水下油井組件以及相關(guān)方法
【專利摘要】一種具有采油樹（107、207）和井口（103）的水下油井組件。油管從油管懸掛器（113）延伸到油井中。產(chǎn)油流動通道的一部分從所述油管懸掛器（113）豎直地延伸到所述采油樹的豎直孔（111）中。失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥（PMV）（117）被布置在所述產(chǎn)油流動通道中。所述油管懸掛器（113）被布置在所述采油樹（107）的下方，例如被布置在所述井口（103）中。所述采油樹（107）呈現(xiàn)有從所述豎直孔（111）分出的支路（115），所述支路構(gòu)成所述產(chǎn)油流動通道的一部分。所述失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥（PMV）（117）被布置在所述支路（115）中。
【專利說明】水下油井組件以及相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下油井組件，所述水下油井組件適用于水下油氣井的生產(chǎn)。本發(fā)明尤其涉及一種包括井口和采油樹的水下油井組件，所述采油樹適用于由電動潛水泵(ESP)輔助的生產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]在水下油氣井領(lǐng)域中，已知區(qū)分有傳統(tǒng)的(或豎直的)采油樹(XT)和水平采油樹。通常，所述豎直采油樹具有延伸經(jīng)過采油樹的豎直孔的產(chǎn)油流動通道。生產(chǎn)主閥(PMV)被安裝在豎直的產(chǎn)油流動通道中，所述生產(chǎn)主閥適用于打開或關(guān)閉所述通道。所述生產(chǎn)主閥是液壓控制的并且裝備有失靈自動關(guān)閉機構(gòu)。如果液壓降低，所述生產(chǎn)主閥將關(guān)閉。所述豎直采油樹的另一特征是:油管懸掛器(油管通過所述油管懸掛器(TH)來懸掛和延伸到油井中)在所述采油樹的下方被布置在井口中。
[0003]豎直采油樹和水平的采油樹之間的共同之處是水平的流動通道從所述豎直孔中以分支的形式伸出。但是，所述豎直采油樹的生產(chǎn)主閥在所述豎直孔中而所述水平采油樹的生產(chǎn)主閥被布置在所述水平的流動通道中。與所述豎直采油樹的另一區(qū)別是油管懸掛器被安裝在采油樹的豎直孔內(nèi)而不是安裝在采油樹下方，例如所述油管懸掛器被安裝在井口中或油管頭短節(jié)上。
[0004]所述豎直采油樹的特點的通常結(jié)果是:操作者能夠在不移除所述油管懸掛器的情況下移除采油樹。但是所述操作者不能在不移除采油樹的情況下移除所述油管懸掛器。于此相反，所述水平采油樹的特點的通常結(jié)果是:操作者不能在不移除所述油管懸掛器的情況下移除采油樹，但是能夠在不移除采油樹的情況下移除所述油管懸掛器。
[0005]有多種克服這些缺點的解決方案。專利申請EP061187481描述了一種適用于下述方式的水下井口組件，即操作者能夠在不移除采油樹的情況下移除油管，并且能夠在不移除油管的情況下移除采油樹。所述油管被懸掛在布置在井口殼體中的下方的油管懸掛器中。所述油管能夠穿過采油樹和防噴器(BOP)被移除。當移除采油樹時，管塞被設(shè)置在所述井口殼體內(nèi)的下方的油管懸掛器中。在生產(chǎn)期間，產(chǎn)品流體被從所述下方的油管懸掛器向上引導(dǎo)至上方的油管懸掛器，所述上方的油管懸掛器呈現(xiàn)有在采油樹中形成出口的橫向端口。所述上方的油管懸掛器(被稱為輔助油管懸掛器)和被安裝在米油樹中的米油樹罩構(gòu)成雙重屏障。
[0006]美國專利申請公布文件US2007246220也描述了一種在井口殼體中具有油管懸掛器的井口組件。作為采油樹組件的一部分的短節(jié)落位在井口上。采油樹罩延伸到所述短節(jié)的孔中。所述采油樹罩的橫向通道對準所述短節(jié)的橫向端口，在生產(chǎn)期間液體經(jīng)過所述橫向通道流動。
[0007]專利公布文件US7677320描述了當井底壓力變低時對降下到油管中的電動泵的使用。所述油管包括井底安全閥，所述井底安全閥在安裝所述泵期間被關(guān)閉。該專利公布文件中具有布置在采油樹中的油管懸掛器。所述油管懸掛器具有和采油樹中的水平排出通道對準的端口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種具有采油樹和井口的水下油井組件。所述水下油井組件進一步包括油管懸掛器和產(chǎn)油流動通道，油管從所述油管懸掛器懸掛而下并且延伸到油井中；所述產(chǎn)油流動通道的一部分從所述油管懸掛器向上豎直延伸到所述采油樹的豎直孔中。失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥(PMV)被布置在所述產(chǎn)油流動通道中。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述油管懸掛器被布置在所述采油樹的下方，例如被布置在所述井口或油管短節(jié)中。所述采油樹呈現(xiàn)有從所述豎直孔分出的支路，所述支路構(gòu)成所述產(chǎn)油流動通道的一部分。此外，所述失靈自動關(guān)閉式生產(chǎn)主閥(PMV)被布置在所述支路中。
[0009]如果致動信號(例如液壓)被去除，所述失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥被偏壓(例如被彈簧偏壓)以關(guān)閉。
[0010]在一實施例中，經(jīng)過所述采油樹的產(chǎn)油流動通道和所述采油樹的豎直孔直接接觸。
[0011]經(jīng)過所述采油樹的產(chǎn)油流動通道和所述采油樹的豎直孔直接接觸是指不存在套筒或額外的管道或管線(所述流動通道穿過所述套筒或額外的管道或管線延伸到所述采油樹的豎直孔內(nèi))。這樣，所述流動通道由所述豎直孔部分地形成而不是由布置在所述豎直孔內(nèi)的其它部件形成。因而，流動經(jīng)過所述流動通道的流體與所述豎直孔的這一部分直接接觸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第一方面的水下油井組件可包括一個位于所述豎直孔頂部的管塞型面。所述管塞型面可用于管塞的安裝，所述管塞構(gòu)成產(chǎn)品流體和外界環(huán)境之間的一道屏障。所述管塞還可呈現(xiàn)出其它有益特征，這將在下文進行描述。
[0013]在生產(chǎn)期間，在所述油管懸掛器上方的第一屏障可以為:位于所述豎直孔中的在所述管塞型面下方并在所述支路上方的屏障以及位于所述支路中的屏障。
[0014]此外，在所述油管懸掛器上方并且位于所述豎直孔中并且在所述支路上方的第一屏障為采油抽汲閥(PSV)。所述閥由操作者操縱或由操作者控制的致動器操縱或機械地操縱(即所述閥不是失靈自動關(guān)閉的)，例如利用遠程遙控工具(ROV)操縱。
[0015]手動控制的，失靈保持原狀的主閥可在所述支路的下方被布置在所述豎直孔中。所述閥同樣由操作者控制(即不是失靈自動關(guān)閉的)。術(shù)語“失靈保持原狀的閥”表示:在所述閥失靈之后，所述閥不會打開或關(guān)閉。
[0016]此外，可以將主閥在所述支路的下方布置在所述豎直孔中，而可以將兩個閥定位在所述支路中。
[0017]管塞可被安裝在所述管塞型面中，諸如盤繞管或纜繩的吊索可以從所述管塞延伸穿過所述第一抽汲閥(PSV)、所述采油樹的豎直孔以及所述油管懸掛器，并且所述吊索向下進入到所述油管中。在該實施例中，電動潛水泵(ESP)可在井底位置并且位于所述油管內(nèi)被附連到所述吊索，并且所述電動潛水泵適于通過所述油管向上泵送流體。
[0018]此外，在上述的包含電動潛水泵的實施例之后，采油樹罩可被安裝在所述采油樹的上部，并且和所述電動潛水泵進行的電和/或光學(xué)通信可通過所述吊索、所述管塞、所述管塞和所述采油樹罩之間的電接口以及從所述采油樹罩延伸的通信線路來提供。其中，術(shù)語“電通信”包括供電。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種從水下油井產(chǎn)出含油氣的流體的方法，包括以下步驟:
[0020]a)將在吊索上的電動潛水泵降下到從油管懸掛器延伸到油井中的生產(chǎn)油管中，所述油管懸掛器安裝在井口中或油管頭短節(jié)中；
[0021 ] b)通過所述吊索使用懸掛塞來懸掛所述電動潛水泵并且將所述懸掛塞安裝到所述采油樹的豎直孔的管塞型面中，其中所述采油樹落位在所述井口上或落位在所述井口的上方，其中，所述吊索延伸穿過所述豎直孔中的打開的一個閥或多個閥；
[0022]c)在所述懸掛塞上方將采油樹罩布置到所述采油樹上并且將所述采油樹罩的電和/或光學(xué)導(dǎo)線連接到所述懸掛塞的導(dǎo)線上，由此建立從所述采油樹罩到所述電動潛水泵的電和/或光學(xué)連接；
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，所述方法進一步包括以下步驟:
[0024]d)打開從所述采油樹的豎直管分出的支路中的失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥，所述支路構(gòu)成經(jīng)過所述采油樹的產(chǎn)油流動通道的一部分并且被布置在所述管塞型面的下方；
[0025]e)驅(qū)動所述電動泵，由此引起或增強流體向上經(jīng)過生產(chǎn)油管和產(chǎn)油流動通道的流動；
[0026]根據(jù)本發(fā)明，在所述豎直孔中的所述支路的上方并且在所述懸掛塞的下方的位置中存在有打開的閥。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，將所述生產(chǎn)主閥從所述采油樹的豎直孔中(如現(xiàn)有技術(shù))移動到所述采油樹的支路中，使得可在即使電纜穿過所述采油樹的豎直孔下降到油井內(nèi)的電動潛水泵處的情況下使用所述生產(chǎn)主閥。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]在上述內(nèi)容中概括的描述了本發(fā)明，下面將參考附圖給出各種實施例的非限制性描述，其中:
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的水下油井組件的原理簡圖；
[0030]圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的水下油井組件的原理簡圖；
[0031]圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的水下油井組件的原理簡圖，其中所述組件包括油管頭短節(jié)；
[0032]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的水下油井組件的原理簡圖，其中所述組件包括油管頭短節(jié)；
[0033]圖5為圖2中所示的實施例的原理簡圖，其中電動潛水泵(未示出)從采油樹懸掛下來；以及
[0034]圖6為圖1中所示的組件的原理簡圖，但是所述采油樹被移除并且防噴器落位在井口上。
【具體實施方式】
[0035]圖1示出了本發(fā)明的第一實施例。水下油井組件100被安裝在海床101上。所述水下油井組件100具有井口 103，套管105從所述該井口 103延伸到海床101中。水下采油樹107通過連接器件109連接到所述井口 103。所述采油樹107具有豎直孔111，所述該豎直孔111和所述井口 103對準并且朝向所述采油樹107的頂部延伸。
[0036]在所述井口 103內(nèi)布置有油管懸掛器113，生產(chǎn)油管(未示出)可以從所述油管懸掛器懸吊而下并且延伸到油井中。當從油井采油時，產(chǎn)品流體經(jīng)過所述油管向上流動并且流入到所述采油樹107的豎直孔111中。
[0037]所述采油樹107的豎直孔111和支路115連通，所述支路115從所述豎直孔111水平地延伸出。水平支路115構(gòu)成經(jīng)過所述采油樹107的產(chǎn)油流動通道的一部分。因此，失靈自動關(guān)閉式第一主閥(PMV)117被布置在所述支路115中。如上所述，如果失去液壓致動壓力，失靈自動關(guān)閉式閥將關(guān)閉進而關(guān)閉所述流動通道。在所述支路115中，失靈自動關(guān)閉式第一主閥117的下游還布置有采油翼閥(PWV) 119。所述采油翼閥119也是失靈自動關(guān)閉式的，并且構(gòu)成所述失靈自動關(guān)閉式第一主閥117的備用件。
[0038]在所述支路115的上方，所述采油樹107的豎直孔111裝備有第一抽汲閥(PSV)121。所述第一抽汲閥121可以是在產(chǎn)油期間將關(guān)閉的液壓控制的閘閥或手控閥。在所述第一抽汲閥121的上方，所述豎直孔111具有管塞型面123，所述管塞型面適于與管塞(在圖1中未示出)相接合。在正常生產(chǎn)期間，所述第一抽汲閥121將被關(guān)閉并且將構(gòu)成在所述產(chǎn)油通道(孔111和支路115)中流動的產(chǎn)品流體與外部環(huán)境之間的第一屏障。可將管塞布置在所述管塞型面123中或?qū)⒉捎蜆湔职惭b在所述采油樹107的頂部來作為第二屏障。
[0039]在所述采油樹107的與所述支路115相對的左翼中，具有與環(huán)路相關(guān)的各種通道和閥。
[0040]圖2為示出了本發(fā)明的第二實施例的類似的原理簡圖。該實施例同樣為根據(jù)本發(fā)明的水下油井組件200。除了將下方的生產(chǎn)主閥220 (lower PMV)在所述支路115的位置的下方增加布置到所述采油樹107的豎直孔111中之外，所述組件200和之前參考圖1所描述的第一實施例相同。因為在下文將進一步描述的原因，所述下方的生產(chǎn)主閥220不是失靈自動關(guān)閉式的。替代地，所述生產(chǎn)主閥220適于由操作者打開或關(guān)閉，例如利用液壓控制或機械裝置來打開或關(guān)閉。
[0041]為本說明書中各實施例的相似部件給出了除了第一數(shù)位以外相對應(yīng)的附圖標記。例如，在如圖2所示的第二實施例中，各個部件都以三數(shù)位數(shù)字標示，第一數(shù)位和實施例的編號對應(yīng)，例如在第二實施例中第一數(shù)位為2。作為示例，第一實施例中的第一抽汲閥(圖1)被標示為121，而第二實施例中的第一抽汲閥(圖2)被標示為221。
[0042]圖3和圖4示出了本發(fā)明的第三實施例和第四實施例，除了增加了油管短節(jié)325、425，第三實施例和第四實施例基本上分別和第一實施例以及第二實施例相對應(yīng)。如圖3和圖4所示，油管短節(jié)325、425被增加到井口 303、403和采油樹307、407之間。此外，代替將油管懸掛器313、413落位到井口 303、403的中，油管懸掛器313、413被落位到所述油管短節(jié) 325,425 中。
[0043]以上描述了根據(jù)本發(fā)明的水下油井組件的各種實施例，現(xiàn)在將描述所述組件的應(yīng)用，其中，使用了電動潛水泵來增大通過生產(chǎn)油管的流量。
[0044]電動潛水泵輔助的生產(chǎn)
[0045]圖5示出了參考圖2描述的所述井口組件200，所述井口組件200適用于借助電動潛水泵(未示出)進行生產(chǎn)。在采油樹207的豎直孔211的上部的管塞型面223中，安裝有電動潛水泵塞227。盤繞管229從所述電動潛水泵塞227上懸掛而下。所述盤繞管229包含給所述電動潛水泵輸送動力和信號的裝置。所述電動潛水泵被布置在所述盤繞管229的末端并且適于通過油管(未示出)向上泵送流體。所述電動潛水泵被布置在油管的孔中。
[0046]當所述盤繞管229以這種方式延伸穿過所述采油樹207以及所述采油樹207的豎直孔211時，下方的生產(chǎn)主閥220和第一抽汲閥221將處于打開位置。為了防止所述下方的生產(chǎn)主閥220在所述盤繞管229延伸穿過時關(guān)閉，如上所述，所述下方的生產(chǎn)主閥220不是失靈自動關(guān)閉式的。
[0047]當安裝所述電動潛水泵塞227時，在深入油井一定距離處被布置在所述油管中的井底安全閥被關(guān)閉。防噴器(未示出)落位在所述采油樹207上。隨后，被懸掛在所述盤繞管229末端的所述電動潛水泵穿過所述防噴器、所述采油樹的豎直孔211被降下，并且向下降入到從所述油管懸掛器213懸掛而下的油管中。所述盤繞管229的上端處為電動潛水泵塞227，電動潛水泵塞227被鎖緊到所述采油樹207的管塞型面223。所述電動潛水泵塞227密封所述豎直孔211并且和關(guān)閉的井底安全閥一起形成雙重屏障。隨后，所述防噴器被移除并且采油樹罩231被落位到所述采油樹207的上部并且密封所述采油樹的上部。濕耦合電連接器(未示出)構(gòu)成所述電動潛水泵塞227和所述采油樹罩231之間的電接口。電纜(未示出)從所述采油樹罩231延伸，操作者可通過所述電纜控制所述電動潛水泵。
[0048]打開所述支路215中的采油翼閥219和第一主閥217 (所述采油翼閥219和第一主閥217在安裝所述電動潛水泵期間已被關(guān)閉)，從而打開用于產(chǎn)油流動的支路215。
[0049]應(yīng)當注意的是，所描述的使用電動潛水泵的實施例也能夠應(yīng)用到上述的第一、第三以及第四實施例中(這些實施例中沒有所述下方的生產(chǎn)主閥220并且具有或不具有油管短節(jié)325、425)。此外，所述電動潛水泵還能夠被吊索懸掛。
[0050]圖6示出了正在將油管懸掛器113安裝在井口 103中的情形。在該情形中，采油樹107尚未落位到所述井口 103上。在所述油管懸掛器113內(nèi)布置有可移除的纜繩塞113a。所述油管懸掛器113穿過落位在所述井口 103的防噴器(BOP) 135而被安裝。
【權(quán)利要求】
1.一種具有采油樹(107、207)和井口(103)的水下油井組件， 所述水下油井組件進一步包括油管懸掛器(113)和產(chǎn)油流動通道，油管從所述油管懸掛器(113)懸掛而下并且延伸到油井中；所述產(chǎn)油流動通道的一部分從所述油管懸掛器(113)向上豎直延伸到所述采油樹(107)的豎直孔(111)中，其中失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥(PMV) (117)被布置在所述產(chǎn)油流動通道中，其特征在于， -所述油管懸掛器(113)被布置在所述采油樹(107)的下方，例如被布置在所述井口(103)或油管短節(jié)(325)中； -所述采油樹(107)呈現(xiàn)有從所述豎直孔(111)分出的支路(115)，所述支路(115)構(gòu)成所述產(chǎn)油流動通道的一部分； -所述失靈自動關(guān)閉式生產(chǎn)主閥(PMV) (117)被布置在所述支路(115)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下油井組件，其特征在于，經(jīng)過所述采油樹(107)的所述產(chǎn)油流動通道與所述采油樹(107)的豎直孔(111)直接接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水下油井組件，其特征在于，所述組件包括位于所述豎直孔(111)頂部的管塞型面(123)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下油井組件，其特征在于，所述油管懸掛器上方的第一屏障為:位于所述豎直孔(111)中的在所述管塞型面(123)下方并在所述支路(115)上方的屏障以及位于所述支路(115)中的屏障。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的水下油井組件，其特征在于，在所述油管懸掛器(113)上方并且位于所述豎直孔(111)中并且在所述支路(115)上方的所述第一屏障為采油抽汲閥(PSV) (121)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下油井組件，其特征在于，手動控制的、失靈保持原狀的主閥(220)在所述支路(215)的下方被布置在所述豎直孔(211)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下油井組件，其特征在于，主閥(220)在所述支路(215)的下方被布置在所述豎直孔中，而兩個閥(217、219 )位于所述支路中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的水下油井組件，其特征在于，管塞(227)被安裝在所述管塞型面(223 )中，諸如盤繞管或纜繩的吊索(229 )從所述管塞(227 )延伸穿過所述第一抽汲閥(PSV) (221)、所述采油樹(207)的豎直孔(211)以及所述油管懸掛器(213)，并且所述吊索(229)向下進入到所述油管中，其中，電動潛水泵(ESP)在井底位置并且在所述油管內(nèi)被附連到所述吊索(229)，并且所述電動潛水泵適于通過所述油管向上泵送流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水下油井組件，其特征在于，采油樹罩(231)被安裝在所述采油樹(207)的上部，并且和所述電動潛水泵進行的電和/或光學(xué)通信通過所述吊索(229)、所述管塞(227)、所述管塞和所述采油樹罩之間的電接口以及從所述采油樹罩延伸的通信線路來提供。
10.一種從水下油井產(chǎn)出含油氣的流體的方法，包括: a)將在吊索(229)上的電動潛水泵降下到從油管懸掛器(213)延伸到油井中的生產(chǎn)油管中，所述油管懸掛器(213)安裝在井口(203)中或油管頭短節(jié)(325)中； b )通過所述吊索(229 )使用懸掛塞(227 )來懸掛所述電動潛水泵并且將所述懸掛塞安裝到所述采油樹(207)的豎直孔(211)的管塞型面(223)中，其中所述采油樹(207)落位在所述井口( 203)上或落位在所述井口( 203)的上方，其中，所述吊索(229)延伸穿過所述豎直孔(211)中的打開的一個閥或多個閥(221、220)； c)在所述懸掛塞(227)上方將采油樹罩(231)布置到所述采油樹(207)上并且將所述采油樹罩(231)的電和/或光學(xué)導(dǎo)線連接到所述懸掛塞(227)的導(dǎo)線上，由此建立從所述采油樹罩(231)到所述電動潛水泵的電和/或光學(xué)連接； 其特征在于，所述方法進一步包括: d)打開從所述采油樹(207)的豎直管(211)分出的支路(215)中的失靈自動關(guān)閉式的生產(chǎn)主閥(217)，所述支路(215)構(gòu)成經(jīng)過所述采油樹的產(chǎn)油流動通道的一部分并且被布置在所述管塞型面(223)的下方； e)驅(qū)動所述電動泵，由此引起或增強流體向上經(jīng)過生產(chǎn)油管和產(chǎn)油流動通道的流動； 其中，在所述豎直孔中的所述支路(215)的上方并且在所述懸掛塞(227)的下方的位置中存在有打開的閥( 221)。
【文檔編號】E21B33/043GK103492666SQ201280020550
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月28日
【發(fā)明者】羅伯特·斯塔本曼 申請人:阿克海底公司