专利名称：钻采水下油气田的系统和方法
技术领域：
本发明公开了用于钻采水下油气田的系统和方法。
技术背景由于离岸油气开采的目前趋势进展到更深水的区域，并且油气价 格持续下降，对工业来说日益需要开发出成本有效的解决方案以便开 发深水中的小油气田。用于这种情况的一般解决方案是将开采设备保持在"主平台"上并且利用管线和隔水管(riser)将深水井连接至平台。主平台可有能 力对位于平台正下方的油气田进行某些直接竖直通道(direct vertical access) (DVA)钻井。对相邻的周围区域进行另外的钻井是利用移 动式离岸钻井单元实现的，例如钻井船、半潜式或自升式钻井平台。 来自周围井的产量被生产至水下采油树(trees)，然后多个井在管汇 处聚集，组合的产量通过管线连接至生产设备。水下采油树控制装置 的支承设备，比如液压装置和电动力装置，化学剂注入泵和罐以及控 制台，可以容纳在主平台上。该水下采油树控制装置可经由长控制管 缆(umbilical)来实现，该控制管缆包括电导体、液压管路和铺设在 管线旁边的化学剂注入管路。随着系接距离增加以及水深增加，常规 钻采系统的成本和技术挑战可能增加。现在参照图1，其显示了一种现有技术的常规水下钻采系统。系 统100位于具有底部108的水体104中。生产主机102位于水体104 中的固定位置处。井组130包括通过跨接管(jumper )连接至管汇106 的井110、 112、 114和116。管汇通过隔水管107连接至生产主机102。 在将产品通过出口 120送到另一个位置之前，生产主机102可以对生 产出的流体和气体进行各种处理，该出口 120可用于供给管线或装载处理可包括分离油、水和气体；电、化学和/ 或热处理；破乳；从流中去除不希望的成分；将水或其他成分重新注 入到一个或多个井中；和/或本领域已知的其他处理中一项或多项。有时，生产主机102可用于钻出具有直接竖直通道的井组130。 其它时间，移动式离岸钻井单元302可用于钻出井组130。在所有情 况下，需要移动式离岸钻井单元302来钻出相邻井组230和330，生 产主机102不具有用于相邻井组230和330的通道。对于系统100来 说，生产主机102是系统的永久部分，而移动式离岸钻井单元302在 需要钻出一个或多个井的任何时候投入使用。如图所示的，移动式离岸钻井单元302正在钻新井314。隔水管 307将移动式离岸钻井单元302连接至井314的井口 ，该井口可包括 水下防喷器和/或本领域已知的其他水下井口装置。井组230包括连接至管汇206的井210、 212、 214和216。管汇 206通过隔水管107、管汇106和流送管线(flowline) 220连接至生 产主机102。井组330包括连接至管汇306的井310和312。管汇306 通过隔水管107、管汇106和流送管线320连接至生产主机102。替代 地，管汇306可连接至管汇206，该管汇206随后可连接至管汇106。美国专利NO. 6,752,214公开了 一种从水下油气井生产碳氢化合 物的系统，其包括设置在井上方的无人浮式平台，该平台包括用于将 盘管或钢丝绳工具等等插入井中从而用来在井中或对井进行维修、控 制或进行其他操作的设备；连接平台和井的竖直通道隔水管；连接平 台和井的控制管缆；适用于接收生产出的碳氢化合物的主设备以及连 接井和主设备的生产管线，该生产管线包括位于井和主设备之间的至 少一个通道端口 (access port)。在此引入美国专利No. 6,752,214的 全文以供参考。现有技术需要用于钻采多个相邻的含油和/或气的水下油气田的 改进系统和方法。现有技术还需要用于由单个钻采船(drilling and production vessel)来钻采多个相邻的含油和/或气的水下油气田的更有效的系统5和方法o现有技术还需要用于由移动式钻釆船来钻采多个相邻的含油和/ 或气的水下油气田的更有效的系统和方法。通过阅读本说明书及其附图和权利要求，本发明的这些及其他需 要对本领域技术人员来说是显而易见的。发明内容所公开的发明的一个方面提供了一种系统，其包括移动式离岸钻 井单元，由该移动式离岸钻井单元钻出的第一井组，由该移动式离岸 钻井单元钻出的第二井组，其中该移动式离岸钻井单元包括适用于处 理来自第一井组和第二井组的产品的处理设备。所公开的发明的另一方面提供了一种钻采水下油气田的方法，其 包括利用移动式离岸钻井单元钻出第一井组，将第一井组与第一管汇 连接在一起，利用移动式离岸钻井单元钻出第二井组，将第二井组和 第二管汇连接在一起，利用流送管线将第一管汇连接至第二管汇，利 用流送管线将第一管汇和第二管汇中的至少一个连接至移动式离岸钻 井单元，和利用移动式离岸钻井单元处理来自第一井组和第二井组的产品。本发明的优点包括下述中的一个或多个用于钻采多个相邻的含油和/或气的水下油气田的改进系统和方法。用于由单个钻釆船来钻采多个相邻的含油和/或气的水下油气田 的改进系统和方法。用于由移动式钻釆船来钻采多个相邻的含油和/或气的水下油气 田的改进系统和方法。
图1图示了一种钻采系统。 图2a图示了一种钻采系统。6图2b图示了一种钻采系统。图2c图示了一种钻采系统。图2d图示了一种钻采系统。图3图示了一种钻采系统。图4图示了一种钻采系统。图5a-5f图示一种钻采系统的安装。图6a-6c图示了井和管汇系统的扩展。
具体实施方式
在本发明的一个实施例中提供了 一种系统，其包括移动式离岸钻 井单元，由该移动式离岸钻出单元钻出的第一井组，由该移动式离岸 钻井单元钻出的第二井组，其中该移动式离岸钻井单元包括适用于处 理来自第一井组和第二井组的产品的处理设备。在一些实施例中，该 系统还包括适用于收集来自第一井组的产品的第一管汇。在一些实施 例中，该系统还包括适用于收集来自第二井组的产品的第二管汇。在 一些实施例中，第一管汇通过流送管线连接至第二管汇。在一些实施 例中，该移动式离岸钻井单元是浮式的。在一些实施例中，该系统还 包括连接至该移动式离岸钻井单元的气体和液体出口管路。在一些实 施例中，该系统还包括由该移动式离岸钻井单元钻出的第三井组。在本发明的一个实施例中，提供了 一种钻采水下油气田的方法， 其包括利用移动式离岸钻井单元钻出第一井组，将第一井组与第一管 汇连接在一起，利用移动式离岸钻井单元钻出第二井组，将第二井组 和第二管汇连接在一起，利用流送管线连接第一管汇和第二管汇，利 用流送管线将第一管汇和第二管汇中的至少一个连接至移动式离岸钻 井单元，和利用移动式离岸钻井单元处理来自第一井组和第二井组的 产品。在一些实施例中，该方法还包括利用移动式离岸钻并单元钻出 第三井组和将第三井组与第三管汇连接在一起。现在参照图2a，其图示了一种水下钻采系统400。该系统400位 于具有底部408的水体404中。联合钻采船402位于水体404中的第一位置。井组430包括通过跨接管连接至管汇406的井410、 412、 414 和416。管汇通过流送管线432连接至钻采船402。
钻采船402正在钻井416。钻釆船402通过隔水管407连接至井 416。井416可包括井口、套管/衬管悬挂器、水下防喷器和/或本领域 已知的其它水下井口装置。
钻采船402可以在通过出口 420将产品传送到另一个位置之前对 从井组430生产出的流体和气体进行各种处理，该出口可用来供给管 道或装载用于运输产品的船只。处理可包括分离油、水和气体；电、 化学和/或热处理；破乳；从流中去除不希望的成分；将水或其他成分 重新注入到一个或多个井中；和/或本领域已知的其他处理中的一项或 多项。
钻采船402正在用于钻具有直接竖直通道的井组430,以及处理 来自井组430的产 品。
现在参照图2b，其图示了正在钻井组530的水下钻采系统400。 钻采船402已经从图2a的位置移开，并且现在正用来钻具有直接竖直 通道的井组530，以及处理来自井组430和井组530的产品。
来自井组430中的井410、 412、 414和416的产品在管汇406处 被收集并通过流送管线433传送到管汇506。来自井组530中的井510、 512、 514和516的产品也在管汇506处被收集。来自井组430和井组 530的产品通过流送管线532从管汇506传送到钻采船402。
钻采船402正在钻井516。钻采船402通过隔水管407连接至井 516。井516可包括井口、套管/衬管悬挂器、水下防喷器和/或本领域 已知的其它水下井口装置。
现在参照图2c,其图示了正在钻井组630的水下钻采系统400。 钻釆船402已经从图2a和2b的位置移开，并且现在正用来钻具有直 接竖直通道的井组630，以及处理来自井组430、井组530和井组630 的产品。
来自井组430中的井410、 412、 414和416的产品在管汇406处 被收集并通过流送管线433传送到管汇506。来自井组530中的井510、512、 514和516的产品在管汇506处被收集。来自井组430和井组530的产品通过流送管线533从管汇506传送到管汇606。来自井组630中的井610、 612和614的产品在管汇606处净皮收集。来自井组430、井组530和井組630的产品通过流送管线632从管汇606传送到钻采船402。
钻采船402正在钻井614。钻采船402通过隔水管407连接至井614。井614可包括井口、套管/衬管悬挂器、水下防喷器和/或本领域已知的其它水下井口装置。
在一些实施例中，其它井组可以利用钻采船402来钻，连接至管汇，并且所有井组管汇通过一个或多个流送管线连接起来，然后将来自所有井组的产品传送到钻采船402以用于处理和输出。
现在参照图2d，在一些实施例中，图2d显示了正在重新开采井组430中的井414的水下钻采系统400。钻采船402已经从图2b和2c的位置移开，并且现在正在用来重新开采井组430中具有直接竖直通道的井414，和/或钻井组430中的另外的井(未示出)，以及处理来自井组430、井组530和井组630的产品。
来自井组630中的井610、 612和614的产品在管汇606处被收集并通过流送管线533传送到管汇506。来自井组530中的井510、 512、514和516的产品在管汇506处被收集。来自井组630和井组530的产品通过流送管线433从管汇506传送到管汇406。来自井组430中的井410、 412、 414和416的产品在管汇406处被收集。来自井组430、井组530和井组630的产品通过流送管线432从管汇406传送到钻采船402。
钻采船402正在钻井414。钻采船402通过隔水管407连接至井414。井414可包括井口、套管/衬管悬挂器、水下防喷器和/或本领域已知的其它水下井口装置。
现在参照图3，在一些实施例中，图3显示了处理来自钻井中心l-4:DCl、DC2、 DC3和DC4的油和/或气体产品的水下钻采系统500。
主机502固定在DC4处。主机502可用来钻DC4中的另外的井。
9DC4具有水下系统546d。来自DC4中井的产品进入管汇506d。管汇506d可通过控制管缆544d从主机502进行控制。然后产品通过流送管线532d从水下系统546d进入主机，该流送管线532d经由竖直部分进入浮式连接器540d，然后经由柔性部分到主机502。主机502将产品处理为成品油和成品气体。油通过经由不同的柔性部分被送回到水下系统546d，所述柔性部分连到浮式连接器540d，经由竖直部分，并连到水下系统546d。在水下系统546d处，将油输入油输出管路420a。气体同样从主机502传送到水下系统546d，并且输入气体输出管路420b。
DC3具有水下系统546c。来自DC3中井的产品进入管汇506c。管汇506c可以通过控制管缆544c从主机502进行控制，该控制管缆在浮式连接器540c处连接至控制管缆542c。然后产品通过流送管线533c从水下系统546c进入水下系统546d，然后通过流送管线532d进入主机，该流送管线532d经由竖直部分到浮式连接器540d，然后经由柔性部分到主机502。主机502将产品处理为成品油和成品气体。油通过不同的柔性部分被送回到水下系统546d，所述柔性部分连到浮式连接器540d，经由竖直部分，并连到水下系统546d。在水下系统546d处，将油输入油输出管路420a。气体同样从主机502传送到水下系统546cd并且输入气体输出管路420b。
DC1具有水下系统546a。来自DC1中井的产品进入管汇506a。管汇506a可以通过控制管缆544a从主机502进行控制，该控制管缆在浮式连接器540a处连接至控制管缆542a。然后产品通过流送管线533a从水下系统546a进入水下系统546c，然后通过流送管线533c进入水下系统546d,然后经由流送管线532d到主机，该流送管线532d经由竖直部分到浮式连接器540d，然后经由柔性部分到主机502。主才几502将产品处理为成品油和成品气体。油^皮通过不同的柔性部分净皮送回到水下系统546d，所述柔性部分连到浮式连接器540d，经由竖直部分，并连到水下系统546d。在水下系统546d处，将油输入油输出管路420a。气体同样从主机502传送到水下系统546d,并且输入气
10体输出管路420b。
DC2具有水下系统S46b。来自DC2中井的产品进入管汇506b。管汇506b可以通过控制管缆544b从主机502进行控制，该控制管缆在浮式连接器540b处连接至控制管缆542b。然后产品通过流送管线533b从水下系统546b进入水下系统546a，然后通过流送管线533a引到水下系统546c，然后通过流送管线533c到水下系统546d,然后通过流送管线532d到主机，该流送管线532d经由竖直部分到浮式连接器540d，然后经由柔性部分到主机502。主机502将产品处理为成品油和成品气体。油通过不同的柔性部分4皮送回到水下系统546d，所述柔性部分连到浮式连接器540d,经由竖直部分，并连到水下系统546d。在水下系统546d处，将油输入油输出管路420a。气体同样从主机502传送到水下系统546d，并且输入气体输出管路420b。
现在参照图4，在一些实施例中，图4显示了处理来自钻井中心1-4: DC1、 DC2、 DC3和DC4的油和/或气体产品的水下钻采系统。主机502位于DC4处。
DC2具有许多产品引入管汇的井，该管汇收集将置于流送管线中的产品，其流向DC1。 DC1具有许多产品引入管汇的井，该管汇收集将与来自DC2的产品一起置于流送管线中的产品，其流向DC3。 DC3具有许多产品引入管汇的井，该管汇收集将与来自DC1、 DC2的产品一起置于流送管线中的产品，其流向DC4。 DC4具有许多产品引入管汇的井，该管汇收集将与来自DC1、 DC2和DC3的产品一起置于流送管线中的产品，其流向主机502以待处理。
现在参照图5a-5f，在一些实施例中，图5a-5f显示了一种带有钻井中心l-4 : DC1、 DC2、 DC3和DC4的水下钻采系统500的合适的安装。
在图5a中，安装DC1。 DC1具有水下系统546a。浮式连接器540a锚定在海床上，并且连接至流送管线532a及其他管路。水下系统546a可通过连接至浮式连接器540a的控制管缆544a来控制。油输出管路420a和气体输出管路420b连接至水下系统546a从而输出处理过的油和气体。
在图5b中，主机502通过使用系绳、锚和/或推动器安装在DC1上方。流送管线532a及其他管路从浮式连接器540a连接至主机502。
在图5c中，安装DC2。DC2具有水下系统546b。浮式连接器540b锚定在海床上，并且连接至流送管线532b及其他管路。水下系统546b可通过连接至浮式连接器540b的控制管缆544b来控制。油输出管路420a和气体输出管路420b连接至水下系统546b从而输出处理过的油和气体。流送管线533b用来使来自水下系统546b的产品流到水下系统546a，然后通过流送管线532a流到主机502。
主机502已经被用来钻水下井。井产生液体和/或气体，这些液体和/或气体在506a处被收集，并且通过流送管线532a引入水下系统546a和水表面。
在图5d中，主机502通过使用系绳、锚和/或推动器安装在DC2上方。流送管线532b及其他管路从浮式连接器540a连接至主机502。
在图5e中，安装DC3。 DC3具有水下系统546c。浮式连接器540c锚定在海床上，并且连接至流送管线532c及其他管路。水下系统546c可通过连接至浮式连接器540c的控制管缆544c来控制。油输出管路420a和气体输出管路420b连接至水下系统546c从而输出处理过的油和气体。流送管线533a用来使来自水下系统546c的产品流到水下系统546a,通过流送管线533b流到水下系统546b，然后通过流送管线532b流到主机502。
在图5f中，已经完成系统的安装。主机502已经移到DC4,在该处，该主机被用来钻DC4中的井，以及处理来自所有钻井中心的产品。应该想到的是可以安装多于或少于4个钻井中心，例如从大约2个到大约10个，或者从大约3个到大约6个。
在一些实施例中，主机502可用来处理来自许多钻井中心的产品，以及用来钻出钻井中心的其他井。在一些实施例中，主机502可用来处理来自许多钻井中心的产品，以及用来重新开采一个钻井中心的井。
现在参照图6a-6c，在一些实施例中，图6a-6c显示了井和管汇系
12统的扩展。
在图6a中，管汇706a已经安装好并连接至流送管线707。井710、 712、 714、 716、 718和720被钻好并连接至管汇706a。
在图6b中，另外的井被钻好并连接至另外的管汇706b。管汇706b 已经安装好并连接至管汇706a。井722、 724、 726、 728、 730和732 被钻好并连接至管汇706b。
在图6c中，另外的井被钻好并连接至另外的管汇706c。管汇706c 已经安装好并连接至管汇706b。井734、 736、 738、 740、 742和744 被钻好并连接至管汇706c。
在一些实施例中，可以根据需要来安装另外的井和管汇从而扩展 油气田。
本领域技术人员应意识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况 下，所公开的实施例、结构、材料和方法可进行许多改进和变型。因 此，随后所附的权利要求的范围及其功能等效物不应该受在此描述和 图示的特定实施例的限制，因为这些实施例在本质上仅仅是示例性的。
1权利要求
1.一种用于钻采水下油气田的系统，包括移动式离岸钻井单元；由所述移动式离岸钻井单元钻出的第一井组；由所述移动式离岸钻井单元钻出的第二井组；其特征在于，所述移动式离岸钻井单元包括适用于处理来自第一井组和第二井组的产品的处理设备。
2. 如权利要求l所述的系统，还包括适用于收集来自第一井组的 产品的第一管汇。
3. 如权利要求l-2中一项或多项所述的系统，还包括适用于收集 来自第二井组的产品的第二管汇。
4. 如权利要求2和3所述的系统，其中所述第一管汇通过流送管 线连接至第二管汇。
5. 如权利要求1-4中的一项或多项所述的系统，其中所述移动式 离岸钻井单元是浮式的。
6. 如权利要求1-5中一项或多项所述的系统，还包括连接至所述 移动式离岸钻井单元的气体和液体输出管路。
7. 如权利要求1-6中一项或多项所述的系统，还包括由所述移动 式离岸钻井单元钻出的第三井组。
8. —种钻采水下油气田的方法，包括 利用移动式离岸钻井单元钻出第一井组；将第一井组与第一管汇连接在一起； 利用所述移动式离岸钻井单元钻出第二井组； 将第二井组与第二管汇连接在一起； 利用流送管线将第一管汇连接至第二管汇； 利用流送管线将第一管汇和第二管汇中的至少一个连接至所述移 动式离岸钻井单元；和利用所述移动式离岸钻井单元处理来自第一井组和第二井组的产口口 o
9.如权利要求8的方法，还包括利用所述移动式离岸钻井单元钻 出第三井组和将第三井组与第三管汇连接在一起。
全文摘要
本发明公开了一种系统，其包括移动式离岸钻井单元，由该移动式离岸钻井单元钻出的第一井组，由该移动式离岸钻井单元钻出的第二井组，其中该移动式离岸钻井单元包括适用于处理来自第一井组和第二井组的产品的处理设备。
文档编号E21B7/04GK101517188SQ200780034912
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月19日 优先权日2006年9月21日
发明者A·P·威廉斯, W·E·肖特三世 申请人:国际壳牌研究有限公司