海上设施及利用该海上设施安装井口平台的方法

摘要

本发明涉及一种海上设施(10，60，62，64，58，70)，其包括：船体(12)和/或甲板框架(52)；附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)，或者附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐(50)，或者附连到至少一个连接装置(66)的下船体(18)，井口甲板(24)可移除地附连到船体(12)和/或甲板框架(52)；与沉箱结合的水下夹具(20)，或者水下隔水管框架(32)，所述水下夹具(20)或水下隔水管框架(32)可移除地附连到底板(14)，或者在定位桩罐(50)附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿(16)，或者可移除地附连到下船体(18)。海上设施能够再定位并且是能够执行钻井、生产、建设、居住、钩接以及投入运行或者其任何这些功能的组合的平台或钻塔。海上设施是自升式移动平台(10，60，62，64)或浸没式平台(70)或半潜式平台(58)。本发明还涉及利用海上设施(10，60，62，64，58，70)安装井口平台(22)的方法，井口平台(22)包括井口甲板(24)、水下隔水管框架(32)和至少一个隔水管。所述方法包括：将海上设施(10，60，62，64，58，70)运送到海上安装场地；安装海上设施；将至少一个隔水管(26)安装通过井口甲板(24)和水下隔水管框架(32)，直到所述至少一个隔水管(26)穿过土壤层到目标穿透点；以及将井口甲板(24)固定到所述至少一个隔水管(26)。可替代地，与沉箱结合的水下夹具可以代替水下隔水管框架和海上安装的隔水管被预安装。本发明还涉及遣散自升式移动平台(10，60，62，64)的方法。除此之外，本发明还涉及利用海上设施安装用于探测海底下面的碳氢化合物的井口平台(22)的方法，该井口平台包括井口甲板(24)和水下隔水管框架(32)。

说明书

技术领域

本发明涉及利用海上设施安装井口平台的方法。

背景技术

世界上对能源的高需求已经使石油价格经历了巨大波动，但是，对石油的需求持续未减。从近来的报道中也很清楚，能源产业必须持续增加碳氢燃料的供应以满足全球的能源需求。但是，海上油气田将仅在下述情况下才被开发，即，取决于技术、商业、监管、产品分成这些条件的组合以及还有油气公司自身的内部收益率，油气田能够产生足够的净收入以使其值得在给定时间下开发。迄今为止已经开发的大部分油田都是基于“卫星原则”，其意味着使用已确定的油田附近的已有管道运输基础设施和生产设备，从而显著降低了开发成本。剩下的仍未开发的油田通常位于具有很少或者没有基础设施的偏远区域并且具有通常不可能确定地在适当位置预测可开采碳氢化合物的量或者成分的规模或特性。这些油田通常指的是小的、偏僻的、非常规的储层或者搁置的资产。

但是，油价的巨大波动带来了新的挑战。开发成本已经被推到了新高。对相同资源，例如技术人力、专业加工厂以及制造厂中的设备和空间的竟争也已经导致资源限制。

因此，平台已经被过度设计或设计不足，导致技术人员、工具和设备要被运送到现场以进行高成本的改造。

传统的海上平台由从制造场地分开地运送到海上安装场地的部件构建而成，这些部件在海上安装场地利用安装在驳船上的重型起重机和/或安装在顶举式钻井设备上的井架安放在一起。

由于这种起重船和顶举式钻井设备的短缺，用于这些设施的集散成本及日常费用已经增加。主要由于这种成本的增加，在小的偏僻油田处安装平台以提取碳氢化合物不再经济可行。

因此存在下述紧急需求，即，显著降低这些偏僻的油田的开发成本，并且由此使这些开发经济可行。由该产业已经发展了许多构想并且正在提供这些构想。

这导致了被称为移动海上生产设施的自安装式平台的发明，其能够容易地再定位而不需要井架驳船或者顶举式钻井设备。该移动海上生产设施靠近支撑钻井操作的井口平台使用。经由井口平台提取的碳氢化合物被送到移动海上生产平台，用于分离并且在被返回到井口平台之前的进一步处理，返回到井口平台是为了向前输送到管道网或者漂浮的储存和卸载(FSO)船舶。

在存在带有联接到管道网或FSO的冒口的预安装井口平台的情况下，移动海上生产单元才能够操作。对于在没有管道网的偏远区域的偏僻油田或者中等规模的油田，与井口平台的安装和拆卸以及FSO相关联的高成本将使得项目不经济可行。

因此，对于移动海上生产设施，需要其对于在小的偏僻油田的使用是通用的，并具有克服与用于钻井的井口平台的安装和用于存储的FSO相关联的不确定性和高成本的解决方案。

此外，基于对最终碳氢化合物开采的可能性产出的假定来构造这些井口平台。这些产出基于地震数据和/或在该地域钻出的勘探井。该方法通常已经导致过度设计和次优化平台，从而带来对油田拥有者/操作人员的不必要的资金支出。已经广泛地认识到，开发搁置资产的经济性易于受到基本经济条件的变化的影响，所述基本经济条件诸如为资金支出、首次出油时间、操作成本、产量水平、可开采储量以及弃置成本，这些经济条件可对投机收益率具有主要的影响。如果油田因为储量水平的不确定而边缘化，则勘探周期(通常指的是延长井测试)将会给出另外的储量信息并且将减少不确定性，由此导致改进的决定产生。因此，操作人员或者油田拥有者紧急需要以渐增地、最优地以及成本有效的方式开采这些所谓的搁置资产。

已经开发了几种不使用起重船和钻井设备安装井口平台的方法。一种这样的方法是吸力筑桩堆叠框架(SSF)平台，如在“第十一届(2001)国际海上和两极工程会议的会刊，2001年6月17-22日挪威斯塔万格”中描述的：一种专门设计的卫星井口平台。下面是来自会议过程提供的文件的摘要：

SSF平台的吸引力本质上是基于其相比于现有的偏僻平台概念的成本效益，由此主要的成本差异是材料的高效使用和安装方法。SSF平台包括支撑小的甲板的三个隔水管、输出冒口和用于船的安全通道的梯子布置。该结构的基部包括结合了吸罐和隔水管导向件的框架。隔水管同时用作护套桩腿，并且它们距彼此大约7米定位。隔水管由三个框架支撑，所述三个框架定位在适当高度，以提供充足的结构强度。利用灌浆将这些框架固定到隔水管。

除了钻井和护套桩腿的功能之外，隔水管还形成地基的一部分。但是，取决于水的深度和环境负荷，在许多情形下这些隔水管自身将不具有充分的承载能力，因此增加另外的吸罐以构成SSF平台的地基。这些吸罐的主要功能是承载基底剪力，但是，它们也承载由倾复力矩导致的竖向负荷的一部分。所述吸罐被连接到最下部的堆叠框架并且它们被定位在隔水管的覆盖区域外侧。除了对结构提供稳定性和刚度之外，上部堆叠的框架同时还用作顶侧甲板。”

所述SSF和类似的井口平台安装概念适用于在以上文件中陈述的带有有限数量的井(至多6)和最小顶侧设施(最大150MT)的最小设备开发，在大部分情况下仅允许碳氢化合的初次开采。需要较多的井槽用于经由注水、气举等的二次开采，以达到最大开采。在油田开发时能提供增加隔水管和井的灵活性的较大井口平台已经变得必要。

因此，需要一种用于安装带有所需数量的井的井口平台的方法，其消除使用起重船和/或顶举式钻井设备分开安装井口平台的步骤，从而导致最优构造。

发明内容

本发明涉及海上设施，其包括：船体和/或甲板框架；底板或定位桩罐或下船体，所述底板附连到至少一个连接桩腿，所述定位桩罐附连到至少一个连接桩腿中的每一个，所述下船体附连到至少一个连接装置，其中，所述海上设施进一步包括：井口甲板，所述井口甲板可移除地附连到所述船体和/或甲板框架；水下夹具或水下隔水管框架，所述水下夹具或水下隔水管框架可移除地附连到所述底板，或者在定位桩罐附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿，或者可移除地附连到所述下船体。此外，所述船体和/或甲板框架和所述下船体能够与所述至少一个连接装置连接。

所述海上设施是平台或钻塔，其可再定位并且能够执行钻井、生产、建设、居住、钩接以及投入运行或者任何这些功能的组合。所述海上设施是自升式移动平台或浸没式平台或半潜式平台。所述自升式移动平台是下述平台，其包括：船体和/或甲板框架；附连到至少一个连接桩腿的底板，并且所述至少一个连接桩腿从所述底板到所述船体和/或甲板框架大致竖向直立；或者所述自升式移动平台是下述平台，其包括：船体和/或甲板框架；附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐，并且所述至少一个连接桩腿从所述定位桩罐到所述船体和/或甲板框架大致竖向直立。

所述井口甲板和所述水下夹具支撑容纳钻井套管的沉箱。通过将所述沉箱夹紧到附连于至少一个连接桩腿的底板、或者在定位桩罐附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下夹紧到所述至少一个连接桩腿、或者夹紧到下船体，并且在所述平台的拖曳过程中将所述沉箱固定到所述井口甲板来预安装所述沉箱。所述井口甲板和所述水下隔水管框架支撑至少一个隔水管。所述井口甲板和所述水下隔水管框架还支撑用于探测海底下面的碳氢化合物的装置。

所述自升式移动平台的底板包括用于尺寸在下文中称为流体的原油、水、化学品、空气和/或其它流体的储存器。一体的流体储存器允许自升式移动平台在没有管道网络或者漂浮的储存器和卸载船舶的情况下作业。底板被划分隔舱以在隔舱损坏的情形下提供备用或者存储不同类型或等级的流体。所述至少一个连接桩腿也用作导管，因为所述至少一个连接桩腿包括管道以在底板和顶侧设施之间输送流体，从而消除了对带来源于潜在泄漏的卫生、安全和环境风险的水下连接的需要。碳氢化合物流体随后通过连接桩腿中的管道经由从船体配置的浮动软管和系泊缆从底板直接卸到穿梭油轮。

本发明还涉及一种利用海上设施安装井口平台的方法，所述井口平台包括井口甲板、水下隔水管框架和至少一个隔水管，其中所述方法包括下述步骤：将所述海上设施运送到安装场地；安装所述海上设施；将至少一个隔水管安装通过所述井口甲板和水下隔水管框架，直到所述至少一个隔水管穿过土壤层到达目标穿透点；以及将所述井口甲板固定到所述至少一个隔水管。所述井口甲板可移除地附连到所述船体和/或甲板框架，并且所述水下隔水管框架可移除地附连到所述底板，或者在定位桩罐附连到至少一个连接桩腿中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿，或者可移除地附连到所述下船体。在装船以及将所述海上设施从制造场地运送到海上安装场地的同时，将所述井口甲板和水下隔水管框架附连到所述海上设施。所述船体和/或甲板框架以及所述底板或所述定位桩罐能够与所述至少一个连接桩腿连接。除此之外，所述船体和/或甲板框架以及所述下船体能够与所述至少一个连接装置连接。

所述井口甲板容纳井口、支管、集管、发射器、接收器和其它设施，以收集来自井中的碳氢化合物并将它们输送到生产设备内，并且增加碳氢化合物的流率。井口被安装在容纳钻井套管的隔水管上。水下隔水管框架引导隔水管安装并且还对隔水管提供支撑。

井口平台的安装从下述可选择的步骤开始，即，将用于支撑至少一个隔水管的至少一个装置层叠在所述井口甲板下方或者层叠在所述水下隔水管框架上方。在将所述海上设施运送到所述海上安装场地之前，用于支撑至少一个隔水管的所述至少一个装置被层叠在所述井口甲板下方或者所述水下隔水管框架上方，或者用于支撑至少一个隔水管的所述至少一个装置通过运输装置运送至所述海上安装场地。通过使用安装在所述海上设施或所述井口甲板上的升高装置或下降装置，来自所述运输装置的用于支撑至少一个隔水管的所述至少一个装置被升起并层叠在所述井口甲板下方或者下降到所述水下隔水管框架上方。用于支撑至少一个隔水管的所述至少一个装置沿着所述至少一个隔水管从井口甲板下方下降到预定高度或者从所述水下隔水管框架上方上升到预定高度。用于支撑至少一个隔水管的至少一个装置利用下降装置下降或者利用升高装置升高，从而构造为预定的长度。

所述自升式移动平台的安装包括将所述底板或者附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的所述定位桩罐下降到海底；以及将所述船体和/或甲板框架升高到预定的高度。对于浸没式平台，所述平台的安装包括对所述船体和/或下船体进行压舱直到所述下船体到达海底并且实现预定的土壤支承阻力的步骤。对于半潜式平台，所述平台的安装包括将所述平台固定到海底并且将所述水下隔水管框架下降到海底的步骤。

本发明还涉及利用海上设施安装井口平台的方法，所述井口平台包括井口甲板、沉箱和保持所述沉箱的至少一个固定装置，所述海上设施包括：船体和/或甲板框架；底板或定位桩罐或下船体，所述底板附连到至少一个连接桩腿，所述定位桩罐附连到至少一个连接桩腿中的每一个，所述下船体附连到至少一个连接装置，其中，所述方法包括下述步骤：将所述海上设施运送到安装场地；安装所述海上设施；松开保持所述沉箱的所述至少一个固定装置，从而允许所述至少一个沉箱穿过土壤层；以及将所述井口甲板固定到所述沉箱。所述井口甲板可移除地附连到所述船体和/或甲板框架。在将所述海上设施运送到安装场地之前，将所述沉箱安装到所述海上设施上。可替代地，所述沉箱被单独地运送到所述安装场地，并且利用安装在所述海上设施或井口甲板上的压舱和提升装置安装到所述海上设施上。在将所述海上设施运送到安装场地期间，所述沉箱被夹紧在所述底板处，或者夹紧在附连于定位桩罐的所述至少一个连接桩腿处，或者夹紧在所述下船体处，并且固定在所述井口甲板处。

本发明还涉及遣散自升式移动平台的方法，所述自升式移动平台已经被用来安装井口平台，其中，所述自升式移动平台包括：船体和/或甲板框架；附连到至少一个连接桩腿的底板，或者附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐，其中，所述方法包括下述步骤：将预先铺设的系泊系统钩接到附连于所述至少一个连接桩腿的所述底板，或者在定位桩罐附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下钩接到所述至少一个连接桩腿，并且将所述系泊系统钩接到所述船体，或者在不带有船体而使用所述甲板框架的情况下钩接到运输装置；启动下降装置以将所述船体下降到水面，或者在不带有船体而使用所述甲板框架的情况下将所述甲板框架下降到所述运输装置上；启动升高装置以顶起附连到所述至少一个连接桩腿的所述底板或附连到至少一个连接桩腿中的每一个的所述定位桩罐，使其离开海底；启动操纵装置以将所述自升式移动平台与所述井口平台分开；启动所述升高装置以顶起附连到所述至少一个连接桩腿的所述底板或附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的所述定位桩罐直到接触所述船体或甲板框架；对附连到所述至少一个连接桩腿的所述底板卸载压舱物，或者在不带有底板而使用船体的情况下对船体卸载压舱物，或者在不带有船体或底板而使用甲板框架的情况下对运输装置卸载压舱物，以达到拖曳条件；以及将所述系泊系统与附连到至少一个连接桩腿的所述底板断开连接，或者与附连到所述定位桩罐的所述至少一个连接桩腿断开连接，并且将所述系泊系统与所述船体断开连接，或者在不带有船体而使用所述甲板框架的情况下与运输装置断开连接。

在钩接到所述自升式移动平台之前，包括至少四组系船索的所述系泊系统被预先铺设。所述至少四组系船索由链条、三角板、钩环和/或钢丝绳构成。所述至少四组系船索中的每一组都附连于到海底的固定装置。启动操纵装置以将所述自升式移动平台与所述井口平台分开允许所述井口平台从所述自升式移动平台卸下。卸下的所述井口平台被留下，用于进一步的钻井、井维修、生产和/或弃置。

一种利用海上设施安装用于探测海底下面的碳氢化合物的井口平台的方法，所述井口平台包括井口甲板和水下隔水管框架，所述海上设施包括：船体和/或甲板框架；附连到至少一个连接桩腿的底板，或者附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐，或者下船体；其中，所述方法包括下述步骤：将所述海上设施运送到海上安装场地；安装所述海上设施；配置由所述井口甲板支撑的用于探测海底下面的碳氢化合物的装置，直到所述用于探测海底下面的碳氢化合物的装置穿过土壤层到达目标穿透点；收回所述用于探测碳氢化合物的装置；将至少一个隔水管安装通过所述井口甲板和水下隔水管框架，直到所述至少一个隔水管穿过土壤层到达目标穿透点；将所述井口甲板固定到所述至少一个隔水管。所述井口甲板可移除地附连到所述船体和/或甲板框架；并且其中，所述水下隔水管框架可移除地附连到所述底板，或者在定位桩罐附连到至少一个连接桩腿中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿，或者可移除地附连到所述下船体。

在装船并且将所述平台从制造场地运送到所述海上安装场地之前，将所述井口甲板和水下隔水管框架附连到所述海上设施。所述船体和/或甲板框架以及所述底板或所述定位桩罐能够与所述至少一个连接桩腿连接。所述船体和/或甲板框架以及所述下船体能够与所述至少一个连接装置连接。当预期生产成本高于可开采储量价值时，不需要下述步骤：即，将至少一个隔水管安装通过所述井口甲板和水下隔水管框架，直到所述至少一个隔水管穿过土壤层到达目标穿透点；以及将所述井口甲板固定到所述至少一个隔水管。在预期生产成本高于可开采储量价值的情况下，所述海上设施将被遣散。

附图说明

从下面给出的详细说明和附图将充分地理解本发明，附图仅以示例方式给出并且因此不是对本发明的限定，其中：

图1是示出井口平台部件的图解视图，其中，井口甲板和水下隔水管框架附连到处于安装位置的自升式移动平台；和

图2是从井口甲板下面看到的井口平台部件的图解视图；和

图3示出在井口甲板下面定位的工作船的图解视图，其带有装配的和层叠的井口平台中间跨接隔水管框架；和

图4示出被钩接到绞车/滑车吊链并且层叠在井口甲板下面的中间跨接隔水管框架的图解视图；和

图5示出利用平台式起重机穿入到角槽内的结构性隔水管的图解视图；和

图6示出安装直到自穿透的结构性隔水管的图解视图；和

图7示出通过层叠的中间跨接隔水管框架穿入的结构性隔水管的近视图；和

图8示出降低到预定高度的中间跨接隔水管框架的图解视图；和

图9示出从中间跨接隔水管框架移除并且准备接收另外的隔水管的索具的图解视图；和

图10示出利用由自升式移动平台的起重机保持的液压锤的隔水管驱动操作的图解视图；和

图11示出安装了所有的隔水管的井口平台的图解视图；和

图12示出卸下的井口平台在独立模式下的图解视图；和

图13示出钩接到自升式移动平台的船体和底板的预先铺设系泊系统的图解视图；和

图14示出通过绞拉保持所有系泊线中的张力的同时船体被松顶到水面的图解视图；和

图15示出通过绞拉保持所有系泊线中的张力的同时底板被卸载压舱物以离开海底的图解视图；和

图16示出通过在两条前向的系泊线上绞拉的同时在两条后部的线上放线以操纵自升式移动平台离开井口平台的图解视图；和

图17示出在经由绞拉保持所有系泊线中的张力的同时底板被顶起到表面的图解示图；和

图18示出与预先铺设系泊系统断开连接并钩接以便拖曳的自升式移动平台的图解示图；和

图19示出附连到处于安装位置的自升式移动平台的井口平台部件的图解示图，其配置有模块化钻井装置和钻杆测试管柱；和

图20a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有底板、井口甲板、水下隔水管框架、至少一个连接桩腿和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图20b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有底板、井口甲板、水下隔水管框架、至少一个连接桩腿和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图21a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、水下隔水管框架和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图21b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、水下隔水管框架和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图22a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、水下隔水管框架和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图22b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、水下隔水管框架和用于容纳顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图23a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置、井口甲板和水下隔水管框架的半潜式平台；和

图23b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置、井口甲板和水下隔水管框架的半潜式平台；和

图24a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置和水下隔水管框架的浸没式平台；和

图24b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置和水下隔水管框架的浸没式平台；和

图25a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有底板、井口甲板、沉箱、至少一个连接桩腿和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图25b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有底板、井口甲板、沉箱、至少一个连接桩腿和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图26a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有底板、井口甲板、沉箱、至少一个连接桩腿和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图26b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有底板、井口甲板、沉箱、至少一个连接桩腿和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图27a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、沉箱和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图27b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、沉箱和用于容纳顶侧的船体的自升式移动平台；和

图28a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、沉箱和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图28b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有附连到所述至少一个连接桩腿的定位桩罐、井口甲板、沉箱和用于顶侧的甲板框架的自升式移动平台；和

图29a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置以及沉箱的半潜式平台；和

图29b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置以及沉箱的半潜式平台；和

图30a示出了图解示图，其图示了在向海上安装场地拖曳的状况中，带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置以及沉箱的浸没式平台；和

图30b示出了图解示图，其图示了安装在海上安装场地的带有井口甲板、船体、下船体、附连到船体和下船体的至少一个连接装置以及沉箱的浸没式平台。

具体实施方式

本发明涉及通过海上设施(10，58，60，62，64，70)进行能够容纳任意数量的井的井口平台(22)的海上安装的方法以及海上设施(10，58，60，62，64，70)的遣散方法，其中井的数量仅由海上设施(10，58，60，62，64，70)的尺寸和其上的平台式起重机限定。除此之外，本发明还涉及利用海上设施安装用于探测海底下面的碳氢化合物的井口平台(22)的方法。本发明还涉及海上设施的不同改型，其中钻井基盘被附连到海上设施，并且带有钻井基盘的海上设施被用于安装井口平台(22)。此处公开了本发明优选实施方式的详细说明。但是，应该理解，所公开的优选实施方式仅仅是本发明的示例，本发明也可以多种形式来体现。因此，此处的详细说明不应理解为限定，而仅是作为权利要求的基础并且用于教导本领域技术人员。

更具体地，本发明涉及在不使用重吊起重船和/或顶举钻井装置的情况下，通过海上设施(10，58，60，62，64，70)安装井口平台(22)。安装井口平台从而能够钻探碳氨化合物并且完成位于海面上方的井口。传统地，通过在驳船上将各种部件分开地从制造场地运送到海上安装场地并且利用重吊起重船和/或顶举钻井装置安装来安装井口平台。

本发明现在描述海上设施，其中，钻井基盘附连到海上设施并且用于安装井口平台。海上设施是能够执行钻井、生产、建设、居住、钩接以及投入运行或任何这些功能的组合的平台或钻塔。海上设施可再定位或固定。可再定位的海上设施可以是自升式移动平台(10，60，62，64)或者浸没式平台(70)或者半潜式平台(58)。

自升式移动平台(10，60，62，64)可以是下述平台中的任何一种：

i)平台(10)，其包括船体(12)、底板(14)和从底板(14)到船体(12)大致竖向直立的至少一个连接桩腿(16)；

ii)平台(64)，其包括甲板框架(52)、底板(14)和从底板(14)到甲板框架(52)大致竖向直立的至少一个连接桩腿(16)；

iii)平台(62)，其包括船体(12)、附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)，所述至少一个连接桩腿(16)从定位桩罐(50)到船体(12)大致竖向直立；

iv)平台(60)，其包括甲板框架(52)、附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)，所述至少一个连接桩腿(16)从定位桩罐(50)到甲板框架(52)大致竖向直立。

除了上述平台之外，对于上述i)和iii)中提到的平台，自升式移动平台可变成船体(12)和甲板框架(52)的组合。甲板框架(52)位于船体(12)和附连到船体和/或甲板框架(52)的井口甲板(24)上。

对于浸没式平台(70)和半潜式平台(58)，平台包括船体(12)和/或甲板框架(52)、下船体(18)和至少一个连接装置(66)，该至少一个连接装置(66)从下船体(18)到船体(12)和/或甲板框架(52)大致竖向直立。

能够以可移除的方式附连到独立井口平台(22)的钻井基盘已经被添加到海上设施。自安装式钻井基盘在陆上场地附连到海上设施(10，58，60，62，64，70)并且它们作为单个单元被向海上安装场地拖曳。钻井基盘包括：井口甲板，其可移除地附连到船体和/或甲板框架；与沉箱结合的水下夹具，或者水下隔水管框架，所述水下夹具或水下隔水管框架可移除地附连到底板，或者在定位桩罐附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿，或者可移除地附连到下船体。进一步限定钻井基盘，其被布置成两种构造。

一种构造包括：井口甲板(24)，其可移除地附连到海上设施的船体(12)和/或甲板框架(52)；和水下隔水管框架(32)，其可移除地附连到附连于至少一个连接桩腿(16)的底板(14)，或者在定位桩罐附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿(16)，或者可移除地附连到海上设施的下船体(18)。该构造用于支撑至少一个隔水管(26)。

第二种构造包括：井口甲板(24)，其可移除地附连到海上设施的船体(12)和/或甲板框架(52)；沉箱；以及沉箱水下夹具(20)，该沉箱水下夹具(20)附连到附连于至少一个连接桩腿(16)的底板(14)，或者在定位桩罐附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的情况下可移除地附连到所述至少一个连接桩腿(16)，或者可移除地附连到海上设施的下船体(18)。该第二构造用于保持容纳钻井套管的沉箱(28)。

图1和2是示出对于上述第一构造的井口平台(22)制造部件的图解视图，即，井口甲板(24)和水下隔水管框架(32)，它们被附连到在(i)中描述的一个处于安装位置的自升式移动平台(10)。一般地，船体(12)包括用于钻井和处理碳氢化合物的设施、功能设施、居住舱室、直升机坪、办公室以及其它设施。所述至少一个连接桩腿(16)穿入到底板(14)中并通过刚性构件的网状网络来传递负荷。这使得底板(14)能够通过所述至少一个连接桩腿(16)将来自顶侧设施的负荷传递到海底。自升式移动平台的底板包括用于存储在下面被称为流体的原油、水、化学品、空气和/或其它流体的储存器。一体的流体储存器允许自升式移动平台在没有管道网络或者漂浮的储存器和卸载船舶的情况下作业。底板被划分隔舱以在隔舱损坏的情形下提供备用，或者存储不同类型或等级的流体。所述至少一个连接桩腿(16)还用作导管，因为所述至少一个连接桩腿(16)包括管道用于在底板(14)和顶侧设施之间输送原油、水、污泥、化学品和其它液体、空气和其它气体，从而消除了对带来源于潜在泄漏的卫生、安全和环境风险的水下连接的需要。碳氢化合物流体随后通过所述至少一个连接桩腿(16)中的管道经由从船体配置的浮动软管和系泊缆从底板(14)直接卸到穿梭油轮。

井口甲板容纳井口、支管、集管、发射器、接收器和其它功能设施，以收集来自井中的碳氢化合物并将它们输送到生产设施内，并且增加碳氢化合物的流率。井口被安装在容纳钻井套管的隔水管上。水下隔水管框架(32)引导隔水管安装并且还对隔水管提供支撑。

图20(a)、20(b)、21(a)、21(b)、22(a)、22(b)示出了自升式移动平台的其它改型，它们可被用于代替在图1和2中示出的自升式移动平台。图20a、20b、22a和22b示出了甲板框架(52)，也可使用其代替船体(12)。

图21a、21b、22a、22b示出了定位桩罐(50)，该定位桩罐(50)附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个，该定位桩罐(50)也用于代替底板(14)。甲板框架(52)用于代替船体(12)来容纳顶侧设施，并且定位桩罐(50)代替底板(14)作为地基。

可替代地，浸没式平台(70)和半潜式平台(58)也可用于代替自升式移动平台(10，60，62，64)。图23(a)和图23(b)示出了典型的半潜式平台(58)，其带有井口甲板(24)、水下隔水管框架(32)。图24(a)和24(b)示出了典型的浸没式平台，其带有井口甲板(24)、水下隔水管框架(30)，该水下隔水管框架(30)附连并且层叠在井口甲板(24)下方。

钻井基盘将被用来建造井口平台，以支撑容纳钻井套管的隔水管(26)或沉箱(28)。沉箱(28)可在制造场地被预安装到自升式移动平台(10，60，62，64)上并且连同自升式移动平台(10，60，62，64)一起被向海上安装场地拖曳。沉箱(28)被夹紧在底板(14)处，或者在定位桩罐(50)附连到所述至少一个连接桩腿(16)中的每一个的情况下夹紧在所述至少一个连接桩腿上处，或者对于半潜式平台(58)或浸没式平台则夹紧在下船体(18)处，并且在向海上安装场地拖曳的过程中固定在井口甲板(24)处。图25a、25b、26a、26b、27a、27b、28a、28b示出了在其拖曳状况以及海上安装场地的安装位置下的自升式平台(10，60，62，64)。图29a、29b、30a、30b示出了在其拖曳状况以及海上安装场地的安装位置下的半潜式平台和浸没式平台。可替代地，作为对将沉箱(28)预安装在自升式移动平台(10，60，62，64)上的替代，隔水管(26)可被驱动或者钻孔穿过自安装式钻井基盘，并且套管在代替沉箱(28)的隔水管(26)内延伸。自升式移动平台支持对于自安装式钻井基盘的上述两种方案。

自升式移动平台(10，60，62，64)是自安装的，因此安装和拆卸的时间不用必须和井架驳船或顶举式钻井设备的可用性相一致。自升式移动平台(10，60，62，64)包括船体(12)和/或甲板框架(52)以及附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)。船体(12)和/或甲板框架(52)以及底板(14)或定位桩罐(50)能够与至少一个连接桩腿(16)连接。底板(14)包括最小的隔舱以便用作一个压载舱或者用于流体的存储，每个隔舱均能够连接到从压载舱到船体(12)上方直立的每个连接桩腿(16)的一个终端区域。压载舱被集成为形成钢底板，其用于在自升式移动平台(10，60，62，64)的拖曳和安装/拆卸过程中提供稳定性。

现在描述安装井口平台(22)的方法。自升式移动平台(10，60，62，64)在作为一体单元被向海上安装场地拖曳之前，在制造场地及其码头区被构建和组装，所述自升式移动平台(10，60，62，64)包括船体(12)和/或甲板框架(52)、附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)、在不带有结构性隔水管(26)的方案下的沉箱(28)、井口甲板(24)和沉箱水下夹具(20)或水下隔水管框架(32)。可选择地，沉箱(28)被运送到安装场地并且利用安装在自升式移动平台(10，60，62，64)上的压舱和提升装置安装到自升式平台上。这同样适用于浸没式平台(70)和半潜式平台(58)，此处将不再描述。

一旦自升式移动平台组装好并且准备好拖曳，便安装拉索千斤顶，并且船体(12)和/或甲板框架(52)以及附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐中的压舱水平被调节，以实现向海上安装场地拖曳所需要的吃水和平衡调整。随后，附连到底板(14)的所述至少一个连接桩腿(16)或者附连到至少一个连接桩腿的那个定位桩罐(50)、沉箱(28)、火焰塔等被固定以便通过适航固定(sea-fastening)拖曳。完全组装的自升式移动平台(10，60，62，64)随后被一个或两个拖船拖曳。一旦到达海上安装位置，适航固定便被解除并且压舱水平被调节达到平均吃水差。随后启动拉索千斤顶并且压舱开始将附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到所述至少一个连接桩腿(16)的定位桩罐(50)以及沉箱28下降到海底。底板(14)中的所有压载舱随后被完全地压舱以允许底板(14)下沉。一旦底板(14)下沉到海底以达到平衡，保持沉箱(28)的水下夹具(20)便松开以允许沉箱(28)自穿入土壤内直到其变得自站立。水下夹具(20)随后将被再启动以对沉箱(28)提供横向支撑。船体(12)和/或甲板框架(52)随后被完全地卸载压舱物并且被顶举到期望的高度以提供充足的空气间隙。

关于如在图24a、24b中示出的浸没式平台(70)，一旦平台到达海上安装场地，船体(12)和/或下船体便被压舱，直到下船体(18)到达海底并且实现预定的土壤支承阻力。用于安装井口平台(22)的其它步骤类似于对自升式移动平台(10，60，62，64)提到的步骤。关于如在图23a、23b中示出的半潜式平台(58)，一旦平台到达海上安装场地，平台便被固定到海底，并且用于安装井口平台的其它步骤仍然类似于对自升式移动平台提到的步骤，在此不再描述。

在船体(12)和/或甲板框架(52)被完全地卸载压舱物并且顶举到预定高度之后，拉索千斤顶便解除作用并且断开连接，以便在另一自升式移动平台处使用。井口甲板(24)随后通过焊接固定到沉箱(28)并且被准备用于钻井行动，以从目标储集层中提取碳氢化合物。来自井口甲板(24)的提取的碳氢化合物被输送到船体(12)和/或甲板框架(52)，以便在将天然的碳氢化合物存储在底板(14)中之前进行分离并且稳定化。当所有的碳氢化合物隔舱都填满时，调动穿梭油轮并且利用系泊缆和软管卸载该碳氢化合物。

现在描述对于所述至少一个隔水管(26)的方案安装自升式移动平台(10，60，62，64)的方法。自升式移动平台在作为一体单元被向海上安装设施拖曳之前，在制造场地及其码头区被构建和组装，所述自升式移动平台包括船体(12)和/或甲板框架(52)、附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐(50)、井口甲板(24)和水下隔水管框架(32)。在组装自升式移动平台直到其到达海上安装场地以及将附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到所述至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)下降到海底之后的其它步骤类似于沉箱方案的情况，在此将不再描述。在这之后，船体(12)和/或甲板框架(52)将必须被顶起，以支撑隔水管(26)的安装。一旦船体(12)和/或甲板框架(52)被顶起并且固定在适当的位置，至少一个中间跨接隔水管框架(30)便利用安装在自升式移动平台(10，60，62，64)或井口甲板(24)上的升高装置层叠在升高的井口甲板(24)下方。可选择地，中间跨接隔水管框架层叠在水下隔水管框架(32)上方。为了执行该操作，预装配的中间跨接隔水管框架(30)将必须被层叠在小的驳船、工作船或者锚操纵拖船(后面被称为船舶(34))上，通过将聚丙烯绳(36)附连到所述至少一个连接桩腿(16)并且利用用于更精确操纵的船舶绞车将船舶(34)定位在井口甲板(24)下面。绞车将被放置在井口甲板(24)上并且钩接到第一中间跨接隔水管框架(30a)上的凸耳(40)，以便向上提升并且固定在井口甲板(24)下面。附连到井口甲板(24)的滑车吊链(38)随后将钩接到第二框架(30b)并且被向上提升直至其锁紧到第一中间跨接隔水管框架(30a)上。类似地，滑车吊链(38)随后将钩接到第三中间跨接隔水管框架(30c)并且向上提升直至其锁紧到第二框架(30b)。船舶(34)随后将移动离开井口甲板(24)区域以允许隔水管(26)的安装。可选择地，在自升式移动平台(10，60，62，64)的拖曳之前，所述至少一个中间跨接隔水管框架(30)被层叠在井口甲板(24)下方或者层叠在水下隔水管框架(32)上方。对于隔水管方案的井口平台(22)的该安装方法也适用于浸没式平台(70)和半潜式平台(58)。所述至少一个中间跨接隔水管框架(30)的安装是可选的。基于少量的设计参数来确定安装的必要性以及所需要的中间跨接框架的数量，以建造井口平台；所述设计参数包括水深、现场的气象和土壤状况、井口甲板的重量、结构性隔水管的数量、尺寸和材料属性。基于在水深为67m的相对良好的环境中进行的研究，当使用具有36英寸外径的四个高强度钢结构性隔水管支撑350吨井口甲板时，需要在海平面以下大约15m、30m和45m处的三个中间跨接框架。

关于如在图30a、30b中示出的对于隔水管方案的浸没式平台(70)，一旦平台到达海上安装场地，船体(12)和/或下船体(52)便被压舱直到下船体(18)到达海底并且达到预定的土壤支承阻力。用于安装井口平台(22)的其它步骤类似于对隔水管方案的自升式移动平台的上述步骤，并且此处将不再描述。关于如在图29a、29b中示出的半潜式平台(58)，一旦平台到达目的地，平台便被固定到海底并且将水下隔水管框架(32)下降到海底，其它步骤仍然类似于对隔水管方案的自升式移动平台的上述步骤。

之后，利用平台式起重机将至少四个隔水管(26)安装在井口甲板(22)的角槽(42)处。这些角部隔水管(后面称为结构性隔水管(26))将形成用于井口平台(22)的结构桩腿和桩柱。隔水管(26)将由通过机械连接器或者全熔透焊接连接的两个任意长度的无缝管或焊接管构成。结构性隔水管(26)将刺入角槽(42)中并将穿过中间跨接隔水管框架(30)处的隔水管导向件(44)，并且将逐步构建，直到它们在自身重量下穿过土壤层，以实现充分的土壤阻力(后面称为自穿)。

一旦所有的结构性隔水管(26)实现自穿，则中间跨接隔水管框架(30)可沿着所述至少一个隔水管(26)下降到预定的高度或者从水下隔水管框架(32)的上方升高到预定的高度。支撑第三中间跨接隔水管框架(30c)的滑车吊链(38)将被松开直到最低的预装配吊索处于拉紧状态，之后，这些滑车吊链从第三框架(30c)卸下。类似地，支撑第二框架(30b)的滑车吊链(38)被松开并且卸下。钩接到第一中间跨接隔水管框架(30a)的绞车随后将被启动，并且所有中间跨接隔水管框架(30)将被降低到预定高度。关于层叠在水下隔水管框架(32)上方的所述至少一个中间跨接框架(30)，其被升高到预定高度。

随后可利用由平台式起重机保持的锤来驱动结构性隔水管(26)到达目标穿透点。一旦到达目标穿透点，便利用诸如机械夹具的固定装置或通过灌浆将中间跨接隔水管框架(30)固定到结构性隔水管(26)。随后可安全地移除附连到中间跨接隔水管框架(30)的索具。

井口甲板(24)随后将通过焊接固定到结构性隔水管(26)。利用该操作，井口平台(22)可被认为在结构上是完整的。图3到11和图20a、20b、21a、21b、22a、22b示出了利用自升式移动平台(10，60，62，64)安装井口平台(22)的方法。由中间跨接隔水管框架(30)支撑的结构性隔水管(26)将有效地承受井口甲板(24)的重量和一旦自升式移动平台遣散时的环境负荷。随后可根据需要安装另外的钻井隔水管(64)。除了它们的自身重量之外，这些隔水管(64)将仅支撑井口/采油树(X-mas tree)。

本发明现在进一步描述另一实施方式，所述另一实施方式涉及利用海上设施(10，60，62，64，58，70)在海上安装场地安装用于探测海底下面的碳氢化合物的井口平台(22)的方法。上述的自安装式钻井基盘在陆上场地被附连到海上设施(10，58，60，62，64，70)，并且它们作为单个单元被向海上安装场地拖曳，用于探测海底下面的碳氢化合物。当设想探测钻井时，将不安装隔水管(26)。相反，将配置钻杆测试(DST)管柱(54)，以钻孔并且完成井，并且地下阀将用于井的流入或者关闭。钻井基盘支撑DST用于探测碳氢化合物。压力计将被安装在底部井眼中以测量变化，并且通常作为对使用生产树的替代，将使用DST井控制设备。图19示出了自升式移动平台(10)，其配置有模块化钻井机和钻杆测试(DST)管柱。利用该构造可执行钻井和包括延伸井测试的井评估。基于测试结果，可计算可开采储量，测量流率并且可制订全面的开发策略。其将随后确定将被钻出的井的数量和所需要的最佳工艺设施。如果评估和测试的结果不能保证现场的生产设施，则可收回DST管柱(54)并且包括自安装式钻井基盘的自升式移动平台可再配置到另一适当的场地。当生产成本高于可开采储量的价值时，可收回DST管柱(54)。如果评估和测试的结果保证现场的生产设备，则DST管柱(54)被收回并且至少一个隔水管或沉箱被安装用于将进行的生产。

现在将描述自升式移动平台的遣散方法，并且在图13到图18中示出了自升式移动平台的遣散方法。自升式移动平台(10，60，62，64)的拆卸基本上是反向的安装过程。但是，在开始拆卸之前，必须配置预先铺设的系泊系统(68)并将其钩接到附连于所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)，或者在定位桩罐(50)附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下钩接到至少一个连接桩腿，并且在使用船体(12)或船体(12)和甲板框架(52)的组合的情况下钩接到船体(12)，或者钩接到由于靠近充气油井而用于可控操纵的运输装置(72)。在使用甲板框架而不带有船体(12)的情况下使用运输装置(72)。预先铺设的系泊系统包括至少4组由链条、钢丝绳、钩环和三角板构成的系船索(48)，2组系船索(48)用于后面，各有一组用于左舷和右舷。附连有系船索(48)的锚(46)沉放在预定的位置处。系船索(48)附连到浮子以便收回和附连到绞车线。双卷筒绞车可放置在自升式移动平台的船体(12)和/或甲板框架(52)上并且绞车线插入穿过附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)上的、或者在定位桩罐(50)附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下的至少一个连接桩腿上的导缆孔、系船柱和凸耳以及船体(12)和/或甲板框架(52)上的、或者在使用甲板框架(52)时的运输装置(72)上的导缆孔、系船柱和凸耳。图13示出了图解视图，其示出了预先铺设的系泊系统(68)和绞车线附件。

在移除流动路线和支管、拆卸自升式移动平台(10，60，62，64)和井口平台(22)之间的所有管道和仪器线以及电缆之后，将进行井口平台(22)从自升式移动平台结构的拆卸。

随后可安装拉索千斤顶，并且将拉索块附连到附连于所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)，或者在定位桩罐(50)附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的情况下附连到至少一个连接桩腿。顶举系统随后被启动以将船体(12)降低到水面，或者在没有船体而使用甲板框架时将甲板框架(52)降低到运输装置(72)上。接下来进行船体(12)或运输装置(72)的压舱以实现所需的吃水。所有的绞车和系泊线被拉紧，并且进行喷水以破坏附着于附连到至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或附连到所述至少一个连接桩腿中的每一个的定位桩罐(50)的底部的粘性土壤以及任何可抵抗附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到所述至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)的提起的吸力效应。底板中的选择性的压载舱随后被卸载压舱物并且在启动拉索千斤顶之前被加压以提升附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者所述至少一个定位桩罐(50)离开海底大约2m。当达到平衡时，启动绞车以操纵自升式移动平台(10，60，62，64)离开井口平台(22)到达安全距离。附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或者附连到所述至少一个连接桩腿(16)中的每一个的定位桩罐(50)随后被举起直到接触船体(12)或甲板框架(52)。底板、或者在使用船体而不使用底板的情况下的船体(12)、或者在使用甲板框架(52)而不使用船体或底板的情况下的运输装置(72)随后被卸载压舱物以实现大约5m的拖曳牵引和预定的吃水。系泊系统随后将与附连到所述至少一个连接桩腿(16)的底板(14)或所述至少一个定位桩罐(50)断开连接并且与船体(12)或运输装置(72)以及钩接的拖曳索具断开连接，以便配置到下一地点。

如图12中所示，卸下的井口平台(22)随后将是独立的，用于进一步修井和井维修或者弃置。可基于经由自升式移动平台(10，60，62，64)实现的性能来以高得多的确定性规划进一步的生产。井口平台(22)能够支撑用于多相原油输出以及气举/注水输入的冒口、冒口护罩/船码头、起重机、通风臂以及排水系统、消防水系统和导航系统，从而使得平台能够在独立模式下操作。

从上述说明中能够清楚的是，通过提供将执行的钻井以及在完成后允许对存放在一体的存储罐中的稳定化的原油进行碳氢化合物处理，自升式移动平台(10，60，62，64)完全由同一个平台以最小的成本提供总的灵活度。自安装式钻井基盘进一步对在其它地方配置的自升式移动平台提供规模扩大或者成本有效的弃置。