CN106285480B - 一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法，应用于携带TSS440系统的ROV，所述方法包括以下步骤：所述ROV协助动力定位钻井平台抛放长基线定位信标，所述动力定位钻井平台启动动力定位状态，定位在井口上方；以井口位置为中心，在所述井口位置周围选取测试区域制定测线部署；所述ROV沿着所述测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到水上单元；同时，所述TSS440系统感应得到海底被埋的管道与线缆的管线数据，并实时传输到所述水上单元；所述水上单元处理所述调查数据和管线数据，得到海底地形信息以及所述井口位置附近线缆与管道的分布情况，并传输至所述显示器，供操作人员实时监控、记录。本发明效率高、准确度高，省时省力。

Description

一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，更具体地说，涉及一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法。

背景技术

随着中国经济的不断发展，对石油能源需求量不断增加，单一的陆上开采油气资源已不能满足需要，未来越来越多的石油勘探开发将集中在海上。目前我国海洋油气资源开发主要在近海较浅的大陆架，然而深海的油气储量约占中国油气总资源量的三分之一，随着石油勘探开采技术的进步，进军深海已成必然。

海上动力定位钻井平台作为深水油气资源勘探的载体，相对于半潜式钻井平台拥有DP动力定位系统，为深水油气资源钻采提供了良好的作业条件。钻井平台在开钻前需要对设计井口进行井场调查，以保障钻井平台和钻井作业的安全进行。

海上深水钻井平台的井场调查一般是采用专用的勘察船拖带深拖系统，搭载多波束测深仪、侧扫声呐、浅剖系统、磁力仪等设备对井场区域进行调查。此方法不仅费时费力，而且费用成本较高。深海水深达到1000-3000米，调查过程受到船舶定位、数据传输距离较长、中上层水流等因素影响，得到的数据误差较大。为降低钻井作业风险，往往需要钻井平台远离预定井位，这在一定程度上降低了勘探成功率。因此深水动力定位钻井平台迫切需要一种准确度更高、作业效率更高的海底井场调查方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种作业效率高、准确度高的用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法，所述方法应用于携带TSS440系统的ROV，所述方法包括以下步骤：

S10、所述ROV协助动力定位钻井船抛放长基线定位信标，所述动力定位钻井平台启动动力定位状态，定位在井口上方；

S20、以井口位置为中心，在所述井口位置周围选取测试区域制定测线部署；

S30、所述ROV沿着所述测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到水上单元；同时，所述TSS440系统感应得到海底被埋的管道与线缆的管线数据，并实时传输到所述水上单元；

S40、所述水上单元处理所述调查数据和管线数据，得到海底地形信息以及所述井口位置附近线缆与管道的分布情况，并传输至所述显示器，供操作人员实时监控、记录。

在本发明所述的井场调查方法中，所述长基线定位信标的个数为8个，以所述井口为中心，均匀抛放所述信标到指定位置。

在本发明所述的井场调查方法中，所述测试区域为以所述井口位置为中心的正方形区域，所述正方形区域的大小为500米*500米。

在本发明所述的井场调查方法中，所述S30包括：所述ROV搭载多波束测深仪、侧扫声呐和浅剖系统沿着所述测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到所述水上单元；所述调查数据包括海底深度信息、地表反射强度信息、地层剖面信息。

在本发明所述的井场调查方法中，所述S30包括：所述ROV沿着所述测线部署进行调查，所述TSS440系统通过产生磁场电压脉冲来感应海底被埋的管道与线缆的管线数据，并通过所述ROV的脐带缆实时传输到水上单元；所述管线数据包括所述管线与电缆的深度、位置与路由数据。

在本发明所述的井场调查方法中，所述测线部署包括多条测线，相邻所述测线之间有不少于20％的重复覆盖，同时在井口位置附近增加所述测线的密度。

在本发明所述的井场调查方法中，所述ROV沿着所述测线部署进行调查，包括：

第一调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定所述ROV的飞行高度距离海底0.5米～1米，并以0.5节的速度沿着相邻测线间距为10m的测线部署进行调查；

第二调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定所述ROV的飞行高度距离海底15米～20米，并以0.8节～1.5节的速度沿着相邻测线间距为40m的测线部署进行调查。

在本发明所述的井场调查方法中，所述S30包括：

S31、所述TSS440系统电磁脉冲探测海底得到所述管线数据，并将所述管线数据发送至水下单元；

S32、所述水下单元将所述管线数据处理、打包，并发送至所述ROV；

S33、所述ROV将所述TSS440的管线数据信号转为光纤信号，通过所述ROV的脐带缆的光纤传输至水上单元。

在本发明所述的井场调查方法中，所述S40包括：

所述水上单元根据预设的数据处理模型处理所述光纤信号，将处理结果存储至所述水上单元的存储设备，并传输至显示器进行显示。

在本发明所述的井场调查方法中，还包括步骤：

若在调查过程中遇到特殊异常区，则产生图像采集指令；

所述ROV根据所述图像采集指令进行摄像，实时显示海底情况。

实施本发明的用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法，具有以下有益效果：在海上动力定位钻井平台配套ROV的基础上，增加了专用管线探测工具TSS440系统，替代了专用勘察船和深拖系统。ROV携带TSS440系统直接在海底进行调查，作业效率高，获得的数据准确度高，尤其是被海床覆盖的海底线缆、管道坐标和埋深等数据能实时、清晰地反应出来。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法的程序流程图；

图2是本发明的步骤S30至S40的部分程序流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明公开了一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法，应用于携带TSS440系统的ROV。其中，钻井平台包括坐底式钻井平台、自升式钻井平台、浮船式钻井平台(钻井船)和半潜式钻井平台，是主要用于钻探井的海上结构物，上装有钻井、动力、通讯、导航等设备。ROV是指无人遥控潜水器(Remote Operated Vehicle)，是用于水下观察、检查和施工的水下机器人。TSS440系统是可用于管道和海底光缆检测的磁力探测系统。本发明中，ROV同时携带着TSS440系统、多波束测深仪、侧扫声呐以及浅剖系统在水下进行井场调查。

如图1所示，本发明的用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法包括以下步骤：

S10、ROV协助动力定位钻井平台抛放长基线定位信标，动力定位钻井平台启动动力定位状态，定位在井口上方，然后开始连接钻杆；其中，长基线定位信标的个数为8个，投放信标时，以井口位置为中心，半径大约1000m的圆形，均匀将信标发到指定位置，保证钻井位置的准确。

S20、以井口位置为中心，在井口位置周围选取测试区域制定测线部署；本实施例中，测试区域为以井口位置为中心的正方形区域，正方形区域的大小为500米*500米。测线部署包括多条测线，相邻测线之间有不少于20％的数据重复覆盖，同时在井口位置附近增加测线的密度，在距井口100米以内的测线设计间隔是10米的等距线；在距井口距离100米以外是间隔40米的等距线。应当知晓的是，在本发明中所提到的测线均具有一定的宽度。

S30、利用动力定位钻井平台连接钻杆期间，ROV沿着测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到水上单元；同时，TSS440系统感应得到海底被埋的管道与线缆的管线数据，并实时传输到水上单元；

ROV沿着测线部署进行调查包括两种调查模式，具体如下：

第一调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定ROV的飞行高度距离海底0.5米～1米，并以0.5节的速度沿着相邻测线间距为10m的测线部署进行调查；

第二调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定所述ROV的飞行高度距离海底15米～20米，并以0.8节～1.5节的速度沿着相邻测线间距为40m的测线部署进行调查。其中，1节＝1海里/小时＝1.852公里/小时。

具体的，S30包括：在动力定位钻井平台连接钻杆期间，ROV携带着TSS440系统沿着测线部署进行调查，TSS440系统通过自身的三个线圈板，产生磁场电压脉冲来感应海底被埋的管道与线缆的磁场强度，得到管道与线缆的管线数据，并通过ROV的脐带缆实时传输到水上单元；管线数据包括管道与线缆的深度、位置与路由数据。

同时，在动力定位钻井平台连接钻杆期间，ROV搭载多波束测深仪、侧扫声呐和浅剖系统沿着测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到水上单元；调查数据包括海底深度信息、地表反射强度信息、地层剖面信息。其中，海底深度信息由多波束测深仪得到，地表反射强度信息由侧扫声呐得到，地层剖面信息由浅剖系统得到。

如图2所示，S30还包括：

S31、TSS440系统电磁脉冲探测海底得到管线数据，并将管线数据发送至水下单元；

S32、水下单元将管线数据处理、打包，并发送至ROV；

S33、ROV将TSS440的管线数据信号转为光纤信号，通过ROV的脐带缆的光纤传输至水上单元。

S40、水上单元处理调查数据和管线数据，得到海底地形信息以及井口位置附近线缆与管道的分布情况，存储并传输至所述显示器，供操作人员实时监控、记录。

具体的，S40包括：水上单元根据预设的数据处理模型处理接收到的光纤信号，将处理结果存储至水上单元的存储设备，并传输至显示器进行显示。水上单元和水下单元是指定位系统，水上单元定位主要是确定海上钻井平台，船舶等设施的位置，主要是应用GPS定位；水下单元定位主要是确定ROV等设备的位置，主要应用LBL(长基线定位信标)定位。

在本发明所述的井场调查方法中，还包括以下步骤：

若在调查过程中遇到特殊异常区，则产生图像采集指令；

ROV根据图像采集指令进行摄像，实时显示海底情况，便于操作人员操作监督并确定下一步的作业指令。

调查完成后，回收ROV至动力定位钻井平台，作业结束。ROV在跑线调查过程中，通过TSS440系统的实时数据可以对井口附近是否有线缆和管道，以及其他异常情况进行及时反馈。实时记录的深度信息、地表反射强度信息、地层剖面信息和磁场强度信息等数据，通过ROV的脐带缆实时传输到水上单元，并及时进行数据现场处理和后处理，提供调查现场报告。

在使用TSS440系统进行井场调查的过程中，ROV还可以通过自身的摄像头对海底的地形进行调查。

本发明还使用了定位系统，利用带罗经的超短基线定位系统、高精度水下罗经系统、多普勒声速记录仪和惯性导航系统，确保ROV沿着部署测线进行调查并根据作业指令转换测线。

本发明在动力定位钻井平台配套ROV的基础上，增加了专用工具TSS440系统，利用ROV携带TSS440系统进行调查，作业效率高。ROV直接在海底作业，能更加准确、全方位地调查井场的海底环境，尤其是海底被掩盖的部分是否存在线缆、海管等；获得的数据准确度高，尤其是被海床覆盖的海底电缆、管线坐标和埋深等数据能实时、清晰地反应出来。

本发明在钻井平台连接钻杆期间进行调查作业，没有额外增加钻井平台钻井的作业时间，同时替代了传统的专用勘察船拖带深拖系统方式，没有额外增加平台，节约了费用，省时省力。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于海上动力定位钻井平台的井场调查方法，其特征在于，所述方法应用于携带TSS440系统的ROV，所述方法包括以下步骤：

S10、所述ROV协助动力定位钻井平台抛放长基线定位信标，所述动力定位钻井平台启动动力定位状态，定位在井口上方，然后开始连接钻杆；

S20、以井口位置为中心，在所述井口位置周围选取测试区域制定测线部署；

S30、在所述动力定位钻井平台连接钻杆期间，所述ROV沿着所述测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到水上单元；同时，所述TSS440系统感应得到海底被埋的管道与线缆的管线数据，并实时传输到所述水上单元；

S40、所述水上单元处理所述调查数据和管线数据，得到海底地形信息以及所述井口位置附近线缆与管道的分布情况，并传输至显示器，供操作人员实时监控、记录。

2.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述长基线定位信标的个数为8个。

3.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述测试区域为以所述井口位置为中心的正方形区域，所述正方形区域的大小为500米*500米。

4.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述S30包括：所述ROV搭载多波束测深仪、侧扫声呐和浅剖系统沿着所述测线部署进行调查，得到调查数据，并实时传输到所述水上单元；所述调查数据包括海底深度信息、地表反射强度信息、地层剖面信息。

5.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述S30包括：所述ROV沿着所述测线部署进行调查，所述TSS440系统通过产生磁场电压脉冲来感应海底被埋的管道与线缆的所述管线数据，并通过所述ROV的脐带缆实时传输到水上单元；所述管线数据包括所述管道与线缆的深度、位置与路由数据。

6.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述测线部署包括多条测线，相邻所述测线之间有不少于20％的重复覆盖，同时在井口位置附近增加所述测线的密度。

7.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述ROV沿着所述测线部署进行调查，包括：

第一调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定所述ROV的飞行高度距离海底0.5米～1米，并以0.5节的速度沿着相邻测线间距为10m的测线部署进行调查；

第二调查模式：根据测深仪和高度计的量程范围确定所述ROV的飞行高度距离海底15米～20米，并以0.8节～1.5节的速度沿着相邻测线间距为40m的测线部署进行调查。

8.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，所述S30包括：

S31、所述TSS440系统电磁脉冲探测海底得到所述管线数据，并将所述管线数据发送至水下单元；

S32、所述水下单元将所述管线数据处理、打包，并发送至所述ROV；

S33、所述ROV将所述TSS440的管线数据信号转为光纤信号，通过所述ROV的脐带缆的光纤传输至水上单元。

9.根据权利要求8所述的井场调查方法，其特征在于，所述S40包括：

所述水上单元根据预设的数据处理模型处理所述光纤信号，将处理结果存储至所述水上单元的存储设备，并传输至显示器进行显示。

10.根据权利要求1所述的井场调查方法，其特征在于，还包括步骤：

若在调查过程中遇到特殊异常区，则产生图像采集指令；

所述ROV根据所述图像采集指令进行摄像，实时显示海底情况。