用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的方法和系统的制作方法
【专利摘要】用于将钢丝绳调整从浮船(4)调整到水下油井中的方法，包括：a)在钻井船(4)的甲板(4A)处将管状钻具立管(1)布置成大致水平位置；b)将钢丝绳组件(7A)与钢丝绳(7A)相连接，该绳与布置在甲板(4A)处的绞车(7B)相连接；c)将钢丝绳组件(7A)插入到钻具立管(1)中以使钢丝绳(7)沿着连接到钻具立管(1)的第一端(1A)上的立管滑轮(8)通过；d)将钻具立管(1)的第一端(1A)与起重机吊钩(2)相连接，该吊钩在连接到邻近甲板(4A)的钻井船(4)的侧壁(4B)上的导引套筒(5)上方将钻具立管(1)提升到直立位置，f)用起重机降下钻具立管(1)穿过导引套筒(5)以使钻具立管(1)的第二端(1B)位于水下并且钻具立管(1)的第一端(1A)和立管滑轮(8)位于甲板(4A)上方；和g)当将钢丝绳(7)从绞车(7B)退绕以将钢丝绳组件(7A)从钻具立管(1)降下穿过水(11)进入水下油井中时，用起重机升沉补偿机构控制钻具立管(1)和立管滑轮(8)相对于海底的运动。
【专利说明】用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的方法和系统
[0001]与相关申请的交互参考
[0002]本申请要求在2011年12月29日提交的美国临时申请61/581，193的利益，并且要求对2011年12月30日提交的欧洲专利申请N0.11196263.5的优先权，上述两个申请以参引方式并入本文。
【背景技术】
[0003]本发明涉及将钢丝绳从浮船调整(intervention)到水下油井中的方法和系统。
[0004]美国专利6，216，789描述了将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的方法和系统。
[0005]该现有技术文献公开了一种计算机控制式升沉补偿钢丝绳测井绞车系统，其补偿波浪运动对于从浮船悬挂下来的钢丝绳工具的影响。通过钢丝绳速度的改变，使得船的竖向运动被测量并被物理地补偿，以便在受控制的速度下得到测井数据。在该物理补偿中的任何误差都由深度测量系统检测，并被用来调节实际深度(在该实际深度处将记录测井工具测量值)。
[0006]有必要解决与从美国专利6，216，789中得知的方法和系统有关的两个问题:
[0007](I)克服对于将长的、易损坏而又柔性的钢丝绳钻具组(toolstring)从浮船的甲板竖立(upending)和悬伸(overboarding)到水中的困难；以及
[0008](2)对钻具组在水下进行精确地升沉补偿，以便安全地用钢丝绳工具插入水下设备中并控制深度。
[0009]在传统上，水下油井调整是从大重量的、可移动式海洋钻井装置(MobileOffshore Drilling Units, MODUs)用立管组件进行的。
[0010]遗憾的是，这些调整作业需要相当大的工作时间费用。
[0011]钻井装置提供常规手段来将钻具组组装到竖向位置，并穿过立管组件插入钻具中，因此升沉补偿通常不是问题。除了传统的钻机调整之外，还在也提供钻具组的组装和调度的常规方法的轻型调整船上实施了无钻机调整。关于那些钻井船的类型，有时把升沉补偿加到井架系统自身上。因而，需要这样一种改进型钢丝绳调整方法:这种方法能够从任何浮船实施、并且不需要使用大的钻井船，并且能够克服用于将长的易损坏的而又柔性的钢丝绳钻井组从浮船的甲板竖立和悬伸到水中的困难。
【发明内容】
[0012]按照本发明，提供一种用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的方法，该方法包括:
[0013]a)在船的甲板处将管状钻具立管布置成大致水平位置；
[0014]b)将钢丝绳组件与钢丝绳相连接，所述钢丝绳与布置在甲板处的绞车相连接；
[0015]c)穿过钻具立管的第一端插入钢丝绳组件并使钢丝绳进入到所述立管中，以使钢丝绳沿着与钻具立管的第一端相连接的立管滑轮通过；
[0016]d)将钻具立管的第一端与起重机相连接，所述起重机在钢丝绳从绞车退绕以使钢丝绳组件保持位于钻具立管内时，将钻具立管提升到在甲板上方的大致竖向位置；
[0017]e)用起重机将钻具立管的第二端移动到导引套筒上方，所述导引套筒与邻近甲板的船的侧壁相连接；
[0018]f)用起重机使钻具立管下降穿过导引套筒，以使得钻具立管的第二端位于海面下方、并且钻具立管的第一端和立管滑轮位于甲板上方；以及
[0019]g)在使钢丝绳从绞车退绕、以使得钢丝绳组件从钻具立管下降穿过水而进入油井中的同时，用起重机升沉补偿机构控制钻具立管和立管滑轮相对于海底的运动。
[0020]钻具立管的第一端可以通过提升缆绳连接到吊钩上，该吊钩连接到起重机的单吊索起重机绳上，而起重机升沉补偿机构成形为保持吊钩基本上相对于海底固定，因而向钢丝绳组件提供升沉补偿。
[0021]可供选择地，钢丝绳穿过与邻近所述导引套筒的甲板相连接的甲板滑轮，并且所述吊钩与提升滑轮相连接，所述提升滑轮通过双吊索起重机绳与起重机相连接，并且所述升沉补偿机构成形为:使得所述吊钩的升沉运动相对于船的升沉运动基本上减至一半，并使得甲板滑轮和立管滑轮为所述钢丝绳组件提供升沉补偿。
[0022]按照本发明，还提供一种用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的系统，该系统包括:
[0023]a)浮船，所述船具有甲板，所述甲板成形为用以将管状钻具立管支承到大致水平位置；
[0024]b)在甲板处的绞车，所述绞车成形为与钢丝绳和钢丝绳组件相连接；
[0025]c)用于将钢丝绳组件和部分钢丝绳穿过钻具立管的第一端而插入所述立管、以使钢丝绳沿着与钻具立管的第一端相连接的立管滑轮而通过的机构；
[0026]d)起重机，所述起重机成形为用以与钻具立管的第一端相连接，并且用以在钢丝绳从绞车退绕以使钢丝绳组件保持位于钻具立管内时，将钻具立管提升到甲板上方的大致竖向位置；
[0027]e)利用起重机将钻具立管的第二端移动到导引套筒上方的机构，所述导引套筒与邻近甲板的船的侧壁相连接；
[0028]f)起重机控制机构，所述起重机控制机构利用起重机使钻具立管下降穿过导引套筒，以使得钻具立管的第二端位于海面下方、并且钻具立管的第一端和立管滑轮位于甲板上方；以及
[0029]g)起重机升沉补偿机构，所述起重机升沉补偿机构用于在钢丝绳从绞车退绕以使得钢丝绳组件从钻具立管下降穿过水而进入油井中的同时，控制钻具立管和立管滑轮相对于海底的运动。
[0030]本发明的方法和/或系统的这些和另一些特点、实施例及优点在所附的权利要求书、摘要和下面附图中所示的非限制性实施例的详细说明中叙述，在上述说明中使用的标号涉及附图中所示的对应标号。
[0031 ] 在各个图中，类似的标号代表相同的或类似的物体。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明的系统的第一实施例的示意侧视图；而[0033]图2是本发明的系统的第二实施例的示意侧视图。
【具体实施方式】
[0034]在图1和2中所示的本发明的系统包括下面两个发明特点I和I1:
[0035]I)钻具立管1，该钻具立管I是具有快速连接法兰的长管接头，上述快速连接法兰焊接到立管的第一端IA和斜的对置端(立管的第二端1B)上。钻具立管I提供用于钢丝绳钻具组7A的机构，该机构待用工作台的支承件成水平位置装配到钻具立管I中、安全地从水平位置竖立到垂直位置和最后在水下展开。一旦将钻具组装并紧固到钻具组7A上，就把它们在钻具立管I的第一端IA处穿过快速连接法兰插入到钻具立管I中。然后将钻具立管I用起重机吊钩3和与钻具立管I的第一端IA相连接的专用吊索3竖立。这种竖立方法对于待展开的钻具组7A不产生任何危险或损坏。
[0036]II)钻具立管I用安装在浮船4的甲板4A上的起重机(未示出)的活动式升沉补偿式起重机吊钩2悬挂。当启动起重机上的升沉补偿系统时，钻具立管I相对于浮船4的甲板4A升高和降低，而保持钻具组相对于海底固定，将钻井船运动与钻具组有效地隔离。当钢丝绳7(其可以包括电力电缆和控制电缆、或者是没有电力电缆和控制电缆的细钢丝绳)穿过钻具立管I上的立管滑轮8时，把补偿作用转移到钢丝绳7上。
[0037]钻具立管I穿过导引套筒5而上下移动，该导引套筒5以悬臂方式离开钻井船4的侧面4B而附接到工作平台6上。导引套筒5允许钻具立管I进行竖向运动，但防止钻具立管I在水平面中运动。钻具立管I穿过导引套筒5的布置方式，能够防止钻具立管I和起重机吊钩2由于波浪、风和/或水流所引起的钻井船4的摆动而不受控制地摇动。
[0038]钻具立管I穿过溅浪区9深入水11 (该水11可以是大海、大洋或湖泊)中，以保护易损坏的钻具组7A，使之不会由于在水面处的波浪作用而损坏。
[0039]视钻井船4上可利用的甲板空间的机会而定，可以利用两种可能的滑轮布置方式。
[0040]图1示出一种简单的滑轮布置方式，这种简单的滑轮布置方式所需的甲板面积大于图2中所示的更为复杂的滑轮布置方式所需的甲板面积。
[0041]在传统的钻井钻机上的钢丝绳操作用类似的方式补偿钻具组7A。在图1中，起重机吊钩2悬挂在单吊索起重机绳上，并通过吊索3附接到钻具立管I上，并且用常规升沉补偿方式操作。从钢丝绳绞车7B到与钻具立管I的第一端IA相连接的立管滑轮8的距离必须足够大，以便当钻具立管I随起重机吊钩2上下移动时，钢丝绳绞车7A和钻具立管I之间的距离的变化可忽略不计。
[0042]图2示出成功地用于海上油井调整的一种可选择的滑轮布置方式。起重机吊钩2与双吊索滑轮组20相连接，但起重机的升沉补偿系统用单吊索方式操作。因此，当启动升沉补偿系统时，起重机滑轮组20和吊钩2的上下移动距离仅是它们正常移动距离的一半。因而，将在起重机滑轮组20和吊钩2上的运动乘以两倍，而在工作平台6上的固定式滑轮21和在钻具立管I上的立管滑轮8、及钻具组7A的滑轮布置在海底处合适地进行升沉补偿。当在钢丝绳绞车7B与钻具立管I之间的距离有限时，可以使用这种布置方式。
[0043]它可供采用常规钢丝绳绞车，从任何可能装备有活动的升沉补偿式起重机吊钩2的船4上实施钢丝绳操作。
【权利要求】
1.一种用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的方法，该方法包括: a)在船的甲板处将管状钻具立管布置成大致水平位置； b)将钢丝绳组件与钢丝绳相连接，所述钢丝绳与布置在甲板处的绞车相连接； c)穿过钻具立管的第一端插入钢丝绳组件并使钢丝绳进入到所述立管中，以使钢丝绳沿着与钻具立管的第一端相连接的立管滑轮通过； d)将钻具立管的第一端与起重机相连接，所述起重机在钢丝绳从绞车退绕以使钢丝绳组件保持位于钻具立管内时，将钻具立管提升到在甲板上方的大致竖向位置； e)用起重机将钻具立管的第二端移动到导引套筒上方，所述导引套筒与邻近甲板的船的侧壁相连接； f)用起重机使钻具立管下降穿过导引套筒，以使得钻具立管的第二端位于海面下方、并且钻具立管的第一端和立管滑轮位于甲板上方；以及 g)在使钢丝绳从绞车退绕、以使得钢丝绳组件从钻具立管下降穿过水而进入油井中的同时，用起重机升沉补偿机构控制钻具立管和立管滑轮相对于海底的运动。
2.如权利要求1所述的方法，其中，用提升缆绳将所述钻具立管的第一端与吊钩相连接，所述吊钩与起重机的吊索绳相连接。
3.如权利要求2所述的方法，其中，将所述吊钩与所述起重机的单吊索绳相连接，并且将所述起重机升沉补偿机构成形为用以将所述吊钩保持为相对于海底基本上固定，从而向所述钢丝绳组件提供升沉补偿。
4.如权利要求2所述的方法，其中，钢丝绳穿过与邻近所述导引套筒的甲板相连接的甲板滑轮，并且所述吊钩与提升滑轮相连接，所述提升滑轮通过双吊索起重机绳与起重机相连接，并且所述升沉补偿机构成形为:使得所述吊钩的升沉运动相对于船的升沉运动基本上减至一半，并使得甲板滑轮和立管滑轮为所述钢丝绳组件提供升沉补偿。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，将所述钢丝绳组件插入海底油和/或气生产井中，以便监测井下油井设备和/或油井周围的含油和/或气的地层的状况，和/或监测、管理和/或优化井下流体穿过地层和油井的流动和/或在油井的开采期间或开采期结束时改变油井的状态和/或油井几何形状。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在启动所述钢丝绳组件中的监测设备时，钢丝绳组件首先被下降到油井中，随后通过用绞车绞起钢丝绳以预定速度穿过油井而被拉起。
7.一种用于将钢丝绳从浮船调整到水下油井中的系统，该系统包括: a)浮船，所述船具有甲板，所述甲板成形为用以将管状钻具立管支承到大致水平位置； b)在甲板处的绞车，所述绞车成形为与钢丝绳和钢丝绳组件相连接； c)用于将钢丝绳组件和部分钢丝绳穿过钻具立管的第一端而插入所述立管、以使钢丝绳沿着与钻具立管的第一端相连接的立管滑轮而通过的机构； d)起重机，所述起重机成形为用以与钻具立管的第一端相连接，并且用以在钢丝绳从绞车退绕以使钢丝绳组件保持位于钻具立管内时，将钻具立管提升到甲板上方的大致竖向位置； e)利用起重机将钻具立管的第二端移动到导引套筒上方的机构，所述导引套筒与邻近甲板的船的侧壁相连接；f)起重机控制机构，所述起重机控制机构利用起重机使钻具立管下降穿过导引套筒，以使得钻具立管的第二端位于海面下方、并且钻具立管的第一端和立管滑轮位于甲板上方；以及 g)起重机升沉补偿机构，所述起重机升沉补偿机构用于在钢丝绳从绞车退绕以使得钢丝绳组件从钻具立管下降穿过水而进入油井中的同时，控制钻具立管和立管滑轮相对于海底的运动。
8.如权利要求7所述的系统，其中，钻具立管的第一端用提升缆绳与吊钩相连接，所述吊钩与起重机的吊索绳相连接。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述吊钩与所述起重机的单吊索绳相连接，并且所述起重机升沉补偿机构成形为用以将所述吊钩保持为相对于海底基本上固定，从而向所述钢丝绳组件提供升沉补偿。
10.如权利要求8所述的系统，其中，钢丝绳穿过与邻近所述导引套筒的甲板相连接的甲板滑轮，并且所述吊钩与提升滑轮相连接，所述提升滑轮通过双吊索起重机绳与起重机相连接，并且所述升沉补偿机构成形为:使得所述吊钩的升沉运动相对于船的升沉运动基本上减至一半 ，并使得甲板滑轮和立管滑轮为所述钢丝绳组件提供升沉补偿。
【文档编号】E21B19/15GK104024561SQ201280064896
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】C·莫里斯, M·布肯, D·R·拉里莫尔, N·博查特多斯桑托斯格洛里亚, G·塞尔沃, S·W·戴维斯, S·A·戈登, M·J·克莱因, M·G·帕克特 申请人:国际壳牌研究有限公司