CN102913177A - 基盘式水中干式井口结构 - Google Patents
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Abstract
一种基盘式水中干式井口结构，设有基盘、安装在基盘上的干式舱和井口，其中，基盘包括：数个筒形基础、安装在筒形基础内部中心的立柱及安装在立柱上部的数根连接梁，该连接梁上端与干式舱相连，干式舱的舱体上设有隔水套管导向，隔水套管通过隔水套管导向安装在干式舱上，井口设在隔水套管的顶部。本发明可以设置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油设备便可以进行采油，解决了在特殊水面活动区进行油田开采的难题，避免了在此类区域内对船舶活动的影响；同时，大大降低生产成本，节省了使用水下设备的费用。
Description
技术领域
本发明涉及井口结构，尤其涉及一种用于在特殊水面活动区，且水面处不能有结构物伸出水面的基盘式水中干式井口结构。属于海洋石油工程领域。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展，石油需求越来越大，石油消费逐年增长。我国已在开采的大规模油田多进入了后期开发阶段，已探明可供开发的整装优质储量油田甚少，因此，边际油田的开采变得越来越重要。
目前，一些储量相对较大的边际油田位于特殊水面活动区，这些海域经常有船舶行驶，为了不影响船舶的正常行驶，在这些区域内是不允许有伸出水面的结构物，由于常规的采油平台结构大都位于水面以上。因此，对于这些油田的开发不能采用常规的采油平台进行开采。
为了开采这些位于特殊水面活动区内，且储量相对较大的边际油田，可以采用在深水海域的采油方式，这种开采形式由于大多使用水下生产系统，其结构物全部设在水面以下，可以达到水面不伸出结构物的要求。
现有的水下生产系统包括：采油树、管汇基盘、控制系统、管线、立管等。其中，采油树设置在水下井口的上部，用于原油的开采；管汇基盘包括基盘和管汇两部分，基盘为管汇提供定位，同时，也是管汇的基础。基盘包括：基础和底座两部分，基础一般采用筒形基础，筒形基础安装到泥面以下一定深度，筒形基础顶部设有底座，底座与筒形基础为焊接连接，底座上设有定位导向柱和限位导向柱，用于与管汇对位连接。管汇外部保护架为框架结构，由梁柱组成，管汇内部设有管道阀门及控制设备。管汇位于各个井口的中心处，通过跨接管与各个井口的采油树相连，将各个井口的来液汇集后输送至依托设施进行处理储存。控制系统包括：水下控制模块和水下控制脐带缆终端，水下控制模块设置在管汇内部，水下控制脐带缆终端设置在管汇附近，通过脐带缆与管汇相连。管线设置在管汇外部，与管汇主管道及立管相连。立管设置在管线和依托设施之间，一般采用柔性立管。由于深水海域的采油方式使用的均为水下生产系统，其所采用的设备均为水下生产设备，结构比较复杂，开采费用过高，对于边际油田很难达到收益率的要求。
本专利申请正是在这一背景下提出了一种能够使用干式采油设备便可以在水下进行采油的基盘式水中干式井口结构。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种基盘式水中干式井口结构，其可以设置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油设备便可以进行采油，解决了在特殊水面活动区进行油田开采的难题，避免了在此类区域内对船舶活动的影响；同时，大大降低生产成本，节省了使用水下设备的费用。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种基盘式水中干式井口结构，其特征在于：设有基盘、安装在基盘上的干式舱和井口，其中，基盘包括：数个筒形基础、安装在筒形基础内部中心的立柱及安装在立柱上部的数根连接梁，该连接梁上端与干式舱相连，干式舱的舱体上设有隔水套管导向，隔水套管通过隔水套管导向安装在干式舱上，井口设在隔水套管的顶部。
所述连接梁为箱型；筒形基础的顶部设有封盖；立柱通过放射性筋板与筒形基础连接为一体。
所述干式舱主要包括：舱体、维修舱盖、维修人孔，其中，维修舱盖通过连接法兰安装在舱体的顶部，维修舱盖上设有维修人孔，维修人孔的顶部设有人孔盖，维修人孔的外侧设有供维修套筒连接的法兰盘。
所述隔水套管导向设在舱体的底部，且隔水套管与舱体通过连接筋板连成一体。
所述舱体为底部带封底的圆筒形结构；舱体上安装有压力检测设备，井口外接接头、脐带缆外接接头、检修爬梯及检修甲板。
所述井口上安装有井口设备，井口及井口设备包括：采油树、多路阀及多项流量计，其中，采油树通过连接管线将各井口采油树的管线汇集到多路阀上，并将多路阀、多项流量计和井口外接接头连接起来。
所述多项流量计的一端与多路阀相连，多项流量计另一端与井口外接接头相连。
所述压力检测设备安装在舱体的内部；检修爬梯设置在舱体的内侧壁上；检修甲板设置在舱体的中部。
所述外接套筒主要由外筒体、密封橡胶、内法兰、导向口和吊耳组成，其中，外筒体为上下开口的圆管，内法兰设置在外筒体内部，密封橡胶设置在外筒体的底部，并与外筒体的内壁连接在一起，导向口设置在外筒体的底部；吊耳设置在外筒体的顶部。
所述密封橡胶为楔形；导向口为喇叭口结构。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其可以设置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油设备便可以进行采油，解决了在特殊水面活动区进行油田开采的难题，避免了在此类区域内对船舶活动的影响；同时，大大降低生产成本，节省了使用水下设备的费用。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图说明：
图1为本发明井口结构示意图。
图2为本发明外接套筒示意图。
图3为本发明外接套管示意图。
图4为本发明大型维修示意图。
图5为本发明小型维修示意图。
图中主要标号说明：
1—筒形基础；2—立柱；3—连接梁；4—舱体；5—隔水套管导向；6—连接筋板；7—水泥浆；8—维修舱盖；9—维修人孔；10—连接法兰；11—井口外接接头；12—压力检测设备；13—脐带缆外接接头；14—检修爬梯；15—检修甲板；16—采油树；17—连接管线；18—隔水套管；19—多路阀；20—多项流量计；21—外筒体；22—密封橡胶；23—内法兰；24—导向口；25—吊耳；26—维修套管；27—外法兰；28—吊耳。
具体实施方式
如图1-3所示，本发明设有基盘、安装在基盘上的干式舱和井口，其中，基盘作为水下干式井口结构的基础，为其提供承载力。基盘包括：数个筒形基础1、安装在筒形基础1内部中心的立柱2及安装在立柱2上部的数根连接梁3，连接梁3上端与干式舱相连，干式舱的舱体4上设有隔水套管导向5，隔水套管通过隔水套管导向5安装在干式舱上。本实施例的筒形基础1、立柱2和连接梁3均为三个或四个。筒形基础1为大口径短桩，其顶部设有封盖；安装时，将筒形基础1全部沉入泥面以下，为上部结构提供承载力；立柱2采用放射性筋板与筒形基础1焊接方式连接为一体，且顶部突出于筒形基础1一段；连接梁3安装在筒形基础1之上，其底端与突出于筒形基础1一段的立柱2采用焊接方式连接，上端采用焊接方式与位于其上的干式舱相连，井口设在隔水套管的顶部。通过上述连接，使基盘与干式舱连接为一体；同时，可以很好的将干式舱上的环境荷载传递到筒形基础1上。
干式舱作为本发明的主体，为水下井口提供了干式的工作环境。干式舱主要包括：舱体4、隔水套管导向5、连接筋板6、维修舱盖8、维修人孔9、连接法兰10、井口外接接头11、压力检测设备12、脐带缆外接接头13、检修爬梯14、检修甲板15；其中，舱体4为底部带封底的大直径圆筒形结构，隔水套管导向5设在舱体4的底部，为隔水套管打入舱体4内提供导向，隔水套管通过隔水套管导向5安装在干式舱上；本实施例：隔水套管与舱体4通过连接筋板6并采用螺栓连接或焊接方式连成一体。维修舱盖8通过连接法兰10安装在舱体4的顶部，维修舱盖8上设有维修人孔9，本实施例为：维修人孔9与维修舱盖8焊接为一体，顶部设有可开启维修人孔9的人孔盖，人孔盖与维修人孔9通过螺栓连接，维修人孔9的外侧设有法兰盘，用于与维修外接套筒连接。
当井口需要大修时，通过在法兰盘安装外接套筒，并拆除维修舱盖8即可进行井口维修；当井口需要进行小型维修时，无需安装外接套筒，只要在维修人孔9上安装维修套管，并排除维修套管内的海水，然后，再拆除维修人孔9上的人孔盖，维修人员即可进入干式舱的舱体4内进行维修。
舱体4上安装有压力检测设备12，井口外接接头11、脐带缆外接接头13、检修爬梯14及检修甲板15。
本实施例：压力检测设备12安装在舱体4的内部，用于检测舱体4内部的压力变化，并将压力变化数据传输至附近的支持平台上，通过压力检测值了解舱体4内的井口是否发生泄漏，以便及时进行井口关断维修。
井口外接接头11是由钢管和法兰盘连接组成，用于与外输的海底管线对接。
脐带缆外接接头13为水下干式井口动力、控制、检测及换气的外接口，脐带缆外接接头13上集成了电缆接头，井口控制线路接头，进气接头，排气接头，设备控制接头及检测系统线路接头。
外接脐带缆与脐带缆外接接头13连接后，便可以与附近的支持平台连接起来，通过外接脐带缆可在平台上控制并检测水下干式井口装置。
检修爬梯14设置在舱体4的内侧壁上，用于检修人员进入舱体4。
检修甲板15设置在舱体4的中部，为人员检修提供作业甲板。
井口上安装有井口设备，井口及井口设备包括：采油树16、连接管线17、隔水套管18、多路阀19及多项流量计20，隔水套管18为井口提供导向，并起隔水作用。采油树16用于原油的开采，连接管线17将各井口的采油树16的管线汇集到多路阀19上，并将多路阀19，多项流量计20和井口外接接头11连接起来。多路阀19将各井口的来液汇集到一起，使得水下井口只需设置一根外接管线即可实现原油的外输。多项流量计20的一端与多路阀19相连，多项流量计的另一端与井口外接接头11相连，可实现对各井口的单井计量，计量结果通过脐带缆传送至支持平台。
外接套筒主要由外筒体21、密封橡胶22、内法兰23、导向口24和吊耳25组成。其中，外筒体21为上下开口的大口径圆管，在维修时用于隔离海水；内法兰23设置在外筒体21的内部，用于与舱体4套接后与其连接法兰进行连接；密封橡胶22设置在外筒体的底部，并采用粘接方式与外筒体21的内壁连接在一起；本实施例：密封橡胶22为楔形的形式，压缩后可实现很好的密封效果。导向口24为喇叭口结构，设置在外筒体21的底部，便于外接套筒在水下与干式井口结构对接。吊耳25设置在外筒体21的顶部，用于维修套筒的吊装作业。
外接套管主要由维修套管26、外法兰27及吊耳28组成，维修套管26为开口钢管，在维修时用于隔离海水。外法兰27设置在维修套管26的底部，用于与舱体4的维修人孔9对接连接。吊耳28设置在维修套管26的顶部，用于维修套管26的吊装作业。
本发明吊装下水时，其干式舱的维修舱盖8先不安装在舱体4上面。在自重的作用下，筒形基础1先入泥一定深度，并形成初始密封条件；之后，启动筒形基础1安装工具泵撬块抽出筒形基础1内部的海水，使筒形基础1在负压的作用下贯入至设计深度。筒形基础1贯入到位后，再吊装维修套筒下水，并与舱体4连接，此时，设在维修套筒内部的密封橡胶22被压缩，密实地填充了维修套筒与舱体4之间的空隙，很好的起到了防水作用。维修套筒套接对位后，将设在其内的法兰23与舱体4的连接法兰10用螺栓固定。维修套筒安装完成后分别沿隔水套管导向5进行隔水套管18的打入，各隔水套管18打入到位后，对隔水套管18与隔水套管导向5之间的环形空间进行灌浇水泥浆7固结，防止海水从舱体4底部进入舱体4内。隔水套管18安装完成后，排出舱体4内部的海水，使得舱体4内形成干式环境，然后，对各井口分别进行钻井作业。钻井完成后，在各井口上安装采油树16、多路阀19、多项流量计20，并用连接管线17将上述各设备与井口外接接头11连接起来。安装完成后，再在舱体4内部安装压力检测设备12。各设备及管线安装完成后，再将各井口采油树16上的电源接口，设备控制线路，检测系统线路与舱体4上的脐带缆外接接头13进行连接，以上工作完成后安装舱体4顶部的维修舱盖8，并用螺栓固定。固定完成后拆除维修套筒，即安装完成。
工作之前，在附近依托平台与本发明之间连接海底管线和脐带缆，完成以上工作后，本发明即可进行采油作业。
如图4所示，当该水下干式井口结构在采油过程中出现一些常规的小型故障后，可采用维修套管26进行井口的维修。维修时，首先将维修套管26吊装下水，然后，将设在维修套管26的外法兰27与舱体4维修人孔9上的法兰进行螺栓连接。连接完成后，排出维修套筒内部的海水，维修人员沿维修套筒进入至维修人孔9处，拆除人孔盖，即可进入舱体4内在干式环境下进行井口的维修。维修完成后，按照与安装相反的顺序拆除维修套管26。
如图5所示，当该水下干式井口结构在采油过程中出现较大的故障，需要进行大修时，可采用维修套筒进行维修。维修套筒的安装与安装干式井口结构时的安装方法一样，维修套筒安装完成后，排出筒内的海水，拆除舱体4顶部维修舱盖8与舱体8的连接螺栓，井口顶部便没有任何阻挡物，可使用修井机进行井口的维修作业。维修完成后安装舱体4上的维修舱盖8，拆除维修套筒，水下井口便可继续作业。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基盘式水中干式井口结构，其特征在于：设有基盘、安装在基盘上的干式舱和井口，其中，基盘包括：数个筒形基础、安装在筒形基础内部中心的立柱及安装在立柱上部的数根连接梁，该连接梁上端与干式舱相连，干式舱的舱体上设有隔水套管导向，隔水套管通过隔水套管导向安装在干式舱上，井口设在隔水套管的顶部。
2.根据权利要求1所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述连接梁为箱型；筒形基础的顶部设有封盖；立柱通过放射性筋板与筒形基础连接为一体。
3.根据权利要求1所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述干式舱主要包括：舱体、维修舱盖、维修人孔，其中，维修舱盖通过连接法兰安装在舱体的顶部，维修舱盖上设有维修人孔，维修人孔的顶部设有人孔盖，维修人孔的外侧设有供维修套筒连接的法兰盘。
4.根据权利要求1所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述隔水套管导向设在舱体的底部，且隔水套管与舱体通过连接筋板连成一体。
5.根据权利要求3所述的水中干式井口结构，其特征在于：所述舱体为底部带封底的圆筒形结构；舱体上安装有压力检测设备，井口外接接头、脐带缆外接接头、检修爬梯及检修甲板。
6.根据权利要求1所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述井口上安装有井口设备，井口及井口设备包括：采油树、多路阀及多项流量计，其中，采油树通过连接管线将各井口采油树的管线汇集到多路阀上，并将多路阀、多项流量计和井口外接接头连接起来。
7.根据权利要求6述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述多项流量计的一端与多路阀相连，多项流量计另一端与井口外接接头相连。
8.根据权利要求5所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述压力检测设备安装在舱体的内部；检修爬梯设置在舱体的内侧壁上；检修甲板设置在舱体的中部。
9.根据权利要求3所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述外接套筒主要由外筒体、密封橡胶、内法兰、导向口和吊耳组成，其中，外筒体为上下开口的圆管，内法兰设置在外筒体内部，密封橡胶设置在外筒体的底部，并与外筒体的内壁连接在一起，导向口设置在外筒体的底部；吊耳设置在外筒体的顶部。
10.根据权利要求9所述的基盘式水中干式井口结构，其特征在于：所述密封橡胶为楔形；导向口为喇叭口结构。
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