专利名称：用于安装和测试水下井口装备的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及水下井口组件(wellhead stack)。更具体 地,本发明涉及用于安装井口组件例如井口 XT (采油树)以及相关装备的工具和方法。发明背景和现有技术通常地，水下井口组件通常通过使用用于安置的钻井架和一系列的钻杆来安装。除了电力线和控制线之外，从架到井口设备的单独的脐带管(umbilical)还提供了用于测试和试运转的加压流体。通常地，一台或多台ROV也被用于作业中。时间和使用的设备非常昂贵。在浅水域，明智的是，尤其是如果钻井架仍在合同期内，如果钻井架在现场并已经开始钻井，于是则被用来安装多个生产XT(采油树)及其他有关设备。然而，在深水域，其可为数千米的深度，以及包括大量的井口，费用可为巨大的。有时，钻井架必须为了进一步地测试或安装而返回，导致增加了费用。连接长达直至数千米的钻杆和具有脐带管的大卷盘的操作，安装用于测试的液压动力单元、液压液存储器和气体，都是昂贵并耗费时间的。重量和尺寸需要大的空间，以及可能在钻井架的甲板上需要若干容器。因此，对于不使用钻井架来安装与测试水下井口组件而言有用的技术，以及在需要的装备以及操作的时间段方面实现重要突破的技术的需求是存在的。
发明内容
本发明满足了上述的需求。更具体地，本发明提供了用于从船上利用船用起重机对井口模块例如采油树以及相似的装备进行水下安装与测试的工具，其特征在于，所述工具包括水下单元，所述水下单元包括用于可释放地连接到水下井口模块或装备的连接器、用于定位的设备和用于测试的设备，以及用于电力和电气控制和/或光控制的连接器。当只有电力和电气控制和/或光控制的信号在水面位置与井口区域之间传输时，所述工具没有经由脐带管或其它的压力管路从水面供应液压液或气体。所述工具适合通过船用起重机装卸，如经由吊环、吊具或相似的设备悬挂在连接的绳或吊索上。除水下单元之夕卜，所述工具还包括上面的控制设备以及到电力和控制设备的连接。所述水下单元与上面的设施通过电气/光的脐带管相连接，可选地，经由连接到水下单元的R0V，即，工作-ROV系统(work-ROV system)的脐带管可用于动力供给和控制。相应地，没有用于从船直至工具的用于加压流体的立管或者软管，没有用于安装、试运转的立管或者软管，也没有用于测试的立管或者软管，这提供了本发明的超越传统技术的巨大优势，特别是在大的井深和大量的井口组件的情况下。所述工具对于水下装备，特别是井口生产采油树、井口模块、泵式压缩机以及不同类型的单元，特别是对于太重和/或太大而不能使用传统ROV系统和工具来安装和测试的装备的安装和所有功能的测试以及与所有传感器的通信是有用的。优选地，所述工具包括用于将所述水下单元连接到R0V(远程操纵装置)的设备，其经由ROV和其脐带管从上面的控制单元(topside controlunit)实现水下单元的动力供给和控制。连接到ROV的设备优选地为一个或多个配接站，其具有与ROV的相应设备可操作性连接的插座和连接器。连接器对于液压动力、电力和信号是单独的或共用的，大多数ROV操作器可提供这种连接器，例如用于电力和/或信号的具有感应的或接触式连接器的热入扣(hot stab)ο优选地，除船上的起重机之外，用于定位的设备还优选地包括集成在所述工具中的推进器和从可选的停驻的ROV施加的推力。此外，吊钩、吊具等也可被 认为是用于定位的设备，允许通过在起重机绳或吊索上挂起以实现定位。优选地，所述水下单元包括用于确定位置与定向的设备，其包括水下单元中的回转仪、可选连接的ROV的定位系统、以及水下单元、井口模块和装备以及井口仪器中的可选的另外的位置传感器、以及工具和井口模块或装备上的可选的摄像机(camera)。所述工具包含用于测试和试运行的设备，其优选地包括流体库(fluidbank)，比如用于密封和压力试验的氮气蓄能器(nitrogen gas accumulator)和气缸；和用于将水下单元机械连接到井口和在机械性功能例如阀功能和液压液填充的运转试验之后断开水下单元的设备，例如在水下单元中的或/和在经由热入扣或相似物连接的可选的ROV系统中的MEG库和液压动力单元。优选地，水下单元具有液压动力单元，其包括由ROV的液压设备驱动的液压马达，水下单元的液压回路方便地使用MEG作为液压流体。本发明还提供用于从船上利用船用起重机并使用本发明的工具来安装水下井口模块或装备比如XT(采油树)的方法，其特征在于，部署井口模块或装备，所述井口模块或装备使用机械连接器和船用起重机被可释放地连接到所述工具的水下单元，但是没有任何脐带管或管线从水面提供液体或气体，而是使用如连接到无液电气的或光电的脐带管的所述工具或用来定位和连接到海底井口的R0V。优选地，所述方法还包括用于压力与功能测试的步骤，并在上述测试之后从井口模块或装备断开所述工具。进一步地，本发明提供用于水下井口模块或者装备的压力测试的设备，其特征在于，所述设备包含充有气体的蓄能器(gas filled accumulator)和充有气体的气缸(gasfilled cylinder)，具有用于密封地机械连接的连接器和用于动力供给和控制的连接器，以便用于可操作性地连接到水下井口模块或装备来进行测试。所述设备被包括在本发明所述的工具中或是被包括于或可释放地连接到其它的水下装备，如泵，压缩机和水下模块。而且，本发明提供用于从船上利用船用起重机并利用本发明的所述工具来安装水下井口模块比如采油树和相似的装备的方法，其特征在于将充有气体的蓄能器和充有气体的气缸、以及用于动力供给和控制的连接器密封地连接到所述水下模块或者装备，通过打开蓄能器将水从要被测试的容积排空，以便将水替换为气体，通过操作气缸，加压到测试压力，以及监测压力，持续规定的时间段。附图本发明通过4个附图被示出，其中图I示出了根据本发明的、在连接到井口之前的工具，图2示出了仍在连接到井口之前、但连接到ROV时的图I所示的工具，
图3示出了连接到井口的图I和图2所示的工具，以及图4是本发明的工具的更详细的说明。详细说明参考
图1，图I示出了依据本发明的工具，更具体的是所述工具的水下单元1，其可释放地连接到水下采油树2，以用于连接到水下井口 3。所述组件当从船4上悬挂时被设置。同样地，ROV 5被示出，从船上被操纵。然后参考图2，图2示出了 ROV已经停靠到水下单元I。在所示实施方案中，水下单元I的组件和采油树2悬挂在船上的绳索上，电力和控制 信号经由R0V，经由ROV的光电脐带管被提供，使用ROV的液压动力单元经由液力变矩器泵(hydraulic converter pump)来驱动水下单元的液压系统。可选的是，水下单元可被直接连接到无液脐带管(fluidless umbilical),水下单元本身包括用于操控和测试机械的、电气的和任何其他装置的所有设备，或这些设备可在全部或很大程度上从ROV系统提供。同时，观察用ROV可被用来帮助操作。所示的水下单元重约24公吨，所述可释放地连接的采油树重约40公吨。图3所示出的采油树2被连接到井口 3。在测试连接、阀功能和与水下系统中所有传感器的通信之后，所述水下单元I从采油树断开连接。图4是本发明所述的工具的更详细的说明。相似的零件在所有附图中被命名为同样的参考数字。图4还清楚地展示了水下单元上的ROV接配站，如插座6和热入扣7被示出。
权利要求
1.一种用于从船上利用船用起重机对井口模块例如采油树以及相似装备进行水下安装和测试的工具，其特征在于，所述工具包括 水下単元，其包括用于可释放地连接到水下井口模块或装备的连接器、用于定位的设备和用于测试的设备，以及用于电カ和电气控制和/或光控制的连接器。
2.根据权利要求I所述的工具，其特征在干，当只有电カ和电气控制和/或光控制的信号在水面位置与井口区域之间传输时，所述工具没有经由脐带管或其它的压力管路从水面供应液压液或气体。
3.根据权利要求I或2所述的工具，其特征在于，所述工具包括用于将所述水下单元连接到ROV (远程操作装置)以便经由所述ROV和其脐带管从上面的控制单元实现所述水下単元的动カ供给和控制的设备。
4.根据权利要求I所述的工具，其特征在于，除船上的起重机之外，所述用于定位的设备还包括集成在所述工具中的推进器和从可选择的、停驻的ROV施加的推力。
5.根据权利要求I所述的工具，其特征在于，所述水下単元包括用于确定位置和定向的设备，所述用于确定位置和定向的设备包括所述水下単元中的回转仪，可选择性连接的ROV的定位系统，以及所述水下単元、井口模块和装备以及井口仪器中的可选的另外的位置传感器，以及所述工具和井口模块或装备上的可选的摄像机。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的工具，其特征在于，所述工具包括用于测试和试运转的设备，所述用于测试和试运转的设备包括流体库，诸如用于密封和压カ测试的氮气蓄能器和气缸；和用于将所述水下単元机械连接到所述井口和在机械性功能例如阀功能和液压液填充的运转试验之后断开所述水下単元的设备，例如在所述水下単元中的或/和在经由热入扣或相似物连接的可选的ROV系统中的MEG库和液压动カ单元。
7.一种从船上使用船用起重机并使用如权利要求1-6中任一项所述的工具来安装水下井ロ模块例如采油树和类似的装备的方法，其特征在干，部署井ロ模块或装备，所述井ロ模块或装备使用船用起重机被可释放地连接到所述工具的水下単元，但是没有任何脐带管或管线从水面提供液体或气体，而是使用如连接到无液电气的或光电的脐带管的所述工具或用来定位和连接到海底井ロ的R0V。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用于压カ和功能测试的步骤，以及在所述测试后从井口模块或装备断开所述工具。
9.一种用于水下井口模块或装备的压カ测试的设备，其特征在于，所述设备包括充有气体的蓄能器和充有气体的气缸，具有用于机械密封连接的连接器和用于动カ供给和控制的连接器，以可操作性地连接到所述水下井口模块或装备来进行测试。
10.一种用于使用根据权利要求9所述的设备对水下井口模块或装备进行压カ测试的方法，其特征在干， 将充有气体的蓄能器和充有气体的气缸，以及用于动カ供给和控制的连接器密封地连接到所述水下模块或装备， 通过打开所述蓄能器将水从要被测试的容积排空，以便将水替换为气体， 通过操作所述气缸，加压到测试压力，以及 监测压力，持续规定段的时间。
全文摘要
本发明提供了用于在船上利用船用起重机在水下安装和测试井口模块比如采油树和相似装备的工具，其特征在于，所述工具包括水下单元(1)，其包括用于可释放地连接到水下井口模块或装备(2)的连接器、用于定位的设备和用于测试的设备、以及用于电力和电气控制和/或光控制的连接器。
文档编号E21B47/10GK102834583SQ201180018723
公开日2012年12月19日 申请日期2011年4月13日 优先权日2010年4月14日
发明者安德斯·毕灵顿, 阿尔·辛内斯, 克里斯汀·索维克 申请人:阿克海底公司