井筒安装设备及相关方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在海床(14)上安装井筒(12)的设备(10)。该设备包括抽吸构件(16)，该吸抽构件包括壳体(17)，该壳体限定腔室(18)。壳体(17)具有开口端(20)。开口端(20)限定用于与海床(14)接合的前缘(22)。设备(10)包括(24)位于开口端(20)的相对端的井口，以与管道(28)接合。管道(28)与壳体(17)连接。管道(28)从井口装置(24)延伸穿过腔室(18)。当井筒(12)被安装在海床上时，设备(10)提供了隔层或井隔层，其能够分离和/或保持井筒压力。设备(10)允许安装井口(24)和/或管道(28)，而无需事先在井筒现场进行钻孔和/或喷射操作。
【专利说明】
井筒安装设备及相关方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于在海床上安装井筒的设备和方法。
【背景技术】
[0002]使用专用的钻井船或钻机可以钻取海底井筒。钻井船可以用于钻取一系列依次越来越小的井筒，并在井筒中安装一个或多个导管以保持孔的完整性并建立井内控制。
[0003]大型开放式的水孔可以被钻取或喷射以将连接到低压井口罩的一段导管插入。第二个较小的孔接着可以在第一个较小的孔中被钻取，在第二个较小的孔中可以插入连接到高压井口罩的一段表层套管。这两个套管柱可以被悬挂在位于海床的井口。这种钻孔的方法可导致大量的钻肩和钻井液沉积到环境中。这种钻孔的方法可能很容易遭遇浅层天然气，并且可能依赖于装备(例如转盘，顶部驱动，井架等)而这些装备可能只在专用的钻井船上才有提供。一旦高压井口被安装在海床上，专用钻井船就可以插入和安装防喷器组(Β0Ρstack)，随后可以安装海洋隔水管。从这一刻开始，完全的井内控制包可能可用，该井内控制包可以应对任何井筒内流。使用专用的钻井船或钻机可以是非常昂贵和耗时的。
[0004]在W001/65050(Strand，H.)中描述了一种用于设置一个或多个导管套管柱的方法和相关设备。Strand的设备和方法需要使用抽吸子结构，该抽吸子结构允许通过打粧的方式来安装导管套管。
[0005]美国专利号4，830，541描述了一种设备，它配备有文丘里管抽吸装置和用于容纳井内导管的中央开口。
【发明内容】
[0006]根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种用于在海床上安装井筒的设备，其包括
[0007]抽吸装置，所述抽吸装置室的壳体，该壳体具有开口端，其中开口端限定了用于与海床接合的前缘，
[0008]井口装置，所述井口装置位于开口端的相对端以与至少一个管道接合，所述至少一个管道被连接到壳体，其中所述至少一个管道大体上从井口装置延伸穿过腔室，当井筒被安装在海床上时，所述设备提供了隔层或井隔层，其能够分离和/或保持(内部)井筒压力。
[0009]例如，设备可以提供隔层，该隔层可以能够将加压井筒流体从周围地层和/或环境中隔离开。设备可以在海床下期望的和/或预定的深度进行安装。设备可以允许安装井筒，井口装置和/或所述至少一个管道，而无需在井筒现场事先进行钻孔和/或喷射操作。抽吸装置的壳体可包括、限定、或形成管形构件或套筒。管形构件或套筒可以被布置成围绕所述至少一个管道。抽吸装置的壳体可以包括盖子，其可以设置在开口端的相对端。盖子可被布置成包围或限定壳体的腔室。盖子和/或管形构件可以一体地形成或限定壳体(例如，抽吸装置)。开口端可被布置在壳体的盖子对面。壳体(例如，抽吸装置)可以是圆柱形状和/或环状的。
[0010]盖子可包括至少一个第一开口或孔口。第一开口或孔可以被配置成用于容纳井口装置。井口装置可以被形成或被布置(例如，一体地形成或布置)在壳体上或壳体内(例如，在盖子的第一开口上或盖子的第一开口内)。井口装置可以附连或固定到壳体(例如，抽吸装置)上，以便大体上限制井口装置相对于壳体的移动和/或偏离。在一些示例中，井口装置可以通过至少一个机械锁而被固定(如刚性地固定)到壳体上。在其它示例中，井口装置可以被焊接到壳体上。或者，井口装置可以可拆卸地附连或固定到壳体和/或盖子的第一开口上。井口装置可以被附连或固定到壳体上，以便在井口装置和壳体之间产生承压(低压)密封。井口装置可以包括高压井口装置。例如，井口装置可以包括细长型刚性锁定(SRLD)井口(例如，来自Aker Solut1ns公司)。
[0011]至少一个管道可拆卸地连接到壳体上。可拆卸地连接至少一个管道到壳体可以允许至少一个管道被更换和/或被加装到壳体上。在其他示例中，至少一个管道可以是一体的或与壳体集成的。替代地或额外地，至少一个管道可永久地连接到壳体。
[0012]井口装置可以将至少一个管道与壳体相连或连接，例如可拆卸地相连或连接。在其他示例中，至少一个管道可以是一体的或与井口装置集成。替代地或额外地，至少一个管道可被永久地连接到井口装置。井口装置可以包括或限定接口(例如套管悬挂器)，该接口用于将至少一个管道连接到壳体上。井口装置可以将至少一个管道固定和/或附连(例如刚性地固定和/或附连)到壳体(例如，抽吸装置)上。
[0013]壳体、井口装置和/或至少一个管道可以限定和/或形成(例如一体地限定和/或形成)所述设备。
[0014]在一些示例中，至少一个管道可以包括用于悬挂和/或连接至少另一个管道的装置。
[0015]所述至少一个管道可以同心地和/或同轴地布置在壳体(例如，抽吸装置)的腔室内。所述至少一个管道可相对于壳体的管形构件平行延伸或大体上相对于壳体的管形构件平行布置。在一些示例中，至少一个管道可伸出或延伸超出壳体的开口端。在其他示例中，至少一个管道可以与壳体的开口端重合或纵向对准。或者，至少一个管道可以从所述壳体的开口端缩回，即至少一个管道的长度可以小于壳体的抽吸装置或管形构件的长度。所述至少一个管道的长度可以在米5至20米的范围内，优选为约8米。
[0016]所述至少一个管道可以包括至少一个套管、导管、管形构件等。所述至少一个管道可以是圆柱形的。
[0017]所述至少一个管道的直径可以在10英寸至30英寸(25.4厘米至76.2厘米)的范围内，并优选为约20英寸(50.8厘米)。壳体的直径可以在50英寸至200英寸(1.27米至5.08米)的范围内，优选为约150英寸(3.81米)。壳体的直径比所述至少一个管道的直径大。壳体的较大直径可提高设备的结构完整性，如至少一个导管和/或壳体的抗弯曲性。
[0018]壳体可以包括一个或多个集中装置。集中装置可被布置在壳体的腔室内。集中装置可在壳体的腔室内提供或保持所述至少一个管道的方位和/或位置。例如，集中装置可将至少一个管道定向或定位，以使得至少一个管道可穿过壳体的腔室的中心延伸。替代地或额外地，集中装置可提高设备的结构完整性，例如增加至少一个管道、壳体和/或设备的弯曲韧性。
[0019]设备和/或壳体可包括一个或多个载荷路径(例如侧向载荷路径)，其彼此垂直间隔开或偏移。通过将一个或多个侧向载荷路径提供给设备和/或壳体，设备的结构完整性可以被增强，例如使用中的至少一个管道、壳体和/或设备的抗弯曲性。
[0020]例如，集中装置可提供至少一个载荷路径，如至少一个侧向载荷路径。所述至少一个载荷路径可能会使得至少一个管道、壳体和/或设备的抗弯曲性增大。所述集中装置可设置在最接近开口端处和/或在壳体的下部。井口装置和/或所述至少一个管道到壳体的连接可以提供至少一个另外的载荷路径，例如至少一个另外的侧向载荷路径，其与至少一个载荷路径垂直间隔开或偏移。
[0021]—个或多个集中装置可包括至少一个集中构件，例如径向集中构件。所述至少一个集中构件可连接到壳体的内部和至少一个管道之间，从而将所述至少一个管道保持在集中的位置和/或提供一个侧向载荷路径。
[0022]所述至少一个管道可以包括或限定至少一个导向部分，其位于所述至少一个管道的末端。导向部分可在设备被插入到海床处时促进至少一个管道与海床接合。在一些示例中，导向部分可以是板或导板，其可包括圆形的轮廓。
[0023]在使用中，设备可从船或水面船悬挂或可悬挂。在一些示例中，设备在使用中可以由一个或多个系链、绳、链条等从船下降到海床。在其它示例中，可使用金属线和/或绕在轴上的拉伸构件(如连续油管)将设备下降。
[0024]在使用中，设备可直立地或垂直地位于或定位在海床上，即盖子可以大体上位于海床的对面。
[0025]在使用中，至少一个管道的导向部分和/或腔室的开口端(或前缘)可以与海床接合。由于设备的重量或自重，当接触到海床时，该至少一个管道的导向部分和/或腔室的开口端(或前缘)可以穿透或刺穿海床。
[0026]在使用中，密封可以在壳体(例如，抽吸装置)和海床之间形成。该密封可以限制在壳体的内部体积和壳体的外部体积(例如周围的水体)之间的流动。
[0027]在使用中，至少一个第一开口可以是关闭的、密封的和/或可密封的，以限制在壳体的内部体积和外部体积之间的流动。
[0028]盖子可包括至少一个第二开口或孔口。该第二开口或孔口可以容纳或包括用于将一个或多个抽吸或压力装置(例如机械或离心栗)连接到壳体(抽吸装置)的装置。在一些示例中，抽吸或压力装置可以位于水面结构上，例如在水面船，水面平台，钻机等上。在其它示例中，抽吸装置可被部署在远程海底或水面的位置。一个或多个另外的管道或管形构件(例如一个或多个管缆等)可以将抽吸装置连接至壳体。抽吸或压力装置可适于通过抽空壳体的腔室的内部体积而在壳体的腔室中创建负压或真空。抽吸或压力装置可以在壳体的内部体积和外部体积之间创建压力差。包含在壳体的腔室中的任何流体和/或颗粒，例如海床材料，可由抽吸装置栗入周围的水体(例如，外部体积)中，从而在腔室中创建负压。在一些示例中，远程操作车辆(ROV)可以在使用中操作抽吸或压力装置和/或将抽吸或压力装置连接到壳体。在其它示例中，在将设备部署在海床上之前，抽吸装置可连接到壳体和/或抽吸装置。
[0029]在使用中，抽吸装置的腔室内的负压可以促使、驱使或迫使设备进到海床中，从而将设备嵌入或埋入(例如至少部分地嵌入或埋入)到海床中。
[0030]在使用中，设备被插入海床的深度和/或速率是可控的。例如，可以在一段时间内对腔室抽真空和/或对腔室使用特定的抽吸速度，以便将设备嵌入和/或埋入预定的深度。设备可以包括一个或多个导向装置，例如垂直间隔的导向线或类似物，以用于监测插入的深度和/或速率。例如，在使用中，ROV可以用来监视插入的深度和/或该设备的位置。
[0031]在使用中，设备可以通过抽吸允许同时安装至少一个管道和/或井口装置。
[0032]井口装置可提供用于连接一个或多个阀(例如在一个或多个防喷器(BOPs)和/或采油树，海洋钻井隔水管或类似物上的阀)的装置。
[0033]在设备安装(例如部分或完全嵌入)到海床上之后，可以将一个或多个阀(例如一个或多个防喷器(BOP)阀和/或防喷器组)安装在设备上。可使用更小的水面船(如浮船)安装所述一个或多个阀。在设备上安装一个或多个阀可提供对井筒的压力控制。例如，在包含浅层天然气的井筒地层中安装一个或多个阀可增加在井筒操作(如(后续的)钻孔和/或喷射操作)过程中的安全性。替代地或额外地，在将设备部署和/或安装在海床上之前，可以将一个或多个阀连接到设备。设备和/或井口装置可以是能够支撑一个或多个防喷器阀和/或防喷器组的重量的。
[0034]至少一个管形构件，如隔水管或海洋钻井隔水管，可以被安装以将一个或多个阀和/或所述井口装置连接到水面结构，以用于例如随后的井筒操作(如钻孔和/或喷射)。在进行任何钻孔和/或喷射操作之前，设备可以提供从井口装置到隔水管的连接，例如加压连接。隔水管可以允许钻肩和/或钻井液的回收，其中钻肩和/或钻井液可能会在(后续的)钻孔、喷射和/或堆放操作过程中积累。设备可以支撑连接到其的隔水管和/或任何与隔水管相关联的动态或移动。替代地或额外地，设备和/或井口装置可以承受任何环境载荷，如波浪载荷等。
[0035]设备可以提供用于在海床上安装海底井筒的装置，该装置而无需钻削和/或喷射一个或多个顶孔部分和/或在井筒安装一个或多个管道。
[0036]设备可以包括用水泥将设备固定到海床的装置。用水泥将设备固定的装置可具有一个或多个管形构件，其可以被插入到用于将水泥栗送到井筒的至少一个管道。替代地或额外地，水泥可以直接通过至少一个管道栗送。所述至少一个管道可具有一个或多个孔眼，水泥可通过该孔眼退出到井筒地层中。替代地或额外地，所述至少一个管道的导向部分可以包括一个或多个孔眼，水泥可通过该孔眼退出到井筒地层中。
[0037]根据本发明的第二个方面，提供了一种在海床上安装井筒的方法，该方法包括:
[0038]提供了根据本发明的第一个方面的井筒安装设备；
[0039]将该设备下降至与海床接合；
[0040]在设备内部和外部之间创建压力差，以迫使或驱使设备进到海床中。
[0041]该方法允许安装隔层或井隔层，其可以是能够分离和/或保持(内部)井筒压力的。该方法允许在海床上同时安装井口装置和至少一个管道。
[0042]该方法可以包括控制设备插入海床的深度或速率。例如，该方法可以包括调节抽空时间和/或栗速以便在预定的深度嵌入和/或埋入设备。
[0043]该方法可以包括通过在井筒安装设备上安装一个或多个阀来建立井筒控制。一个或多个阀可以包括一个或多个防喷器阀和/或采油树阀。在一些示例中，在进行部署和/或安装之前，一个或多个阀可以连接到设备。在其它示例中，在将设备部署和/或安装到海底上之后，一个或多个阀可以被安装。井筒控制可以在任何钻孔或喷射操作之前被建立。
[0044]该方法还可以包括将管子或管形构件(如隔水管或海洋钻探隔水管)连接到设备上。隔水管可被连接和/或可连接到井口装置和/或一个或多个阀。
[0045]该方法还可以包括用水泥将设备固定到海床中。水泥可通过至少一个管道被栗送或引导。水泥可以经由一个或多个孔眼退出管道并进入周围的井筒地层或环境中，所述孔眼可以存在于至少一个管道和/或所述至少一个管道的导向部分。
[0046]应当理解的是，根据上述的本发明的任何方面或下述有关本发明的任何具体实施例所定义的特征可以被单独地使用或与在本发明的任何其他方面或实施例中定义的任何其他特征组合使用。
【附图说明】
[0047]现在将仪通过示例的方式并参照附图来描述本发明的这些和其它方面，其中:
[0048]图1是根据本发明实施例的用于在海床上安装井筒的设备的示意图，其中该设备悬挂在水面的船下；
[0049]图2是图1的设备的抽吸装置的透视图；
[0050]图3是图2的设备的纵向剖视图；
[0051]图4是具有井口的、图3的设备的端部的放大图；
[0052]图5是图3的设备的管道的示意图，其中该管道连接有井口装置;以及
[0053]图6(a)、(b)、(c)和(d)示出了与图1相似的示图并且说明了在海床中安装设备的方法是如何实施的。
【具体实施方式】
[0054]首先参考图1，其示出了根据本发明一个实施例被标记为参考编号10的设备，该设备用于在海床14上安装井筒12(以虚线轮廓示出)。设备10包括抽吸构件或锚16，该抽吸构件或锚包括限定腔室18的壳体17。壳体17具有开口(底)端20，其限定了用于与海床14接合的前缘22。设备10还包括位于开口端20的相对(顶)端26、并且与管道28接合的井口 24。管道28大体上从井口 24延伸穿过腔室18并超过前缘22。
[0055]如图1所示，设备10可以通过船或驳船30而被运到井筒现场。在这个实施例中，设备10可以通过供应船或潜水支援船30而被运到井筒现场，该供应船或潜水支援船30包括A形框架或类似物，设备10可从该A形框架或类似物被部署。
[0056]当在所需的深度被安装到海床14上时(以虚线轮廓示出)，设备10提供了井隔层32，其能够分离和/或维持(内部)井筒压力。例如，该设备提供了隔层32，其能够将加压的钻井液与周围的地层和/或环境34隔离。有利地，设备10能够使得井口 24和管道28被安装，而无需事先在井筒现场进行钻孔和/或喷射操作。
[0057]参照图2、图3和图4，腔室18由抽吸构件16形成或限定。抽吸构件16包括圆柱形壳体17，其在顶端26具有圆形盖或盖子40并且在开口端20是开放的。抽吸构件16的壳体17或其一部分形成或限定管形构件38，该管形构件38被布置成至少部分地围绕管道28。盖子40和管形构件38形成壳体17从而封闭或限定抽吸构件16的腔室18。盖子40具有用于容纳井口24的开口或孔口 44，该开口或孔口 44被连接到抽吸构件16的壳体17。井口 24被附连或固定至IJ壳体17从而大体上限制井口24相对于壳体17的移动和/或偏移。在本实施例中，井口24通过机械锁(为清晰起见未示出)被固定(如刚性地固定)到抽吸装置。井口 24可以是机械地预加载到壳体17的轮廓45中，该轮廓能够将井口 24接收在和/或锁定到壳体17和/或抽吸构件16的第一开口44中，如图4所示。井口 24被附连或固定到壳体17，以便在井口 24和壳体17之间产生承压(低压)密封。井口 24可以是高压井口 24，例如细长型刚性锁定(SRLD)井口(例如，来自AkerSolut1ns公司)。
[0058]井口24限定了用于将管道28连接到壳体17的接口(例如套管悬挂器)。在本实施例中，管道28—体地连接到井口24，如在图5中最好地示出的那样。井口24将管道28固定或附连(例如刚性地固定或附连)到壳体17。壳体17、井口 24和/或至少一个管道28限定或形成(例如一体地限定或形成)设备10，如图2和图3所示。
[0059]如图3所示，管道28被同轴地布置在壳体17的腔室18内，并延伸超出壳体17的开口端20。在本实施例中，管道28的长度为约8米。管道28的长度可取决于井筒现场，例如地层的特性等。
[0060]管道28的直径为约20英寸(50.8厘米)。
[0061]壳体17的直径为约150英寸(3.81米)。由于壳体17的直径大于管道28的直径，因此设备1的结构完整性(如抗弯曲性)被提高。
[0062 ]如图2和图3所示，具有多个径向集中构件48的管道集中器46被连接到壳体17的内部和管道28之间，以将管道保持在中央位置，如图所示。管道集中器46还可以提高设备10的结构完整性。在本实施例中，管道集中器46被设置成靠近壳体17的开口端。管道集中器46提供了第一侧向载荷路径。井口 24和/或管道28和壳体17的连接提供了与第一载荷路径垂直间隔开的第二侧向载荷路径。第一侧向载荷路径和第二侧向载荷路径可以增加管道28、壳体17和/或设备10的抗弯曲性。
[0063]现参照图3和图5，管道28具有导板52，导板52具有圆形轮廓并位于管道28的末端。在将设备插入海床14中时，导板52促进管道28接合并穿透海床14。
[0064]参照图6(a)至图6(d)，其示出了设备10的部署。首先，设备10从船或水面船30被悬挂或可悬挂(图6(a))。然后，设备10由一个或多个系链54、绳、链条或类似物从船30被下降至海床14，以使得它最初直立地或垂直地位于或定位在海床14上(如图6(b)所示)，并且由于设备10的重量或自重，导板52穿透海床14而前缘20位于海床14上。当这种情况发生时，在壳体17与海床14之间形成密封57。该密封限制了在壳体17的内部体积56和周围的水58之间的流动。
[0065]盖子40包括另一个开口或孔口 60。如图2和图4所示，该开口或孔口 60被配置成容纳或连接到用于将抽吸装置62连接到壳体17的管缆64或类似物。位于水面结构63上(例如在水面船30上)的抽吸装置62由管缆64连接到壳体17(如图6(a)至6(c)所示)，并且抽吸装置62被致动从而通过抽空腔室18的内部体积56而在壳体17的腔室18中创建负压或真空。这在壳体17的内部体积56与外部体积58之间创建压力差。包含在壳体17的腔室18内的流体和海床材料被抽吸装置62栗入周围的水体58中，从而在壳体17的腔室中创建负压。
[0066]在使用中，在腔室18的内部体积56和周围的水体58之间的压力差驱使或迫使设备10沿向下方向C进入到海床14中，从而将设备10嵌入(例如部分地嵌入)到海床14中，如图6(c)所示。在使用中，可以使用ROV来监测插入的深度和/或设备10在海床14中的位置。如图2和图3所示，设备10包括垂直隔开的深度导向线39，其可用于监测插入的深度。
[0067]井口 24提供了用于连接到一个或多个阀66(如在一个或多个防喷器(BOPs)和/或采油树、海洋钻探隔水管或类似物上的阀)的装置。
[0068]在使用中，在将设备10安装到海床上之后，防喷器组被安装到设备10上(如图6(d)所示)，从而允许井筒12的压力控制(例如在含有浅层天然气的井筒地层34中)。这可以增强安全性。
[0069]管子或管形构件68，如隔水管或海洋钻探隔水管68，可以被安装以将防喷器66和/或井口 24连接到水面结构63，例如水面船30、水面平台65、水面钻机等。在任何钻孔和/或喷射操作之前，设备10提供从井口 24到隔水管68的连接(例如加压的连接)。隔水管68可以被提供用于后续的钻孔操作，如图6(d)所示。在本实施例中，设备10能够支撑与其连接的隔水管68和/或支持任何与隔水管68相关的动态或移动。设备10和/或井口 24能够承受任何的环境载荷，例如波浪载荷或类似的载荷。
[0070]设备10和安装设备10的相关方法提供了用于在海床14上安装海底井筒12的手段，该手段不需要钻削和/或喷射一个或多个顶孔部分和/或在井筒12内安装一个或多个管道
28。由于不再需要钻削顶孔部分，因此钻肩和/或钻井液在环境中的沉积可以被最小化或甚至被消除。替代地或额外地，由于不再需要钻削顶孔部分，因此井筒的结构特性可以改变。例如，水面套管或类似物可以由设备10取代，从而提高井筒12的结构稳定性。
[0071]设备10和与其相关的安装方法允许使用更小的水面船安装防喷器以建立井筒的压力控制。在含有浅层天然气的井筒地层中，安装一个或多个阀可以增加在井筒的操作过程(如(后续的)钻孔和/或喷射操作)中的安全性。
[0072]通过在钻孔、喷射和/或堆放操作之前将隔水管连接到BOP66和/或井口 24，在钻孔、喷射和/或堆放操作过程中积累的钻肩和/或钻井液可以通过隔水管回收。
[0073]应当理解的是，本说明书中所描述的实施例仅仅是示例性的。在不脱离本发明的范围的情况下可以作出各种修改。
[0074]例如，设备10可以包括用于将设备10固定到海床14上(固井)的装置。该用于固定(固井)的装置可以包括一个或多个另外的管形构件(未示出)，其被插入到管道28中以用于将水泥栗送到井筒12 ο替代地或额外地，水泥可直接通过管道28被栗送。管道28具有一个或多个孔眼(未示出)，水泥通过该孔眼退出到井筒地层34。至少一个管道24的导向部分54可以包括一个或多个孔眼，水泥通过该孔眼退出到井筒地层34。
[0075]在上文所述的实施例中，管道28可以包括至少一个套管、导管、管形构件等。
[0076]例如，管道28和井口 24可以从单件锻造。井口 24可以被布置(例如一体地布置)在盖子40的第一开口 44上或第一开口 44中。在另一种布置中，管道28可拆卸地连接到井口 24。
[0077]井口24可以被焊接到壳体17或抽吸构件16上。或者，井口 24可以可拆卸地附连或固定到壳体17或抽吸构件16和/或盖子40的第一开口 44上。通过将管道28可拆卸地连接到壳体17上可以允许管道28被更换和/或被加装到壳体16上。
[0078]管道28的长度可以在5米至20米的范围内。管道28的直径可以在10英寸至30英寸(25.4厘米到76.2厘米)的范围内。
[0079]壳体的直径可以在50英寸至200英寸(1.27米至5.08米)的范围内。
[0080]管道28可包括用于悬挂和/或连接至少一个另外的管道(未示出)的构件(未示出)。该用于悬挂和/或连接的构件可以是线、连接器、或类似物。
[0081]在一些实例中，设备10和/或壳体17可以包括多个管道集中器46，其可提供多个侧向载荷路径。
[0082]在一些实施例中，管道28可与壳体17的开口端20重合或纵向对准。或者，管道28可以从抽吸构件16的开口端缩回，即管道的长度可以小于壳体17的抽吸构件16或管形构件的长度。
[0083]在替代的实施例中，可使用金属线和/或绕在轴上的拉伸构件(如连续油管(未示出))将设备10降至海床14。抽吸装置62可以被部署在远程海底或水面位置。
[0084]在使用中，远程操作车辆(ROV)(未示出)操作抽吸装置62和/或将抽吸装置62连接到壳体17(抽吸构件16)。在其它实施例中，在将设备10部署在海床14上之前，抽吸装置62可以被连接到壳体17 (抽吸构件16)。
[0085]在替代的实施例中，在将设备10部署和/或安装在海床14上之前，BOP66可被连接到设备10。设备10和/或井口24可以是能够支持BOP 66的重量的。
[0086]本发明的设备和其相关的安装方法提供了用于快速和高效地安装井筒和/或井隔层的手段。该设备可以使用较小的船来安装，即设备的安装不需要使用专用的钻探船或钻机。该设备和安装该设备的相关方法提供了一种用于在海床上安装海底井筒的手段，该手段不需钻削和/或喷射一个或多个顶孔部分和/或在井筒内安装一个或多个管道。通过除去钻取顶孔部分的需要，钻肩和/或钻井液在环境中的沉积可以被最小化或甚至消除。通过除去钻取顶孔部分的需要，井筒的结构特性可以改变。例如，水面套管或类似物可以由该设备取代，从而提供井筒的结构稳定性。
[0087]本发明的设备和其相关的安装方法允许使用更小的水面船来安装BOP以建立井筒的压力控制。在含有浅层天然气的井筒地层中，安装一个或多个阀可以增加在井筒的操作过程(如(后续的)钻孔和/或喷射操作)中的安全性。
[0088]通过在钻孔、喷射和/或堆放操作之前将隔水管连接到BOP66和/或井口 24，在钻孔、喷射和/或堆放操作过程中积累的钻肩和/或钻井液可以通过隔水管回收。
[0089]本发明的设备和/或壳体包括一个或多个载荷路径，例如侧向载荷路径。通过提供一个或多个侧向载荷路径(这些载荷路径可以彼此垂直间隔开或彼此偏移)，所述设备的结构完整性被增强，如至少一个管道、壳体和/或设备在使用中的抗弯曲性。
【主权项】
1.一种用于在海床上安装井筒的设备，其包括 抽吸装置，所述抽吸装置包括壳体，所述壳体限定腔室，所述壳体具有开口端，其中所述开口端限定用于与海床接合的前缘， 井口装置，所述井口装置位于与所述开口端相对的一端以与至少一个管道接合，所述至少一个管道被连接到所述壳体，其中所述至少一个管道从所述井口装置大体延伸穿过腔室，当所述井筒被安装到海床上时，所述设备提供了隔层或井隔层，其能够分离和/或维持(内部)井筒压力。2.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备允许安装井口装置和/或至少一个管道，而无需事先在井筒现场进行钻孔和/或喷射操作。3.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述抽吸装置的壳体形成管形构件或套筒，并且所述壳体是圆柱形和/或环形的。4.根据权利要求3所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述管形构件或套筒被布置成围绕所述至少一个管道。5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述抽吸装置的壳体包括盖子，该盖子设置在与所述开口端相对的一端。6.根据权利要求5所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述盖子被布置成包围或限定所述壳体的腔室。7.根据权利要求5或6所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述盖子和/或管形构件一体地形成或限定所述壳体和/或抽吸装置。8.根据权利要求5至7中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述开口端被布置在壳体的盖子对面。9.根据权利要求5至8中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述盖子包括至少一个第一开口或孔口，该至少一个第一开口或孔口被构造成用于容纳所述井口装置。10.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置被形成或布置(例如一体地形成或布置)在壳体上或在壳体内。11.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置被附连或固定到壳体上，以便大体上限制所述井口装置相对于所述壳体的移动和/或偏移。12.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置被焊接到所述壳体上。13.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置被附连或固定到壳体上从而在所述井口装置和壳体之间产生承压(低压)密封，并且包括高压力井口装置。14.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道可拆卸地连接到壳体。15.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道是一体的或是与壳体集成的。16.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道是一体的或与井口装置集成的。17.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置包括或限定用于将所述至少一个管道连接到所述壳体的接口(如套管悬挂器)。18.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述壳体、井口装置和/或至少一个导管限定和/或形成(例如一体地限定和/或形成)所述设备。19.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道同心地和/或同轴地布置在壳体(抽吸装置)的腔室内。20.根据权利要求3至19中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道相对于所述壳体的管形构件大体平行地延伸或被布置成相对于所述壳体的管形构件大体平行。21.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道突出或延伸超出壳体的开口端。22.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道与壳体的开口端重合或纵向对准。23.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道从壳体的开口端缩回。24.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道的长度在5米至20米的范围内，并且优选为约8米。25.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道的直径在10英寸至30英寸(25.4厘米至76.2厘米)的范围内，并且优选为约20英寸(50.8厘米)。26.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述壳体的直径在50英寸至200英寸(1.27米至5.08米)的范围内，并且优选为约150英寸(3.81米)。27.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述壳体的直径大于所述至少一个管道的直径，并且所述壳体的较大直径提高了设备的结构完整性，如所述至少一个管道、和/或壳体的抗弯曲性。28.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述壳体包括一个或多个集中装置，该一个或多个集中装置被布置在所述壳体的腔室内。29.根据权利要求28所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述集中装置在所述壳体的腔室内提供或保持所述至少一个管道的方位和/或位置。30.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道包括或限定至少一个导向部分，该导向部分位于所述至少一个管道的末端。31.根据权利要求30所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，在所述设备被插入海床中时，所述导向部分促进所述至少一个管道与海床的接合。32.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述设备从船或水面船上悬挂或可从船或水面船上悬挂。33.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述设备由一个或多个系链、绳、链条或类似物从船被下降到海床。34.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中使用金属线和/或绕在轴上的机拉伸构件(如连续油管)将所述设备下降。35.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，该设备直立地或垂直地位于或定位在海床上。36.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，在使用中，所述至少一个管道的导向部分和/或所述腔室的开口端(或前缘)与海床接合。37.根据权利要求30至36中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，当所述设备与海床接触时，所述至少一个管道的导向部分和/或所述腔室的开口端(或前缘)由于其重量或自重而穿透或刺穿海床。38.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，在壳体和海床之间形成密封。39.根据权利要求38所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述密封限制了在所述壳体的内部体积和所述壳体的外部体积(周围的水体)之间的流动。40.根据权利要求9至39中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述至少一个第一开口是关闭的、密封的和/或可密封的，以限制在所述壳体的内部体积和外部体积之间的流动。41.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述盖子包括至少一个第二开口或孔口，该第二开口或孔口容纳或包括用于将一个或多个抽吸或压力装置(例如(机械或离心)栗)连接到壳体上的装置。42.根据权利要求41所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述抽吸或压力装置位于水面结构上，例如在水面船、水面平台、水面钻机或类似物上。43.根据权利要求41或42所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中一个或多个另外的管道或管形构件(例如一个或多个管缆或类似物)将所述抽吸装置连接到所述壳体上。44.根据权利要求41至43中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，通过抽空所述壳体的腔室的内部体积，所述抽吸或压力装置可适于在所述壳体的腔室中创建负压或真空。45.根据权利要求41至44中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，所述抽吸或压力装置在所述壳体的内部体积和外部体积之间创建压力差。46.根据权利要求41至45中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，远程操作车辆(ROV)操作所述抽吸或压力装置和/或将所述抽吸或压力装置连接到壳体。47.根据权利要求41至46中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述壳体的腔室中的负压促使、驱使或迫使所述设备进到海床中，从而将所述设备嵌入或埋入(如至少部分地嵌入或埋入)海床。48.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述设备插入到海床中的深度或速率是可控的。49.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在使用中，所述设备通过抽吸允许同时安装所述至少一个管道和/或井口装置。50.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置可提供用于连接一个或多个阀(例如在一个或多个防喷器(BOPs)和/或采油树、海洋钻探隔水管或类似物上的阀)的装置。51.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在海床上安装所述设备之后，一个或多个阀(例如一个或多个防喷器(BOP)阀和/或防喷器组)被安装在所述设备上。52.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中在所述设备上安装一个或多个阀提供了所述井口的压力控制。53.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备和/或井口装置能够支撑一个或多个防喷器阀和/或防喷器组的重量。54.根据权利要求51或52所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中至少一个管形构件，如隔水管或海洋钻探隔水管，被安装以将所述一个或多个阀和/或所述井口装置连接到水面结构，以用于随后的钻孔和/或喷射操作。55.根据权利要求54所述的用于在海床上安装井筒的设备，其特征在于，在任何钻孔和/或喷射操作之前，所述设备提供了从井口装置到隔水管的连接(如加压连接)。56.根据前述权利要求54或55中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备能够支撑连接到其的隔水管和/或任何与所述隔水管相关的动态或移动。57.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备提供了用于在海床上安装海底井筒的装置，其无需钻削和/或喷射一个或多个顶孔部分和/或在井筒安装一个或多个管道。58.根据前述权利要求中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备包括用于用水泥将所述设备固定到海床中的装置。59.根据权利要求58所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述至少一个管道或导向部分具有一个或多个孔眼，水泥通过该孔眼退出到井筒地层中。60.一种用于在海床上安装井筒的方法，该方法包括: 提供根据权利要求1至58中的任一项所述的井筒安装设备； 将所述设备下降至与海床接合； 在所述设备的内部和外部之间创建压力差，以迫使或驱使所述设备进到海床中。61.根据权利要求60所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法允许安装隔层或井隔层，该隔层或井隔层能够分离和/或维持(内部)井筒压力。62.根据权利要求60或61所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法允许同时在海床上安装井口装置和至少一个管道。63.根据权利要求60至62中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法包括控制所述设备插入海床中的深度或速率。64.根据权利要求63所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法包括调节抽空时间和/或栗速以便在预定的深度将所述设备嵌入和/或埋入。65.根据权利要求60至64中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法包括通过将一个或多个阀安装到井筒安装设备上以建立井筒控制。66.根据权利要求60至65中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法包括将管子或管形构件(如隔水管或海洋钻探隔水管)连接到所述设备。67.根据权利要求60至66中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的方法，其中所述方法包括用水泥将所述设备固定到海床中。68.根据权利要求28至58中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述集中装置提高了所述设备的结构整体性。69.根据权利要求28至58或68中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述设备和/或壳体包括一个或多个载荷路径，其彼此垂直间隔开或偏移。70.根据权利要求28至58或权利要求68或69中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述集中装置提供至少一个载荷路径。71.根据权利要求28至58或权利要求68至70中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述集中装置设置在靠近所述开口端处和/或设置在壳体的下部处。72.根据权利要求28至58或权利要求68至71中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述井口装置和/或所述至少一个管道到所述壳体的连接提供了至少一个另外的载荷路径，其与所述至少一个载荷路径垂直间隔开或偏移。73.根据权利要求28至58或权利要求68至71中的任一项所述的用于在海床上安装井筒的设备，其中所述一个或多个集中装置包括至少一个集中构件，该集中构件被连接在所述壳体的内部和所述至少一个管道之间。
【文档编号】E21B7/18GK105992857SQ201580006562
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月9日
【发明人】斯图尔特·埃利森
【申请人】因诺威特系统有限公司