸的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體用于將需要的側(cè)向載荷支撐在龍骨處并且允許鉆井和生產(chǎn)錨固連接器穿過內(nèi)部。所述導(dǎo)體機械地附接至上部張緊裝置框架并且響應(yīng)于平臺運動與所述張緊裝置一起移動。所述導(dǎo)體與龍骨引導(dǎo)件和張緊裝置乳輥在所述導(dǎo)體的外部通過接口連接。在所述導(dǎo)體的內(nèi)部，所述生產(chǎn)或鉆井立管可配備有一個或多個扶正器，以將側(cè)向載荷從所述立管傳輸至所述導(dǎo)體。在頂導(dǎo)體部段上的導(dǎo)體頭部提供用于間隔適配器(spaceout adapter )的輪廓，所述間隔適配器支撐所述生產(chǎn)立管并且允許所述立管與張緊裝置隔開。
【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、配備有豎直立管張緊系統(tǒng)的干樹半潛式的井灣的示意側(cè)視圖。
[0021]圖2是圖1中圖示的干樹半潛式的平面圖。
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明的豎直立管張緊系統(tǒng)的側(cè)視圖，部分截面圖。
[0023]圖3A是圖3中指示的導(dǎo)體連接器的縱向截面放大圖。
[0024]圖4是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的上部張緊裝置框架和導(dǎo)體頭部的細(xì)節(jié)側(cè)視圖，部分截面圖。
[0025]圖4A是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的第一可替換實施例的上部張緊裝置框架和導(dǎo)體頭部的截面圖。
[0026]圖4B是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的第二可替換實施例的上部張緊裝置框架和導(dǎo)體頭部的截面圖。
[0027]圖5是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的立管龍骨接頭和龍骨接頭扶正器的截面圖。
[0028]圖6是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的龍骨引導(dǎo)件殼體接口的側(cè)視圖，部分截面圖。
[0029]圖7是圖3中圖示的豎直立管張緊系統(tǒng)的龍骨引導(dǎo)件殼體接口的側(cè)視截面圖，其相對于支撐干樹半潛式示出。
[0030]圖8是下部甲板的側(cè)視截面圖，支撐結(jié)構(gòu)在干樹半潛式上，并且從下甲板處支撐立管張緊裝置。
【具體實施方式】
[0031]本發(fā)明可通過在附圖中圖示的示例性實施例得以最佳理解，在附圖中使用了如下參考標(biāo)記:
10干樹半潛式海上船(“DTS”)
12柱體
14浮筒
15附圖的頂表面
16上甲板水平
17井灣
18下甲板水平
19浮筒的底表面
20張緊裝置 22圣誕樹 24豎直立管 24A鉆井立管 24B生產(chǎn)立管 26導(dǎo)體
28龍骨引導(dǎo)件
30龍骨引導(dǎo)件支撐結(jié)構(gòu)
32系泊索導(dǎo)線器
34鉆機
36SCR走廊
38張緊裝置缸桿；張緊裝置柱塞
40尚壓瓶
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