CN103189592B - 离岸产油系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离岸产油系统，包括：在水体中的结构，所述结构具有在水体的表面之上延伸的部分；设置在水体的底部处的井口装置；立管，所述立管从井口装置延伸到在表面之上延伸的所述部分；主井眼，所述主井眼延伸到位于水体之下的海底构造中；和至少两个副井眼，所述副井眼进一步地延伸到位于水体之下和主井眼之下的海底构造中。

Description

离岸产油系统

技术领域

本发明涉及设置在用于深海的单个离岸立管内的多井结构，尤其涉及离岸产油系统。

背景技术

美国专利申请公开文本2010/0126729公开了可用于通过单个主孔操作多个井的系统和方法。一个或多个腔接合部设置为与在所述单个主孔内的一个或多个管路流体连通。每个腔接合部包括通过主孔与表面连通的第一孔口，和一个或多个辅助孔口，辅助孔口与所述多个井的各个井流体连通。通过腔接合部，可以单独地或同时地通达每个井。具有上部开口和至少一个下部开口的孔选择工具可以插入到腔接合部中，以使得一个或多个下部开口与在腔接合部中的孔口对准，从而使得能够通过孔选择工具通达所选择的单个井或多个井，同时其他的井与腔接合部隔离。美国专利申请公开文本2010/0126729以其全文通过引用并入本文中。

美国专利5,775,420公开了用于气井的双层完井(dualcompletion)，所述气井包括双底基，带有包括于底基中的主悬架。主、次挠性管柱(coiled tubing strings)以2度或更小的向下收敛的角度贯穿底基延伸。双底基安装在环形防喷器上。在环形防喷器的顶部是管扶正器，其使两个彼此平行的管柱对齐。防喷器具有位于囊之下的双侧端口，允许操作者从环形空间生产气体，以使气体飘到大气，或者在紧急状况下泵入压井液。管柱的对齐允许生产记录器在任一个柱中运行。美国专利5,775,420以其全文通过引用并入本文中。

美国专利3,601,196公开了在双平行管柱无管式井中打孔的方法。转换通道或转换端口连接这些管柱。每个管柱具有在转换端口之下大约相同深度处的坐放短节(landing nipple)。放射性源工具包括在角度方向上发送放射物的放射性丸和用于在布置于管柱之一中的坐放短节中座放放射性源工具的座放元件，该放射性源工具通过上述的一个管柱泵送，直到座放元件放在坐放短节中。放射性丸与座放元件间隔预定距离悬挂，该预定距离大约为其要进行射孔所期望处于的水平。然后通过另一个管柱泵送射孔组件直到座放元件放入坐放短节，其中该射孔组件包括定向射孔枪、定向放射物检测器、带有用于使得射孔枪致动的电源的对放射物敏感的枪击发机构、用于促使射孔枪旋转的旋转设备、用于在布置于另一个管柱的坐放短节中座放射孔组件的座放元件、和用于移动射孔组件通过另一个管柱的移动设备。射孔组件的检测器从座放元件以预定距离悬挂，以使得它放置在与位于相邻管柱中的放射性丸相同的水平上。击发机构利用开关，该开关在通过放射物检测器检测到的放射物量达到预定水平时致动。当定向检测器朝向放射性丸时，定向枪瞄准以便以预定角度方向击发。射孔组件通过使流体管柱中循环而发生旋转。在射孔枪已击发后，射孔组件从所述另一个管柱移除。然后放射性源工具从所述一个管柱移除。在将放射性源工具和射孔组件再定位之后，射孔枪可以再装载，并且射孔程序可以在井眼中的不同高度重复。美国专利3,601,196以其全文通过引用并入本文中。

美国专利7,066,267公开了分离机组件在导管内放置在井下，用于分离放置在导管内的两个或更多管柱。分离机壳体可以包括第一孔和第二孔，用于从第二井分离第一井，和在孔之一中放置的塞子，其包括一顶面，该顶面对着另一孔向下倾斜。固定到分离机壳体并在塞子上方放置的一个或多个导向板朝向第一孔和第二孔中的一个引导钻头或其它工具。分离机壳体可以在导管射入适当位置之后沿着导管放置。根据该方法，在套管下入一个井中之后，将在孔之一中的塞子收回，以便使得第二钻头和第二套管将穿过先前包括有塞子的孔。美国专利7,066,267以其全文通过引用并入本文中。

发明内容

本发明的一个方面提供一种离岸产油系统，其包括：在水体中的结构，所述结构具有在水体的表面之上延伸的部分；设置在水体的底部处的井口装置；立管，所述立管从井口装置延伸到在表面之上延伸的所述部分；主井眼，所述主井眼延伸到位于水体之下的海底构造中；和至少两个副井眼，所述副井眼进一步地延伸到位于水体之下和主井眼之下的海底构造中。

根据本发明，提供了一种离岸产油系统，包括：

在水体中的浮动式离岸结构，所述浮动式离岸结构具有在水体的表面之上延伸的部分；

设置在水体的底部处的海底井口装置；

立管共享井口组件，所述立管共享井口组件位于所述浮动式离岸结构的在水体的表面之上延伸的所述部分上，并且包括至少两个表面采油树；

立管，所述立管从所述海底井口装置延伸到在表面之上延伸的所述部分上的所述立管共享井口组件；

主井眼，所述主井眼延伸到位于水体之下的海底构造中；和

至少两个副井眼，所述副井眼进一步地延伸到位于水体之下和主井眼之下的海底构造中，

其中，所述立管共享井口组件允许所述至少两个副井眼共享共同的立管。

可选地，所述的系统还包括在副井眼的每一个内的生产管。

可选地，生产管从副井眼延伸到在表面之上延伸的所述部分。

可选地，立管包括用于将立管分成至少两个区域的至少一个分隔器。

可选地，每个区域包括从副井眼延伸的生产管。

可选地，主井眼还包括套管柱。

可选地，每一个副井眼还包括套管柱。

可选地，立管的顶端连接到在结构上的井口装置。

可选地，立管包括至少三个区域。

附图说明

图1显示了根据本发明的一种浮动式离岸结构和深水井眼的示意图；

图2显示了根据本发明的一种浮动式离岸结构和深水井眼的示意图；

图3a，3b和3c显示了根据本发明的立管组件的顶剖视图。

具体实施方式

在一个方面，本文公开的实施例涉及立管共享井口系统，其允许两个或更多单个的井共享共同的深水立管。更具体地说，本文公开的实施例涉及立管共享井口系统，其可以在深水应用中使用。

图1：

参考图1，其显示了根据本发明的一种浮动式离岸结构和深水井眼的示意图。具体地，在图1中，显示了张力腿平台(“TLP”)100。张力腿平台(“TLP”)可用于深水环境，并且可以包括浮式平台106，该浮式平台利用系泊系统105系到泥线116。通常，系泊系统105包括张力腿101或链束，其将浮式平台106连接到打入泥线116中的一个或多个基座103。因为张力腿101通常由具有低轴向伸缩的材料制造，例如由钢管制成，因此张力腿101可以阻尼浮式平台106相对于泥线116的竖直移动，同时允许一些水平运动。对浮式平台106的竖直移动的限制可以防止立管和管道承受高张力和压力，而水平方向的柔性允许浮式平台106随着波浪移动。在一些TLP中，可以使用8到32个张力腿101。每个张力腿101可以具有大约2到3英尺的外径和大约3英寸的壁厚。本领域普通技术人员应当领会的是，用于系泊系统105的张力腿101的数量和尺寸可以根据水的深度和TLP100的尺寸而变化。

TLP100可以包括多个甲板(desk)，例如主甲板102和露天甲板104。主甲板102和露天甲板104可以容纳钻井和生产作业所需的设备的各种零件。另外，主甲板102和/或露天甲板104可以包括多个狭槽118，多个立管110的每一个可以贯穿狭槽118延伸。根据本发明，立管110可以包括单孔立管或双孔立管。如图1所示的立管110是双孔立管，因为它包括外立管122和至少一个内立管124。双孔立管可比单孔立管经受的静压更高，因此，在深水环境优选的是双孔立管。

多个立管110的每一个可以利用立管张紧装置112与露天甲板104或主甲板102连接。立管张紧装置112可以安装在TLP结构100和立管110之间，并且不管浮式平台106为任何向上或向下运动，立管张紧装置可以用于施加恒定的向上轴向力到立管110。本领域普通技术人员应当领会的是，立管张紧装置112可以使用例如可以将向上轴向力施加到立管110上的液压活塞缸或偏压弹簧。因为通过立管张紧装置112施加的向上轴向力与TLP100的竖直的或水平的运动无关，因此，如果TLP竖直地向下移动，张紧装置112例如可以防止立管110弯曲。

尽管参考图1详细描述了TLP，但其他的浮式结构也可以用于支撑立管110的上端122。本领域普通技术人员应当领会的是，替换的浮式结构例如spar平台、半潜式平台、钻井船、无人设备和导管支承系统也在本发明的范围之内。

图2：

参考图2，其显示了根据本发明的一种浮动式离岸结构和深水井眼200的示意图。所显示的立管共享井口组件220设置在浮动式结构(未单独图示)的甲板202上。立管共享井口组件220可以包括立管共享井口板203，其具有设置在其上的两个或更多个表面采油树(surfacetree)205。表面采油树205可以包括用于控制通过立管共享井口组件220的流体流的多个阀、短管和配件。

立管组件210可以从立管共享井口组件220向下延伸，经过水位线214，并可以与设置在泥线216处的海底井口装置215密封地接合。在一些实施例中，立管组件210可以是双孔立管，其具有同心地围绕内立管224设置的外立管222。双孔立管可以比单孔立管具有更高的压力级别，并可以优选地用于具有高静水压的深水环境。一系列的同心的套管节段230a-d可以设置在海底井口组件215之下，以为主井眼201加衬。本领域普通技术人员应当领会的是，可以使用任意数量和尺寸的套管节段230，通常从具有大直径的套管的较短节段开始，并且随着主井眼201钻得更深，随后套管的每个节段的长度增加，直径减少。主井眼201是单井眼，具有与海底井口组件215相对应的初始直径。主井眼201所钻的深度可以由多种因素决定，例如目标储层的位置和钻探地层的组成。

在期望的主井眼深度达到后，两个或更多个副井眼218、219可以从主井眼201的圆周或底部表面钻出。理想的是，从主井眼201的底部表面钻出副井眼218、219，因为圆周表面可以由套管节段加固。从主井眼201钻出多个副井眼218、219可以允许利用连接到在甲板202上的单个狭槽的单个立管组件而使流体同时从储层的多个区域产出。

图3A,3B和3C：

简要地参考图3a，3b和3c，其中分别显示了立管组件210a、210b和210c的顶视图。

参考图3a，显示了设置在立管组件210a中的分隔器232a。分隔器232a是平的，并且将立管组件210a的内立管224分成两个不同的区域A，B。

替换的分隔器232b和232c分别在图3b和3c中显示。分隔器232b将立管组件210b的内立管224分成三个区域A、B和C，而分隔器232c将立管组件210c的内立管224分成四个区域A、B、C和D。

分隔器232a、232b和232c可以利用现有技术中任何已知的方式固定在内立管224中。例如分隔器232a、232b和232c可以与内立管224整体地形成，或者可以分开地利用摩擦装配、焊接、粘合或机械性的紧固件例如螺栓和铆钉安装。在使用单孔立管而不是双孔立管的实施例中，分隔器232a、232b和232c可以安装成使得在单孔立管内的容积分别分成两个、三个或四个不同的区域。

一起参考图2和3a-c，通过防止钻柱跨到主井眼201的其他区域中，分隔器232a、232b和232c可以允许钻柱下入主井眼201的特定区域中。此外，在生产过程中，分隔器232可以用于将副井眼218、219每个的生产管保持分开，从而防止生产管被破坏。为简单起见，主井眼201将被看作具有平的分隔器232，其将井眼201分成两个区域A、B。然而，正如以上的描述，也可以使用替换的分隔器将主井眼201分成多于两个的区域。

一旦分隔器232就位，第一副井眼218和第二副井眼219可以分别从主井眼201的区域A和B钻出。在第一和第二副井眼218、219钻到期望深度后，可以开始完井操作。生产管226可以安装在副井眼218、219的每一个中。生产管226可以从副井眼218、219的每一个向上延伸到立管共享井口组件220，其中生产管226的每条线路可以与多个表面采油树205的一个连接。在这样的结构中，可以分开地控制来自多个副井眼218、219的每一个的流体流。尽管如图2所示的副井眼218、219是竖直的井眼，但本领域普通技术人员应当领会的是，也可利用定向钻井来钻出非竖直井眼。副井眼218、219的轨线和深度可以根据目标储层的位置确定，并且副井眼218、219可以具有不同的轨线和/或深度。

已有的离岸浮动式结构对于浮动式结构上的每个狭槽上具有单个井眼，这种浮动式结构可以进行改进以包括上述的立管共享井。在一个实施例中，所有的生产管可以从现有的井中拉出，并且分隔器232可以安装在立管组件中。一个或多个副井眼可以从已有的井眼钻出，新的生产管可以安装在钻出的副井眼的每一个中，由此允许从副井眼的每个进行生产。为了控制从多个副井眼的每一个中产出的流体的流动，立管共享井口组件可以安装在浮动式结构上，立管共享井口组件对于每个生产管的线路具有一个表面采油树。

一起参考图1和2，立管共享井口组件220仅仅占据在浮动式离岸结构上的一个狭槽118。这有利地减小了浮动式离岸结构的尺寸，以最小化制造和安装费用。然而，也可能期望最大化由每个浮动式离岸结构生产出的流体量。尽管为浮动式离岸结构增加狭槽可以允许该结构容纳更多数量的井，但另加的狭槽可能要求浮动式离岸结构的尺寸增加。本申请有利地容许从更多数量的井进行生产，而没有增大浮动式离岸结构的尺寸。

如以上参考图2所描述，立管共享井口组件220可以连接到至少两个副井眼218、219，并且，这样，与具有仅连接到一个井眼的每个狭槽118的单个井口装置的相同尺寸的浮动式离岸结构相比，根据本发明的浮动式离岸结构可以从大约2至4倍多的井中产出流体。有利地，根据本发明的浮动式离岸结构产生的流体量可以增加，这可以相当于提高了生产率和/或减小了离岸结构的尺寸。此外，因为更多数量的井可以生产流体，储层可以更快地采完，所以降低了浮动式离岸结构所需要的设计寿命。因此，对该结构的养护费用也可以减少。另外，在一些实施例中，现有的离岸结构可以进行改进以包括在本文中描述的立管共享井口系统。改进现有的浮动式离岸结构可以延长该结构的寿命，并且也可以增加该结构的流体生产能力。有利地，在一些实施例中，本发明的系统可以允许通过立管共享井的一条腿对通常不能保证独立井的边界储层进行抽取和排出。这可以提高储层的最终采收率。

说明性的实施例：

在一个实施例中，公开了一种离岸石油生产系统，其包括：在水体中的结构，所述结构具有在水体的表面之上延伸的部分；设置在水体的底部处的井口装置；立管，所述立管从井口装置延伸到在表面之上延伸的所述部分；主井眼，所述主井眼延伸到位于水体之下的海底构造中；和至少两个副井眼，所述副井眼进一步地延伸到位于水体之下和主井眼之下的海底构造中。在一些实施例中，该系统还包括在副井眼的每一个内的生产管。在一些实施例中，生产管从副井眼延伸到在表面之上延伸的所述部分。在一些实施例中，立管包括用于将立管分隔成至少两个区域的至少一个分隔器。在一些实施例中，区域的每一个包括从副井眼延伸的生产管。在一些实施例中，主井眼还包括套管柱。在一些实施例中，副井眼的每一个还包括套管柱。在一些实施例中，立管的顶端连接到在结构上的井口。在一些实施例中，在结构上的井口包括至少两个表面采油树。在一些实施例中，立管包括至少三个区域。

以上根据有限数量的实施例对本发明作出了描述，但本领域技术人员受益于本发明公开的内容，应当领会的是，也可以设计其他的实施例，而不脱离本文公开的本发明的范围。因此，本发明的范围应当仅仅由后附的权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种离岸产油系统，包括：

在水体中的浮动式离岸结构，所述浮动式离岸结构具有在水体的表面之上延伸的部分；

设置在水体的底部处的海底井口装置；

立管共享井口组件，所述立管共享井口组件位于所述浮动式离岸结构的在水体的表面之上延伸的所述部分上，并且包括至少两个表面采油树；

立管，所述立管从所述海底井口装置延伸到在表面之上延伸的所述部分上的所述立管共享井口组件；

主井眼，所述主井眼延伸到位于水体之下的海底构造中；和

至少两个副井眼，所述副井眼进一步地延伸到位于水体之下和主井眼之下的海底构造中，

其中，所述立管共享井口组件允许所述至少两个副井眼共享共同的立管。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括在副井眼的每一个内的生产管。

3.根据权利要求2所述的系统，其中生产管从副井眼延伸到在表面之上延伸的所述部分。

4.根据权利要求1所述的系统，其中立管包括用于将立管分成至少两个区域的至少一个分隔器。

5.根据权利要求4所述的系统，其中每个区域包括从副井眼延伸的生产管。

6.根据权利要求1所述的系统，其中主井眼还包括套管柱。

7.根据权利要求1所述的系统，其中每一个副井眼还包括套管柱。

8.根据权利要求1所述的系统，其中立管的顶端连接到在所述浮动式离岸结构上的井口装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其中立管包括至少三个区域。