CN111561272B - 一种深水轻型修井立管系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水轻型修井立管系统及其安装方法。所述深水轻型修井立管系统包括缓波形立管、立管和防喷器；缓波形立管的一端连接立管，另一端连接防喷器，防喷器通过井口连接器与井口连接；缓波形立管上套设有若干浮力块，以支撑缓波形立管；立管的另一端穿过作业船舶上的月池槽口连接于井架上；连接器和防喷器均与控制缆连接，通过控制缆控制连接器的连接和解脱及防喷器的封井。本发明立管系统的修井立管的弯曲载荷可在挠性接头附近得到一定释放，传递给井口的载荷相对较小，因此井口得到很好的保护，同时允许的作业船舶的偏移量增加，提高了作业船舶对恶劣海况的适应性；本发明立管系统可以保持作业船舶偏离井口一定的位置，确保船舶的安全。

Description

一种深水轻型修井立管系统及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种深水轻型修井立管系统及其安装方法，属于海上油气田水下井口模式的轻型修井技术领域。

背景技术

水下井口是海上油气田开发常用的装备，采用水下井口模式开发的油气井在修井过程中一般都需要进行连续油管或者钢丝作业，一般会考虑采用修井立管，建立水下井口与作业船舶的联系，形成连续油管和钢丝作业工具进出井筒的通道。常规的修井立管系统通过直立的钢管进行连接，当水下井口处于溢油井喷状态时，在水下井口正上方附近工作的作业船舶具有一定的危险性，需要作业船舶与井口位置保持一定的安全距离，进行作业，而常规的直立修井立管不易实现；此外，当作业船舶造遭遇恶劣海况或者定位失效时，作业船舶会偏离井口正上方的位置发生偏移，这种偏移会通过修井立管直接传递到井口，是井口发生弯曲，弯曲之后不利用连续油管和钢丝作业工具顺利进出井筒，另外井口发生弯曲后，会产生较大的弯矩和弯曲应力，导致井口的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水轻型修井的立管系统及其安装方法，本发明立管系统包括设于水下井口附件安装的缓波形的立管，该立管上装有浮力块，可以保持近井口附近，立管保持竖直的状态，方便引导连续油管、钢丝作业工具进出井筒。

本发明所提供的深水轻型修井立管系统，包括缓波形立管、立管和防喷器；

所述缓波形立管的一端通过连接器连接所述立管，另一端连接所述防喷器，所述防喷器通过井口连接器与井口连接；

所述缓波形立管上套设有若干浮力块，以支撑所述缓波形立管；

所述立管的另一端穿过作业船舶上的月池槽口连接于井架上；

所述连接器和所述防喷器均与控制缆连接，通过所述控制缆控制所述连接器的连接和解脱以及所述防喷器的封井。

上述的深水轻型修井立管系统中，所述浮力块的浮力要确保能够将所述缓波形立管支撑起来，但是也要控制浮力不能太多，不应该超过所述防喷器的重量，否则无法顺利下水安装。

上述的深水轻型修井立管系统中，所述连接器包括相配合的上部接头和下部接头，所述上部接头与所述立管连接，所述下部接头与所述缓波形立管连接；所述控制缆的部分动力液控制所述上部接头和所述下部接头的连接和解脱，所述控制缆的部分动力液向下传递控制所述防喷器的封井。

上述的深水轻型修井立管系统中，所述连接器上设有相配合的上部控制缆接头和下部控制缆接头，所述上部控制缆接头和所述下部控制缆接头均与所述控制缆连接。

本发明立管系统中，所述连接器具有如下功能：通过所述下部接头和所述上部接头连接完成所述缓波形立管和所述上部立管的连接；通过所述下部控制缆接头和所述上部控制缆接头连接，分配部分动力液控制所述连接器的下部接头和所述上部接头的连接和解脱功能，部分动力液向下进入所述控制缆的信号和动力液向下传递，通过所述防喷器与所述连接器之间的控制缆实现对所述防喷器功能的控制，具体地，通过所述控制缆(防喷器控制缆)实现对所述防喷器功能的控制设置实现防喷器关闭动作的操作液力大于所述连接器解脱动作的操作压力，确保所述防喷器关闭后，持续憋压压力达到所述连接器解脱动作的操作压力，然后实现所述连接器的解脱，确保在解脱之前完成防喷器封井，避免井筒内的流体溢出井筒污染海洋环境。

上述的深水轻型修井立管系统中，所述连接器与所述连接器之间设有挠性接头，可以允许一定的转动，当作业船舶发生位置偏移时，弯曲载荷在此处得到释放，不会向下传递到所述缓波形立管和井口上，降低了井口的载荷，同时保证井口附近的立管姿态，方便连续油管、钢丝作业工具进出井口。

当作业船舶遭遇恶劣海况时，或者设备发生定位失效的时候，通过所述控制缆引导动力液关闭所述防喷器，打开所述连接器，上部的所述立管脱离下部的所述缓波形立管，作业船舶可以航行至其他安全海域，或者保持船舶浮体生存吃水的状态，下部的所述缓波形立管在所述浮力块的浮力作用下，保持张紧的状态，顶部的所述连接器的下部接头保持竖直状态，方便重新与上部的所述立管连接。

本发明深水轻型修井立管系统可按照下述步骤进行安装：

(1)缓波形立管的安装：组装所述缓波形立管和所述防喷器，将防喷器控制缆连接所述防喷器和所述连接器；连接钢制安装工具，采用所述作业船舶上的船尾吊机吊起所述安装工具，转动所述船尾吊机的钢缆滚筒，缓缓下放，当下放至接近井口位置时，利用ROV推动协助完成所述井口连接器与井口的对接；然后利用ROV，解开吊点，回收所述安装工具；

此时，所述浮力块浮力保持所述缓波形立管处于拉伸的状态，所述缓波形立管上端的连接器的接头保持竖直状态，方便与所述立管的连接；

(2)上部立管的安装：利用所述作业船舶的井架吊机下放所述立管，缓缓下放，当下放至接近所述缓波形立管时，利用ROV推动协助完成所述立管与所述缓波形立管的对接；

(3)控制缆的安装：利用所述作业船舶上的所述船尾吊机带着所述控制缆，缓缓下放，当下放至接近所述连接器时，利用ROV推动协助完成所述控制缆与所述防喷器控制缆的连接。

上述的安装方法中，步骤(1)中，所述船尾吊机配合的吊点位于所述缓波形立管的两端。

上述的安装方法中，步骤(2)中，下放所述立管之前，将所述立管的一端与所述上部接头连接，将所述缓波形立管的一端与所述下部接头连接，通过所述上部接头与所述下部接头的配合实现所述立管与所述缓波形立管的连接。

上述的安装方法中，步骤(3)中，下放所述控制缆之前，将所述控制缆的一端与所述上部控制缆接头连接，所述防喷器控制缆通过所述下部控制缆接头与所述连接器连接，通过所述上部控制缆接头与所述下部控制缆接头实现所述控制缆和所述防喷器控制缆的连接。

现有常规的修井立管都是竖直的立管，存在两个弊端，第一，常规修井立管的作业船舶发生偏移时，修井立管的弯曲载荷会直接传递到井口上，导致井口的弯矩应力增加，对井口产生破坏，采用本发明立管系统，修井立管的弯曲载荷可以在所述挠性接头附近得到一定的释放，传递给井口的载荷相对较小，因此井口得到很好的保护，同时允许的作业船舶的偏移量增加，提高了作业船舶对恶劣海况的适应性；第二，常规修井立管的作业船舶的位置基本位置在井口的正上方，当水下井口发生溢油井喷等风险时，井口上方附近作业难度风险较大，采用本发明立管系统，可以保持作业船舶偏离井口一定的位置，确保船舶的安全。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：

1、作业船舶的位置可以偏离水下井口一定的位置，当发生井喷等应急情况时，能够最大使作业船舶与井口保持一定的安全距离，方便进行井口的控制作业；2、作业船舶和立管在海流作用下发生倾斜产生的弯矩在挠性接头附近得到释放，减少了井口附近的载荷，保持井口基本保持竖直的状态，方便立管内部的连续油管、钢丝作业工具进出井口，而且井口的弯曲载荷较小，提高了井口的安全性；3、分体式安装方法，降低了对作业船舶吊装能力的要求，作业费用降低。

附图说明

图1是本发明深水轻型修井立管系统的配置示意图。

图2是本发明深水轻型修井立管系统中的连接器的局部示意图。

图3是本发明深水轻型修井立管系统中的缓波形立管的安装示意图。

图4是本发明深水轻型修井立管系统中的缓波形立管的完成井口连接的示意图。

图5是本发明深水轻型修井立管系统中的缓波形立管的安装工具回收的示意图。

图6是本发明深水轻型修井立管系统中的上部立管的安装示意图。

图7是本发明深水轻型修井立管系统中的上部立管完成井口连接的示意图。

图8是本发明深水轻型修井立管系统的连接器及防喷器的控制缆的安装示意图。

图9是本发明深水轻型修井立管系统的连接器及防喷器的控制缆的完成连接的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的深水轻型修井立管系统的示意图，从下到上依次包括连接的井口连接器12、防喷器11、缓波形立管10、安装在缓波形立管10上的浮力块9、挠性接头8、连接器7、立管6、流动四通3、大钩1、防喷器控制缆16、控制缆15、控制缆滚筒14、船尾吊机13，井架2上的大钩1拉紧提升流动四通，水下井口联通到作业船舶5上，控制信号和动力液通过控制缆15将动力液传递下去，完成防喷器11的控制功能，以及连接器7的控制功能。

本发明深水轻型修井立管系统中，缓波形立管10预制成弯曲的形状，外围安装浮力块9，浮力块9的浮力要确保能够将全部的立管支撑起来，但是也要控制浮力不能太多，不应该超过防喷器11的重量，否则无法顺利下水安装。安装时必须将缓波形立管10(含浮力块9)、防喷器11组合在一起同时下入。防喷器11对接井口之后，完成缓波形立管10的安装。此时，浮力块9浮力保持缓波形立管处于拉伸的状态，缓波形立管10上端的连接器7的下部接头704和下部控制缆接头701保持竖直状态，方便与上部的立管6的连接。

本发明深水轻型修井立管系统中的连接器的示意图如图2所示，连接器7的功能为：通过下部接头704和上部接头703连接完成缓波形立管10和上部的立管6的连接；通过下部控制缆接头701和上部控制缆接头702连接，分配部分动力液控制连接器7的下部接头704和上部接头703的连接和解脱功能，部分动力液向下进入控制缆15的信号和动力液向下传递，通过防喷器控制缆16实现对防喷器11功能的控制设置实现防喷器11关闭动作的操作液力大于连接器7解脱动作的操作压力，确保防喷器11关闭后，持续憋压压力达到连接器7解脱动作的操作压力，然后实现连接器7的解脱，确保在解脱之前完成防喷器封井，避免井筒内的流体溢出井筒污染海洋环境。

本发明深水轻型修井立管系统中，挠性接头8的设置可以允许一定的转动，当作业船舶5发生位置偏移时，弯曲载荷在此处得到释放，不会向下传递到缓波形立管10和井口上，降低了井口11的载荷，同时保证井口附近的立管姿态，方便连续油管、钢丝作业工具进出井口11。

当作业船舶5遭遇恶劣海况时，或者设备发生定位失效的时候，通过控制缆15引导动力液关闭防喷器11，打开连接器7，上部立管6脱离下部的缓波形立管10，作业船舶可以航行至其他安全海域，或者保持生存状态，下部的缓波形立管在浮力块9的浮力作用下，保持张紧的状态，顶部的连接器7的下部接头704保持竖直状态，方便重新与上部立管6连接。

本发明深水轻型修井立管系统的安装过程如下：

(1)缓波形立管的安装：将缓波形立管10和防喷器11组装在一起，连接钢制安装工具17，安装工具配合的吊点分别设计在图3所示的吊点18和吊点19处，利用作业船舶5的船尾吊机13吊起安装工具17，转动船尾吊机13的钢缆滚筒1302，缓缓下放，当下放至接近井口位置时，如图4所示，利用ROV推动协助完成井口连接器12与井口的对接；然后利用ROV，解开吊点18和吊点19，回收安装工具17，如图5所示。

(2)上部立管的安装：如图6所示，利用作业船舶5的井架吊机下放上部立管6，缓缓下放，当下放至接近连接器下部接头704位置时，如图7所示，利用ROV推动协助完成连接器上部接头703和下部接头704的对接。

(3)控制缆的安装：如图8所示，利用作业船舶5的船尾吊机13带着控制缆及上部控制缆接头702，缓缓下放，当下放至接近下部控制缆接头701附近位置时，如图9所示，利用ROV推动协助完成下部控制缆接头701和下部控制缆接头701的对接。

Claims (5)

1.一种深水轻型修井立管系统，包括缓波形立管、立管和防喷器；

所述缓波形立管的一端通过连接器连接所述立管，另一端连接所述防喷器，所述防喷器通过井口连接器与井口连接；

所述缓波形立管上套设有若干浮力块，以支撑所述缓波形立管；

所述立管的另一端穿过作业船舶上的月池槽口连接于井架上；

所述连接器和所述防喷器均与控制缆连接，通过所述控制缆控制所述连接器的连接和解脱以及所述防喷器的封井；

所述连接器与所述缓波形立管之间设有挠性接头；

所述连接器包括相配合的上部接头和下部接头，所述上部接头与所述立管连接，所述下部接头与所述缓波形立管连接；所述控制缆的部分动力液控制所述上部接头和所述下部接头的连接和解脱，所述控制缆的部分动力液向下传递控制所述防喷器的封井；

所述连接器上设有相配合的上部控制缆接头和下部控制缆接头，所述上部控制缆接头和所述下部控制缆接头均与所述控制缆连接。

2.权利要求1所述深水轻型修井立管系统的安装方法，包括如下步骤：

（1）缓波形立管的安装：组装所述缓波形立管和所述防喷器，将防喷器控制缆连接所述防喷器和所述连接器；连接钢制安装工具，采用所述作业船舶上的船尾吊机吊起所述安装工具，转动所述船尾吊机的钢缆滚筒，缓缓下放，当下放至接近井口位置时，利用ROV推动协助完成所述井口连接器与井口的对接；然后利用ROV，解开吊点，回收所述安装工具；

（2）上部立管的安装：利用所述作业船舶的井架吊机下放所述立管，缓缓下放，当下放至接近所述缓波形立管时，利用ROV推动协助完成所述立管与所述缓波形立管的对接；

（3）控制缆的安装：利用所述作业船舶上的所述船尾吊机带着所述控制缆，缓缓下放，当下放至接近所述连接器时，利用ROV推动协助完成所述控制缆与所述防喷器控制缆的连接。

3.根据权利要求2所述的安装方法，其特征在于：步骤（1）中，所述船尾吊机配合的吊点位于所述缓波形立管的两端。

4.根据权利要求2或3所述的安装方法，其特征在于：步骤（2）中，下放所述立管之前，将所述立管的一端与所述上部接头连接，将所述缓波形立管的一端与所述下部接头连接，通过所述上部接头与所述下部接头的配合实现所述立管与所述缓波形立管的连接。

5.根据权利要求2或3所述的安装方法，其特征在于：步骤（3）中，下放所述控制缆之前，将所述控制缆的一端与所述上部控制缆接头连接，所述防喷器控制缆通过所述下部控制缆接头与所述连接器连接，通过所述上部控制缆接头与所述下部控制缆接头实现所述控制缆和所述防喷器控制缆的连接。

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