CN1711406A - 用于在石油和天然气开采的浮动装置上的升降器的两部分伸缩式张紧装置 - Google Patents

用于在石油和天然气开采的浮动装置上的升降器的两部分伸缩式张紧装置 Download PDF

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Abstract

一种用于升降器(5)的张紧装置(15)，该升降器(5)连接海底钻孔(7)与在海面(11)上的浮动装置(1)，其中该张紧装置(15)设置有伸缩套管(27、27’)和几个均匀间隔的液压缸(31、31’)，所述液压缸(31、31’)以外围环绕的方式并主要沿该升降器的纵向方向排列，并且通过所述液压缸(31、31’)中的液压来施加该升降器中的张力，该张紧装置(15)包括两个连续的、互相连接的伸缩式张紧单元(23、25)，所述张紧单元(23、25)被设计成独立地保持该升降器(5)中的指定张力。

Description

用于在石油和天然气开采的浮动装置上的 升降器的两部分伸缩式张紧装置
本发明涉及一种两部分伸缩式张紧装置，用于连接到在海底油田或天然气田上的浮动装置和钻孔之间延伸的升降器上，使用该张紧装置的目的是：部分地通过采用浮动装置的快速垂直运动，以及部分地通过补偿在具有海底装置的钻孔顶部和浮动装置之间的水平面差距的缓慢变化，而在升降器中保持张力。
波浪和风会导致用于近海勘探和碳氢化合物生产的海底装置和浮动装置之间水平面差距的快速变化。
潮汐的变化、装置上的负载变化、用于根据天气预报的变化调整干舷的装置的调整(trimming)、以及在发生的水平漂移的情况下，都会导致水平面差距的缓慢变化。
伸缩式升降器单元的主要功能是确保该升降器的上部能够伸缩，而通过管道输送的液体和/或气体没有任何泄漏。该伸缩式单元可以与用于升降器张紧的独立系统协同工作，或者该伸缩式单元可以包括一体化的液压缸，该液压缸通过与泵和贮料罐协同工作，来确保在该升降器中保持所需要的张力。
在具有巨大的潮汐变化和/或大的设计波浪高度的水中，目前所使用的伸缩式单元具有长度达到70英尺(21.34米)的行程。
使用限定尺寸的单独的伸缩式单元来适应快速和缓慢的可预报变化具有多种缺点。其致使：
a)不必要的大动态质量的运动；
b)磨损、破损以及在大型装置上进行维修的需求；以及
c)对于多种尺寸的需求。
本发明的目的在于克服现有技术的缺点。
该目的通过下文的描述和所附权利要求书中所阐述的特征来实现。
连接两个标准的伸缩式单元，其优选具有不同的长度，例如40英尺和25英尺(12.19米和7.62米)。然后，通过使用原本是公知的技术，将这个两部分的伸缩式单元连接到升降器的上端，并且连接到在升降器延伸部的下部上的挠性接头，其中该升降器从海底上的钻孔向浮动石油装置垂直延伸，该升降器延伸部经由歧管(manifold)在所述浮动装置上的钻台上方延伸。
通过原本是公知的技术，该伸缩式单元在其中心处设置有两个管；所述管在内部互相套缩，并具有与该升降器的尺寸相对应的尺寸。根据公知技术，该伸缩式单元设置有适合的密封装置(packings)，在这种情况下，所述密封装置确保流过该升降器的液体或气体的各种泄漏都保持在一个可以接受的水平。
每个伸缩式单元都配备有几个均匀间隔的液压缸，所述液压缸以外围环绕的方式并主要沿该伸缩式单元的纵向方向来排列，所有这些都根据的是原本公知的技术。
两个伸缩式单元被独立地连接到原本公知的液压系统，并具有根据本发明而设计成在升降器中保持预定张力的相关(associated)控制系统；随着海底上方浮动装置高度的变化，及时地调整一个或两个伸缩式单元的长度。
当需要调整升降器的张力以补偿在浮动装置中的快速移动时，优选使用上伸缩式单元。由于只有架空的升降器延伸部随着上伸缩式单元移动，所以其具有移动最小可能质量的优点。
当由于浮动装置相对于海底的水平面的缓慢变化(例如，由于潮汐变化，或由于在预测有大浪时通过使浮动装置向海洋的更深处降低来增加平台稳定性)而需要调整张力的时候，调整下伸缩式单元。
在上伸缩式单元不起作用的情况下，通过重置控制系统以使下伸缩式单元补偿浮动装置水平面的快速变化，从而本发明的两部分升降器张紧装置能够在一定的限度内在升降器中保持恰当的张力。
下面，将给出附图中示出的优选实施例的非限制性实例的描述，其中：
图1示出了钻探平台，其通过包括两部分升降器张紧装置的升降器连接到井；
图2a以更大比例示出了在收缩位置的两部分升降器张紧装置；以及
图2b以相同比例示出了在伸展位置的两部分升降器张紧装置。
在附图中，附图标记1代表具有钻塔3的浮动钻探平台。升降器5从海底9上的钻孔装置7向浮在海面11上的钻探平台延伸。
升降器5包括具有张紧装置15的上部13。升降器延伸部17包括接头19和歧管21。
张紧装置15包括上伸缩式单元23和下伸缩式单元25。每个伸缩式单元23、25均包括具有相关法兰29、29’、30、30’的伸缩套管27、27’，所述相关法兰29、29’、30、30’用于连接到靠近各伸缩式单元的升降器5、升降器接头19和/或伸缩式单元23、25。
每个伸缩式单元23、25都设置有几个均匀间隔的液压缸31、31’，所述液压缸31、31’以外围环绕的方式并主要沿该伸缩式单元23、25的纵向方向排列。
伸缩式单元23、25独立地连接到包括泵、控制装置和储油罐的液压系统(未示出)。
由海浪或其它影响因素引起的浮动装置1的快速垂直移动通常通过上张紧单元23的液压调整来补偿。下张紧单元25不进行调整。这样仅通过张紧装置15的一部分的移动来保持升降器5中的指定张力。由此，减少了作用在设备上的动力、能量消耗以及设备的磨损和破损。
通过调整下张紧单元25来补偿缓慢的可预报的垂直移动(如潮汐变化、浮动装置的深吃水调整等)。
在张紧单元23、25中的一个单元不能运转(损坏或维修)的情况下，另一个张紧单元可用于补偿浮动装置1相对于海底9的垂直位置的快速变化和缓慢变化。

Claims (2)

1、一种用于升降器(5)的张紧装置(15)，该升降器(5)连接海底钻孔(7)与海面(11)上的浮动装置(1)，其中，该张紧装置(15)设置有伸缩套管(27、27’)和几个均匀间隔的液压缸(31、31’)；所述液压缸(31、31’)以外围环绕的方式并主要沿该升降器的纵向方向排列；并且通过所述液压缸(31、31’)中的液压来施加该升降器中的张力，其特征在于：该张紧装置(15)包括两个连续的、互相连接的伸缩式张紧单元(23、25)，所述张紧单元(23、25)被设计成独立地保持该升降器(5)中的指定张力。
2、一种保持如权利要求1所述的升降器(5)中的张力的方法，其特征在于：通过保持该升降器(5)中的指定张力的上张紧单元(23)来补偿浮动装置(1)相对于海底(9)的垂直位置的快速变化；通过保持该升降器(5)中的指定张力的下张紧单元来补偿浮动装置(1)相对于海底(9)的垂直位置的缓慢变化；并且，在所述张紧单元中的一个单元不能运转的情况下，该上张紧单元(23)或下张紧单元(25)单独地保持该升降器(5)中的指定张力。
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