海底井孔操作船的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的第一方面涉及一种船，所述船适配成执行涉及在海底井孔与船之间的隔水管柱的与海底井孔相关的操作，例如钻井和/或井孔插入。
【背景技术】
[0002]在现有技术的船中，通常将组成海底隔水管柱的多个隔水管区段存储在所述船的隔水管存储装置中。
[0003]通常，隔水管区段包括隔水管，并且在许多已知的实施方案中还另外包括在所述隔水管的外部上且沿着所述隔水管的一个或多个卫星管或外围管。所述卫星管例如被用作通往Β0Ρ或其他海底设备的流体管线，例如节流管线、压井管线、液压管线、增压管线、注入管线(例如，用于乙二醇的)等。每个隔水管区段包括在其每一端处的连接装置装配装置。例如，所述连接装置装配装置包括具有螺栓孔的法兰，其中通过借助于螺栓和螺母使法兰相互连接而将隔水管区段连结。卫星管可以具有单独的连接装置装配，例如卡口配件，或者可以被设计成密封地配合到邻接的隔水管区段的卫星管中，而无需直接轴向固定卫星管。在许多实际的实施方案中，隔水管区段设有例如塑料泡沫材料制成的一个或多个浮力构件和/或热绝缘构件，但也采用所谓的裸接头。
[0004]隔水管区段具有不同的长度。通常，隔水管区段的长度在50英尺(15.24米)至90英尺(27.43米)之间，例如75英尺(22.86米)。
[0005]隔水管区段通常较重；远比在近海钻井工业中所使用的其他管件更重。例如，单个的75英尺海底隔水管区段的重量可以在20吨至25吨之间，这是相等长度的钻探管的重量所不能比拟的。因此，主要就它们的尺寸(直径)和重量而言，隔水管处理要采取与钻探管处理不同的考量。
[0006]例如，W02009/102196公开了一种具有船体和在所述船体内的隔水管存储夹持装置的单体船。在所述隔水管存储船体中，隔水管区段以其水平取向堆叠。门式起重机被提供来使隔水管区段升高离开存储夹持装置以及使隔水管区段降低进入所述存储夹持装置，并且将每个单独的隔水管区段放置到隔水管猫道机上或者从所述猫道机拾取隔水管区段。隔水管区段的前端在实践中被连接到隔水管柱提升工具，所述隔水管柱提升工具将隔水管区段连接到所述船的隔水管柱处理容载量起重装置。通过使提升工具升高及猫道机的操作，将隔水管区段布置成竖直取向，或竖起的、与隔水管柱悬置在海中所沿循的作业线成直线对齐。隔水管柱的已下水部分随后暂时由所述船的隔水管柱吊架(通常被称为隔水管机架)夹持。新的隔水管区段随后以对齐方式被夹持在已下水的隔水管柱上方，并且连接装置装配装置相互连接以便将新的隔水管区段连结到隔水管柱。随后，隔水管柱由隔水管柱吊架释放并且降低超过新附接的区段的长度。隔水管柱随后再次从隔水管柱吊架悬置并且重复连结新的隔水管区段的过程。
[0007]已发现，这种已知的组装隔水管柱的操作是耗时的。特别而言，为了正确地构成隔水管区段的连接装置装配装置之间的连接部，必须做出大量的努力。特别不合乎期望的是，对于已构成的每个连接部的所需或所要求的测试而言，所述已知的操作是缓慢的。
【发明内容】
[0008]本发明的第一方面的目的在于:就能够组装和/或拆卸隔水管柱的速度，以及船上的隔水管区段的实际存储和/或处理而言，提出允许对于已知方法进行改进的措施。
[0009]本发明的第一方面提出一种船，所述船适配成执行涉及在海底井孔与船之间的隔水管柱的与海底井孔相关的操作，例如钻井和/或井孔插入，所述船包括船体以及适配成将多个隔水管以水平取向而存储在其中的隔水管存储装置。
[0010]根据第一方面，所述隔水管存储装置适配成将多个预组装的隔水管支架(例如，至少25个隔水管支架)存储在其中或已将它们存储在其中，每个隔水管支架是由端对端连接的多个隔水管区段组装而成，以使得在隔水管支架中，一个隔水管区段的连接装置装配装置被连接到另一个隔水管区段的连接装置装配装置。例如，并且优选的是，每个隔水管支架是由两个隔水管区段、优选为相等长度的隔水管区段组成。每个隔水管区段包括隔水管和任选地在隔水管外部上且沿着该隔水管的一个或多个卫星管。每个隔水管区段包括在其每一端处的连接装置装配装置。优选地，每个隔水管区段包括一个或多个浮力构件。本发明的第一方面是基于这样的见解:预组装的隔水管支架在水平取向上的存储允许构成隔水管区段之间的连接部，所述隔水管区段在非常早的阶段形成隔水管支架，优选甚至在将隔水管支架装载到存储装置中之前或甚至在将它们装载到船上之前。这允许(如在优选的实施方案中)隔水管支架中的连接部也经过预先测试，例如关于连接部(当存在时)中的任何螺栓的张紧和/或针对泄漏进行的预先测试。这种预先测试优选也是在将隔水管支架装载到存储装置中之前完成。这种方法极大地减少了在实际组装隔水管柱时在作业线中有待完成的工作量，例如减少了两倍，并且因此显著地减少了用于部署隔水管柱的时间。
[0011]减少的用于部署隔水管柱的时间例如允许启用附接到隔水管柱下端的防喷装置或其模块，并且不会造成钻井过程的过度延迟。防喷装置或其模块随后可例如进行检查和/或维护，从而增强例如在巨大的水深度中的海底钻井的安全性。
[0012]就所存储的隔水管支架(给定它们重量巨大)的稳定性和船的稳定性而言，特别是当本发明应用于单体船中时，隔水管支架的水平存储装置与预组装的隔水管支架的任何竖直存储的装置相比都是有益的。
[0013]为了最佳地从本发明的第一方面获益，所设想的是，在所述船上的隔水管区段的主要存储装置根据本发明的第一方面具体实施为用于预组装的隔水管支架的存储装置，从而使得存储在所述船上的隔水管柱长度的大部分(例如至少75% )被存储为预组装的隔水管支架。当然，一些单个长度的隔水管区段也可以存储在所述船上，并且另外通常在工业中采用的具有非常有限长度的一些所谓的小型(pup)区段也是可能地。其他隔水管柱元件(如伸缩接头、悬挂接头等)也可以存储在所述船上。
[0014]在一个实施方案中，所设想的是，隔水管支架包括通过中间的小型区段(例如长度为几英尺、例如至多4英尺的小型区段)相互连接的两个隔水管区段。另外或作为替代方案，预组装的隔水管支架在其一端处可具有小型区段，以使得在隔水管柱中，相邻的隔水管支架由小型区段连接。在相邻的隔水管区段和/或预组装的隔水管支架之间而不是在隔水管长度的至少大部分上使用小型区段的优点在于，小型区段可容易地被视为可替换的备用件，例如当所述小型区段由于利用较重的扳紧工具重复拧紧和释放连接螺栓而显示出不期望的磨损时允许将它们更换。
[0015]在一个实施方案中，用于预组装的隔水管支架的隔水管存储装置具体实施为所述船(其最优选的是单体船的形式)的船体内的隔水管存储夹持装置。
[0016]在优选的实施方案中，隔水管存储夹持装置具有底板、侧壁和顶板，其中优选地所述顶板是所述船的一个结构部分，例如由所述船的甲板结构、例如主甲板结构形成。隔水管存储夹持装置设有细长的隔水管支架传送开口，所述隔水管支架传送开口的长度和宽度允许经由所述隔水管支架传送开口来传送处于水平或基本上水平取向的单个隔水管支架离开和进入隔水管存储装置。例如，隔水管支架传送开口具有在1.5米与4.0米之间的宽度。
[0017]在一个实施方案中，隔水管存储装置包括适配成将多个预组装的隔水管支架以水平取向存储在其中的一个或多个隔水管存储架，例如每个存储架具体实施为隔水管支架在其间堆叠成竖直堆叠的竖直列。
[0018]隔水管存储装置可包括在用于存储预组装的隔水管支架的空间的相对端处的平台组件，所述平台组件具有在多个水平处的个人可进入平台以允许个人接近在隔水管支架末端处的连接装置装配装置。
[0019]在一个实施方案中，预组装的隔水管支架存储装置适配成将多个(例如，至少25个)预组装的隔水管支架以水平取向存储在其中，每个隔水管支架具有在100英尺(30.48米)至180英尺(54.86米)之间、例如120英尺(36.57米)或150英尺(45.72米)的长度，例如每个隔水管支架是由两个相等长度的隔水管区段预组装而成的。
[0020]在一个实施方案中，用于预组装的隔水管支架的隔水管存储装置具体实施为例如在单体船的船体内的隔水管存储夹持装置，并且提供了隔水管支架处理起重机，所述隔水管支架处理起重机沿着隔水管存储夹持装置的顶板被布置在所述夹持装置内，该隔水管支架处理起重机例如作为架空移动梁式起重机。
[0021]隔水管支架处理起重机适配成提升和降低在夹持装置内的隔水管支架，例如分别用于从存储架移除隔水管支架和用于将隔水管支架放置到存储架中。
[0022]隔水管支架处理起重机适配成将隔水管存储夹持装置内的隔水管支架横向运输到隔水管存储装置的传送站。所述传送站设有一个或多个隔水管支撑件，该一个或多个隔水管支撑件适配成优选地在与隔水管支架传送开口对齐的位置中将隔水管支架支撑在其上。这允许通过隔水管支架处理起重机来拾取隔水管支架，随后使隔水管支架朝向传送站移动，并且随后将隔水管支架放置到一个或多个隔水管支撑件上。
[0023]优选地，隔水管支架处理起重机适配成在隔水管支架的末端处或末端附近以及至少在一个或两个中间位置处，例如在隔水管支架的隔水管区段之间的预形成的连接部处或该连接部附近接合隔水管支架。这避免了其中的连接部处的隔水管支架的过度张力。
[0024]在一个实施方案中，所述船是单体船并且隔水管存储装置具体实施为以平行于所述船的纵向轴线的方式将隔水管支架存储在其中。
[0025]在隔水管存储夹持装置的一个实施方案中，隔水管支架传送开口是在隔水管传送站的一个或多个隔水管支撑件上方，例如竖直上方，以使得隔水管支架例如在处于水平取向时大体向上移动离开夹持装置。
[0026]在一个实施方案中，传送站包括传送升降机，所述传送升降机适配成使隔水管支架例如在维持水平或基本水平取向的同时升高和降低，例如从而使隔水管支架穿过隔水管支架传送开口和/或从而将隔水管支架与将在下文讨论的定位板对齐。
[0027]在隔水管传送站的一个实施方案中，隔水管支撑件与传送升降机整合在一起，例如隔水管支撑件可在降低位置与升高位置之间移动，在所述降低位置中隔水管支架可通过夹持装置内的隔水管支架处理起重机而被放置在所述隔水管支撑件上，并且在所述升高位置中隔水管支架已穿过隔水管支架传送开口和/或与将在下文讨论的定位板对齐。
[0028]在一个实施方案中，所述船具有船井并且塔架被布置在所述船井处，例如在所述船井的一侧处或者在船井上方，例如，如W02009/102196所描述的。
[0029]在一个实施方案中，所述船设有隔水管柱吊架，所述隔水管柱吊架适配成沿作业线将隔水管柱从其悬置到海中。
[0030]在一个实施方案中，提供了起重装置，所述起重装置包括相对于塔架可上下移动的吊架装置。优选地，吊架装置具体实施为可沿着安装在塔架上的一个或多个竖直轨道上下移动的移动吊架装置，例如具有与一个或多个竖直轨道接合的轮子的轮式移动吊架装置。优选地，起重装置包括至少一个绞盘和至少一根缆绳，其中吊架装置从所述至少一根缆绳悬置。
[0031]在一个实施方案中，船井具有横向侧、前侧和后侧，并且塔架具体实施为中空构造的井架，其具有顶部并且具有与船体一体的基部，所述基部在船体的在船井的相对的横向侧上的区段之间延伸，所述基部与船井的前侧和后侧中的每一个隔开，从而形成井架前部的前船井区域和井架后部的后船井区域，其中所述井架具有前侧和相对的后侧以及相对的横向侧。在所述船井区域中的一个、优选地后船井区域处，所述船设有隔水管柱组装吊架，所述隔水管柱组装吊架适配成在隔水管组装和拆卸过程期间沿作业线将隔水管柱从其悬置到海中。
[0032]在优选的实施方案中，所述船具有包括隔水管柱提升工具的隔水管柱处理容载量起重装置，所述隔水管柱提升工具可相对于井架上下移动并且适配成连接到隔水管区段的一端、优选为预组装的隔水管支架的一端，并且具体实施为当隔水管柱从隔水管柱组装吊架释放时支撑处于作业线中的隔水管柱的重量。
[0033]在优选的实施方案中，所述船具有包括负载附接装置的第二起重装置，所述负载附接装置可相对于井架在与隔水管作业线相对的一侧处上下移动，以允许处理沿着与第一作业线不同且与其隔开的第二作业线穿过另一个船井区域的物品，隔水管柱组装发生在所述第二作业线中。优选地，所述第二起重装置具体实施为钻井绞车，并且具有从负载附接装置悬置以用于执行钻井操作的顶部驱动装置。
[0034]优选地，所述船具有隔水管柱支撑推车，所述隔水管柱支撑推车可在船井内在两个作业线之间移动，从而允许将隔水管柱例如在后船井区域处组装在隔水管柱组装作业线中，并且随后将隔水管柱传送到例如在前船井区域处的钻井作业线。例如，这个推车具体实施为滑动推车，所述滑动推车能够在沿着船井在纵向方向上延伸的一对相关联的滑动轨道上滑动，从而允许所述推车在船井的纵向方向上移动，同时支撑通常在一个船井区域与另一个船井区域之间并因此在井架的基部下方降低到海中的隔水管柱(并且优选地具有附接到隔水管柱的下端的Β0Ρ)。
[0035]在一个实施方案中，隔水管柱支撑推车还具体实施为将防喷装置或防喷装置模块支撑在其上，因此所述推车是在防喷装置或其模块的下方。
[0036]优选地，隔水管柱处理容载量起重装置和第二起重装置(如果存在的话)中的一个或两个包括一根或多根缆绳以及一个或多个相关联的绞盘。
[0037]优选地，隔水管柱处理容载量起重装置和第二起重装置(如果存在的话)中的一个或两个包括一个升沉补偿机构。
[0038]所设想的是，隔水管支架传送开口(如果存在的话)被定向成其长度朝向船井，如果所述船是单体船的话，优选沿着所述船的中心轴线或平行于所述船的中心轴线。例如，所述船具有用于在船井尾部的预组装的隔水管支架的隔水管存储夹持装置。
[0039]在一个实施方案中，所述船具有船井。在所述船井处，布置有塔架，例如中空构造的井架。所述船具有隔水管柱吊架，所述隔水管柱吊架适配成将隔水管柱沿作业线从其悬置穿过船井而进入海中。起重装置被设置成具有可相对于塔架上下移动的吊架装置，例如从连接到一个或多个绞盘的缆绳悬置的吊架装置。
[0040]在一个实施方案中，所述船还设有隔水管支架定位板组件，所述隔水管支架定位板组件包括:
[0041]-具有细长定位板框架的定位板，所述定位板框架设有适配成相对于定位板框架而保持隔水管支架的隔水管支架保持构件，其中所述定位板框架具有前端和后端，
[0042]其中，定位板框架设有在其前端处的提升构件，并且其中，吊架装置设有适配成被连接到在定位板框架的前端处的提升构件的提升构件，
[0043]其中，如果定位板框架的提升构件被连接到吊架装置的提升构件，那么定位板框架可通过起重装置的操作而在基本上水平传送位置与竖直作业线位置之间移动，
[0044]其中，在定位板框架的所述传送位置中，所述定位板框架被设置成将处于其水平取向中的隔水管支架从隔水管存储装置运送到定位板框架并且以便从定位板框架释放隔水管支架以及将处于其水平取向中的隔水管支架返回到隔水管存储装置中，例如与隔水管支架传送开口(当存在时)对齐，
[0045]其中在定位板框架的所述竖直作业线位置中，由定位板保持的隔水管支架与作业线对齐，以允许所述隔水管支架与在所述作业线中从隔水管柱吊架将隔水管支架相互连接到沿作业线从隔水管柱吊架悬置的隔水管柱。
[0046]在优选的实施方案中，吊架装置具体实施为可沿着安装在塔架上的一个或多个竖直轨道上下移动的移动吊架装置，例如具有与一个或多个竖直轨道接合的轮子的轮式移动吊架装置。优选的是，定位板框架通过其提升构件所连接的起重装置是隔水管柱处理容载量起重装置，其中所述隔水管柱处理容载量起重装置的吊架装置，除了其用于定位板框架的提升构件之外，还设有适配成连接到隔水管区段的一端，优选从而当隔水管支架由定位板保持时允许连接到隔水管支架的隔水管柱提升工具。当隔水管柱由隔水管柱吊架释放时，隔水管柱提升工具具体实施为支撑处于作业线中的隔水管柱的重量。
[0047]在一个实施方案中，定位板组件还包括:
[0048]-一个或多个大致水平轨道，例如，沿着隔水管支架传送开口(如果存在)延伸，
[0049]-移动滑架，例如轮式移动滑架，所述移动滑架在一个或多个大致水平轨道上移动并且优选地在其尾端处或尾端附近支撑定位板框架，可能的是提供滑架驱动电机来沿着一个或多个大致水平轨道驱动移动滑架，
[0050]以便在升高起重装置的吊架装置时，提升定位板的前端，同时定位板由移动滑架保持支撑，所述移动滑架随后在一个或多个大致水平轨道上朝向塔架移动，直到从而得以保持的定位板框架和隔水管支架被悬置到竖直作业线位置中(在该位置隔水管支架与作业线对齐)。
[0051]特别就定位板和隔水管支架的悬置的最后阶段而言，优选提供滑架驱动。在靠近竖直位置时，鉴于下端朝向作业线移动，对前端的提升变得不太有效。施加较大提升力可例如使定位板损坏或使滑架与轨道接合。
[0052]优选的是，提供控制单元，依赖于定位板相对于塔架的角位置，所述控制单元使定位板的前端的提升与滑架驱动电机的操作同步。以此方式，可以受控方式到达竖直位置。在定位板朝向其传送位置运动期间，也可操作同一驱动电机来启动滑架远离作业线的运动。
[0053]滑架驱动电机可例如驱动一个或多个滑轮。其他装置，例如包括缆绳驱动装置、滑动型驱动装置也是可能的。
[0054]在一个实施方案中，吊架装置的提升构件和定位板框架的协作的提升构件具体实施为保持彼此连接，同时随后允许隔水管柱提升工具与属于由定位板保持的隔水管柱的隔水管区段的一端相互连接和断开连接。
[0055]在一个实施方案中，定位板框架限定用于隔水管支架的接收空腔，所述接收空腔的底侧是开放的，以便当处于传送位置中时允许传递隔水管支架进入和离开该接收空腔。在一个实施方案中，在传送位置上，定位板框架被定位在隔水管支架传送开口上方，优选在所述船的船体中的隔水管存储夹持装置的隔水管支架传送开口上方。这意味着可例如通过传送升降机将隔水管支架提升到隔水管存储夹持装置之外，并且将隔水管支架移动到接收空腔中，以便与其保持构件对齐。
[0056]应注意，定位板的保持构件可以是允许使隔水管支架相对于定位板框架适当固定的任何构件，例如包括可移动的、例如液压操作的保持臂或夹紧构件，但也可以是用于紧固可适当地固定隔水管支架的固定悬带的环或钩等。
[0057]在一个实施方案中，在定位板框架的传送位置上，当从隔水管支架传送开口的纵向方向观察时，定位板框架从隔水管支架传送开口朝向船井偏移。提供传送升降机，所述传送升降机适配成升高和降低处于其水平取向中的隔水管支架，以便使隔水管支架穿过隔水管支架传送开口进入定位板框架的接收空腔中，其中隔水管支架的一部分向后延伸超过定位板框架的后端。隔水管支架线性位移装置被提供为例如定位板的一部分或与传送升降机一体形成，这个隔水管支架线性位移装置允许使隔水管支架在纵向方向上、同时在定位板的接收空腔中移动，以便补偿定位板框架在其传送位置中的偏移。
[0058]在一个实施方案中，定位板框架(优选设有移动滑架并且与所述移动滑架相结合)的尺寸设定为可移动到隔水管支架传送开口中并且保持在其中的对接位置上。因为定位板框架由于其处理预组装的隔水管支架的容载量而具有较长的结构，所以现在框架在不使用时可以被存储，从而清理宝贵的甲板空间以用于其他操作。如上所述，所设想的是，定位板框架连同相关联的滑架被放置到隔水管支架传送开口中，但也可预见的是，定位板框架与滑架断开连接，并且仅将较长的框架存储在传送开口中。
[0059]在优选实施方案中，隔水管支架传送开口设置在船的甲板(例如主甲板)中，例如在船井(如果存在的话)的尾部，并且定位板框架(优选具有移动滑架并且与所述移动滑架相结合)的尺寸设定为降低到隔水管支架传送开口中并且保持在其中的对接位置中。
[0060]在更优选实施方案中，定位板框架包括舷侧和限定隔水管支架的接收空腔的侧壁，所述舷侧具体实施为甲板部分，所述甲板部分在定位板框架被降低到隔水管支架传送开口中进入其对接位置时与相邻甲板区域齐平。
[0061]所设想的是，船可配备有可移动的猫道机，所述可移动的猫道机具体实施为处理单个隔水管区段和并且也可能处理如本领域已知的其他钻井管，例如钻探管。所设想的是，例如，为了处理待连接到防喷装置顶部的第一隔水管区段，在一个实施方案中，所述猫道机可定位在定位板框架处于其对接位置时的舷侧的顶部上，以便隔水管区段或其他管可供应到作业线。
[0062]所设想的是，所述船具有适配成提升和降低预组装的隔水管支架的传送升降机，这个传送升降机也适配成接合在定位板框架上，优选还接合在移动滑架(当存在时)上，并且这个传送升降机适配成使所述定位板框架和可能的移动滑架在传送位置与对接位置之间穿过隔水管支架传送开口而升高和降低。
[0063]在一个实施方案中，沿着隔水管支架传送开口的相对的纵向侧安装定位板的移动滑架的两个平行轨道。
[0064]在一个实施方案中，定位板框架被具体实施为允许调整其长度，例如由串联相互连接的模块组装或具有伸缩的定位板框架，从而例如允许调整其长度以便处理单个隔水管区段。
[0065]在一个实施方案中，如本领域已知，隔水管柱提升工具包括经由铰链