基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置制造方法
【專利摘要】一種基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，有井口艙、電氣艙、設備艙、連接箱梁，其中井口艙、電氣艙、設備艙的結構形式相同，均由筒基與艙體組成，連接箱梁將井口艙、電氣艙、設備艙連為一體，其為箱型結構，頂部和中部設有兩道水平板，底部為開口結構。本發明可以設置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油裝置便可以進行采油，解決了在特殊水面活動區進行油田開采的難題，避免了在此類區域內對船舶活動的影響；同時，大大降低生產成本，節省了使用水下設備的費用。
【專利說明】基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置
[0001]
【技術領域】[0002]本發明涉及采油裝置，尤其涉及一種用于在特殊水面活動區，且水面處不能有結構物伸出水面的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置。屬于海洋石油工程領域。
【背景技術】
[0003]近年來，隨著經濟的快速發展，石油需求越來越大，石油消費逐年增長。我國已在開采的大規模油田多進入了后期開發階段，已探明可供開發的整裝優質儲量油田甚少，因此，邊際油田的開采變得越來越重要。
[0004]目前，一些儲量相對較大的邊際油田位于特殊水面活動區，這些海域經常有船舶行駛，為了不影響船舶的正常行駛，在這些區域內是不允許有伸出水面的結構物，由于常規的采油平臺結構大都位于水面以上。因此，對于這些油田的開發不能采用常規的采油平臺進行開采。
[0005]為了開采這些位于特殊水面活動區內，且儲量相對較大的邊際油田，可以采用在深水海域的采油方式，這種開采形式由于大多使用水下生產系統，其開采所用設備均設在水面以下，可以達到水面不伸出結構物的要求。
[0006]現有的水下生產系統包括:采油樹、管匯基盤、控制系統、管線、立管等。其中，采油樹設置在水下井口的上部，用于原油的開采；管匯基盤包括基盤和管匯兩部分，基盤為管匯提供定位，同時，也是管匯的基礎。基盤包括:基礎和底座兩部分，基礎一般采用筒形基礎，筒形基礎安裝到泥面以下一定深度，筒形基礎頂部設有底座，底座與筒形基礎為焊接連接，底座上設有定位導向柱和限位導向柱，用于與管匯對位連接。管匯外部保護架為框架結構，由梁柱組成，管匯內部設有管道閥門及控制設備。管匯位于各個井口的中心處，通過跨接管與各個井口的采油樹相連，將各個井口的來液匯集后輸送至依托設施進行處理儲存。控制系統包括:水下控制模塊和水下控制臍帶纜終端，水下控制模塊設置在管匯內部，水下控制臍帶纜終端設置在管匯附近，通過臍帶纜與管匯相連。管線設置在管匯外部，與管匯主管道及立管相連。立管設置在管線和依托設施之間，一般采用柔性立管。由于深水海域的采油方式使用的均為水下生產系統，其所采用的設備均為水下生產設備，結構比較復雜，開采費用過高，對于邊際油田很難達到收益率的要求。
[0007]本專利申請正是在這一背景下提出了一種能夠使用干式采油裝置便可以在水下進行采油的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置。

【發明內容】

[0008]本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其可以設置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油裝置便可以實現水下油田開采，解決了在特殊水面活動區進行油田開采的難題，避免了在此類區域內對船舶活動的影響；同時，大大降低生產成本，節省了使用水下設備的費用。
[0009]本發明的目的是由以下技術方案實現的:
一種基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其特征在于:設有井口艙、電氣艙、設備艙、數根連接箱梁，其中，井口艙、電氣艙、設備艙的結構形式相同，均由筒基與艙體組成，連接箱梁將井口艙、電氣艙、設備艙連為一體。
[0010]所述井口艙、電氣艙、設備艙結構均為大直徑圓管結構，結構大小依據艙體內部所設設備及位置布置而有所不同。
[0011]所述連接箱梁為箱型結構，其頂部和中部設有兩道水平板，底部為開口結構。
[0012]所述筒基與艙體為相同規格的大直徑圓管，筒基與艙體之間設有一道水平隔板。
[0013]所述井口艙，其艙體內部布置有隔水套管導向、隔水套管、連接勁板、采油樹、連接管線、壓力探測器、可燃氣體探測器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，隔水套管安裝在隔水套管導向內部，連接勁板將隔水套管導向與艙體的側壁連接在一起，米油樹安裝在隔水套管頂部，連接管線將各個井口的采油樹連接至設備艙的多路閥中，下人爬梯設置在艙體側壁上，維修艙蓋通過連接法蘭與艙體連接，維修人孔與維修艙蓋焊接為一體，維修人孔頂部設有可開啟人孔蓋，人孔蓋與維修人孔通過螺栓連接，維修人孔的外側設有供維修套筒連接的法蘭盤。
[0014]所述電氣艙，其艙體內設有數臺變壓器柜、數臺中壓變頻控制柜、數臺中壓進線柜、PLC子站、電纜外接接頭、臍帶纜外接接頭、高溫探測器、可燃氣體探測器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，變壓器柜內的變壓器互為備用，容量相同；中壓進線柜的斷路器互為備用并有電氣連鎖，自帶通訊模塊。
[0015]所述設備艙，其艙體內設有連接管線、多路閥、多相流量計、井口外接口、壓力傳感器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，其中多路閥、多相流量計與采油樹分艙室設置，井口與多路閥、多相流量計之間管線的長度可加長，采油樹與多路閥通過連接管線連接，井口外接口將水下干式采油裝置所采得的原油、天然氣和油藏水輸送至附近的依托平臺。
[0016]所述連接箱梁中部均設置有密封隔離艙，各個密封隔離艙內均設置有可燃氣體探測器。
[0017]所述依托平臺分別通過電纜、臍帶纜及輸油管線與水下干式采油裝置進行連接，電纜外接接頭與臍帶纜外接接頭均設置在電氣艙內，臍帶纜上集成了控制、信號傳輸，化學注入及換氣管線。
[0018]所述維修套筒外接套筒主要由外筒體、密封橡膠、內法蘭、導向口和吊耳組成，夕卜筒體為上下開口的圓管，內法蘭設置在外筒體內部，密封橡膠設置在外筒體的底部，并與外筒體的內壁連接在一起，導向口設置在外筒體的底部，吊耳設置在外筒體的頂部。
[0019]所述密封橡膠為楔形形式，導向口為喇叭口結構。
[0020]本發明的有益效果:本發明由于采用上述技術方案，其可以設置在水面以下一定深度，且在水下使用干式采油裝置便可以實現水下油田開采，解決了在特殊水面活動區進行油田開采的難題，避免了在此類區域內對船舶活動的影響；同時，大大降低生產成本，節省了使用水下設備的費用。
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。[0022]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發明井口結構示意圖。
[0023]圖2為本發明各艙體與箱梁連接示意圖。
[0024]圖3為本發明井口艙、電氣艙連接示意圖。
[0025]圖4為本發明井口艙、設備艙連接示意圖。
[0026]圖5為本發明維修套筒示意圖。
[0027]圖6為本發明維修套管示意圖。
[0028]圖7為本發明管線連接示意圖。
[0029]圖中主要標號說明:
I一筒基；2—艙體；3—水平隔板；4一隔水套管導向；5—隔水套管；6—連接勁板；7—采油樹；8—連接管線(井口艙內)；9一壓力探測器(井口艙內)；10—可燃氣體探測器(井口艙內)；11 一下人爬梯；12—維修艙蓋；13—維修人孔；14一連接法蘭；15—變壓器柜；16—中壓變頻控制柜；17—中壓進線柜；18—PLC子站；19一電纜外接接頭；20—臍帶纜外接接頭；21—溫度探測器；22—可燃氣體探測器(電氣艙內)；23-連接管線(設備艙內)；24—多路閥；25—多相流量計；26—井口外接口 ；27—壓力探測器(設備艙內)；28—密封隔離艙；29—電纜；30—輸油管線；31—控制及信號傳輸管線；32—可燃氣體探測器(連接箱梁內)；33—外筒體；34—密封橡膠；35 —內法蘭；36—導向口 ；37—吊耳(維修套筒內)；38—外套管；39—外法蘭；40—吊耳(維修套管內)；41一井口艙；42—連接箱梁；43—電氣艙；44一設備艙；45—依托平臺；46—臍帶纜。
[0030]【具體實施方式】
如圖1所示，本發明設有井口艙41、電氣艙43、設備艙44、數根連接箱梁42，其中，井口艙41、電氣艙43、設備艙44的結構形式相同，均由筒基I與艙體2組成，連接箱梁42將井口艙41、電氣艙43、設備艙44連為一體,使三個艙共同抵抗環境荷載。本實施例:井口艙
41、電氣艙43、設備艙44結構均為大直徑圓管結構，結構大小依據艙體2內部所設設備及位置布置而有所不同。連接箱梁42為箱型結構，其頂部和中部設有兩道水平板，底部為開口結構，連接箱梁42內設有動力電纜、油氣輸送管、控制及信號傳輸線，完成三個艙室內的電、控系統的連接，連接箱梁42中有密封段，以保證電氣艙43為非危險區。
[0031]如圖2-4所示，井口艙41為水下干式采油裝置的井口區，其艙體2內部布置有隔水套管導向4、隔水套管5、連接勁板6、采油樹7、連接管線8、壓力探測器9、可燃氣體探測器10、下人爬梯11、維修艙蓋12、維修人孔13及連接法蘭14，隔水套管5安裝在隔水套管導向4內部，為鉆井提供導向和支撐，同時保證鉆井液的循環，隔水套管導向4為隔水套管5的安裝提供定位和支承，保證隔水套管5順利安裝到位；連接勁板6將隔水套管導向4與艙體2的側壁連接在一起，加強了隔水套管5的穩定性；采油樹7安裝在隔水套管5頂部，連接管線將8各個井口的采油樹7連接至設備艙44的多路閥24中，將井口采集的原油進行匯總；下人爬梯11設置在艙體2側壁上，用于維修人員進入和離開艙體2，維修艙蓋12通過連接法蘭14與艙體2連接，維修人孔13與維修艙蓋12焊接為一體，維修人孔13頂部設有可開啟人孔蓋，人孔蓋與維修人孔13通過螺栓連接，維修人孔13的外側設有供維修套筒連接的法蘭盤。
[0032]電氣艙43為水下干式采油裝置的動力區，其艙體2內設有數臺變壓器柜15、數臺中壓變頻控制柜16、數臺中壓進線柜17、PLC子站18、電纜外接接頭19、臍帶纜外接接頭
20、溫度探測器21、可燃氣體探測器22、下人爬梯11、維修艙蓋12、維修人孔13及連接法蘭
14。本實施例:電氣艙43艙體2內設置有兩臺變壓器柜15，兩臺變壓器互為備用，容量相同，都能滿足罐體內所有負荷的用電，當一路供電出現故障時，自動或遠程切斷故障回路，另一回路供電投入，遠程重啟，確保電潛泵的有效運行；由于水下維護工作量巨大以及艙體內的散熱問題，艙體2內設置了六臺中壓變頻控制柜16，與常規采油平臺相比節省了變頻器的數量，節約罐體內空間的同時也減少了散熱量。中壓變頻控制柜16具有過流、短路、缺相、過壓、欠壓、過溫、失速和外部報警等保護功能，可實現工頻/變頻模式切換；艙體2內設置了兩臺中壓進線柜17，中壓進線柜17的斷路器互為備用，并有電氣連鎖，具有過載、短路保護功能，并自帶通訊模塊，可實現遠程合分閘，讀取電壓、電流、功率、頻率等基本參數，讀取故障信息；并支持遠程故障復位功能；PLC子站18將采集開關量信號、模擬量信號及通訊數據，傳輸至附近依托平臺45上的PLC主站，可實現遠程遙測，也可將PLC主站發出的遠程控制信號傳輸至艙體內的各個電氣設備，以實現遠程遙控。
[0033]設備艙44為水下采油裝置的設備區，其艙體2內設有連接管線23、多路閥24、多相流量計25、井口外接口 26、壓力傳感器27、下人爬梯11、維修艙蓋12、維修人孔13及連接法蘭14，其中多路閥24、多相流量計25與采油樹7分艙室設置，井口與多路閥24、多相流量計25之間管線的長度可加長，從而使得管線可降低由于采油樹7熱脹冷縮變形產生的應力；采油樹7與多路閥24通過連接管線連接，將來自井口的生產流輸送至多路閥24 ;多路閥24將各井口的生產流匯集起來輸送至外輸管線。多相流量計25與多路閥24配合可實現各生產井的單井計量；井口外接口 26將水下干式采油裝置所采得的原油、天然氣和油藏水輸送至附近的依托平臺45。
[0034]水下干式采油裝置位于海底，所有功能均為遠程控制，為了保證其安全可靠的運行，在各艙體內根據實際需要設置有可燃氣體探測、壓力探測、溫度探測等設備對整個裝置進行監測。由于井口艙41內的井口裝置和設備艙44的多相流量計25、多路閥24等預計正常運行時周期或偶爾釋放危險氣體，屬于I級一類危險區，因此在每個連接箱梁42的中間設置有密封隔離艙28，阻斷各艙室間的空氣流通，電纜、管道的穿孔密封采取密封處理，保證隔離艙室的密封性，在每個密封隔離艙內布置可燃氣體探測器，信號傳輸至電氣艙43的PLC控制系統。電氣艙43內電氣設備的運行對環境溫度有一定要求,因此在該艙體內布置溫度探測器21，根據溫度的變化進行定時空氣置換來實現電氣艙43的散熱，同時布置可燃氣體探測器22，與密封隔離艙的可燃氣體探測器32并用來實現可燃氣體探測的雙重保障，為防止井口艙41、設備艙44內氣體泄漏引起的壓力增高，在這兩個艙內布置壓力探測器，對設備艙44內的壓力進行監測，上述所有監測信號傳至電氣艙43PLC子站18，再上傳至附近依托平臺45上的監測管理系統。
[0035]如圖5-6所示，維修套筒主要由外筒體33、密封橡膠34、內法蘭35、導向口 36和吊耳37組成，在井口艙41、電氣艙43及設備艙44上均可使用。外筒體33為上下開口的大口徑圓管，在維修時用于隔離海水；內法蘭35設置在外筒體33內部，用于與水下干式采油裝置套接后與其連接法蘭14進行連接。密封橡膠34與外筒體33的內壁粘接在一起，設置在外筒體33的底部，密封橡膠為楔形形式，壓縮后可實現很好的密封效果；導向口 36為喇叭口結構，設置在外筒體33的底部，便于維修套筒在水下與水下干式采油裝置對接。吊耳37設置在外筒體33的頂部，用于維修套筒的吊裝作業。
[0036]維修套管主要由外套管38、外法蘭39及吊耳40組成，在井口艙41、電氣艙43及設備艙44上均可使用。外套管38為開口鋼管，在維修時用于隔離海水。外法蘭39設置在外套管38的底部，用于與水下干式采油裝置的維修人孔13對接連接。吊耳40設置在外套管38的頂部，用于維修套管的吊裝作業。
[0037]當水下干式采油裝置需要進行小型維修時，可采用維修套管進行維修。維修時首先將維修套管吊裝下水，下水后將維修套管的外法蘭39與需進行維修艙體維修人孔上13的法蘭進行螺栓連接，連接完成后排出維修套筒內部的海水，維修人員沿維修套筒進入至維修人孔13處，拆除人孔蓋即可進入艙體2內在干式環境下進行井口及設備的維修，維修完成后按照與安裝相反的順序拆除維修套管。
[0038]當該水下干式采油裝置需要進行大型維修時，可采用維修套筒進行維修。維修套筒的安裝與安裝水下干式采油裝置時的安裝方法一樣，維修套筒安裝完成后，排出筒內的海水，拆除艙體頂部維修艙蓋12與艙體2的連接螺栓，井口頂部便沒有任何阻擋物，可使用修井機進行井口的維修作業，維修完成后安裝艙體2上的維修艙蓋12，拆除維修套筒，水下井口便可繼續作業。
[0039]如圖7所示，水下干式采油裝置與依托平臺45共設置三條連接管線，分別為電纜
29、輸油管線30及臍帶纜46。電纜外接接頭19設置在電氣艙43內，整個采油裝置的動力均由外接電纜29提供。輸油管線外接口設置在設備艙44，各井口的原油經過計量匯總后直接從此艙輸送至依托平臺45。臍帶纜46也設置在電氣艙43，臍帶纜46上集成了控制及信號傳輸管線31、化學注入及換氣管線，通過臍帶纜46，依托平臺45可直接對水下采油裝置進行實時檢測和控制。
[0040]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其特征在于:設有井口艙、電氣艙、設備艙、數根連接箱梁，其中，井口艙、電氣艙、設備艙的結構形式相同，均由筒基與艙體組成，連接箱梁將井口艙、電氣艙、設備艙連為一體。
2.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其特征在于:所述井口艙、電氣艙、設備艙結構均為大直徑圓管結構，結構大小依據艙體內部所設設備及位置布置而有所不同。
3.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其特征在于:所述連接箱梁為箱型結構，其頂部和中部設有兩道水平板，底部為開口結構。
4.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，其特征在于:所述筒基與艙體為相同規格的大直徑圓管，筒基與艙體之間設有一道水平隔板。
5.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述井口艙，其艙體內部布置有隔水套管導向、隔水套管、連接勁板、采油樹、連接管線、壓力探測器、可燃氣體探測器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，隔水套管安裝在隔水套管導向內部，連接勁板將隔水套管導向與艙體的側壁連接在一起，采油樹安裝在隔水套管頂部，連接管線將各個井口的采油樹連接至設備艙的多路閥中，下人爬梯設置在艙體側壁上，維修艙蓋通過連接法蘭與艙體連接，維修人孔與維修艙蓋焊接為一體，維修人孔頂部設有可開啟人孔蓋，人孔蓋與維修人孔通過螺栓連接，維修人孔的外側設有供維修套筒連接的法蘭盤。
6.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述電氣艙，其艙體內設有數臺變壓器柜、數臺中壓變頻控制柜、數臺中壓進線柜、PLC子站、電纜外接接頭、臍帶纜外接接頭、溫度探測器、可燃氣體探測器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，變壓器柜內的變壓器互為備用，容量相同；中壓進線柜的斷路器互為備用并有電氣連鎖，自帶通訊模塊。
7.根據權利要求1所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述設備艙，其艙體內設有連接管線、多路閥、多相流量計、井口外接口、壓力傳感器、下人爬梯、維修艙蓋、維修人孔及連接法蘭，其中多路閥、多相流量計與采油樹分艙室設置，井口與多路閥、多相流量計之間管線的長度可加長，采油樹與多路閥通過連接管線連接，井口外接口將水下干式采油裝置所采得的原油、天然氣和油藏水輸送至附近的依托平臺。
8.根據權利要求3所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述連接箱梁中部均設置有密封隔離艙，各個密封隔離艙內均設置有可燃氣體探測器。
9.根據權利要求7所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述依托平臺分別通過電纜、臍帶纜及輸油管線與水下干式采油裝置進行連接，電纜外接接頭與臍帶纜外接接頭均設置在電氣艙內，臍帶纜上集成了控制及信號傳輸管線、化學注入及換氣管線。
10.根據權利要求5所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述維修套筒主要由外筒體、密封橡膠、內法蘭、導向口和吊耳組成，外筒體為上下開口的圓管，內法蘭設置在外筒體內部，密封橡膠設置在外筒體的底部，并與外筒體的內壁連接在一起，導向口設置在外筒體的底部，吊耳設置在外筒體的頂部。
11.根據權利要求10所述的基盤式水面連接筒型水下干式采油裝置，特征在于:所述密封橡膠為 楔形形式，導向口為喇叭口結構。
【文檔編號】E21B43/01GK103711459SQ201210370985
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優先權日:2012年9月29日
【發明者】王翎羽, 陸潮, 崔文濤, 高志濤 申請人:天津市海王星海上工程技術股份有限公司, 上海辰昱石油能源科技有限公司