一种单立柱式井口生产作业平台的制作方法

本发明涉及海洋油气开发领域，涉及一种单立柱式井口生产作业平台。

背景技术：

在我国浅水海域，已探明出了很多边际油田。所谓边际油田，是指那些探明产量较小(单个油田可采储量大约在10万吨到200万吨之间)、地理位置分散且离其他大油田的距离较远、采用传统开发模式开发经济效益较差的油田。

一个完整的油田开发需要具备钻(修)-采-储–运四个过程。我国现有传统浅水油田的开发模式主要包括以下部分：(1)单个或多个井口平台；(2)生产储卸油轮(fpso)；(3)系泊fpso的导管架及单点系统；(4)连接井口平台与fpso的海底管道。

其中井口平台一般为导管架形式的平台，井口平台搭载采油树；fpso由一个单点系泊系统系泊与一个导管架上；井口平台将原油混合物通过海底管道输送至fpso上进行生产并储存，同时fpso通过电缆给井口平台供电和生活、作业所需液体；穿梭油轮定期来到fpso处将原油运输至陆地。

目前常用的用于系泊fpso的系泊平台，与井口平台是形式完全不同的两种导管架，不能通用，fpso系泊于系泊平台，然后又通过海底管道与井口平台连接，为了预留安全距离，就需要埋设造价不菲的海底管道。对于产量大且数目密集的油田，系泊平台与井口平台及对应设置的海底管道的造价可以均摊至多个油田，并且具有很高的稳定性，可以获得理想的经济效益；但针对边际油田，则明显不适宜，原因在于，边际油田的单位产量要低于密集高产油田，针对单一边际油田，则装备投资可能高于获得的收益，或者仅仅能获得很低的收益，受限于此，目前有一些边际油田的开发都被暂时搁置。

出于经济性要求的考量，考虑如下的操作模式进行边际油田开发：

对距离已开发油田20km以内的边际油气田，利用一座井口平台、一条海底管道、一条海底电缆将其生产的油气田送入该已开发的油田，并利用已开发油田输送能源及其他所需要的补给。

采油作业过程中除了需要输送能源和补给，还需要设置相应的维护措施，输送可以通过海底管线实现，但相应维护措施则需要维修装备转移到井口平台进行操作，每次进行维护都需要耗费相当的工作量，而且受限于海况，如果海况不佳，则很多维护作业都只能等待，从而影响生产效率。故而，存在通过改变现有井口平台结构以适应边际油田开发的经济性要求的需求。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现要素：

本发明针对背景技术存在的不足，旨在提供一种能够改善边际油田开发的经济性指标的生产作业平台。能够提高采油作业设备布置的紧凑型，减少设施数量、降低投入成本；并且具有良好的安全性和稳定性；还同时支持在一个平台集成修井、生产、动力、储油、外输、生活等功能。

本发明采取的技术方案是：

一种单立柱式井口生产作业平台，包括：

立柱柱体，所述立柱柱体为中空结构；

设置于所述立柱柱体的底部的定位安装组件；

设置于所述立柱柱体的顶部的采油作业平台，所述采油作业平台上设置有采油作业组件；

设置于所述立柱柱体的内部的至少一个筒内井槽，所述筒内井槽能够连接至所述采油作业平台。

通过上述技术方案，通过围绕中空的立柱柱体设置：在立柱柱体底部的定位安装组件，将立柱柱体稳固地安放在油田的海域内。在立柱柱体内部设置筒内井槽，可设置多个，例如3到六个，能够支持进行采油作业，其中采油作业组件设置在转台顶部的采油作业平台，合理设置立柱柱体结构,实现了将采油作业所需的各功能均集成在基于同一个立柱柱体的生产作业平台，也就是说，针对海底传输的模式，无需配置fpso，省去了在单点系泊导管架，以及导管架与井口平台之间设置的海底管道，能够大幅度降低边际油田的发开成本，具有非常高的推广价值。

作为优选的实现方式，所述定位安装组件包括若干桩基以及连接所述桩基与立柱柱体的导管。

作为优选的实现方式，所述定位安装组件包括沿立柱柱体底部向下延伸的桩基柱体。

可选的，将所述立柱柱体与所述桩基柱体一体成型，也就是用立柱柱体的底部的一端作为单桩桩基，夯入海底进行固定。定位安装组件的形式可以根据不同的海况进行选择，也可以同时配合多种定位方式。

作为优选的实现方式，所述立柱柱体的中空部分的径向尺寸为2米至6米。

作为优选的实现方式，所述筒内井槽包括与所述采油作业平台或者采油作业组件连接的隔水管；

所述立柱柱体内部设置有支撑所述隔水管的定位隔离结构。

作为优选的实现方式，所述隔水管数量为多个；

所述定位隔离结构包括：

多个套设在所述隔水管外部的定位环，各定位环依次通过连接筋连接；

与所述定位环和/或连接筋连接的径向支撑；所述径向支撑抵靠或者连接于所述立柱柱体的中空部分的内壁。

通过定位隔离支持多个筒内井槽在立柱柱体内部布置，并且通过定位隔离结构，可以支持多钻井的稳定生产。

作为优选的实现方式，所述隔水管围绕所述立柱柱体的轴线呈环向均布。

作为优选的实现方式，所述采油作业平台包括井口甲板，所述采油作业组件包括采油树，管汇终端以及生产辅助系统中的至少一个。

生产辅助系统为传统油田发开作业装备包括不限于：供电设施，控制仪器设施，吊装设施，消防设施，安全设施，监测设施。

作为优选的实现方式，所述采油作业平台还包括设置于所述井口甲板上方的修井甲板，用以承载修井装备。

修井装备优选液压修井，也可以配合传统修井机承载相关修井设施，主要提供供钻井(修井)立管深入筒内井槽的功能。

作为优选的实现方式，所述采油作业平台还包括：管汇甲板和/或注水甲板和/或登船甲板。

作为一种单立柱式井口生产作业平台的应用，配合临近已开发油田共享部分能源设施，共同实现产油、储油作业，形成油田网络。该系统由于无需系泊fpso，故而抗风浪能力很强，并且整体设施大幅精简、投入成本大大减少，而依托于已开发油田，能够同时具备修井、生产、动力、外输、生活所有功能，使得很多与已开发油田临近的边际油田开发具有经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1绘示了本发明一实施例中单立柱式井口平台的整体结构示意图。

图2绘示了本发明一实施例中单立柱系泊式井口平台的上半部分的局部结构示意图。

图3绘示了本发明一实施例中单立柱式井口平台中立柱柱体的横向剖解示意图。

附图标记说明：

2、立柱柱体；

3、定位安装组件；

5、井口甲板；

6、采油树；

7、管汇终端；

8、修井甲板；

9、液压修井机；

21、隔水管；

22、定位隔离结构。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在结合附图描述本发明所提供的可选的实现方式之前，首先对本发明的技术构思进行介绍。

故而本发明旨在实现的技术目的为：针对单个孤立的浅水边际油田，采用一套系统同时具备修井、生产、动力、外输、生活所有功能，同时设施数量尽可能少，投入成本尽可能低；并且正常工作状态下同时可进行修井，不需要停产；还无需顾虑恶劣海洋环境影响。

而实现上述技术目的的核心即在于采用中空的立柱式平台结构，在立柱柱体的中空的内部布置至少一个，优选多个筒内井槽，并通过定位隔离措施，让多个钻井都独立工作而不互相干涉。并且输送管线通过海底管道和海底电缆对接到临近已开发油田，可以无需进行fpso的系泊，以避免因fpso受海浪海风冲击载荷，故而能够抵受极端恶劣的海况。

如图1至图3所示，描绘了单立柱式井口生产作业平台的结构构成。

单立柱系泊式井口生产作业平台主要包括立柱2，定位安装组件3，井口甲板5，采油树6，管汇终端7，修井甲板8及液压修井机9。

其中，立柱柱体的直径大约2米至6米，可以通过打桩锤打入海床中，并具有一定深度，内部中空可阵列设置筒内井槽以布置钻井立管或生产立管。立柱底部具有3个导管呈120度分布，每个导管外端通过桩基打桩固定于海底。

井口甲板设置于立柱柱体的顶部，每根立管顶部在井口甲板处设有采油树，每个采油树汇聚到井口甲板上的管汇终端。井口甲板上方设有修井甲板，并布置有液压修井机。管汇终端将连接海底管道及电缆，用于在平台与邻近已开发油田之间输送能源和已开采的原油。

如图3所示，位于立柱柱体2的中空结构内的是隔水管21，构成筒内井槽。隔水管21的数量和排列可根据管径和油田需求而定，隔水管内可供立管伸入，立管包括生产立管和注水立管，生产立管将海底的原油混合物从海底抽至井口甲板5上的采油树6处，注水立管则从上方采油树6处将水打入海底油井中。井口甲板5上的管汇终端7用于汇聚所有采油树6的线路，除了通向采油树6的油、水管道，还有电缆，而这些油、水、电最终都需要连接到邻近的已开发油田。

当需要修井时，不必停止生产，只需要暂停所需修井的采油树，取出生产或注水立管，换成钻井立管，通过修井机9进行修井，修井完成后，再换成生产立管进行生产。

此外，作为可以基于前述方案实施的实现方式：

单立柱系泊式井口生产作业平台上方的甲板数量不限于井口甲板和修井甲板，还可增加其他生产作业所需甲板，例如管汇甲板、注水甲板、登船甲板等。

立柱柱体底部的定位安装组件的结构不限于3个斜撑呈120度角的形式，可根据海底实际情况和结构设计选择其他形式，如框架支撑、单侧斜撑、斜拉锁固定等。支撑腿与海底固定不限于打桩连接，也可使用吸力锚。还可以直接用立柱柱体作为单桩桩基夯入海床。

修井方式不限于液压修井机，也可在修井甲板上方安装井架，采用传统的修井机。

此外，虽然本发明的方案是针对边际油田开发提出，但本发明并不限定方案的应用环境，在符合经济性和装备安全稳定的条件下，本发明的方案也可以实施在非边际油田中，以多平台方式，构成“平台网络”。