[发明专利]深水海上设备

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及用于进行长期海上油井钻探和开采作业的浮式深水海上设备或套管桁架。

已有的桁架式设备包括沿纵向设置的浮式长条形主体，或沉箱，其顶部结构位于水面之上，其底部结构浸没于水中并位于规定深度。上述顶部结构受风和水流的作用，上述底部结构受变化的波浪运动的作用。目前人们已提出了抵抗上下起伏，俯仰和滚转运动而使上述设备保持稳定的装置，该装置采用沿水平方向设置的面，该面沿上述桁架式设备的纵轴线竖向间隔开从而可改善上述设备对起伏运动的抵抗性。上述面之间的间距较大，如US3404413号专利，US3510892号专利所描述的那样。US4516882号专利提出采用相对较宽大的水平面作为实际的质量收集装置，在这里上述水平面的使用与张力腿平台和半浸没式的平台之间的转换有关。上述已有的设备还包括锚固系统，在该系统中系缆按照重力悬链线方式或拉紧方式与主体的底部和位于海底的锚相连接，而上述系缆处于受拉状态。在有些情况下，上述浮式结构的底部设置有压载器。

发明概述

本发明提出一种新型的海上桁架式设备，该设备很容易长时间地系锚于一个或多个海底井口之上，而该时间是进行油田钻探和开采作业所需要的。在所有环境条件下，上述设备的运动是这样的，即可进行石油钻探和开采作业，工作人员和作业设备可有效地工作，特别是用来使油井流体通过的竖向刚性立管可保持与井口的连接。为了实现上述目的，上述桁架式设备采用下述的新型设计，在该设计中沉箱形的顶部的浮式主体的底端与新型的支架结构相连接，该支架为开口的，沿水平方向可穿过的桁架结构，上述支架的长度大于主体的长度，该主体的长度是由特定井位处预计的波浪、风和海流条件来确定的。另外，上述桁架式支架设置有多个沿竖向间隔开的框，该框由沿竖向间隔开的水平板形成，该框在上述桁架式支架的每一侧形成有可穿过的窗。该窗使上述支架具有可穿过性，并且实际上可允许海流中的未受阻挡的运动沿横向穿过该框。同时间隔开的不带孔水平板(除了立管通道以外)将水体收集于板之间，上述水平板按照与框的水平宽度相对应的间距间隔开，从而可获得下述有效增加的水体，该水体的体积和具有与板相同的尺寸的立方体的体积相同。由于上述的结构，本发明的设备可将设备上下起伏，俯仰和滚转的运动减到最小程度，另外对于井位处预计的给定的波浪条件可使上述设备具有所需的固有振动周期。

本发明的主要目的在于提供一种用于石油钻探和开采作业的桁架式新型海上设备。

本发明的一个目的在于提供一种根据井位处的环境条件以稳定的方式对在规定深度相互连接的主体和桁架式支架进行控制的新型的方法，从而可获得使上升起伏、俯仰和滚转的运动程度减到最小程度的效果。

本发明的另一个目的在于提供一种桁架式支架，该支架在浮式主体下面延伸，在该处支架实际上可使沿水平方向运动的水流穿过，有效防止水体相对支架的竖向运动，井沿竖向使主体与支架的连接体获得“添加的质量”。

本发明的再一个目的在于提供一种桁架式支架，该支架带有龙骨装配件，该龙骨装配件设有压载器，这样可抵消台面板和作业设备的重量，使上述海上设备的重心降至浮力中心以下，从而可增加该设备的稳定性。

本发明的又一个目的在于提供一种浮室，该浮室位于龙骨装配件中，从而便于沿水平方向进行拖拽时使上述海上设备定位。

本发明的具体目的在于提供一种下述的新型装置，该装置通过导索筒将系缆与上述海上设备相连接，并且将上述系缆与埋入海底的锚相连接，另外还提供一种拉紧系缆用的新型锚箱结构，以及可增加收集板的面积的新型装置。

根据下面的附图描述容易得出本发明的其它目的和优点，该附图中给出了本发明的具体实施例。

附图

图1为本发明的海上设备的立面图，该设备设置于深水域并通过拉紧系缆锚固；

图2为图1所示设备的局部视图，该图还以示意方式示出了波腹流；

图3为主体和支架的侧面图，在该图中局部为剖视，该图表示上述设备的具体水深，以及示意性的立管系统；

图4为沿图3中4-4线的平面的横向剖面图；

图5为沿图3中5-5线的平面的横向剖面图；

图6为沿图3中6-6线的平面的横向剖面图；

图7为沿图3中7-7线的平面的横向剖面图；

图8为沿图3中8-8线的平面的横向剖面图；

图9为与图1中画圈部所对应的支架底部细部图；