[发明专利]同步管件装卸系统

说明书

背景技术

1.技术领域

本发明涉及在钻井作业同步并独立地进行着的时候，在单独的钻井甲板、井架和旋转系统中或它们周围运输、安装、贮存及拆卸油田管件的新方法和系统。

2相关现有技术

在海上和陆地利用旋转式钻塔钻取石油或天然气的深度越来越深。深度的增加也就意味着钻油时间的增长以及费用的增加。用于这种钻塔运行费用已经相当的高(一些海上钻井平台的租金每天甚至超过400,000至500,000美元)。因此，任何独立于钻井操作以节省哪怕少量时间的生产运行都在经济上很有意义。

术语“管件”在这是指所有类型的钻杆(包括重型钻杆，例如HEVI-WATETM管)、套管、钻铤、尾管、井底组件以及现有技术中其它类型的管。HEVI-WATETM是得克萨斯州休斯顿史密斯国际有限公司的注册商标。当管件串的一小部分在钻井甲板上延伸时，钻井的运转时常被中断。其它管件必须从贮存架移出并与管件串的顶端连接，这将很大程度地耽误钻井作业的进行。典型的单根钻杆段的长度为30英尺(大约10米)。将两个或更多的管件单段连接在一起从而形成立根。过去，立根通常由四个或五个管件单段组装或组成。通常在旋转台上采用顶端驱动旋转系统来转动钻柱，也是现在旋转钻井中普遍采用的方法。顶端驱动的一个好处在于可使用预先组装好的管件立根。因此，独立于钻井过程来形成和操作管件立根是一种潜在的节省时间和费用的重要方法。

Lund的美国专利US4,850,439中公开了一种与钻井运转同时进行的装卸管件的方法和系统，其公开的内容以参引的方式结合到本文中。Lund采用一种预备孔和辅助升降机进行立根离线组装。Lund提出，在钻井运转的同时，当辅助升降机向上移动时将第一管件提升到竖直位置，从而将管件悬至缆索上并继而降下，放入预备孔中。Lund提出，另一管可悬至第一管件上方并进行连接(专利‘439，第7栏第58行至第8栏第19行)。至于第三个管件，如果预备孔顶端之下的自由空间小于两个管件的长度，Lund提出采用另一个辅助升降机。在这种情况下，必须将预备孔从第一辅助升降机的竖直悬挂线上移开或与其形成一倾斜角度(专利’439，第9栏第58行至第10栏第46行)。

新加坡的斯梅德维格(Smedvig)亚洲股份有限公司提供了另一种离线组装立根的方法和系统。Smedvig采用自动提升的海上供应船钻塔将钻井设备运送并安装至平台上。在将钻井设备安装在平台上之后，Smedvig采用了将管件从供应船钻塔运送到平台上的高架缆索系统、位于井架顶端的平行于钻井甲板移动的桁架起重机、以及两个预备孔。

Smedvig建议，在平台上进行钻井作业时，可在水平位置将钻塔上的单根管件的两端手动连接至高架缆索系统。该高架缆索系统是用于提升管件并将其从钻塔上跨过水面运送至位于平台上的管件坡道。然后手工将一个由缆索连接于桁架起重机的提升装置的夹紧装置连接于管件坡道上的管件的上端。管件继而被提升至竖直位置，并由缆索悬挂在第一预备孔上方。随后，将该管件放入该预备孔中，最后松开夹紧装置。可对第二管件重复上述步骤，将其悬空送入第二预备孔中。同样可以对第三管件实施该步骤，将其与第一管件连接，从而形成双立根。接着，通过桁架起重机提起该双立根，并将其放下与第二管件连接，从而形成三元组。桁架起重机将组装后的立根提起并运送至井架顶端竖直的管件存放架。Smedvig还提出该第一预备孔可具有一用于容纳不同尺寸管件的可调节底部。

Berry的美国专利US6,976,540中披露了另一离线立根组装的方法和系统，其公开的内容以参引的方式结合到本文中。Berry在该申请中提出的方案中包括负载和预备钻杆的装卸装置(“预备装置”)，存放钻杆的操作装置(“存放装置”)和井架顶端的管件存放区。该预备装置包括可围绕其纵轴旋转的竖直桁架。该预备装置还包括连接于从竖直桁架伸出的升降缆索端部的夹紧装置。该夹紧装置手动地连接于已经被放置在架空步道上的预备装置或钻杆坡道附近的管件一端，管件，从而当缆索向预备装置缩回时，被提升的管件由缆索悬挂着，这类似于Lund和Smedvig系统。

Berry提出，桁架随后通过一环形轨道将竖直管件悬挂入第一预备孔，其已经沿着该轨道放置。该预备装置接着可将第一管件放入第一预备空中。其采用两个预备孔来实施立根的组装类似于Smedvig系统。该预备装置随后将该组装后的立根竖直提升至该井架顶端，并直接与该存放装置进行交接，该存放装置可以为钻井作业存放或运送该立根(‘540专利，第7栏第26-40行和第8栏第30-35行)。