CN109057729A - 一种水下设备月池处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油及天然气钻探设备技术领域，特别涉及一种水下设备月池处理系统，该水下设备月池处理系统包含月池系统、采油树处理装置和BOP处理装置，该水下设备月池处理系统能提高水下作业设备的储存能力、提升采油树模块的处理能力、提高设备在浮式平台中的稳定性并降低设备重量、提高系统安全性、提高防喷器的适应性、提高系统处理BOP和LMRP的能力。
Description
技术领域
本发明涉及石油及天然气钻探设备技术领域，特别涉及一种水下设备月池处理系统。
背景技术
水下设备月池处理系统是浮式钻井平台（钻井船、半潜平台）必须的关键组成系统之一，该系统主要用该系统主要用于水下设备如BOP（防喷器）、LMRP（隔水管下部总成）、采油树（Xmas tree）吊装、移运、组装、试压以及试压后移运至进口下放、回收工艺流程的系统化处理，系统中的设备也单独或组成系统服务于其他水下器具如水下机器人、海底基盘的辅助下放。
由于国内深海钻井技术力量比较薄弱起步晚，目前对水下设备月池处理系统涉足较少，处理系统被国外企业垄断。
现有系统一般有两个解决方案，解决方案一为将BOP、采油树处理分别布置在月池两侧，该处理系统主要由月池小车组合月池吊装设备如葫芦吊等组成，BOP的储存、试压、维护保养均在BOP小车上完成，采油树储存在采油树甲板小车上。LMRP和采油树通过各自的葫芦吊吊装到月池小车上，葫芦吊行走轨道沿月池方向，BOP，采油树通过各自月池小车移运至井口进行下放或回收。
解决方案二为将BOP和采油树处理分别布置在月池两侧，且BOP、LMRP和采油树在甲板设备专用的设备进行储存。LMRP通过储存小车移运到月池中心线，通过BOP吊机吊起，此时采油树小车退回BOP储存小车滑移到月池中心，通过进行BOP和LMRP组装，组装后通过BOP吊机整体吊装到BOP月池小车，再由BOP月池小车送入井眼中心，BOP吊机沿月池方向行走。
采油树储存装置不可移动，通过采油树吊机垂直于月池方向行走，将采油树块依次吊装到采油树月池小车上，进行组装、试验，再通过采油树月池小车移运至井眼中心。
现有技术存在以下问题：
1、在现有技术中，因吊装能力有限，BOP小车功能复杂，需具备顶升下放功能，且在BOP下放至月池时BOP小车一直被占用；
2、现有技术的BOP吊装到BOP小车过程复杂需借助外部吊机实现；
3、现有技术不适用于深水、超深水浮式钻井平台；
4、现有技术的处理系统只具备单套BOP、采油树处理能力；
5、现有技术的系统设备较多，能耗大，配置成本高；
6、现有技术的系统占用甲板空间大。
为解决上述问题，需要发明一种系统中各设备功能独立，提升钻井系统的工作效率并降低钻井作业成本的水下设备月池处理系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种提高水下设备的储存能力、提升采油树模块的处理能力、提高设备在浮式平台中的稳定性并降低设备重量、提高系统安全性、提高防喷器的适应性、提高系统处理BOP/LMRP能力的水下设备月池处理系统。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案。
一种水下设备月池处理系统，包含有月池系统、采油树处理装置和BOP处理装置；
所述月池系统包括月池和月池小车轨道，所述月池设置在所述主甲板上，所述月池小车轨道与主甲板固定连接,所述月池小车轨道为两根，平行布置在所述月池的两侧；
所述采油树处理装置包括与钻井平台固定连接的采油树吊机轨道、与所述采油树吊机轨道活动连接的采油树吊机、与管具甲板固定连接的采油树甲板移运系统轨道、与所述采油树甲板移运系统轨道活动连接的采油树甲板移运系统、与所述月池小车轨道活动连接的采油树月池小车；
所述BOP处理装置包括BOP吊机轨道、与所述BOP吊机轨道活动连接的BOP吊机、与所述月池小车轨道活动连接的BOP月池小车、与钻井平台固定连接的BOP储存装置和LMRP储存装置。
作为本发明的优选方案，所述采油树处理装置和BOP处理装置分别设置在所述月池系统的两侧，所述采油树处理装置和BOP处理装置分别与所述月池小车轨道垂直且位于所述月池小车轨道的两端。
作为本发明的优选方案，所述采油树吊机轨道与钻井平台固定连接且数量为两根，两根所述油树吊机轨道平行设置，所述采油树吊机与所述采油树吊机轨道活动连接。
作为本发明的优选方案，所述采油树甲板移运系统轨道与所述采油树吊机轨道位于所述月池的同侧，所述采油树甲板移运系统在所述采油树甲板移运系统轨道上滑行，所述采油树甲板移运系统的数量为M个，M≥2。
作为本发明的优选方案，所述采油树甲板移运系统轨道共设置有N套，N≥2，每套所述采油树甲板移运系统轨道的数量为2根，且平行设置，2根所述采油树甲板移运系统轨道的间距与所述采油树甲板移运系统的宽度匹配。
作为本发明的优选方案，所述采油树甲板移运系统轨道至少有一套与所述采油树吊机轨道平行，所述采油树甲板移运系统轨道还至少有一套与所述采油树吊机轨道垂直且一端位于采油树吊机轨道下方，与所述采油树吊机轨道平行的所述采油树甲板移运系统轨道和与所述采油树吊机轨道垂直的所述采油树甲板移运系统轨道固定连接。
作为本发明的优选方案，所述采油树月池小车位于所述采油树吊机轨道下方且与所述月池小车轨道活动连接，所述BOP移运小车位于所述BOP吊机下方且与所述月池小车轨道活动连接。
作为本发明的优选方案，所述BOP储存装置的数量为L个，L≥1，所述BOP储存装置位于所述BOP吊机下方且与所述主甲板固定连接，所述BOP储存装置分布在所述BOP月池小车的两侧。
作为本发明的优选方案，所述LMRP储存装置的数量与所述BOP储存装置的数量一致，所述LMRP储存装置位于所述BOP吊机下方且与所述主甲板固定连接，所述LMRP储存装置分布在所述BOP月池小车的两侧。
作为本发明的优选方案，所述BOP吊机轨道为两根，一根所述BOP吊机轨道与所述钻井平台固定连接，一根所述BOP吊机轨道与所述主甲板固定连接，所述BOP吊机与所述BOP吊机轨道活动连接。
整个钻井系统有至少一个井眼，所述井眼位于所述月池的中心线上。
月池处理系统操作流程：
1、采油树下放
所述采油树甲板移运系统依次将采油树模块移运至所述采油树吊机下方, 所述采油树吊机依次将所述采油树模块从所述采油树甲板移运系统上吊装到组装位置组装成采油树后进行试压，在所述采油树试压后通过所述采油树吊机整体吊装移运到停驻在所述月池小车轨道的一端的所述采油树月池小车上方，所述采油树吊机将所述采油树下放至所述采油树月池小车的采油树固定接口，由所述采油树月池小车将所述采油树移运至井眼位置，通过游吊系统进行下放操作，此时所述BOP月池小车停靠停车位置，即所述BOP月池小车停驻在所述月池小车轨道的另一端。
采油树回收与上述流程相反。
2、LMRP、BOP连接下放
所述采油树月池小车停驻在所述月池小车轨道的一端，所述BOP月池小车停驻在所述月池小车轨道的另一端，所述BOP吊机延所述BOP吊机轨道运行至所述LMRP储存装置的上方，所述BOP吊机配合所述LMRP储存装置进行LMRP试压，在试压完成后，所述BOP吊机的导向抓持系统抓持LMRP的导向桩，所述BOP吊机将所述LMRP起升到一定高度后， 所述LMRP储存装置的导向桩抓持释放所述LMRP，所述BOP吊机沿所述BOP吊机轨道运行，将所述LMRP移运至所述BOP储存装置上方，所述BOP吊机的主钩下放将所述LMRP与BOP进行连接，连接完成后，所述BOP吊机的副钩和所述BOP储存装置进行试压操作，试验完成后所述BOP吊机将BOP+LMRP组件整体起吊到一定高度，所述BOP储存装置的导向桩抓持释放所述BOP，所述BOP吊机继续向月池中心线移运，将所述BOP+LMRP组件移运至所述BOP月池小车上方，所述BOP吊机缓慢下放所述BOP+LMRP组件，使其导向桩进入所述BOP月池小车的导向装置，所述BOP+LMRP组件下放到合适位置时，所述BOP月池小车的支撑装置关闭，所述BOP吊机继续下放直至所述BOP+LMRP组件所有重量落到所述BOP月池小车的支撑装置上，所述BOP吊机完成下放后解除与LMRP连接，并沿所述BOP吊机轨道移出月池区，所述BOP月池小车沿所述月池小车轨道运行，将所述BOP+LMRP组件移运至下放了隔水管的所述井眼，待所述隔水管与LMRP连接后由游吊系统将所述BOP+LMRP组件提升一定高度，所述BOP月池小车的支撑装置开启，由游吊系统进行所述BOP+LMRP组件下放操作，所述BOP月池小车的导向装置在此过程中提供一段行程导向功能，待所述BOP+LMRP脱离所述BOP月池小车后退回至所述月池小车轨道的另一端进行停驻，所述采油树月池小车移动至所述井眼，在所述采油树月池小车上进行BOP控制管线在隔水管上的安装操作。
BOP、LMRP回收流程与上述流程相反。
3、隔水管悬挂
浮式钻井平台利用海水钻井时间可进行下放所述BOP和接隔水管管柱的操作，所述隔水管柱连接好后可利用所述BOP月池小车的隔水管悬挂接口将所述BOP、LMRP及隔水管柱临时悬挂在所述BOP月池小车上，待所述井眼完成钻井钻具移出后，由所述BOP月池小车将所述BOP、LMRP及隔水管柱移运至所述井眼，连接游吊系统或张紧器后起升一定高度，所述BOP月池小车拆除所述隔水管悬挂接口并移出所述井眼，由游吊系统或张紧器将BOP下放至海底井口。
待所述LMRP与BOP紧急脱离后，由张紧器将所述LMRP和隔水管柱提升一定高度，所述BOP月池小车移运至所述井眼安装隔水管悬挂接口，由张紧器下放将所述LMRP和隔水管柱与所述BOP月池小车隔水管悬挂接口连接，所述BOP月池小车沿所述月池小车轨道将所述LMRP和隔水管柱移出井口。
4、边钻井边套管下放悬挂
浮式钻井平台在所述井眼钻浅层时，利用浅层钻进时间可以接所需下放的套管，套管柱连接完成后所述BOP月池小车移动到所述井眼附近，所述井眼游吊系统将套管柱下放并悬挂到所述BOP月池小车的套管悬挂接口上，待所述井眼管具取出后，所述BOP月池小车沿所述月池小车轨道移动将套管柱移运至所述井眼，所述游吊系统再次连接套管柱后所述BOP月池小车拆除套管悬挂接口，所述游吊系统继续将套管柱下放至井底。
5、其他水下设备下放
其他水下设备如：水下机器人、海底基盘，可通过所述采油树吊机或BOP吊机起吊移运至所述采油树月池小车或BOP月池小车，通过所述采油树月池小车或BOP月池小车移运至井口通过游吊系统下放，此过程与BOP、采油树下放过程相似。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明中的BOP小车结构简单，可以不具备顶升和下放功能，在BOP下放至月池时退回停驻位置，不会一直被占用；
2、本发明中的BOP吊装到BOP小车不需要借助外部吊机来实现；
3、本发明的水下设备月池处理系统适用于深水和超深水浮式钻井平台；
4、本发明的水下设备月池处理系统具备多套采油树和BOP的处理能力；
5、本发明的系统设备少，配置成本较低，占用甲板的空间小。
附图说明
图1为本发明俯视图图；
图2为本发明正视图；
图3为本发明LMRP吊装图；
图4为本发明LMRP+BOP吊装图。
图中标记：1-月池系统，11-月池，12-月池小车轨道，2-采油树处理装置， 21-采油树吊机，22-采油树甲板移运系统，23-采油树月池小车，24-采油树甲板移运系统轨道，25-采油树吊机轨道，3-BOP处理装置， 31-BOP吊机， 32-BOP月池小车， 33-BOP吊机轨道， 34-BOP储存装置，35-LMRP储存装置，4-管具甲板， 5-钻井平台， 6-主甲板,7-井眼。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主体的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1和图2所示，水下设备月池处理系统由月池系统1、采油树处理装置2和BOP处理装置3组成，采油树处理装置2和BOP处理装置3分别设置在月池系统1的两侧，从图1中可以看出，采油树处理装置2和BOP处理装置3分别布置在月池11的左右两侧，其中月池系统1包括月池11和月池小车轨道12，月池小车轨道12与主甲板6固定连接,月池小车轨道12为两根，平行布置在月池11的两侧，从图1中可以看出，月池小车轨道12分别平行布置在月池11的上下两侧，月池中心线与井眼7的中心线重合，在本实施例中井眼的数量是1个，在其他实施例中井眼的数量可以是大于1的整数；
采油树处理装置2包括与钻井平台固定连接的采油树吊机轨道25、与采油树吊机轨道25活动连接的采油树吊机21、与管具甲板4固定连接的采油树甲板移运系统轨道24、与采油树甲板移运系统轨道24活动连接的采油树甲板移运系统22、与月池小车轨道12活动连接的采油树月池小车23，采油树吊机轨道25的布置方向与月池小车轨道12的布置方向垂直，在本实施例中采油树甲板移运系统轨道24共有3套，其中一套与采油树吊机轨道25平行布置，另外两套与采油树吊机轨道25垂直，分别布置在月池11的上下两侧，与采油树吊机轨道25垂直的两套采油树甲板移运系统轨道24的一端处于采油树吊机轨道25的下方，便于采油树吊机21对采油树的吊装，与采油树吊机轨道25平行的采油树甲板移运系统轨道24的两端分别与与采油树吊机轨道25垂直的两套采油树甲板移运系统轨道24固定连接，在其他实施例中采油树甲板移运系统轨道24的套数可以是1套、2套、4套甚至更多，在本实施例中采油树甲板移运系统22的数量为4个，采油树甲板移运系统22可以在采油树甲板移运系统轨道24上自由进行移运，采油树甲板移运系统22可从与采油树吊机轨道25平行的采油树甲板移运系统轨道24运行到与采油树吊机轨道25垂直的采油树甲板移运系统轨道24上，并由与采油树吊机轨道25垂直的采油树甲板移运系统轨道24运行至采油树吊机21进行组装吊运，在其他实施例中采油树甲板移运系统22可以是其他可实现的数量；
BOP处理装置3包括BOP吊机轨道33、与BOP吊机轨道33活动连接的BOP吊机31、与月池小车轨道12活动连接的BOP月池小车32、与钻井平台5固定连接的BOP储存装置34和LMRP储存装置35，BOP吊机轨道33的布置方向与月池小车轨道12的布置方向垂直，在本实施例中，BOP储存装置34和LMRP储存装置35的数量为2，两个BOP储存装置34分别设置在BOP月池小车32停驻位置的两侧，两个LMRP储存装置35分别分别紧挨着两个BOP储存装置34布置，两个BOP储存装置34和两个LMRP储存装置35呈直线形布置在BOP吊机轨道33的下方，在其他实施例中BOP储存装置34和LMRP储存装置35的数量可以为非2的整数，可根据浮式钻井平台主甲板的实际面积进行设置，BOP吊机轨道33为两根，一根BOP吊机轨道33与钻井平台5固定连接，一根BOP吊机轨道33与主甲板6固定连接，BOP吊机31与BOP吊机轨道33活动连接，BOP吊机31采用高低支腿设计，抗倾覆能力强、稳定性高。BOP吊机31沿BOP吊机轨道33行走，其能覆盖分布在月池上下两侧的BOP储存装置34和LMRP储存装置35，在BOP月池小车32和采油树月池小车的停驻位置设置有锚定装置，即在月池小车轨道12的两端和井眼位置设置有锚定装置。
如图3所示，BOP吊机31首先从LMRP储存装置35处将LMRP吊起。
如图4所示，BOP吊机31移运至BOP储存装置34的上方， BOP吊机31的主钩下放将LMRP与BOP进行连接，LMRP和BOP组成一个组件，随后BOP吊机31将LMRP和BOP组成的组件提升至一定高度后向BOP月池小车32移动并将LMRP和BOP组成的组件放置在BOP月池小车32上。
Claims (10)
1.一种水下设备月池处理系统，包含月池系统、采油树处理装置和BOP处理装置，其特征在于：
所述月池系统包括月池和月池小车轨道，所述月池小车轨道与主甲板固定连接,所述月池小车轨道为两根，平行布置在所述月池的两侧；
所述采油树处理装置包括与钻井平台固定连接的采油树吊机轨道、与所述采油树吊机轨道活动连接的采油树吊机、与管具甲板固定连接的采油树甲板移运系统轨道、与所述采油树甲板移运系统轨道活动连接的采油树甲板移运系统、与所述月池小车轨道活动连接的采油树月池小车；
所述BOP处理装置包括BOP吊机轨道、与所述BOP吊机轨道活动连接的BOP吊机、与所述月池小车轨道活动连接的BOP月池小车、与钻井平台固定连接的BOP储存装置和LMRP储存装置。
2.根据权利要求1所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树处理装置和BOP处理装置分别设置在所述月池系统的两侧，所述采油树处理装置和BOP处理装置分别与所述月池小车轨道垂直且位于所述月池小车轨道的两端。
3.根据权利要求2所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树吊机轨道与钻井平台固定连接且数量为两根，两根所述油树吊机轨道平行设置，所述采油树吊机与所述采油树吊机轨道活动连接。
4.根据权利要求2所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树甲板移运系统轨道与所述采油树吊机轨道位于所述月池的同侧，所述采油树甲板移运系统在所述采油树甲板移运系统轨道上滑行，所述采油树甲板移运系统的数量为M个，M≥2。
5.根据权利要求4所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树甲板移运系统轨道共设置有N套，N≥2，每套所述采油树甲板移运系统轨道的数量为2根，且平行设置，2根所述采油树甲板移运系统轨道的间距与所述采油树甲板移运系统的宽度匹配。
6.根据权利要求5所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树甲板移运系统轨道至少有一套与所述采油树吊机轨道平行，所述采油树甲板移运系统轨道还至少有一套与所述采油树吊机轨道垂直且一端位于采油树吊机轨道下方，与所述采油树吊机轨道平行的所述采油树甲板移运系统轨道和与所述采油树吊机轨道垂直的所述采油树甲板移运系统轨道固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述采油树月池小车位于所述采油树吊机轨道下方且与所述月池小车轨道活动连接，所述BOP移运小车位于所述BOP吊机下方且与所述月池小车轨道活动连接。
8.根据权利要求7所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述BOP储存装置的数量为L个，L≥1，所述BOP储存装置位于所述BOP吊机下方且与所述主甲板固定连接，所述BOP储存装置分布在所述BOP月池小车的两侧。
9.根据权利要求8所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述LMRP储存装置的数量与所述BOP储存装置的数量一致，所述LMRP储存装置位于所述BOP吊机下方且与所述主甲板固定连接，所述LMRP储存装置分布在所述BOP月池小车的两侧。
10.根据权利要求2所述的一种水下设备月池处理系统，其特征在于：所述BOP吊机轨道为两根，一根所述BOP吊机轨道与所述钻井平台固定连接，一根所述BOP吊机轨道与所述主甲板固定连接，所述BOP吊机与所述BOP吊机轨道活动连接。
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