同步管件裝卸系統技術方案

一種用于組裝和運輸油田管件立根的系統和方法，其通過一鉆井夾板、一井架和一旋轉系統使得鉆井作業同步并獨立地進行。離線導向路徑水平到豎直臂（“HTV”）在同一平面內將水平放置在架空步道上的管件提起，而在線鉆井作業也同步進行。立根臂將該管件提出或放入可調節的預備孔中，并運送這些管件，將其存放在井架上部的輔助管件吊架站。橋式桁架起重機將管件立根從輔助管件吊架站移至頂端驅動裝置或另一管件吊架站。

【技術實現步驟摘要】
同步管件裝卸系統
技術介紹
1.
本專利技術涉及在鉆井作業同步并獨立地進行著的時候，在單獨的鉆井甲板、井架和旋轉系統中或它們周圍運輸、安裝、貯存及拆卸油田管件的新方法和系統。2相關現有技術在海上和陸地利用旋轉式鉆塔鉆取石油或天然氣的深度越來越深。深度的增加也就意味著鉆油時間的增長以及費用的增加。用于這種鉆塔運行費用已經相當的高(一些海上鉆井平臺的租金每天甚至超過400,000至500,000美元)。因此，任何獨立于鉆井操作以節省哪怕少量時間的生產運行都在經濟上很有意義。術語“管件”在這是指所有類型的鉆桿(包括重型鉆桿，例如HEVI-WATETM管)、套管、鉆鋌、尾管、井底組件以及現有技術中其它類型的管。HEVI-WATETM是得克薩斯州休斯頓史密斯國際有限公司的注冊商標。當管件串的一小部分在鉆井甲板上延伸時，鉆井的運轉時常被中斷。其它管件必須從貯存架移出并與管件串的頂端連接，這將很大程度地耽誤鉆井作業的進行。典型的單根鉆桿段的長度為30英尺(大約10米)。將兩個或更多的管件單段連接在一起從而形成立根。過去，立根通常由四個或五個管件單段組裝或組成。通常在旋轉臺上采用頂端驅動旋轉系統來轉動鉆柱，也是現在旋轉鉆井中普遍采用的方法。頂端驅動的一個好處在于可使用預先組裝好的管件立根。因此，獨立于鉆井過程來形成和操作管件立根是一種潛在的節省時間和費用的重要方法。Lund的美國專利US4,850,439中公開了一種與鉆井運轉同時進行的裝卸管件的方法和系統，其公開的內容以參引的方式結合到本文中。Lund采用一種預備孔和輔助升降機進行立根離線組裝。Lund提出，在鉆井運轉的同時，當輔助升降機向上移動時將第一管件提升到豎直位置，從而將管件懸至纜索上并繼而降下，放入預備孔中。Lund提出，另一管可懸至第一管件上方并進行連接(專利‘439，第7欄第58行至第8欄第19行)。至于第三個管件，如果預備孔頂端之下的自由空間小于兩個管件的長度，Lund提出采用另一個輔助升降機。在這種情況下，必須將預備孔從第一輔助升降機的豎直懸掛線上移開或與其形成一傾斜角度(專利’439，第9欄第58行至第10欄第46行)。新加坡的斯梅德維格(Smedvig)亞洲股份有限公司提供了另一種離線組裝立根的方法和系統。Smedvig采用自動提升的海上供應船鉆塔將鉆井設備運送并安裝至平臺上。在將鉆井設備安裝在平臺上之后，Smedvig采用了將管件從供應船鉆塔運送到平臺上的高架纜索系統、位于井架頂端的平行于鉆井甲板移動的桁架起重機、以及兩個預備孔。Smedvig建議，在平臺上進行鉆井作業時，可在水平位置將鉆塔上的單根管件的兩端手動連接至高架纜索系統。該高架纜索系統是用于提升管件并將其從鉆塔上跨過水面運送至位于平臺上的管件坡道。然后手工將一個由纜索連接于桁架起重機的提升裝置的夾緊裝置連接于管件坡道上的管件的上端。管件繼而被提升至豎直位置，并由纜索懸掛在第一預備孔上方。隨后，將該管件放入該預備孔中，最后松開夾緊裝置。可對第二管件重復上述步驟，將其懸空送入第二預備孔中。同樣可以對第三管件實施該步驟，將其與第一管件連接，從而形成雙立根。接著，通過桁架起重機提起該雙立根，并將其放下與第二管件連接，從而形成三元組。桁架起重機將組裝后的立根提起并運送至井架頂端豎直的管件存放架。Smedvig還提出該第一預備孔可具有一用于容納不同尺寸管件的可調節底部。Berry的美國專利US6,976,540中披露了另一離線立根組裝的方法和系統，其公開的內容以參引的方式結合到本文中。Berry在該申請中提出的方案中包括負載和預備鉆桿的裝卸裝置(“預備裝置”)，存放鉆桿的操作裝置(“存放裝置”)和井架頂端的管件存放區。該預備裝置包括可圍繞其縱軸旋轉的豎直桁架。該預備裝置還包括連接于從豎直桁架伸出的升降纜索端部的夾緊裝置。該夾緊裝置手動地連接于已經被放置在架空步道上的預備裝置或鉆桿坡道附近的管件一端，管件，從而當纜索向預備裝置縮回時，被提升的管件由纜索懸掛著，這類似于Lund和Smedvig系統。Berry提出，桁架隨后通過一環形軌道將豎直管件懸掛入第一預備孔，其已經沿著該軌道放置。該預備裝置接著可將第一管件放入第一預備空中。其采用兩個預備孔來實施立根的組裝類似于Smedvig系統。該預備裝置隨后將該組裝后的立根豎直提升至該井架頂端，并直接與該存放裝置進行交接，該存放裝置可以為鉆井作業存放或運送該立根(‘540專利，第7欄第26-40行和第8欄第30-35行)。采油工業已經具有在線將管件從管件坡道上的水平位置運送至鉆井中心的豎直位置的系統。Brittian等人的美國專利US4,834,604公開了這樣的一個系統，其公開的內容以參引的方式結合到本文中。Brittian提供了連接至懸臂的定位板，該懸臂轉動安裝在靠近鉆塔的基座上。該定位板直接將管件從水平位置穿過V型通道運送到豎直位置，從而形成管件與管件串之間的連接。Sorokan的美國專利US6,220,807揭露了另一個系統，其公開的內容以參引的方式結合到本文中。在線鉆桿裝卸系統是采用樞轉地連接至鉆塔的雙頭臂組件，以及均樞轉地連接至該雙頭臂組件的前臂組件和夾頭組件。該夾頭組件夾取水平放置在靠近鉆塔的管件架上的管件，并將其旋至鉆井中心上方的豎直位置。Skogerbo的公開號US2006/0151215的文獻中提供了一種將管件從水平位置轉為豎直位置的裝卸系統。Skogerbo公開了一種EagleLight/HTV-Arm，得克薩斯州休斯頓市的AkerKvaernerMH銷售這種裝置。EagleLight/HTV(水平至豎直)裝置用于在線將管件從架空步道上的水平位置直接運送到井架上的豎直位置，從而直接位于鉆井中心上方的，或進入鼠洞之中。AkerKvaernerMH還銷售橋式桁架起重機系統以及存放指梁。得克薩斯州休斯敦市的國際油井Varco也制造了一種類似的HTV在線鉆桿裝卸設備。Simpson等人的美國專利US6,705,414中揭露了另一種用于在桁架上的水平位置與油井中心上方的豎直位置之間運送管件的在線方法和設備。Simpson提出了一種用于在架空步道水平位置上組裝管件立根的裝配機械。組裝好的立根位于吊車吊取的水平位置，并且在鉆塔入口處變成豎直方向。纜索絞盤將被吊車夾緊的立根向前并向上拉到一軌道上。位于井架上部的豎直桁架裝置用來運送來自吊車的立根。上述管件裝卸方法和系統的缺點包括人與管件之間的接觸以及多個階段多個位置的提升設備，這些將導致昂貴的延期或人身傷害。對準以及運送操作過于冗長并且復雜。離線立根組裝中管件的路徑受到限制，這也將引起延期并存在安全隱患。當設備被用于在線的鉆井作業中時，離線立根組裝操作將被中斷。因此，期望一種用于裝卸管件的更有效的方法和系統，其能最小化或消除人體與管件和提升裝置之間的接觸，在整個離線操作中約束并控制管件的路徑，將管件的低效率移動最小化并消除管件組裝和鉆井作業中任何可能的中斷。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于組裝和操作油田管件立根的系統和方法，其用于單獨的井架、鉆井甲板和旋轉系統，并將離線立根組裝步驟與鉆井過程分離。導向路徑水平-豎直臂(“HTV”)將水平放置在架空步道上的一些管件提起，并繼而將這些管件移至一個單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種管件處理系統，包括：?具有油井中心的鉆井平臺；?主管件運送站，用于將第一管件運送到油井中心；?裝卸裝置包括用于裝卸第二管件的立桿臂，和?定位在靠近所述立桿臂來引導第二管件到立桿臂的導向路徑臂；?其中，第一管件移動到油井中心時與立桿臂或導向路徑臂不干涉。

【技術特征摘要】
2007.02.23 US 11/710,6381.一種管件處理系統，包括：具有油井中心的鉆井平臺；主管件運送站，用于將第一管件運送到油井中心；裝卸裝置包括用于裝卸第二管件的立根臂，和定位在靠近所述立根臂來引導第二管件到立根臂的導向路徑臂；其中，第一管件移動到油井中心時與立根臂或導向路徑臂不干涉。2.如權利要求1所述的系統，進一步包括設在所述鉆井平臺上的鉆井結構，其中，主管件運送站設在所述鉆井結構中。3.如權利要求1或2所述的系統，進一步包括：位于所述主管件運送站上方的第一管件吊架站和輔管件吊架站。4.如權利要求1或2所述的系統，進一步包括一旋轉第一管件的頂端驅動裝置；和/或一旋轉第一管件的轉盤；和/或用于提升的絞車5.如上述權利要求1或2所述的系統，其中，所述主管件運送站進一步包括：位于所述油井中心徑向向外位置的鼠洞；6.如權利要求5所述的系統，其中，所述導向路徑臂被控制在不與所述鼠洞和所述油井中心之間相交。7.如權利要求5所述的系統，其中，所述導向路徑臂基本在平行于第二平面的第一平面內旋轉，第二平面包括鼠洞和油井中心。8.如權利要求1或2所述的系統，其中，第二管件是下列之一：鉆桿；套管；立管段；生產油管；和尾管。9.將若干管件從鉆井平臺移動到井眼的方法，該方法通過至少部分地由主管件運送站和至少部分地由輔管件裝卸站來執行，該方法包括如下步驟：(a)穿過油井中心在鉆井平臺內鉆井眼；(b)在鉆井平臺上移動第一管件，并從所述主管件運送站移動到所述油井中心；(c)(i)移動第二管件使其不干擾所述油井中心；(ii)在移動第二管件步驟后，將第二管件的一部分定位在鉆井平臺的預備孔中，其中，步驟(c)獨立地執行，并在執行步驟(a)和(b)的至少一部分相同時間內執行。10.如權利要求9所述的方法，其中步驟(c)進一步包括將第二管件提升到輔管件吊架站。11.如權利要求9或10所述的方法，其中，移動第二管件的步驟包括在基本平行于第一平面的第二平面內旋轉第二管件的步驟，第一平面包括油井中心和沿油井中心徑向向外布置的鼠洞。12.如權利要求10所述的方法，進一步包括以下步驟：在輔管件裝卸站連接若干管件；將已連接的管件從輔管件裝卸站提升到輔管件吊裝站；以及將已連接的管件從輔管件吊裝站移動到與油井中心和/或主管件吊裝站基本對齊的位置。13.如權利要求9、10或12所述的方法，其中，將第二管件的一部分定位在預備孔的步驟包括將第二管件置于預備孔的中心。14.如權利要求9、10或12所述的方法，其中，將第一管件移動到油井中心的步驟包括用液壓升降機提升第一管件。15.如權利要求9、10或12所述的方法，其中，移動管件的步驟之一包括用索引臂組件分離管件。16.鉆井系統包括：具有油井中心的鉆井平臺；設置在鉆井平臺上的鉆井結構；主管件運送站，用于將第一管件運送到油井中心；設在鉆井結構中的立根臂，用于將第二管件定位在基本垂直的位置，其中，該立根臂構造成在將第一管件運送到油井中心期間并且獨立于所述主管件運送站操作；第一管件吊架站，在鉆井平臺上方并靠近所述立根臂，用于抓握第二管件；和橋式桁架起重機，用于在第一管件吊架站和所述油井中心之間移動第二管件，其中，所述立根臂構造成直接定位第二管件和第一管件吊架站。17.如權利要求16所述的鉆井系統，進一步包括，定位在所述鉆井平臺上方用于抓握第二管件的第二管件吊架站，其中，所述橋式桁架起重機在第一管件吊架站和第二管件吊架站之間移動第二管件。18.如權利要求16或17所述的鉆井系統，進一步包括：水平到垂直的導向路徑臂，靠近所述立根臂來引導第二管件從基本水平位置到靠近立根臂的基本垂直位置，其中，立根臂和該導向路徑臂在運送第一管件到油井中心期間，獨立于主管件運送站操作。19.如權利要求16或17所述的系統，其中，立根臂獨立于橋式桁架起重機操作。20.如權利要求16或17所述的系統，其中，第一管件移動跨過鉆井平臺到達油井中心時，第一管件與立根臂和所述導向路徑臂不干涉。21.如權利要求16或17所述的系統，其中，第一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：艾倫·奇爾德斯·馬克，布蘭登·威廉姆·拉金，哈維·馬克·瑞曲，巴里·M·斯密斯，
申請(專利權)人：阿特伍德海洋有限公司，福瑞德高曼聯合公司，
類型：發明
國別省市：美國;US