一种适用于海床下油田的干式防护系统及安装方法与流程

本发明属于海洋工程，特别是涉及一种适用于海床下油田的干式防护系统及安装方法。

背景技术：

1、渤海通航受限区油气储量丰富，正成为油气资源增储上产的重要海域。在开发受限海域，水下油气生产系统是较为适宜的开发模式。与常规导管架开发模式不同，水下生产系统通常处于海床以上或海床以下，只能采用湿式采油树进行油气开发，湿式采油树造价较高，导致水下工程建设成本难以控制。

2、与湿式采油树相比，常规油气开发过程中使用的干式采油树造价较低，且可支持的井口数量较多，经济效益较好。若将干式采油树应用于水下生产系统，有利于降低水下开发模式的费用。但是，干式采油树及其配套设施需要在干燥环境中完成安装和作业，而海床以下的水下环境充满海水与泥沙，现有水下干式生产系统存在操作难度大、配套资源需求大的问题，泥下干式生产系统的安装和后期维修困难，施工过程中潜水作业量较大，施工成本和安全风险较高。

3、为此，我们提供了一种适用于海床下油田的干式防护系统及安装方法，用以解决上述的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于海床下油田的干式防护系统及安装方法，通过轴向水密筒、隔水筒、就位导向系统和水密顶盖的配合，解决了现有技术中的水下生产系统只能采用造价较高的湿式采油树、干式采油树难以在海床以下的水下环境中安装和作业，以及水下干式生产系统泥下安装困难、后期维修不便、潜水作业量大、施工成本和安全风险较高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。

3、本发明为一种适用于海床下油田的干式防护系统，包括：

4、轴向水密筒，所述轴向水密筒用于振沉至海床的设计深度并留存于海床下；

5、隔水筒，所述隔水筒的内径大于所述轴向水密筒的外径，所述隔水筒套设于所述轴向水密筒的上方并与所述轴向水密筒可拆卸连接，所述隔水筒能够在安装作业完成后拆除并在后期维修时重复安装；

6、就位导向系统，所述就位导向系统设置于所述隔水筒的底部，用于在所述隔水筒坐落于所述轴向水密筒之后对所述隔水筒与所述轴向水密筒之间的环向间隙进行密封，使所述轴向水密筒与所述隔水筒围成的内部空间与海水隔绝；

7、水密顶盖，所述水密顶盖安装于所述轴向水密筒的顶部，用于封盖所述轴向水密筒并形成油田生产干式空间。

8、本发明进一步设置为，所述轴向水密筒内部顶端焊接有顶盖安装平台，所述顶盖安装平台由一圈三角筋板组成，所述水密顶盖安装于所述顶盖安装平台上；

9、所述顶盖安装平台的上侧表面覆盖有橡胶层，所述橡胶层用于与所述水密顶盖接触密封；

10、所述顶盖安装平台上方的轴向水密筒内侧环绕设置有一圈橡胶块，所述橡胶块与所述水密顶盖之间的缝隙用于灌注水泥浆。

11、本发明进一步设置为，所述就位导向系统包括就位导向、环形气囊、橡胶片和承重底座；

12、所述承重底座设置于所述隔水筒的底部，用于坐落于所述轴向水密筒上；

13、所述就位导向设置于所述承重底座的下方，用于在所述隔水筒下放时进行就位导向；

14、所述环形气囊和所述橡胶片环绕设置于所述隔水筒的下侧，所述环形气囊的数量不少于两个，紧贴所述隔水筒的下侧环绕一周布置，并在所述隔水筒就位完成后充气，以在所述隔水筒与所述轴向水密筒之间形成密封；

15、所述橡胶片为环形橡胶片，数量不少于两个，不少于两个的所述环形橡胶片分别设置于所述就位导向的上部和所述承重底座的下部，并位于所述环形气囊的两侧。

16、本发明进一步设置为，所述轴向水密筒顶部露出泥面的位置设置有海底管道转接头，所述海底管道转接头用于连接油气输送管道和脐带缆，并供水下管汇接入；

17、所述轴向水密筒内部设置有基盘、隔水套管、采油树和水下管汇，所述隔水套管自所述轴向水密筒的筒底向下插打，所述基盘、采油树和水下管汇位于所述油田生产干式空间内。

18、本发明进一步设置为，所述水密顶盖与所述橡胶块之间的缝隙内灌注有水泥浆。

19、一种适用于海床下油田的干式防护系统的安装方法，包括以下步骤：

20、s1、在海床上开挖基槽，将轴向水密筒振沉至设计深度；

21、s2、在水下将油气输送管道连接至所述轴向水密筒；

22、s3、起吊隔水筒，将所述隔水筒安装至所述轴向水密筒上，并对所述隔水筒与所述轴向水密筒的连接处进行密封；

23、s4、在筒内进行清泥排水作业直至设计深度，使所述轴向水密筒与所述隔水筒围成的内部空间形成干式作业环境；

24、s5、在所述干式作业环境内进行基盘和隔水套管安装、钻完井、采油树与水下管汇的安装及连接调试；

25、s6、安装水密顶盖并进行密封处理，形成油田生产干式空间；

26、s7、拆除所述隔水筒，所述轴向水密筒留存于海床下，完成海床下干式生产系统安装。

27、本发明进一步设置为，所述步骤s3中由浮吊船起吊隔水筒并缓慢下放，所述隔水筒底部的承重底座坐落至所述轴向水密筒上，所述隔水筒底部的就位导向完成对位；

28、所述隔水筒就位完成后，对紧贴所述隔水筒下侧环绕一周、数量不少于两个的环形气囊充气，在所述轴向水密筒与所述隔水筒之间形成密闭空间；

29、所述就位导向与所述承重底座之间还设置有数量不少于两个的环形橡胶片，不少于两个的所述环形橡胶片位于所述环形气囊的两侧。

30、本发明进一步设置为，所述步骤s4中先使用非接触式挖沟机对筒内进行吹扫，再使用抽水装置将筒内泥水混合物排出筒外，排水结束后对筒底地貌进行处理和找平，并对筒壁附着的淤泥进行清理。

31、本发明进一步设置为，所述步骤s6中由浮吊船起吊水密顶盖并缓慢下放至所述轴向水密筒内部，直至所述水密顶盖与所述轴向水密筒内顶盖安装平台上的橡胶层接触，之后在所述水密顶盖与所述顶盖安装平台上方的橡胶块之间的缝隙内灌注水泥浆，所述水泥浆的高度超过所述橡胶块的顶部100毫米。

32、本发明进一步设置为，所述步骤s7中在所述隔水筒的顶部预挂索具，先释放所述环形气囊中的气体以解除所述隔水筒与所述轴向水密筒之间的密封，待筒内出现海水后，再由浮吊船起吊拆除所述隔水筒；

33、在所述步骤s7之后还包括修井步骤：当需要修井时，重新起吊所述隔水筒并安装至留存于海床下的轴向水密筒上，按所述步骤s3进行密封，按所述步骤s4在筒内进行清泥排水以重新形成干式作业环境，在所述干式作业环境内进行修井作业，修井完成后按所述步骤s7拆除所述隔水筒。

34、本发明具有以下有益效果。

35、1、本发明通过振沉后留存于海床下的轴向水密筒与可拆卸的隔水筒相互配合，在海床以下的水下环境中围合出与海水隔绝的干式作业空间，使基盘、隔水套管、采油树和水下管汇能够在干式环境中安装和调试，从而有利于将造价较低的干式采油树应用于水下生产系统，降低水下油气开发的工程费用。

36、2、本发明通过隔水筒底部的就位导向系统，特别是就位导向、承重底座与就位后充气的环形气囊相互配合，隔水筒下放时能够就位导向、就位后充气即可形成密封，有利于减少水下安装过程中的潜水作业量，降低施工难度和施工安全风险。

37、3、本发明的轴向水密筒留存于海床下作为防护结构，隔水筒可拆卸并重复使用，后期修井时只需重新安装隔水筒即可再次获得干式作业环境，为水下干式生产系统的后期维修提供了条件。

38、4、本发明通过顶盖安装平台上的橡胶层、橡胶块与灌注水泥浆相结合的密封结构，能够对水密顶盖与轴向水密筒之间的缝隙进行密封，有利于隔绝海水、维持油田生产干式空间。

39、5、本发明的安装方法按照振沉下段筒体、连接管缆、安装上段筒体、清泥排水、干式安装、封盖、拆除上段筒体的顺序组织施工，工序衔接清晰，便于施工组织。