CN111980594B - 临时海底基盘及批量安装深水表层导管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了临时海底基盘及批量安装深水表层导管的方法，其中临时海底基盘包括若干用于使深水表层导管定位安装在预设位置的定位单元，定位单元包括设有开口的定位本体，开口包括联通外界的开放端，以及设于定位本体内的闭合端，开口上还设有与定位本体可拆卸连接的活动支架，开口的闭合端与活动支架围合形成用于定位的定位孔。本发明通过临时海底基盘上若干定位单元使得可以同时安装若干导管，保障就位精度，同时还能降低导管柱长时间在海底吊装移动就位而产生的碰撞风险，通过可拆卸连接的活动支架，使得在安装工作结束之后可直接将临时海底基盘与导管分离，完成回收工作，提高了工作时效、保障了作业质量，同时结构简单，便于维护。

Description

临时海底基盘及批量安装深水表层导管的方法

技术领域

本发明涉及深水油气田开发钻井领域，尤其涉及一种临时海底基盘以及批量安装深水表层导管的方法。

背景技术

目前行业内深水油气田开发的表层导管批量安装方式主要有钻孔法、喷射法及打桩法三种。对于有高精度定位及入泥深度安装要求的导管安装，在考虑经济性满足要求的前提下推荐采用打桩法安装，且目前全球已有案例证明打桩法安装导管在该背景下具有很强技术适应性，尤其是针对类似深水张力腿平台油气开发模式的表层导管安装，其有着严格的海底井槽布置要求，其要求导管在横向上具有高安装精度要求，而现有技术中通常将导管依次定位后入泥安装，导管数量越多，已就位导管站立海底等待时间越久，工作效率低下，且若干导管在依次定位入泥的过程中容易因移动而撞击已就位的相邻导管，导致已就位的导管移位，影响其安装精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种临时海底基盘以及通过其批量安装深水表层导管的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

临时海底基盘，包括至少两个用于使深水表层导管定位安装在预设位置的定位单元，所述定位单元包括设有开口的定位本体，所述开口包括联通外界的开放端，以及设于所述定位本体内的闭合端，所述开口上还设有与所述定位本体可拆卸连接的活动支架，所述开口的闭合端与所述活动支架围合形成用于定位安装所述深水表层导管的定位孔。

优选地，所述定位孔上还设有至少一个对所述深水表层导管的安装起导向作用的导向机构，所述导向机构设于所述定位本体上表面。

优选地，所述活动支架设于所述定位本体的上表面，所述导向机构包括设于所述活动支架上的第一半环，以及设于所述开口闭合端的第二半环，所述第一半环和所述第二半环闭合为锥状环套，所述锥状环套直径较小的一端与所述定位孔固定连接。

优选地，所述第一半环与所述活动支架之间、所述第二半环与所述定位本体之间均设有至少一个用于增强所述导向机构强度的加强筋。

优选地，所述活动支架的一端通过铰链与所述定位本体固定连接，所述活动支架的另一端通过插销、卡扣与所述定位本体可拆卸连接。

优选地，所述开口为楔形通道，所述开口开放端宽度大于所述开口闭合端的宽度。

优选地，所述至少两个定位单元平行设置，并通过连接机构固定连接；

所述连接机构包括连接至少两个所述定位单元的连接框架，所述连接框架之间还设有至少一个连接面，所述连接面上设有至少一个贯通所述连接面的透水孔。

优选地，所述临时海底基盘还包括至少两个将所述临时海底基盘竖直起吊的竖直吊环，所述竖直吊环设于所述连接框架的同一侧，至少两个竖直吊环对称设置，所述竖直吊环与所述连接框架的表面呈第一夹角，所述第一夹角大于0°、小于90°，至少两个对称设置的竖直吊环夹角相对。

优选地，所述临时海底基盘还包括至少两个将所述临时海底基盘水平起吊的水平吊环，至少两个所述水平吊环对称设置，所述水平吊环与所述连接框架的表面呈第二夹角，所述第二夹角大于0°、小于90°。

优选地，所述临时海底基盘底部还设有至少一个用于将所述定位单元固定在海底的底座，所述底座包括至少两个对称设置的支撑腿和/或至少两个对称设置的支撑片。

本发明还提供一种批量安装深水表层导管的方法，包括使用上述任意一项临时海底基盘，还包括以下步骤，

S1、通过驳船将所述临时海底基盘运送至海上现场；

S2、通过水下机器人进行调查定位；

S3、根据所述水下机器人的定位将所述临时海底基盘投放入水，以保证定位单元位于预设位置，所述水下机器人复测就位精度；

S4、将若干深水表层导管投放入水，并将若干所述深水表层导管通过所述定位单元的定位孔穿过所述临时海底基盘；

S5、通过所述水下机器人移动定位单元的活动支架，通过开口将所述临时海底基盘移离；

S6、进行导管后期安装作业；

S7、将基盘吊出海面，回收基盘。

本发明具有以下有益效果：通过临时海底基盘上的若干定位单元，可以同时安装若干导管，同时保障就位精度，还能降低导管柱长时间在海底吊装移动就位而产生的碰撞风险，通过开口与可拆卸连接的活动支架配合，使得在安装工作结束之后可直接将临时海底基盘与导管分离，完成回收工作，提高了工作时效、保障了作业质量，同时结构简单，便于维护。

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是本发明临时海底基盘的一个实施例第一视角下的结构示意图；

图2是本发明临时海底基盘的一个实施例第二视角下的结构示意图；

图3是本发明临时海底基盘的一个实施例底部的结构示意图；

图4是本发明临时海底基盘的一个实施例的俯视图；

图5是本发明中一个实施例中活动支架12的两状态示意图；

图6是本发明临时海底基盘吊装在钢缆上的示意图。

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。

在本发明中，为使语言精练，本文中提及的导管均为深水表层导管，所提及的基盘均为临时海底基盘，后文中不再赘述。

在深水油气田开发时，需要安装多个深水表层导管，且对导管的安装精度要求通常非常高，通常需要将导管依次定位、依次安装，这样效率十分低下，且定位安装导管的过程中容易碰撞到其他已入泥导管，导致已入泥导管的位置发生改变，精度降低。本发明提供一种临时海底基盘，包括可对深水表层导管定位安装的定位孔，该定位孔还可联通一开路通道至外界，定位孔包括一活动端，当需对导管安装进行定位时，活动端与开路通道闭合为定位孔，当导管定位安装完毕后，活动端开路通道相对分离以开放该开路通道，导管可沿该开路通道与临时海底基盘相对分离，进而对临时海底基盘进行回收，为后续其他油气设施系统的安装留出空间。下面，参照附图进一步对本发明临时海底基盘做具体描述。

具体地，在本发明中，参考如图1-图2，临时海底基盘包括若干用于使深水表层导管定位安装在预设位置的定位单元10，定位单元10具体包括一设有开口111的定位本体11，具体的，该开口111为U形或类U形开口，包括一开放端，用于与外界联通，还包括一闭合端，设于定位本体11上，用于定位深水表层导管，该开口111具体为退出通道，用于将该临时海底基盘相对安装后的导管分离，用于作为导管离开基盘的开路，其中，在本发明中，开口111的闭合端为圆弧形，定位本体11上还设有活动支架12，活动支架12的底部与开口111的圆弧形闭合端相对设置形成一闭环，作为用于定位深水表层导管的定位孔13。活动支架12与定位本体11可拆卸连接，当需要对深水表层导管进行定位安装时，活动支架12与开口111的闭合端围合形成定位孔13，当导管安装完毕后，需将基盘移离导管时，活动支架12可自定位本体11拆卸，使得开口111开放，作为导管相对基盘移离的退出通道。在一些实施例中，活动支架12设于定位本体11的下表面，在另一些实施例中，活动支架12还可设于定位本体11的上表面。

在一些实施例中，定位孔13上还设有若干对深水表层导管的安装起导向作用的导向机构14，导向机构14优选设于定位本体11的上表面，该导向机构14可为若干朝向定位孔13倾斜的斜面，使得导管可沿该斜面缓慢下放，从而沿斜面进入定位孔13中。在一些实施例中，若干导向机构14可对称设置。作为本发明的一个优选实施例，当活动支架12设于定位本体11上表面时，导向机构14为一锥状环套，该锥状环套具体包括设于活动支架12上的第一半环141以及设于开口111上的第二半环142，具体的，在本发明中，锥状环套具体为倒锥形，锥状环套直径较小的底部与定位孔13固定连接，锥状环套的敞口向上，用于引导深水表层导管进入定位孔13。在另一些实施例中，若干导向机构14围设在定位孔13周围，可间断地形成类锥状环套的结构，以对导管的下放起到导向作用。在一些实施例中，由于导管重量较重，第一半环141与活动支架12之间、第二半环142与定位本体11之间均设有若干用于增强导向机构14强度的加强筋，防止导向机构14在对导管起导向作用时发生断裂，造成工作安全事故。

在一些实施例中，为避免活动支架12拆卸后易发生丢失现象，活动支架12的一端通过铰链与定位本体11可旋转地固定连接，活动支架12的另一端通过插销、卡扣与定位本体11可拆卸连接。作为本发明的一个具体实施例，参考图5，活动支架12和定位本体11对应设有若干通孔，插销50通过该通孔将活动支架12定位在于开口111围合形成定位孔13的位置，插销50优选与通孔间隙配合，插销50上还设有一限位部51，限位部51的长度大于通孔直径，通孔上还设有与限位部对应的让开部，参考图5，当需要对导管进行定位安装时，将活动支架12从状态A移动至状态B，通孔对应贯通，再将插销50连同限位部51穿过通孔，其中限位部51通过让开部穿过通孔，再将插销50旋转一定角度(非360°)，使限位部51和让开部错开，插销50实现限位功能；当需要开放开口111时，活动支架12从状态B移动至状态A，将插销50旋转至限位部51与让开部对齐，在取出插销，并将活动支架进行旋转，以开放开口111，为避免插销取出后丢失，还可将插销与基盘通过绳索等方式连接在一起。在一些实施例中，导向机构14包括可相互闭合为锥状环套的的第一半环141和第二半环142，其中，第一半环141设于活动支架12上，第二半环142设于开口111上，二者闭合形成锥状环套，当需要对深水表层导管进行定位安装时，将活动支架12上的第一半环141移动至于第二半环142闭合的状态，即自状态A移动至状态B，并通过插销50对活动支架12进行限位，以组成闭合的锥状环套，将深水表层导管与导向机构14接触，并沿锥状环套缓慢下移，直至穿过定位孔13。

在一些实施例中，开口111具体为楔形通道，与外界联通的一端宽度大于用于定位的一端宽度，用于定位的一端宽度可略大于深水表层导管的直径，从而定位孔13直径略大于深水表层导管直径，以使深水表层导管能够通过定位孔13入泥安装。在另一些实施例中，开口111的宽度还可以处处相等，其宽度同样略大于深水表层导管直径，在此不做赘述。

在本发明中，参考图4，若干定位单元10平行设置，若干定位孔13可以处于同一直线上，并保持相等的距离，也可以根据定位需要错位设置，只需在基盘入水以前明确定位孔之间的位置关系，从而仅需对临时海底基盘进行一次定位，即可将若干定位孔13的位置准确定位。在一些实施例中，若干定位单元10通过连接机构20固定连接，其中，连接机构20包括连接相邻定位单元10的连接框架21，具体可为槽钢，由于临时海底基盘在海底容易受到水流力载荷的影响，为加强框架强度，框架之间还设有若干连接面22，连接面22上还设有若干贯通连接面22的透水孔221，以增强临时海底基盘的整体强度，避免发生变形。

在一些实施例中，再次参考图4，临时海底基盘还包括至少两个将临时海底基盘竖直起吊的竖直吊环31，以及若干临时海底基盘水平起吊水平吊环32。由于吊环为对称设置的若干个，在吊装时，钢丝绳不是垂直于连接框架21进行吊装的，而是有一个偏角，考虑到吊绳在吊装时的角度会对安装吊环产生斜向力的影响，为保证吊环的安全性能，需将吊环沿吊绳的倾斜方向倾斜安装，降低吊绳的斜向力影响。参考图6，在一些实施例中，竖直吊环31设于连接框架21的同一侧，若干竖直吊环31对称设置，竖直吊环31的中线与连接框架21的表面呈第一夹角，第一夹角大于0°小于90°，至少两个对称设置的竖直吊环31夹角相对，第一夹角的具体角度可根据竖直吊环31的设置位置，以及该设置位置上钢丝绳的角度具体确定，优选第一夹角与在该位置上的钢丝绳的吊装角度保持一致，避免大角度的侧向受力；水平吊环32可设于定位本体11上表面，也可以设于定位本体11上表面旁的连接框架21上，若干水平吊环32中心对称或轴对称设置，以保持基盘在悬吊时的平衡，水平吊环32与连接框架21的表面呈第二夹角，第二夹角大于0°、小于90°，第二夹角的角度同样根据水平吊环32的设置位置，以及该设置位置上钢丝绳的具体角度确定，在此不做赘述。作为一个优选实施例，水平吊环32具体可为4个，两个一组对称设于连接框架上，其中，四个水平吊环32与连接框架的角度可与该处钢丝绳起吊的方向相同，以避免侧向力的影响。

在一些实施例中，参考图3，临时海底基盘底部还设有底座40，用于将临时海底基盘精确定位后固定在海底，而不会因水流影响发生偏移。在一些实施例中，底座40包括至少两个对称设置的支撑腿41和/或两个对称设置的支撑片42，以使临时海底基盘保持平衡。作为一个优选实施例，底座40包括在临时海底基盘的底部中间对称设置的两个由支撑片42组成的底框，底框由四个支撑片42围合组成，以更好地维持临时海底基盘在海底的平衡，每个底框内可设有两个支撑腿41，以插入海底泥面以下，起到抗滑移的作用，具体的入泥深度可根据实际工况设计选择。

本发明还提供一种批量安装深水表层导管的方法，通过使用上述临时海底基盘，还包括以下步骤：

S1、通过驳船将所述临时海底基盘运送至海上现场；

S2、通过水下机器人进行调查定位；

S3、根据所述水下机器人的定位将所述临时海底基盘投放入水，以保证定位单元10位于预设位置，水下机器人复测就位精度；

S4、将若干深水表层导管投放入水，并将若干所述深水表层导管通过所述定位单元10的定位孔13穿过所述临时海底基盘；

S5、通过所述水下机器人移动定位单元10的活动支架12，将所述临时海底基盘移离；

S6、进行导管后期安装作业；

S7、将基盘吊出海面，回收基盘。

具体的，在步骤S1中可根据施工船甲板面积的容量，决定是否将所有基盘一次性装载至施工船上。若干基盘采用竖立方向并排堆放以节约空间，设有竖直吊环31的一侧朝上，方便吊装。当施工船到达距离基盘就位区域50米左右后停止航行，进入定位状态，确保施工船距离海底结构或油田设施至少200米。

在步骤S2中，当施工船在定位状态后，水下机器人入水，进行调查定位，以确定基盘入水后的具体放置位置。

在步骤S3中，还包括以下步骤：

S3.1、竖直吊环31和水平吊环32分别与钢缆连接，其中，在连接竖直吊环31的钢缆上安装竖直钢缆集合环，在连接水平吊环32的钢缆上安装水平钢缆集合环，并分别在钢缆集合环上安装浮标，以辅助水下机器人将钢缆集合环与吊车连接；通过吊车缓慢上提基盘，使竖直吊环31受力，直至钢缆处于完全受力状态，并使基盘竖直离开甲板面；

S3.2、基盘离开甲板面并有足够的操作空间后，缓慢旋转吊车将基盘移至海面上，调整基盘方位后下放基盘使其快速通过溅水区，基盘通过溅水区后，以最大的安全速度继续下放基盘至离海底附近，水下机器人观察基盘吊索具连接状态确认完好；

S3.3、水下机器人观察基盘吊索具连接状态并确认完后，继续下放基盘，当基盘距离海底10米左右时，停止下放基盘，确认此时施工船升沉是否在接受范围，补偿器状态是否良好。一旦确认可接受，继续缓慢下放基盘至海底预先计划的临时存放区域，施工船调整位置以调节基盘接受海底时沿着倾斜的方向缓慢倾倒至海底，确保基盘在海底临时存放区域中处于水平位置，基盘水平放置在临时存放区域后，水下机器人拆开吊车吊钩与竖直钢缆集合环的连接，使钢缆及竖直钢缆集合环放置在海底，回收吊钩。水下机器人对临时存放区域进行坐标收集。

S3.4、重复上述步骤直至所有基盘均放置于临时存放区域。

S3.5、水下机器人将与水平钢缆集合环与吊钩连接，缓慢上提基盘使基盘水平离开海底泥面，水下机器人确认连接无问题。移动施工船使基盘移至导管的安装位置，水下机器人全程密切观察与引导基盘移动方向。确定导管定位位置后，吊车继续移动基盘至就位坐标区域上方，水下机器人辅助移动基盘进行就位，吊车缓慢下放基盘至预设位置。此时基盘的底座40插入海底泥面以下，用以定位基盘，水下机器人通过浮标确认基盘就位在误差范围内。

基盘就位后，吊车缓慢下放钢缆及水平钢缆集合环，并将钢缆与水平钢缆集合环放置在基盘后侧，临时放置于海底。水下机器人解开水平钢缆集合环与吊钩连接的液压卸扣。回收吊钩。

在步骤S4中，将若干导管投放入水，水下机器人确保此时活动支架12与定位本体11固定连接，且活动支架12与开口111闭合为定位孔13，当导管在下放接近定位孔13时，一旦与导向机构14接触，即可缓慢下放导管，导管沿导向机构14斜面下行，直至进入定位孔13内。若干导管可一次进入定位孔13中，也可以同时进行定位操作，以节省工作时间。

在步骤S5中，完成导管初始入泥作业阶段后，进入基盘回收作业阶段，吊车下方吊钩至基盘上方，期间水下机器人可以通过拔出插销，旋转活动支架12，以开放退出通道111，水下机器人将与水平钢缆集合环与吊钩相连，去人连接完好后，吊车缓慢垂直上提基盘离开海底1米，水下机器人密切观察，吊车水平移动使基盘沿退出通道111离开导管区域至临时存放区，并以相同的方法移离所有基盘。

在步骤S7中，吊车下放吊钩至基盘上方，水下机器人将与竖直钢缆集合环与吊钩连接，确认连接完好后，吊车缓慢倾斜上提基盘至竖立并离开海底5米，水下机器人密切观察，确认连接完好后，继续上提基盘至海面以下50米，水下机器人观察并确认连接完好，同时确保海况与吊车系统状态良好，继续上提基盘出水面，放置甲板存放区域并固定。拆开吊钩与基盘钢缆连接。采用相同的方法，回收剩余基盘，然后回收海底剩余物资，工作完成。

在进行导管批量安装时，导管的批量的定位可以采用海底基盘进行辅助，不但能保证导管的定位精度，还能提升导管的海底布置时效，而在完成导管的定位任务后，将基盘移离导管位置并回收，为油田的其它设施系统安装释放出空间。因此，对于表层导管的布置模式与定位精度有着高要求的多井槽集中井眼开发模式的油田如张力腿平台开发模式，可回收式海底基盘是确保导管批量安装定位及前期作业的关键装备，其功能的设计与实现对批量安装作业起着重要作用，通过基盘的应用，使得深水钻井表层导管批量安装不仅可以提高导管的就位时效，保障就位精度，还能降低导管柱长时间在海底吊装移动就位而产生的碰撞风险，即提高了时效，又保障了作业质量，还降低了作业安全风险。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，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，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种临时海底基盘，其特征在于，包括至少两个用于使深水表层导管定位安装在预设位置的定位单元(10)，所述定位单元(10)包括设有开口(111)的定位本体(11)，所述开口(111)包括联通外界的开放端，以及设于所述定位本体(11)内用于定位所述深水表层导管的闭合端，所述开口(111)上还设有与所述定位本体(11)可拆卸连接的活动支架(12)，所述开口(111)的闭合端与所述活动支架(12)围合形成用于定位安装所述深水表层导管的定位孔(13)；

所述定位孔(13)上还设有至少一个对所述深水表层导管的安装起导向作用的导向机构(14)，所述导向机构(14)设于所述定位本体(11)上表面；

所述活动支架(12)设于所述定位本体(11)的上表面，所述导向机构(14)包括设于所述活动支架(12)上的第一半环(141)，以及设于所述开口(111)闭合端的第二半环(142)，所述第一半环(141)和所述第二半环(142)闭合为锥状环套，所述锥状环套直径较小的一端与所述定位孔(13)固定连接。

2.根据权利要求1所述的临时海底基盘，其特征在于，所述第一半环(141)与所述活动支架(12)之间、所述第二半环(142)与所述定位本体(11)之间均设有至少一个用于增强所述导向机构(14)强度的加强筋(143)。

3.根据权利要求2所述的临时海底基盘，其特征在于，所述活动支架(12)的一端通过铰链与所述定位本体(11)固定连接，所述活动支架(12)的另一端通过插销、卡扣与所述定位本体(11)可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的临时海底基盘，其特征在于，所述开口(111)为楔形通道，所述开口(111)开放端宽度大于所述开口(111)闭合端的宽度。

5.根据权利要求1所述的临时海底基盘，其特征在于，所述至少两个定位单元(10)平行设置，并通过连接机构(20)固定连接；

所述连接机构(20)包括连接至少两个所述定位单元(10)的连接框架(21)，所述连接框架(21)之间还设有至少一个连接面(22)，所述连接面(22)上设有至少一个贯通所述连接面(22)的透水孔(221)。

6.根据权利要求5所述的临时海底基盘，其特征在于，所述临时海底基盘还包括至少两个将所述临时海底基盘竖直起吊的竖直吊环(31)，所述竖直吊环(31)设于所述连接框架(21)的同一侧，至少两个竖直吊环(31)对称设置，所述竖直吊环(31)与所述连接框架(21)的表面呈第一夹角，所述第一夹角大于0°、小于90°，至少两个对称设置的竖直吊环(31)夹角相对。

7.根据权利要求6所述的临时海底基盘，其特征在于，所述临时海底基盘还包括至少两个将所述临时海底基盘水平起吊的水平吊环(32)，至少两个所述水平吊环(32)对称设置，所述水平吊环(32)与所述连接框架(21)的表面呈第二夹角，所述第二夹角大于0°、小于90°。

8.根据权利要求1所述的临时海底基盘，其特征在于，所述临时海底基盘底部还设有至少一个用于将所述定位单元(10)固定在海底的底座(40)，所述底座(40)包括至少两个对称设置的支撑腿(41)和/或至少两个对称设置的支撑片(42)。

9.一种批量安装深水表层导管的方法，其特征在于，包括使用权利要求1-8中任意一项临时海底基盘，还包括以下步骤，

S1、通过驳船将所述临时海底基盘运送至海上现场；

S2、通过水下机器人进行调查定位；

S3、根据所述水下机器人的定位将所述临时海底基盘投放入水，以保证定位单元(10)位于预设位置，所述水下机器人复测就位精度；

S4、将若干深水表层导管投放入水，并将若干所述深水表层导管通过所述定位单元(10)的定位孔(13)穿过所述临时海底基盘；

S5、通过所述水下机器人移动定位单元(10)的活动支架(12)，通过开口(111)将所述临时海底基盘移离；

S6、进行导管后期安装作业；

S7、将基盘吊出海面，回收基盘。

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