[發(fā)明專利]海上鉆井系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080033588.0
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN102472083A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邁克爾·L·佩恩
• 申請（專利權(quán)）人: BP北美公司
• 主分類號: E21B15/02
• 分類號: E21B15/02;E21B19/00;E21B7/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陸弋;王偉

相關(guān)專利申請

本專利申請要求于2009年7月23日提交的美國臨時專利申請No.61/228,094的權(quán)益。

背景技術(shù)

本部分提供背景技術(shù)信息以有利于對本發(fā)明的各個方面的更好理解。應(yīng)當(dāng)理解，在本公開文件的本部分中的陳述是要基于此來閱讀的，而不是承認(rèn)作為現(xiàn)有技術(shù)。

在全世界的各種水體下面已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并且將繼續(xù)發(fā)現(xiàn)大量的油氣儲藏。在過去，技術(shù)將海上鉆井和生產(chǎn)限制在海岸線區(qū)域相對較淺的地方，在這里水的深度在從幾英尺到幾百英尺的范圍內(nèi)。目前，工業(yè)中已經(jīng)在超過10,000英尺以上的水深處進(jìn)行了鉆井操作，并且預(yù)計這些操作可以繼續(xù)推進(jìn)到甚至更深的水域。

無論何時在深水中進(jìn)行鉆井操作，都會比在較淺深度的水中面臨更大的成本和運(yùn)送挑戰(zhàn)。油井的鉆探和生產(chǎn)的—項主要成本僅僅是租賃平臺和其它設(shè)備的成本。每天的鉆井時間可能耗費(fèi)幾十萬美元的成本。因此，應(yīng)規(guī)劃和設(shè)計鉆井操作以盡可能有效地運(yùn)行。應(yīng)對在深水環(huán)境中操作的挑戰(zhàn)所需的額外時間以及在例如常規(guī)鉆井操作中管材的上扣和卸扣加重了這些增加的成本。

海上鉆井操作包括三個主要階段。初始階段(例如上部井段鉆進(jìn)階段)包括在安裝防噴器(“BOP”)之前在海底下面的淺地層中建造井眼。在上部井段鉆進(jìn)階段中，例如通過噴射和/或鉆孔形成井眼的上部，然后將通常稱為導(dǎo)管的一段套管定位并用水泥粘合或噴射到孔中。井眼的初始段可包括一個或多個套管段，這些套管段通常隨著離地層表面(如海底)的深度增加而直徑減小(例如錐形鉆柱)。例如，上部井段可包括從海底延伸到約300至400英尺處的具有約30英寸(66cm)的套管直徑的第一(如頂部)段，以及從海底向下延伸至約4,000英尺處的具有約20英寸(44cm)的套管直徑的第二段。

本文稱為初步鉆進(jìn)階段或井底鉆進(jìn)階段的第二階段在安裝BOP之后進(jìn)行。一旦用導(dǎo)管和井口完成上部井段，即可將BOP從鉆井平臺向下輸送穿過立管(如海洋立管)上的水柱并著陸到井口上。立管包括例如具有21英寸(46.2cm)外徑(“OD”)的大直徑管柱，該管柱提供了從井眼經(jīng)由BOP到位于鉆井平臺附近的水柱表面的導(dǎo)管。傳統(tǒng)上，井底鉆進(jìn)階段通過立管進(jìn)行。例如，在安裝BOP之后，將鉆柱在鉆井平臺處上扣并穿過立管下入井眼中。作為井底鉆具組合(“BHA”)的部件的鉆頭的驅(qū)動常規(guī)地通過立管進(jìn)行，并且立管也用來循環(huán)鉆井液(例如鉆探泥漿)。當(dāng)井眼段已被鉆進(jìn)(或鉆具失效發(fā)生)時，將鉆柱從井眼經(jīng)由立管拉出到鉆井平臺。另外，操作包括但不限于傳統(tǒng)地全部通過立管進(jìn)行的鉆井、下套管、注水泥固套管、試井、測井、增產(chǎn)措施、地層壓裂等操作。

一旦鉆出井眼并將井下部分完成到期望深度，就能進(jìn)行鉆后操作。然后將BOP取出并撤回到水面，為了成功鉆井，在井下安裝井下鉆具組合(downhole?production?assembly)和油管柱，并且在井口處安裝閥樹(例如，由控制閥、表計和節(jié)流油嘴構(gòu)成的采油樹)。

傳統(tǒng)上，使用單個載荷通路(例如井架、鉆機(jī)、鉆具組合)形成(例如鉆出、完成)海上井眼，因而需要由單次組裝執(zhí)行所有井眼任務(wù)(例如，鉆井、完井、增產(chǎn)措施、油井維修等)。最近，已經(jīng)做出努力以通過同時地執(zhí)行一些任務(wù)來減少海上鉆井所需要的時間。例如，Scott等人的美國專利No.6,085,851和No.6,056,071公開了一種用于進(jìn)行鉆井操作的多重作業(yè)設(shè)備和方法。總體而言，Scott等人公開了一種具有雙鉆具組合(例如單獨(dú)的載荷通路和/或井架)的鉆井平臺。在Scott等人公開的方法中，在上部井段鉆進(jìn)階段和鉆后階段期間的一些作業(yè)由主井架和輔助井架基本上同時地進(jìn)行。然而，根據(jù)Scott等人，鉆井操作在井底鉆進(jìn)階段期間(即在已經(jīng)安裝BOP之后)從單個載荷通路進(jìn)行。

Archibald等人的美國專利6,766,860也公開了一種多重作業(yè)鉆井設(shè)備。′860專利公開了一種用于在下入井眼(例如分階段操作)之前懸掛管柱和/或用于懸掛已經(jīng)取出立管和井眼的管材的組件和方法。在鉆后操作的一個實例中，將BOP取出井眼并橫向地移動離開井眼，然后懸掛在鉆井平臺上，同時將閥樹(如采油樹)下入海底并安裝在井眼處。與其它現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)一致，井眼任務(wù)(例如鉆井、下套管、測井、試井、注水泥、增產(chǎn)措施、油井維修等)從單個載荷通路執(zhí)行。