[发明专利]用于安装和测试水下井口装备的系统

说明书

发明领域

本发明涉及水下井口组件(wellhead stack)。更具体地，本发明涉及用于安装井口组件例如井口XT(采油树)以及相关装备的工具和方法。

发明背景和现有技术

通常地，水下井口组件通常通过使用用于安置的钻井架和一系列的钻杆来安装。除了电力线和控制线之外，从架到井口设备的单独的脐带管(umbilical)还提供了用于测试和试运转的加压流体。通常地，一台或多台ROV也被用于作业中。时间和使用的设备非常昂贵。在浅水域，明智的是，尤其是如果钻井架仍在合同期内，如果钻井架在现场并已经开始钻井，于是则被用来安装多个生产XT(采油树)及其他有关设备。然而，在深水域，其可为数千米的深度，以及包括大量的井口，费用可为巨大的。有时，钻井架必须为了进一步地测试或安装而返回，导致增加了费用。连接长达直至数千米的钻杆和具有脐带管的大卷盘的操作，安装用于测试的液压动力单元、液压液存储器和气体，都是昂贵并耗费时间的。重量和尺寸需要大的空间，以及可能在钻井架的甲板上需要若干容器。因此，对于不使用钻井架来安装与测试水下井口组件而言有用的技术，以及在需要的装备以及操作的时间段方面实现重要突破的技术的需求是存在的。

发明内容

本发明满足了上述的需求。

更具体地，本发明提供了用于从船上利用船用起重机对井口模块例如采油树以及相似的装备进行水下安装与测试的工具，其特征在于，所述工具包括：

水下单元，所述水下单元包括用于可释放地连接到水下井口模块或装备的连接器、用于定位的设备和用于测试的设备，以及用于电力和电气控制和/或光控制的连接器。

当只有电力和电气控制和/或光控制的信号在水面位置与井口区域之间传输时，所述工具没有经由脐带管或其它的压力管路从水面供应液压液或气体。所述工具适合通过船用起重机装卸，如经由吊环、吊具或相似的设备悬挂在连接的绳或吊索上。除水下单元之外，所述工具还包括上面的控制设备以及到电力和控制设备的连接。所述水下单元与上面的设施通过电气/光的脐带管相连接，可选地，经由连接到水下单元的ROV，即，工作-ROV系统(work-ROV system)的脐带管可用于动力供给和控制。相应地，没有用于从船直至工具的用于加压流体的立管或者软管，没有用于安装、试运转的立管或者软管，也没有用于测试的立管或者软管，这提供了本发明的超越传统技术的巨大优势，特别是在大的井深和大量的井口组件的情况下。

所述工具对于水下装备，特别是井口生产采油树、井口模块、泵式压缩机以及不同类型的单元，特别是对于太重和/或太大而不能使用传统ROV系统和工具来安装和测试的装备的安装和所有功能的测试以及与所有传感器的通信是有用的。

优选地，所述工具包括用于将所述水下单元连接到ROV(远程操纵装置)的设备，其经由ROV和其脐带管从上面的控制单元(topside controlunit)实现水下单元的动力供给和控制。连接到ROV的设备优选地为一个或多个配接站，其具有与ROV的相应设备可操作性连接的插座和连接器。连接器对于液压动力、电力和信号是单独的或共用的，大多数ROV操作器可提供这种连接器，例如用于电力和/或信号的具有感应的或接触式连接器的热入扣(hot stab)。

优选地，除船上的起重机之外，用于定位的设备还优选地包括集成在所述工具中的推进器和从可选的停驻的ROV施加的推力。此外，吊钩、吊具等也可被认为是用于定位的设备，允许通过在起重机绳或吊索上挂起以实现定位。

优选地，所述水下单元包括用于确定位置与定向的设备，其包括水下单元中的回转仪、可选连接的ROV的定位系统、以及水下单元、井口模块和装备以及井口仪器中的可选的另外的位置传感器、以及工具和井口模块或装备上的可选的摄像机(camera)。

所述工具包含用于测试和试运行的设备，其优选地包括：流体库(fluidbank)，比如用于密封和压力试验的氮气蓄能器(nitrogen gas accumulator)和气缸；和用于将水下单元机械连接到井口和在机械性功能例如阀功能和液压液填充的运转试验之后断开水下单元的设备，例如在水下单元中的或/和在经由热入扣或相似物连接的可选的ROV系统中的MEG库和液压动力单元。优选地，水下单元具有液压动力单元，其包括由ROV的液压设备驱动的液压马达，水下单元的液压回路方便地使用MEG作为液压流体。