[发明专利]用于开采石油或天然气的系统、船、海底设备和方法

说明书

本发明涉及一种用于海上开采石油或天然气的系统，其包含一个具有某种装置从而能够保持所需位置和方向的海面上的船、一个位于海底并用于至少两个开采井的海底设备以及若干用于将海底设备连接到船的升管。此外，在接下来的说明中，还介绍了一种利用这种系统开采石油或天然气的方法，该方法主要包含将海底设备布置在海底以及将船定位在海底设备上方的海面上。

在海上油气田的开发中，时间因素非常重要。从第一口能够生产的井开钻起，直到该井以及相连的其他井完全钻成并满负荷生产为止，这段时间应尽可能地短。再加上昂贵的钻井和开采设备方面的巨大投资因素，就更需要节约时间。此外，这种类型的综合设备的设计与制造的目的应该是使可能的整体费用最低。

本发明的一个目的是提供一种系统和一种方法以及相关设备，具体地说，是海底设备和专用船，从而以最佳的方式实现上述各种目的。

根据本发明，这个目的可以通过权利要求书中所确定的新颖和专用方法而实现。

简而言之，此处解释的思想基于采用一条钻井船，该钻井船上还装有加工装置，这样，同一条船可以具有钻井和随后的生产碳氢化合物两种基本功能。这种专用船装有适宜的定位装置，例如，动态定位装置，因而可以在停泊时以船头抵抗风浪和气候，并可以根据风向而绕着船头旋转，在大多数情况下，海底设备的连接装置中要包含一个旋转单元。既可以将旋转单元安装在海底设备上，一具体地讲是在钻井时安装在开采井上，也可以将旋转单元安装在船上。然而，根据本发明，并不排除在不带旋转单元下采用本系统和方法的可能性。从船上伸出的钻柱通常具有波动补偿功能，这种功能一般在船上实现。这种波动补偿不会对此处解释的系统及其相关方法造成任何问题，换言之，没有明显的影响。

本发明包含这样的基本优点，即可以从油气田开始直接生产，因而可以在非常早期获得经济收益。此外，还能在对同一个油层进行钻井和完井的同时，快速获得有关油气田开采状况的信息。

上面所述的钻井船可以在最佳方式下使用，这是因为它具有设备并具有能力以加工碳氢化合物，例如原油，而同时又能进行钻井操作。基于已完井好的油气井的生产经验并将该经验付诸生产，可以使钻井程序以及后面油气井的完井最优化，从而可以整体上提高油气田的生产率。

下面将通过参考附图对本发明所包含的各个方面以及各种组合进行更仔细的解释，附图包括：

图1中简要显示了根据本发明的系统的一个实施例，其中包含一条海面上的船、一个海底设备以及若干位于海底与海面之间的升管，

图2中简要显示了海底设备的一种结构的俯视图，

图3中显示了海底设备的另一个示例，其中具有数目增加了的井口和两个总管，

图4在竖直截面上详细显示了一个安装在井口上的操作装置的实施例，

图5中显示了另一个安装在井口上的操作装置的实施例，

图6中显示了系统的另一个实施例，该系统基于组合式升管和一个安装在船上的旋转单元，

图7中显示了一个与图6中的类似的结构，但不带旋转单元，

图8中显示了系统的另一个实施例，其中产品升管和钻柱分开连接在海底设备的两个位置上，

图9A-9E显示了一个共同的海底设备上相连的四个井在开发中的典型操作顺序，即钻井、完井以及开采。

在图1以及其它几个附图中，海底以1表示而海面以2表示。在一条具有专用结构的船3上，有钻井设备8位于船的中央附近，还有加工设备9用于加工开采出来的石油或天然气，优选位于钻井设备8的后面。船3上具有用于给船定位和定向的装置，在本例中，采用动态定位较有利。

图中显示了用于将船3与海底1上的一个以5总体表示的海底设备连接起来的升管。更具体一些，有一个装有钻柱21的钻井升管或海底升管22以及一个产品升管6，在本例中该产品升管6以一段曲线或弧形的形式支撑在一个引导元件16A上，引导元件16A则悬挂在船3上并在16B处具有波动补偿功能。

海底设备5安装在一个垫板10上，垫板10在海底1上具有根基并支撑着一个总管单元11等，总管单元11可以采用现有的本身公知的结构。除此以外，垫板10上还装有一组井口区或位置，如图2中的详细显示。在图1中只简要显示了一个开采树14A，其位于一个井口区(图2中的13A)上。垫板10的根基总体上以10A表示，并可以以普通方式制成。