CN103562484A - 海上顶部张紧式立管浮力罐系统和油田开采方法 - Google Patents

Abstract

一种用于开采海上油田的方法，包括：（a）在第一位置处，将多根顶部张紧式立管联接至第一舰船。另外，所述方法包括：（b）在（a）之后，使所述第一舰船从所述多根顶部张紧式立管脱离联接。此外，所述方法包括：（c）在（b）之后，在所述第一位置处，使第二舰船联接至所述多根顶部张紧式立管。

Description

海上顶部张紧式立管浮力罐系统和油田开采方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月7日提交的标题为“Offshore Top TensionedRiser Buoyancy Can System and Methods of Field Development”的美国临时专利申请序列号61/472,754的权益，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明主要涉及海上钻井及生产系统和方法。更具体地，本发明涉及利用海上自由直立的顶部张紧式立管浮力罐系统开采海上石油和天然气田的系统和方法。

背景技术

通常在海上使用海洋立管（Marine riser），以在海上舰船（例如，钻井平台、钻井浮船和/或产油船，等等）和海床之间提供管道。例如，使用海洋钻井立管，以在各种海上钻井操作期间引导钻柱并且输送流体，并且海洋产油立管建立一种流径，使海底井生产的碳氢化合物流动至位于海面上的舰船处。

由于海洋立管的重量，所以必须特定量的竖直力，以保持立管直立，并且防止其落入海底20。此外，通常将竖直的海洋立管过张，超过它们的重量，以限制暴露于动态海洋环境导致的立管偏斜和应力。因此，通常将这种竖直布置和张紧的立管称为“顶部张紧式立管”。

在海面处或海面附近，垂直立管联接至海上舰船。由于舰船受到波浪导致的起伏运动，所以立管以不将舰船的起伏运动传递给立管的方式联接至舰船。两种传统的立管张紧装置是液压致动器和浮力罐。对于液压立管张紧器，液压致动器附接在舰船和立管的顶部之间。由致动器冲程补偿舰船的起伏，同时，通过主动控制液压压力，将立管的张紧保持在基本恒定的水平。另一方面，浮力罐张紧器是附接至立管顶部的被动装置。由浮力提供立管张紧，同时，通过允许浮力罐在套筒型引导器中相对于主舰船上下滑动，补偿舰船起伏。传统上，将液压张紧器和浮力罐两者应用于单一立管。在将支撑多个立管时，通过单独的张紧器个别地张紧每个立管。

通常，将顶部张紧式立管和关联的浮力罐的上端布置在关联水面舰船（例如，半潜式平台、史帕尔平台、张力腿平台等等）的周边内。例如，如2008年10月13日提交的标题为“Tube Buoyancy Can System”的美国专利申请公开No.2009/0095485中示出和描述的，浮力罐的上部通常垂直向上地延伸至海上舰船的船体中部，该申请的公开内容在此通过引用以其整体并入。这种布置限制了水上舰船的灵活性，因为舰船不能脱离并且远离浮力罐和立管，因为它们穿过舰船本身延伸。因此，这种传统布置对开采海上石油和天然气田的方法提出了限制。特别地，使油田生产的传统过程包括下列许多顺序定义步骤：（1）油田的地质勘探；（2）评估钻探油田内的油井；（3）制定油田开采计划；（4）执行计划；和（5）油田运行。

油田的地质勘探包括各种初步地质调查和稀疏2D地震工作，然后是3D地震勘查。如果前景看起来有希望，就钻探勘探井。在该过程期间，通过地震数据产生各种储层模型，然后通过对井结果检查的信息更新该模型。一旦已经评估了储层，就制定油田开采的计划。该计划通常包括下列确定：（a）将钻探的井的数目和位置；（b）所需的水面设施的类型；（c）立管系统的类型；和（d）将用于钻井和油田生产的输出措施（例如，管道，油轮，等等）。这些计划都基于可获得的，可能不完整或不精确的储层信息。一旦制定，就执行开采的计划，其包括油田运行所需设备、基础设施和系统的采购、构建和安装。

在油田运行期间，油田内的条件可能变化，或者可能不与评估和计划阶段预测的严格一致。由于专用于该油田的基础设施、设备和系统都是为了在预期条件集合下运行而设计和建造，所以这些条件的任何变化都可能导致设备的运行效率低于最佳效率。这种效率损失导致生产水平较低，因此给油田的运营商带来明显损失。

为了解决这些问题，已经规划了可替换方法，从而通过避免巨大资本成本的方式开采石油和天然气田，该巨大的资本成本关联将基础设施、设备和系统布置在不再高效地产生给定油井或多个油井的地方。在标题为“Methods for Development of an Offshore Oil and Gas Field”的美国专利No.8,122,965中公开了这种可替换方法的实例，其公开内容在此通过引用以其整体并入。具体地，美国专利No.8,122,965公开了使用钻探和产生测试井的先导海上钻探和生产舰船，然后规划初始开采计划。换句话说，在初始生产之后规划海上油田的初始开采计划；使用实际生产数据发展该计划。因而，能够根据基于油井的实际生产评估的发展，选择更适当的二级生产舰船。一旦选择，二级生产舰船就代替先导钻探和生产舰船，从而使油田长期生产。因而，油井被从先导钻探和生产舰船“传”给二级生产舰船。

通过单一舰船钻探和产生井的通常方法与水面BOP和垂直张紧立管系统一起实现。然而，对于联接至水面舰船和被布置在水面舰船周界内的顶部张紧式立管浮力罐系统，即使不是实际不可能的，也可能难以将油井传给二级生产舰船，这是因为将需要移除和对油井重新完井。因此，在本领域中存在这样一种需求，其在不同的水面舰船之间转移顶部张紧式立管，以促进海上油田的开采。

发明内容

在一个实施例中，通过一种开采海上油田的方法解决了本领域的这些和其它需求。在实施例中，该方法包括：（a）.在第一位置处将多个顶部张紧式立柱联接至第一舰船。另外，该方法包括：（b）.在（a）之后，使第一舰船从该多个顶部张紧式立柱脱离联接。此外，该方法包括：（c）.在（b）之后，在第二位置处将第二舰船联接至该多个顶部张紧式立柱。

在另一实施例中，通过一种系统解决了本领域的这些和其他需求。在实施例中，该系统包括可再定位海上舰船，其包括：船体；由船体支撑的水上舷侧（topside）；和沿海上舰船的外周布置的隔间。另外，该系统包括布置在隔间中的浮力罐系统。该浮力罐系统支撑多个顶部张紧式立柱。此外，该系统还包括联接系统，其可释放地将舰船联接至浮力罐系统。

在另一实施例中，通过下列一种方法解决了本领域的这些和其他需求，该方法用于在第一海上舰船和第二海上舰船之间转移多个顶部张紧式立柱。在实施例中，该方法包括（a）通过浮力罐系统支撑多个顶部张紧式立柱。另外，该方法包括（b）将浮力罐系统和顶部张紧式立柱接纳到沿第一海上舰船的外周布置的隔间中。此外，该方法包括（c）从隔间撤出浮力罐系统和顶部张紧式立柱。该方法还进一步包括（d）在（c）之后，将浮力罐系统和顶部张紧式立柱接纳到沿第二海上舰船的外周布置的隔间中。

本文所述的实施例包括用于解决关联特定现有装置、系统和方法的各种缺点的特征和优点的组合。上文已经相当广泛地概括了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解下文的本发明的详细说明书。一旦阅读了下文详细说明书并且参考附图，本领域技术人员将易于明白上述各种特性以及其他特征。本领域技术人员应明白，可易于作为为了执行本发明相同目的而改进或设计其他结构的基础，利用所公开的概念和特定实施例。本领域技术人员也应明白，这种等同构造不偏离附加权利要求中提出的本发明的精神和范围。

附图说明

为了详细说明所公开的实施例，现在将参考附图，其中：

图1是根据本文所述的原理、可释放地联接至可再定位海上结构的浮力罐系统实施例的示意性侧视图；

图2是图1的浮力罐系统和海上结构的示意性顶视图；

图3是图1的浮力罐系统的示意性侧视图；

图4是图1的浮力罐系统的透视图；

图5是图1的浮力罐系统的示意性顶视图；

图6是图1的海上结构的其中一个支撑构件的示意性顶视图；

图7是图6的其中一个水平缓冲器的端视图；

图8是图6的其中一个竖直缓冲器的侧视图；

图9是图1的联接系统的透视图；

图10-16是图示图1的浮力罐系统从图1的海上结构转移至二级可再定位海上结构的顺序示意性顶视图；

图17是可释放地联接至史帕尔平台的图3的浮力罐系统的示意性侧视图；

图18是图17的浮力罐系统和史帕尔平台的示意性顶视图；

图19是可释放地联接至半潜式平台的图3的浮力罐系统的示意性侧视图；并且

图20是图19的浮力罐系统和半潜式平台的示意性顶视图。

具体实施方式

下文的讨论涉及各种例证性实施例。然而，本领域技术人员应理解，本文公开的实例具有广泛应用，并且任何实施例的讨论意义都仅为该实施例的例证，并且无意暗示本公开（包括权利要求）受该实施例限制。

贯穿下文说明书和权利要求，特定术语都涉及特殊特征或部件。本领域技术人员应明白，不同人员可通过不同的名称称呼相同的特征或部件。本文件无意在名称不同而非功能不同的部件或特征之间区分。附图不必按比例绘制。可能以夸大比例，或者以稍微示意形式示出本文的特定部件和组件，并且可能为了清晰和简明，不示出传统元件的一些细节。

在下文讨论和权利要求中，以开放方式使用术语“包括…”和“包含…”，因而应将其解释为意思是“包括，但不限于…”。同样地，术语“联接”有意意味着间接或直接连接。因而，如果第一装置联接至第二装置，该连接可能通过直接连接，或者通过经其他装置、部件和连接的间接连接。另外，本文使用的术语“轴向”和“轴向地”大致意思是平行于中心轴线（例如，主体或端口的中心轴线），而术语“径向”和“径向地”大致意思是垂直于中心轴线。例如，轴向距离涉及沿着或者平行于中心轴线测量的距离，并且径向距离意思是垂直于垂直轴线测量的距离。

现在参考图1和2，示出用于张紧垂直立管180布置的浮力罐系统100的实施例，其可释放地联接至先导钻探和生产舰船200。在该实施例中，舰船200为2011年11月3日提交的标题为“Offshore Tower forDrilling and/or Production”的美国专利申请No.13/288,426中所述的可再定位塔，其公开内容在此通过引用以其整体并入。更具体地，舰船200包括可调节浮力船体210，其将甲板或水上舷侧220支撑在海面10以上。

船体210具有中心或纵向轴线215，并且包括：多个径向外部柱211，其从轴线215均匀地径向间隔；和径向内部柱或中心柱212，其被布置在柱211之间，并且与轴线215同轴对齐。伸长的圆柱形柱211、212彼此平行且与轴线215平行地定向。此外，每根柱211、212都浮力可调。换句话说，能够视需要，调节每根柱211、212的浮力。在该实施例中，船体210包括4根大致以正方形构造均匀圆周间隔的柱211，以及布置在柱211的中心的中心柱212。柱211通过在相邻柱211之间延伸的多根桁架构件213联接在一起，因而，柱211不相对于彼此旋转或平移运动。然而，中心柱212可相对于柱211轴向运动。特别地，中心柱212能够相对于柱211轴向延伸和缩回。中心柱212的下端包括吸力锚214，其被配置成在延伸位置中可释放地接合海床，由此将船体210可释放地锚固至海底20。在图1中，示出中心柱212相对于柱211径向延伸，并且接合海底20。在缩回位置中，中心柱212在柱211之间，朝着水上舷侧220向上轴向运动，并且从海底20脱离，由此允许舰船200移动至不同的海上位置。中心柱212可通过任何适当的方式在延伸和缩回位置之间移动，这些适当的方式包括但不限于，调节中心柱212的浮力，结合通过从中心柱212的上端延伸至水上舷侧220的绳索拉动/释放柱体。如下文将更详细描述的，虽然在该实施例中，舰船200为塔，但是通常，浮力罐系统100以及因此垂直立管180可释放地联接至任何类型的可再定位海洋结构或舰船，包括但不限于浮动平台（例如，史帕尔（spar）平台、半潜式平台、张力腿平台）、钻井和/或生产船，等等。

仍参考图1和2，舰船200包括大致矩形的隔间230，其可释放地容纳浮力罐系统100。隔间230沿舰船200的外周布置，并且由下列部件限定，即：一对从船体210以悬臂方式伸出的刚性水平支撑构件231和在构件231的内端之间延伸的刚性水平支撑构件232。另外，可滑动钻架221可移动地联接至水上舷侧220。如本领域已知的，可滑动钻架（例如，钻架221）是能够贯穿水上舷侧（例如，水上舷侧220）移动的钻架，从而支撑重量，和/或在相对于水上舷侧的不同位置钻探。在该实施例中，钻架221能够在第一位置221a和第二位置221b（以虚线示出）之间移动，第一位置221a大致处于水上舷侧220的中心之上，第二位置221b从水上舷侧220的外周以悬臂方式伸出于隔间230上。因而，当浮力罐系统100被布置在隔间230中时，钻架221位于处于第二位置221b中的浮力罐系统100上。

如图1和2中最佳示出的，与通过关联海上平台的船体中部向上延伸的传统浮力罐以及关联的顶部张紧式立管相比，在该实施例中，浮力罐系统100布置在与舰船200横向相邻的隔间230中。因而，如下文将更详细描述的，先导钻探和生产舰船200能够与系统100脱离、运输至不同位置，并且能够将二级生产舰船运输至系统100处，并且与其联接，以通过立管180继续生产。

现在参考图3-5，示出在舰船200已经脱离并且从该处移开后，浮力罐系统100自由竖立在开放水域中。浮力罐系统100支撑一个或更多顶部张紧式立管180，其向海下延伸至海底20。大致上，立管180可能为海洋钻探和生产立管。系统100提供的浮力足以完全支撑与其联接的每根立管180，即使如图3所示，系统100未联接至任何其他海上结构或舰船时也是如此。浮力罐系统100施加给立管180的张力荷载等于系统100的净浮力（即，系统100的总浮力减去系统100的重量），如下文所述的，可选择性地调节该净浮力，以确保将联接至系统100的每根立管110都张紧至期望程度。

仍参考图3-5，浮力罐系统100包括布置在大致矩形框架120内的多根垂直定向、伸长的浮力罐110。浮力罐110彼此以及与框架120刚性联接，以便浮力罐110和框架120作为一个单元而响应于外部力（例如，风，波浪等等）一起移动。换句话说，浮力罐110和框架120不相对于彼此平移或旋转运动。如图5中最佳示出的，在该实施例中，浮力罐110通过多个刚性横梁150彼此联接以及与框架120联接。

再次参考图3-5，立管180的上端被布置在浮力罐110和框架120之间形成的空隙空间130中。另外，立管180的上端彼此刚性联接，以及与框架120和浮力罐110刚性联接。结果，立管180的上端、浮力罐110和框架120响应于外部力而作为单一整体移动。换句话说，立管180的上端、浮力罐110和框架120不相对于彼此平移或旋转地运动。如图5中最佳示出的，在该实施例中，立管180的上端通过多根刚性横梁151彼此联接，并且连接至框架120和浮力罐110。虽然在该实施例中，立管180被布置在处于浮力罐110之间的空隙空间130中，但是在其他实施例中，一个或更多立管（例如，立管180）穿过相应的浮力罐（例如，浮力罐110）同轴延伸。

再次参考图3-5，大致上，每个浮力罐110都可包括本领域已知的任何浮力罐。在该实施例中，每个浮力罐110的形状都为管状，其具有封闭的上端110a和敞开的下端110b。通常，每个上端110a都基本封闭，但是包括端口，可视需要开启和闭合该端口，以调节相应浮力罐110的压舱水的量，因此调节浮力。每个下端110b都完全敞开，以便起压舱物作用的海水自由流入和流出每个浮力罐110。优选地，每个浮力罐110的内部都无所有这样的结构，其可能充分抑制海水通过下端110b的自由流动。通过改变浮力罐110中的海水和空气的相对体积，调节每个浮力罐110的浮力。特别地，为了提高浮力罐110中的海水体积（并且降低浮力罐110中的空气体积），由此降低其浮力，开启浮力罐110的上端110a中的开口，以允许空气通过开口逸出浮力罐110，并且海水通过敞开的下端110b进入浮力罐110；并且增加浮力罐110内的空气量（并且减少浮力罐110内的海水体积），由此提高其浮力，封闭和密封浮力罐110的上端110a中的开口，以防止空气逸出浮力罐110，并且将加压气体诸如空气泵入浮力罐110，以使期望量的海水移出敞开的下端110b。在2008年10月13日提交的标题为“Tube BuoyancyCan System”的美国专利申请公开No.2009/0095485中公开了以该方式运行的浮力罐的实例，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

现在参考图4，在该实施例中，浮力罐系统100也起支撑联接至立管180并且从立管180接收生产流体的生产歧管140的作用，并且通过多根出流管141将生产流体供应给生产舰船（例如，舰船200）。在该实施例中，出流管141包括本领域已知的高压流管141a、中压流管141b、低压出流管141c和测试流管141d。在相对高压流体的生产期间，通常是生产早期（即，储层生产寿命的早期部分）期间，使用高压流管141a，从而使生产流体流入生产舰船（例如，舰船200）；在中压流体生产期间，通常是生产的中间阶段（即，储层生产寿命的中间部分）期间，使用中压流管141b，从而使生产流体流入生产舰船（例如，舰船200）；在相对低压流体生产期间，通常是生产的后期阶段（即，储层生产寿命的后期部分）期间，使用低压力流管141c，从而使生产流体流入生产舰船（例如，舰船200）；以及，使用测试流管141d，以在任何生产阶段期间，使生产与任何一根立管180隔离。虽然在该实施例中，歧管140被安装至浮力罐系统100，但是在其他实施例中，歧管（例如，歧管140）可被安装至生产舰船（例如，舰船200），柔性流管将来自立管（例如，立管180）的生产流体供应至歧管。

如上所述，浮力罐系统100被设计成可释放地联接至可再定位海上舰船（例如，舰船200）。当系统100被联接至海上舰船时，通常允许系统100和舰船之间的相对垂直运动，尤其是该舰船为浮动舰船时。然而，优选地，系统100和舰船之间的相对横向运动最小化。在本文所述的实施例中，通过限定隔间230的构件231、232限制系统100相对于舰船200（或其他舰船）的横向运动。

现在参考图2和6，构件231、232附接至船体210。特别地，每个支撑构件231都具有：联接至船体210的第一端231a；远离船体210的第二端231b；从末端231a延伸的第一轴向段或部231c；和从末端231b延伸至第一部231c的第二轴向段或部231d。如图2和6中最佳示出的，第二部231d相对于第一部231c向外成一定角度，由此限定漏斗部，其功能为，大致在第一部231c之间引导浮力罐系统100进入隔间230。构件232在构件231的第一部231c之间平行于船体210的周界延伸。特别地，构件232垂直于第一部231c定向，由此赋予隔间230其大致矩形的形状。

如图6-8中最佳示出的，安装至每个构件231、232的内侧的护舷组件235在支撑构件231、232和浮力罐系统100之间提供柔性界面。每个护舷组件235都包括多个水平护舷器或缓冲器236以及多个垂直护舷器或缓冲器237，其每个都联接至关联的支撑构件231、232。缓冲器236、237被设计成：随着浮力罐系统100在支撑构件231、232之间移入和移出隔间230，缓冲器236、237滑动接合和缓冲浮力罐系统100。优选地，缓冲器236、237由柔性弹性材料制成，并且更优选地，其通过柔性弹性材料联接至支撑构件231。例如，在该实施例中，每个缓冲器236、237都包括弹性体材料（例如，橡胶），并且通过弹性体材料（例如，橡胶）联接至其相应的支撑构件231。优选地，面对隔间230和布置在其中的浮力罐系统100的每个缓冲器236、237的内部表面都包括低摩擦力材料，诸如超高分子量聚乙烯（UHMW），以允许浮力罐系统100滑动接合缓冲器236、237。

现在参考图2和9，舰船200包括联接系统240，其将舰船200可释放地联接至浮力罐系统100。在该实施例中，联接系统240包括多个横向间隔的张紧组件241，其连接至浮力罐系统100，并且一起运行，以将浮力罐系统100拉入隔间230，和从隔间230释放浮力罐系统100。如图9中最佳示出的，每个张紧组件241都包括：在顶视图中在支撑构件231之间安装至舰船200的绞盘242；绳索或缆索243；和滑轮244。绳索243缠绕绞盘242、绕滑轮244延伸，并且具有可释放地联接至浮力罐系统100的框架120的远端243a。绞盘242被锚固至船体210，并且控制绳索243中的张紧或松弛量。通过附接至浮力罐系统100的绳索243，绞盘242向绳索243施加张力，以朝着浮力罐系统100拉动舰船200，以使得舰船200能够将系统100接纳在隔间230中，以及减小对绳索243的张力和/或向绳索243施加松弛，使得舰船200能够从浮力罐系统100移开，由此允许系统100离开隔间230。

现在参考图10-16，示出下列一种方法的实施例，其用于将浮力罐系统100和与其联接的立管180从先导钻探和生产舰船200转移或传递至二级生产舰船300。除了舰船300特别设计用于生产作业并且经定制以适合在通过舰船200钻探和初始生产之后通过立管180实际生产之外，舰船300都与上述舰船200相同。因而，舰船300包括每个都如上文所述的：船体210；水上舷侧220；可滑动钻架221；由支撑构件231、232限定的隔间230；和联接系统240。在图10中，示出浮力罐系统100通过联接系统240联接至舰船200，并且被布置在隔间230中；在图11-13中，示出浮力罐系统100正在离开隔间230，并且正在脱离舰船200；在图14中，示出浮力罐系统100在从舰船200脱离后，和在联接至舰船300之前，自由竖立；在图15和16中，示出浮力罐系统100联接至舰船300，并且移动至舰船300的隔间230中。当系统100联接至舰船200时，可通过舰船200，经立管180执行钻探或生产作业，并且当系统100联接至舰船300时，可通过舰船300，经立管180执行生产作业。当浮力罐系统100未联接至任一舰船200、300，并且“孤立”时，就通过歧管140对立管180关井，并且不执行钻探或生产作业。

首先参考图10，浮力罐系统100和与其联接的立管180被布置在舰船200的隔间230中，并且通过联接系统240联接至舰船200。支撑构件231、232和护舷组件60限制浮力罐系统100的横向运动，并且联接系统240限制舰船200和浮力罐系统100之间的间隔。特别地，绞盘242包括自动张紧系统，其使得绞盘242视需要自动调节张紧和松弛，以随着舰船200和/或浮力罐系统100在环境荷载（例如，风、波浪、海流，等等）下运动，保持浮力罐系统100和舰船200之间的间隔。通常允许舰船200和系统100之间的相对的竖直运动。

现在参考图11-13，为了释放浮力罐系统100，通过歧管140对立管180关井，并且出流管141脱离舰船200。然后，随着舰船200缓慢地从浮力罐系统100（例如，通过拖船）移开，通过绞盘242缓慢地向绳索243提供松弛，由此允许系统100离开隔间230。当舰船200处于离浮力罐系统100的安全距离处（即，以便不存在舰船200由于环境荷载而碰撞浮力罐系统100的风险）时，绳索243就脱离浮力罐系统100，并且能够将舰船200移动至另一钻探和/或生产作业位置。

现在参考图14-16，在舰船200与浮力罐系统100脱离后，舰船300移动至将连接和接收系统100的适当位置。特别地，舰船300朝着浮力罐系统100移动，其中隔间230大致面对系统100并且与系统100对齐。在舰船300仍处于离浮力罐系统100的安全距离处（即，以便不存在舰船300由于环境荷载而碰撞浮力罐系统100的风险）的同时，将绳索243连接至浮力罐系统100，并且通过绞盘242可控地向绳索243施加张力，以朝着浮力罐系统100缓慢地拉动舰船300，由此将系统100移动到隔间230中。然后，将出流管141连接至舰船300，并且开启歧管140上的阀门，以从立管180向舰船300产油。应明白，立管180联接至海底20，因而浮力罐系统100和立管180从舰船200至舰船300的转移发生在特定海上位置（即，在转移期间，浮力罐系统100和立管180不移动）处。

如上所述，舰船200、300是可再定位塔。然而，本文所述的，用于传递浮力罐系统和关联的顶部张紧式立管的系统和方法可与本领域已知的任何类型的可在定位海上结构或舰船一起使用。例如，在图17和18中，示出浮力罐系统100和关联的立管180被可释放地联接至浮动史帕尔平台400，其包括如上所述的甲板或水上舷侧220以及将水上舷侧220支撑在海面10以上的伸长的圆柱形可调浮力船体410。锚绳350将史帕尔平台400联接至海底20，以便在钻探和/或生产作业期间，保持平台400处于基本固定位置。史帕尔平台400能够与锚绳350断开，或者能够从海底20移除锚绳350，以将平台400重新定位至不同的海上位置。如上所述的可滑动钻架221可移动地联接至水上舷侧220。另外，平台400包括每个都如上文所述的，由支撑构件231、232限定的隔间230以及联接系统240。平台400以与上文所述相同的方式可释放地联接至浮力罐系统100和关联的顶部张紧式立管180。

作为另一实例，在图19和20中，示出浮力罐系统100可释放地联接至浮动半潜式平台500，其包括如上文所述的甲板或水上舷侧220，以及将水上舷侧220支撑在海面10以上的伸长的圆柱形可调浮力船体510。锚绳350将半潜式平台500联接至海底20，以便在钻探和/或生产作业期间，保持半潜式平台500处于基本固定位置。半潜式平台500能够与锚绳350断开，或者能够从海底20移除锚绳350，以将半潜式平台500重新定位至不同的海上位置。如上所述的可滑动钻架221可移动地联接至水上舷侧220。另外，半潜式平台500包括每个都如上文所述的，由支撑构件231、232限定的隔间230以及联接系统240。半潜式平台500以与上文所述相同的方式可释放地联接至浮力罐系统100和关联的顶部张紧式立管180。

本文所述的实施例涉及用于将顶部张紧式立管从第一或先导海上舰船转移至第二海上舰船的系统和方法。这些实施例特别适合与“干式采油树”井一起使用。“干式采油树”通常涉及一种井，其中“采油树”阀门组件被布置在水位线以上。特别地，本文公开的实施例使得可能通过将舰船可释放地联接至浮力罐系统100，不重新完井地将干式采油树井从先导钻探和生产舰船传递给二级生产舰船。以这种方式开采油田允许更快速地开采油田（例如，由于不需要重新完井而简化了舰船的交换），以及通过2007年5月29日提交的标题为“Methods forDevelopment of an Offshore Oil and Gas Field”的美国专利No.8,122,965中描述的方法，已知和理解在生产之前，提前节省大量昂贵的资本费用，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

虽然已经示出和描述了优选实施例，但是在不偏离本文的范围或教导的情况下，本领域技术人员能够做出其变型。本文所述的实施例仅为例证性而非限制性的。本文所述的系统、设备和工艺可能有许多变体和变型，并且其都处于本发明的范围内。例如，各种部件的相对尺寸、制成各种部件的材料和其他参数能够变化。因此，保护范围不限于本文所述的实施例，而是仅由下文的权利要求限制，其范围应包括权利要求主旨的所有等同物。除非另外明确指出，否则可能以任何顺序执行方法权利要求中的步骤。方法权利要求中步骤之前的标识符叙述，诸如（a）、（b）、（c），或（1）、（2）、（3）无意并且不指定特殊的步骤顺序，而是用于简化这些步骤的在后引用。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于开采海上油田的方法，包括：

(a).在第一位置处，将多根顶部张紧式立管联接至第一舰船；

(b).在(a)之后，使所述第一舰船从所述多根顶部张紧式立管脱离联接；

(c).将所述多根顶部张紧式立管接纳到布置在第二舰船的外周上的隔间中；和

(d).在(b)之后，在所述第一位置处，使第二舰船联接至所述多根顶部张紧式立管。

2.根据权利要求1所述的方法，其中(b)还包括使所述第一舰船从所述第一位置移动离开；

其中(c)包括使所述第二舰船朝着所述第一位置移动。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在(a)之后且在(b)之前，利用所述第一舰船，通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管钻探海下油井；和

在(d)之后，利用所述第二舰船，通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管使所述海下油井进行生产。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在利用所述第一舰船钻探所述海下油井之后，利用所述第一舰船、通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管从所述海下油井初始生产。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

在初始生产之后，评估所述至少一口井的生产；

基于所述海下油井的评估生产，选择所述第二舰船；和

将所述第二舰船布置至所述第一位置，以便替换所述第一舰船。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在(a)、(b)、(c)和(d)期间，利用浮力罐系统支撑所述顶部张紧式立管。

7.根据权利要求6所述的方法，其中(a)包括：

(a1).将从所述第一舰船延伸的第一缆索联接至所述浮力罐系统；和

(a2).向所述第一缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第一舰船的外周上的隔间中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中(b)包括：

(b1).减小所述第一缆索上的张力；

(b2).将所述第一舰船从所述浮力罐系统拉开，以从所述隔间移除所述浮力罐系统；和

(b3).使所述第一缆索从所述浮力罐系统脱离联接。

9.根据权利要求7所述的方法，其中(d)包括：

(d1).将从所述第二舰船延伸的第二缆索联接至所述浮力罐系统；和

(d2).向所述第二缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第二舰船的外周上的隔间中。

10.一种系统，包括：

可再定位的海上舰船，所述舰船包括船体、由所述船体支撑的水上舷侧以及沿所述海上舰船的外周布置的隔间；

布置在所述隔间中的浮力罐系统，其中所述浮力罐系统支撑多根顶部张紧式立管；和

将所述舰船可释放地联接至所述浮力罐系统的联接系统。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述舰船是可调浮力塔、可调浮力史帕尔平台或者可调浮力半潜式平台。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述隔间由一对从所述舰船向外延伸的支撑构件限定，其中每个支撑构件都包括用于与所述浮力罐系统可滑动地接合的护舷器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中每个护舷器都包括多个柔性、有回弹力的缓冲器，所述缓冲器被配置成与所述浮力罐系统接合。

14.根据权利要求13所述的系统，其中每个缓冲器都由弹性体材料制成，其内部表面包括超高分子量聚乙烯。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述联接系统包括：

安装至所述舰船的绞盘；和

从所述绞盘延伸至所述浮力罐系统的缆索；

其中所述绞盘被配置成调节所述缆索中的张紧和松弛。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述浮力罐系统包括框架和联接至所述框架的多个可调浮力的浮力罐，

其中所述顶部张紧式立管联接至所述框架，并且被定位在所述浮力罐之间。

17.根据权利要求16所述的系统，其中生产歧管被布置在所述浮力罐系统上。

18.一种用于在第一海上舰船和第二海上舰船之间转移多根顶部张紧式立管的方法，所述方法包括：

(a).利用浮力罐系统支撑多根顶部张紧式立管；

(b).将所述浮力罐系统和所述顶部张紧式系统接纳到沿所述第一海上舰船的外周布置的隔间中；

(c).从所述隔间撤出所述浮力罐系统和所述顶部张紧式立管；和

(d).在(c)之后，将所述浮力罐系统和所述顶部张紧式系统接纳到沿所述第二海上舰船的外周布置的隔间中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中(b)包括：

(b1).将从所述第一舰船延伸的第一缆索联接至所述浮力罐系统；和

(b2).向所述第一缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第一舰船的外周上的隔间中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中(c)包括：

(c1).减小所述第一缆索上的张力；

(c2).将所述第一舰船从所述浮力罐系统拉开，以从所述隔间移除所述浮力罐系统；和

(c3).使所述第一缆索从所述浮力罐系统脱离联接。

21.根据权利要求20所述的方法，其中(d)包括：

(d1).将从所述第二舰船延伸的第二缆索联接至所述浮力罐系统；和

(d2).向所述第二缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第二舰船的外周上的隔间中。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一缆索中的张力由安装至所述第一舰船的第一绞盘控制，并且所述第二缆索中的张力由安装至所述第二舰船的第二绞盘控制。

23.根据权利要求18所述的方法，其中每个隔间都由从所述舰船向外延伸的一对支撑构件限定，并且每个支撑构件都包括用于与所述浮力罐系统可滑动地结合的护舷器。

24.根据权利要求23所述的方法，其中每个护舷器都包括多个柔性的、有回弹力的缓冲器，所述缓冲器被配置成与所述浮力罐系统接合。

Claims (24)

1.一种用于开采海上油田的方法，包括：

(a).在第一位置处，将多根顶部张紧式立管联接至第一舰船；

(b).在(a)之后，使所述第一舰船从所述多根顶部张紧式立管脱离联接；和

(c).在(b)之后，在所述第一位置处，使第二舰船联接至所述多根顶部张紧式立管。

2.根据权利要求1所述的方法，其中(b)还包括使所述第一舰船从所述第一位置移动离开；

其中(c)包括使所述第二舰船朝着所述第一位置移动。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在(a)之后且在(b)之前，利用所述第一舰船，通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管钻探海下油井；和

在(c)之后，利用所述第二舰船，通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管使所述海下油井进行生产。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

在利用所述第一舰船钻探所述海下油井之后，利用所述第一舰船、通过所述顶部张紧式立管中的一根顶部张紧式立管从所述海下油井初始生产。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：

在初始生产之后，评估所述至少一口井的生产；

基于所述海下油井的评估生产，选择所述第二舰船；和

将所述第二舰船布置至所述第一位置，以便替换所述第一舰船。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在(a)、(b)和(c)期间，支撑所述顶部张紧式立管的是浮力罐系统。

7.根据权利要求6所述的方法，其中(a)包括：

(a1).将从所述第一舰船延伸的第一缆索联接至所述浮力罐系统；和

(a2).向所述第一缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第一舰船的外周上的隔间中。

8.根据权利要求7所述的方法，其中(b)包括：

(10).减小所述第一缆索上的张力；

(b2).将所述第一舰船从所述浮力罐系统拉开，以从所述隔间移除所述浮力罐系统；和

(b3).使所述第一缆索从所述浮力罐系统脱离联接。

9.根据权利要求7所述的方法，其中(c)包括：

(18).将从所述第二舰船延伸的第二缆索联接至所述浮力罐系统；和

(c2).向所述第二缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第二舰船的外周上的隔间中。

10.一种系统，包括：

可再定位的海上舰船，所述舰船包括船体、由所述船体支撑的水上舷侧以及沿所述海上舰船的外周布置的隔间；

布置在所述隔间中的浮力罐系统，其中所述浮力罐系统支撑多根顶部张紧式立管；和

将所述舰船可释放地联接至所述浮力罐系统的联接系统。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述舰船是可调浮力塔、可调浮力史帕尔平台或者可调浮力半潜式平台。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述隔间由一对从所述舰船向外延伸的支撑构件限定，其中每个支撑构件都包括用于与所述浮力罐系统可滑动地接合的护舷器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中每个护舷器都包括多个柔性、有回弹力的缓冲器，所述缓冲器被配置成与所述浮力罐系统接合。

14.根据权利要求13所述的系统，其中每个缓冲器都由弹性体材料制成，其内部表面包括超高分子量聚乙烯。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述联接系统包括：

安装至所述舰船的绞盘；和

从所述绞盘延伸至所述浮力罐系统的缆索；

其中所述绞盘被配置成调节所述缆索中的张紧和松弛。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述浮力罐系统包括框架和联接至所述框架的多个可调浮力的浮力罐，

其中所述顶部张紧式立管联接至所述框架，并且被定位在所述浮力罐之间。

17.根据权利要求16所述的系统，其中生产歧管被布置在所述浮力罐系统上。

18.一种用于在第一海上舰船和第二海上舰船之间转移多根顶部张紧式立管的方法，所述方法包括：

(a).利用浮力罐系统支撑多根顶部张紧式立管；

(b).将所述浮力罐系统和所述顶部张紧式系统接纳到沿所述第一海上舰船的外周布置的隔间中；

(c).从所述隔间撤出所述浮力罐系统和所述顶部张紧式立管；和

(d).在(c)之后，将所述浮力罐系统和所述顶部张紧式系统接纳到沿所述第二海上舰船的外周布置的隔间中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中(b)包括：

(10).将从所述第一舰船延伸的第一缆索联接至所述浮力罐系统；和

(b2).向所述第一缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第一舰船的外周上的隔间中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中(c)包括：

(18).减小所述第一缆索上的张力；

(c2).将所述第一舰船从所述浮力罐系统拉开，以从所述隔间移除所述浮力罐系统；和

(c3).使所述第一缆索从所述浮力罐系统脱离联接。

21.根据权利要求20所述的方法，其中(d)包括：

(18).将从所述第二舰船延伸的第二缆索联接至所述浮力罐系统；和

(c2).向所述第二缆索施加张力，从而将所述浮力罐系统移动至布置在所述第二舰船的外周上的隔间中。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一缆索中的张力由安装至所述第一舰船的第一绞盘控制，并且所述第二缆索中的张力由安装至所述第二舰船的第二绞盘控制。

23.根据权利要求18所述的方法，其中每个隔间都由从所述舰船向外延伸的一对支撑构件限定，并且每个支撑构件都包括用于与所述浮力罐系统可滑动地结合的护舷器。

24.根据权利要求23所述的系统，其中每个护舷器都包括多个柔性的、有回弹力的缓冲器，所述缓冲器被配置成与所述浮力罐系统接合。

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