介入防噴器和井介入工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于被安裝在井口或采油樹上的介入防噴器，其包括多個閥（3、4），所述閥布置成彼此流體連通、被連接到包圍一腔體的管件上并形成該管件，所述腔體在所述介入防噴器被安裝到井口上且井口中的至少一個插塞（37）已被移除時與該井口流體連通，其中，所述介入防噴器還包括降壓系統(tǒng)（1），所述降壓系統(tǒng)包括腔室（6）和布置在所述腔室內部的將所述腔室分成第一腔室部（8）和第二腔室部（9）的活塞（7），所述第一腔室部與所述腔體流體連通，所述第二腔室部填充有可壓縮流體，諸如氣體。此外，本發(fā)明還涉及一種井介入工具（100）、一種井介入系統(tǒng)（200）和一種井介入方法。
【專利說明】介入防噴器和井介入工具
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于被安裝在井口上的介入防噴器(intervention blowoutpreventer)，其包括多個閥，所述閥布置成彼此流體連通且被連接到包圍一腔體的管件上并形成該管件，所述腔體在防噴器被安裝到井口上且井口中的至少一個插塞已被移除時與井口流體連通。此外，本發(fā)明涉及一種井介入工具、一種井介入系統(tǒng)和一種井介入方法。
【背景技術】
[0002]在介入井之前,需要拔出頂部插塞(crown plug),以提供對井的進入。井可位于海平面之下2000米處，導致在待拉拔的插塞上作用相當大的壓力，所述壓力經常比井中的壓力大。則用于拉拔插塞的工具必須提供克服來自插塞上方的水柱的壓力以及克服井中的較低壓力所施加的拉力的力。
[0003]一些拉拔工具錨定在連接到位于井口的頂部上的BOP上的防噴管(潤滑器，lubricator)內部。為了提供拉拔深水井中的插塞所需的力，需要根據由錨定件施加到防噴管上的力的大小重新設計防噴管，以使防噴管能夠承受這種錨定力。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是全部地或部分地克服現(xiàn)有技術中的上述缺陷和缺點。更具地體，本發(fā)明的目的是提供一種改進的防噴器或介入工具，使得其易于拉拔井口或采油樹中的插塞，諸如頂部插塞。
[0005]通過根據本發(fā)明的解決方案能夠完成從以下的說明中將變得顯而易見的上述目的以及多個其它目的、優(yōu)點和特征，本發(fā)明的技術方案涉及一種用于被安裝在井口或采油樹上的介入防噴器，其包括:
[0006]-多個閥，所述閥布置成彼此流體連通且被連接到包圍一腔體的管件上并形成該管件，所述腔體在介入防噴器被安裝到井口上且井口中的至少一個插塞已被移除時與井口流體連通，
[0007]其中所述介入防噴器還包括一腔室和布置在所述腔室內部的將所述腔室分成第一腔室部和第二腔室部的活塞，所述第一腔室部與所述腔體流體連通，所述第二腔室部填充有可壓縮流體，諸如氣體。
[0008]通過具有這種腔室和活塞形式的降壓系統(tǒng)，介入防噴器內部的壓力能夠大大降低，由此減小了拉拔插塞所需的力的大小。
[0009]此外，所述腔體可具有第一壓力，并且所述介入防噴器還可包括用于通過使所述腔體中的流體流入到所述第一腔室部中來控制所述腔體中的壓力的控制設備，諸如閥。
[0010]在一個實施例中，所述活塞可以可滑動地布置在設置在所述腔室內部的軸上。
[0011]此外，所述第一腔室部可借助于流體通道與所述腔體連接。
[0012]因此，所述腔室能夠布置成與所述介入防噴器的管件相距一定距離，并且可在現(xiàn)有的防噴器中容易地實現(xiàn)。所述控制設備可以被安裝在流體通道上，從而能夠通過ROV或者手動地或者甚至遠程地操作該控制設備。
[0013]如上所述的介入防噴器還可包括控制單元，所述控制單元包括存儲設備，以及包括用于與所述控制設備通信的通信單元。
[0014]此外，如上所述的介入防噴器可包括用于感測所述腔體中的壓力的傳感器。
[0015]此外，所述降壓系統(tǒng)可包括用于將流體從所述腔體泵送到所述第一腔室部中的栗。
[0016]在一個實施例中，所述腔室可以是貯能器。
[0017]另外，所述降壓系統(tǒng)可以包括一貯能器。
[0018]所述貯能器可包括活塞、囊或隔膜。
[0019]本發(fā)明還涉及一種用于被布置在防噴管中的井介入工具，所述井介入工具用于拉拔井口的頂部中的或井的采油樹中的插塞以進入井，所述井口具有軸向延伸范圍，所述井介入工具包括:
[0020]-連接拉拔單元,其具有用于連接到所述插塞的連接單元，
[0021]-沖擊工具/沖程工具，其具有工具殼體并且被連接到所述連接拉拔單元且提供沿軸向的軸向運動，以及
[0022]-固定單元，其用于相對于井口固定所述沖擊工具，使得所述沖擊工具的軸向運動將所述插塞拉離井口，
[0023]其中，所述沖擊工具包括一腔室和布置在所述腔室內部的將所述腔室分成第一腔室部和第二腔室部的活塞，所述第一腔室部與所述工具殼體中的開口流體連通，所述第二腔室部填充有可壓縮流體，諸如氣體。
[0024]在一個實施例中，所述沖擊工具還可包括用于使流體經所述殼體的開口進入到所述第一腔室部中的控制設備，諸如閥。
[0025]此外，所述連接拉拔單元可以是GS拉拔工具。
[0026]另外，所述活塞可以可滑動地布置在設置在所述腔室內部的軸上。
[0027]此外，所述控制設備可布置在所述開口中。
[0028]另外，所述沖擊工具可借助于沖擊器軸/推送器軸與所述連接拉拔單元連接。
[0029]在一個實施例中，所述固定單元可包括具有錨定件的錨定部段，所述錨定件從所述工具沿徑向朝所述防噴管的內壁移動。
[0030]在另一實施例中，所述固定工具可以是包圍連接拉拔工具的一部分的、用于抵接井口的頂部的管狀部段。
[0031]此外，所述連接拉拔工具的連接單元可包括用于接合在待拉拔的插塞內部的閂鎖。
[0032]根據本發(fā)明的介入防噴器還可包括具有存儲設備的控制單元以及用于與該控制設備通信的通信單元。
[0033]此外，本發(fā)明涉及一種井介入系統(tǒng)，其包括:
[0034]-根據本發(fā)明的用于連接到所述井口上的介入防噴器，
[0035]-防噴管，其可連接至所述介入防噴器，以及
[0036]-根據本發(fā)明的布置在所述防噴管內部的介入工具，該介入工具用于拉拔井口的頂部中的或井的采油樹中的插塞從而進入井。[0037]在一個實施例中，所述防噴管可在第一端通過不帶開口的蓋被封閉。
[0038]在另一實施例中，所述防噴管可包括防噴管閥，該防噴管閥布置成在與第一端相對的第二端處封閉所述防噴管。
[0039]此外，剪切閘板(ram)閥可與防噴管閥連接。
[0040]此外，所述介入系統(tǒng)可包括布置在所述防噴管閥和所述介入防噴器之間的、用于斷開系統(tǒng)的一部分的斷開單元。
[0041]此外，所述介入工具可包括驅動部段，諸如井下牽引器。
[0042]另外，所述介入工具可以是無線的，并且僅由內部動力源/電源驅動。
[0043]通過具有無線的介入工具，在防噴管的端部中不需要油脂連接器頭。
[0044]所述介入工具可包括用于充電或再充電的電感耦合。
[0045]此外，所述介入系統(tǒng)還可包括被遠程操作的車輛。
[0046]最后，本發(fā)明涉及一種井介入方法，其包括如下的步驟:
[0047]-將上述的井介入工具布置在所述防噴管內部，
[0048]-將所述防噴管連接在上述的介入防噴器上，
[0049]-將所述井介入工具連接到插塞，
[0050]-平衡所述介入防噴器的腔體內部的壓力與井中的位于所述插塞下方的壓力，以及
[0051 ]-拉拔井口的頂部中的或井的采油樹中的插塞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]以下將參考示意性附圖更加詳細地對本發(fā)明及其許多優(yōu)點進行說明，所述示意性附圖為了說明的目的示出一些非限制性的實施例，在這些附圖中:
[0053]圖1示出了安裝在井口上的介入防噴器，
[0054]圖2示出了井介入系統(tǒng)，其包括安裝在介入防噴器上的井介入工具，
[0055]圖3示出了井介入工具的另一實施例，
[0056]圖4示出了介入防噴器的另一實施例，以及
[0057]圖5示出了介入防噴器的又一實施例。
[0058]所有的附圖都是高度示意的并且不一定按比例繪制，它們僅示出為了解釋本發(fā)明所必需的部分,其它部分被省略或僅給出啟示。
【具體實施方式】
[0059]圖1示出了安裝到布置在深水的海底上的井口 2的頂部22上的介入防噴器1。介入防噴器1包括多個彼此上下布置并由此彼此流體連通的閥3、4。第一閥是環(huán)形閥3，另一閥可以是閘板閥4。閥3、4被連接到管件5且形成管件5的一部分。在最靠近閘板/防噴器芯子的端部處，該管件與井口 2連接，在另一端處，該管件可與防噴管20連接，該防噴管20包括由虛線示出的井介入工具100。因此，管件5圍成一腔體10，當介入防噴器1被安裝到井口 2上并且已借助于介入工具100將井口中的至少一個插塞37移開時，該腔體10與井口流體連通。
[0060]防噴管20布置在介入防噴器1的頂部上，所布置的防噴管包括能夠拉拔插塞37以及使后續(xù)的工具進入井的介入工具。借助于延伸穿過油脂注入頭21的鋼絲24給介入工具100供電。
[0061]介入防噴器I還包括以腔室6和活塞7形式的降壓系統(tǒng)120?；钊?布置在腔室的內部，將腔室分成第一腔室部8和第二腔室部9。第一腔室部8與所述腔體流體連通，且第二腔室部9填充有可壓縮流體，諸如氣體。腔室6借助于流體通道15與管件5連接，以提供所述腔體與第一腔室部之間的流體連通。在流體通道15中布置有控制設備11諸如閥，以用于控制流體向第一腔室部8的流動。當防噴管20連接時，控制設備11被閉合，隨后，控制設備11被打開，由此使流體從所述腔體流入第一腔室部8中，從而降低介入防噴器I和防噴管20內部的壓力。通過降低介入防噴器I中的壓力，作用在插塞37上的力也被充分地減小，由此更易于拉拔插塞37。
[0062]因此，通過具有以帶有活塞7的腔室6的形式的降壓系統(tǒng)120，可以均衡作用在井口 2上的壓力，從而能夠將介入防噴器I中的壓力調整到與插塞下方的井中的壓力大致相同。
[0063]活塞在腔室內部被可滑動地布置在也位于腔室內部的軸12上。以此方式，活塞的運動被控制成使得如果需要進一步移動活塞，活塞不會傾斜和卡住。當使流體進入第一腔室部中時，第二腔室部中的氣體被壓縮，從而隨著第一腔室部被填充流體而增加第一腔室部的體積。
[0064]腔室的容積典型地是5升、優(yōu)選8升或更優(yōu)選10升，或者更多。
[0065]控制設備11還可包括馬達，該馬達調整控制設備或閥的位置，以使得流體或多或少地進入到第一腔室中，或者甚至阻止流體進入。
[0066]通過具有使所述腔室與腔體連接的流體通道15，所述腔室能夠布置成與介入防噴器的管件相距一定距離，并且在現(xiàn)有的防噴器中很容易實現(xiàn)。此外，控制設備11能夠被安裝在流體通道上，使得該控制設備能夠被ROV或者手動地或者甚至遠程地操作。
[0067]介入防噴器I還可包括具有存儲設備的控制單元38和/或用于與控制設備11通信的通信單元。介入防噴器I還可包括用于感測所述腔體中的壓力的傳感器，可以通過通信單元傳送當前壓力或者可以存儲當前壓力以備后用。根據此壓力，控制設備11被致動成允許更多的流體進入第一腔室部8中或者減少進入第一腔室部8中的流體。
[0068]圖2示出了介入工具100，該介入工具100用于拉拔井口 2的頂部23中的諸如頂部插塞的插塞37，以能夠進入井。介入工具100包括諸如GS拉拔工具的連接拉拔單元50，該連接拉拔單元50具有與插塞37的連接部相配合的連接單元51。當執(zhí)行拉拔操作時，介入工具100布置在連接到介入防噴器I的頂部上的防噴管中。介入工具100包括用于相對于井口 2固定沖擊工具52的固定單元54，使得沖擊工具52的軸向移動將插塞37拉離井口
2。固定單元54包括具有錨定件57的錨定部段，該錨定件57如圖2所示從所述工具沿徑向朝防噴管20的內壁移動。在另一實施例中，如圖3所示，固定單元54包括包圍連接拉拔工具的一部分的、用于抵接井口 2的頂部23的管狀部段。
[0069]沖擊工具52包括工具殼體53，在該工具殼體中布置有以腔室106和活塞107形式的降壓系統(tǒng)120。活塞107在腔室的內部以滑動的方式布置在軸112上，將所述腔室分成第一腔室部108和第二腔室部109。第一腔室部108與工具殼體53中的開口 113流體連通并由此與防噴管中的流體流體連通。第二腔室部109填充有可壓縮流體，諸如氣體。為了降低拉拔插塞37所需的力的大小，在防噴管已與井口 2連接之后降低防噴管內的壓力。沖擊工具52還包括控制設備111諸如閥，以用于通過控制允許進入第一腔室部108中的流體的量來控制防噴管20中的壓力。通過使來自防噴管的流體進入第一腔室部108，活塞移動且第二腔室部109中的氣體被壓縮，防噴管內的壓力降低。通過降低防噴管20中的壓力，拉拔活塞所需的力的大小也大大地減小，并因此使所需的錨定力相應減小。通過減小錨定力，能夠使用標準的防噴管來錨固，并且因此能夠通過沖擊工具拉拔插塞。
[0070]如圖2所示，待拉拔的插塞37的連接部包括陰連接部，并且連接拉拔單元50的連接單元51成形為陽連接部，該陽連接部具有與所述陰連接部相配合的閂鎖。介入工具100還包括沖擊工具52,該沖擊工具連接到連接拉拔單元并且提供沿軸向延伸范圍的軸向移動以將陽連接單元移動到與插塞37的陰連接部接合。一旦陽形連接單元51與插塞的陰連接部接合，沖擊單元就相對于連接拉拔單元50的第二部分移動其第一部分，從而沿徑向向外移動閂鎖。
[0071]可以看出，控制設備112布置在開口 111中，但也可以以任何適當?shù)姆绞讲贾谩?br> [0072]沖擊工具52借助于沖擊器軸55和螺紋連接部或傳統(tǒng)的陽/陰連接部與連接拉拔單元50連接。
[0073]介入防噴器1可包括具有存儲設備的控制單元以及用于與控制設備111通信的通信單元。以這種方式，能夠從地表控制控制設備111。
[0074]圖2進一步示出了井介入系統(tǒng)200，其包括任何傳統(tǒng)的防噴器或者上述的介入防噴器以及可連接到介入防噴器的防噴管20，在該防噴管中布置有介入工具100以拉拔插塞37。通常，介入工具需要拉拔如圖3所示的兩個插塞，這可以在兩輪操作中完成。第二防噴管內的第二介入工具可布置在井口附近，準備好在第一插塞被拉出時進行連接。
[0075]如圖4所示，介入防噴器1的降壓系統(tǒng)120還可包括用于將流體從所述腔體泵送到第一腔室部中的泵60。當均衡作用在整個插塞37上的壓力時，需要降低所述腔體中的壓力。然而，可能需要借助于泵60迫使流體進入第一腔室部，從而降低所述腔體中的壓力并且均衡作用在整個插塞上的壓力。
[0076]在圖5中，降壓系統(tǒng)120包括貯能器，使得所述腔室為貯能器。該貯能器包括活塞、囊或隔膜。如圖5所示，圖1的降壓系統(tǒng)120的活塞由隔膜14取代。
[0077]介入防噴器1還可包括作為附加降壓系統(tǒng)的貯能器。
[0078]介入系統(tǒng)可包括布置在防噴管閥和介入防噴器之間的斷開單元，以斷開系統(tǒng)的一部分，諸如斷開防噴管與布置在防噴管內的介入工具。
[0079]介入工具100還可包括驅動部段，諸如具有布置在可突出臂上的輪的井下牽引器，以將工具錨定在防噴管內。由于降壓系統(tǒng)120，介入工具不需要像現(xiàn)有技術中的工具那樣多地被錨定。介入工具100可以是無線的，只通過內部動力源諸如電池被驅動。
[0080]介入防噴器1通常可以被布置在以框架結構形式的支承結構中，并且與框架結構一起形成介入模塊。此外，介入防噴器1在其外側上包括控制設備，使得驅動器或遠程操作車(也稱為R0V)能夠讀取和/或操作控制設備，以使流體進入第一腔室部8、108。
[0081]所述控制設備可包括接收和/或發(fā)送單元，使得控制設備具有向遠程操作中心的數(shù)據傳輸能力。遠程操作中心因此可位于最近的城鎮(zhèn)中，而且仍能夠在不觀察控制設備的情況下控制井的安置和因此井口 2。介入防噴器1還可包括控制單元，該控制單元包括接收和/或發(fā)送單元，使得控制單元能夠向遠程控制中心發(fā)送數(shù)據以及從遠程控制中心接收數(shù)據?？山柚谛l(wèi)星進行與遠程控制中心的通信以及從遠程控制中心接收數(shù)據和/或向遠程控制中心發(fā)送數(shù)據。
[0082]可布置馬達諸如電動馬達來操作控制設備。
[0083]沖擊工具是提供軸向力的工具。所述沖擊工具包括用于驅動泵的電動馬達。泵將流體泵送到活塞殼體中，以移動其中的活塞。活塞布置在沖擊器軸55上。泵可以將流體泵送到活塞殼體的一側中，同時從活塞殼體的另一側吸出流體。
[0084]流體或者井流體指的是任何類型的可存在于井下的油井或者氣井中的流體，諸如天然氣、油、油基泥漿、原油、水等。氣體指的是任何類型的存在于井、完井或者裸井中的氣體成分，油指的是任何類型的油成分，諸如原油、含油流體等。氣體、油以及水流體因此均可分別包含不同于氣體、油和/或水的其它元素或物質。
[0085]套管指的是用在井下的與油或天然氣生產有關的任何類型的管道、管件、管狀體、襯套、柱體等。
[0086]在工具未能全部沒入套管的情況下，可使用井下牽引器將工具推至井中的正確位置。所述井下牽引器可具有帶有輪的可突出臂，其中所述輪與套管的內表面接觸以用于在套管中向前推進牽引器和工具。井下牽引器是任何類型的能夠在井中推或拉工具的驅動工具，諸如 Well Tractor?。
[0087]雖然以上已經結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但是對于本領域的技術人員而言明顯的是，在不脫離由下述的權利要求所限定的本發(fā)明的情況下能夠設想若干修改。
【權利要求】
1.一種用于被安裝在井口(2)或采油樹上的介入防噴器(1)，包括:-多個閥(3、4)，所述多個閥布置成彼此流體連通、被連接到包圍一腔體(10)的管件(5)上并形成該管件，所述腔體在所述介入防噴器被安裝到井口上且井口中的至少一個插塞(37)已被移除時與該井口流體連通，其中，所述介入防噴器還包括降壓系統(tǒng)(120)，所述降壓系統(tǒng)包括腔室(6)和布置在所述腔室內部的將所述腔室分成第一腔室部(8 )和第二腔室部(9 )的活塞(7 )，所述第一腔室部與所述腔體流體連通，所述第二腔室部填充有可壓縮流體，諸如氣體。
2.根據權利要求1所述的介入防噴器，其特征在于，所述腔體具有第一壓力，所述介入防噴器還包括用于通過使所述腔體中的流體流入所述第一腔室部中來控制所述腔體中的壓力的控制設備(11)，諸如閥。
3.根據權利要求1或2所述的介入防噴器，其特征在于，所述活塞被可滑動地布置在設置在所述腔室內部的軸(12 )上。
4.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述第一腔室部借助于流體通道(15)與所述腔體連接。
5.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述介入防噴器還包括具有存儲設備的控制單元(38)以及用于與所述控制設備通信的通信單元。
6.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述介入防噴器還包括用于感測所述腔體中的壓力的傳感器。
7.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述降壓系統(tǒng)還包括用于將流體從所述腔體泵送到所述第一腔室部中的泵(60 )。
8.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述腔室是一貯能器。
9.根據前述權利要求中任一項所述的介入防噴器，其特征在于，所述降壓系統(tǒng)還包括一忙能器。
10.根據權利要求8或9所述的介入防噴器，其特征在于，所述貯能器包括活塞、囊或隔膜。
11.一種用于被布置在防噴管中的井介入工具(100)，所述井介入工具用于拉拔井口(2)的頂部(23)中的或井的采油樹中的插塞(37)從而進入井，所述井口具有一軸向延伸范圍，所述井介入工具包括:-連接拉拔單元(50 )，其具有用于連接到所述插塞的連接單元(51)，-沖擊工具(52 )，其具有工具殼體(53 )并且被連接到所述連接拉拔單元且提供沿所述軸向延伸范圍的軸向運動，以及-固定單元(54)，其用于相對于所述井口固定所述沖擊工具，使得所述沖擊工具的軸向運動將所述插塞拉離所述井口，其中，所述沖擊工具包括腔室(106 )和布置在所述腔室內部的將所述腔室分成第一腔室部(108)和第二腔室部(109)的活塞(107)，所述第一腔室部與所述工具殼體中的開口(113)流體連通，所述第二腔室部填充有可壓縮流體，諸如氣體。
12.根據權利要求11所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述沖擊工具還包括用于使流體經所述殼體的開口流入所述第一腔室部中的控制設備(11 )，諸如閥。
13.根據權利要求11 或12所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述連接拉拔單元是GS拉拔工具。
14.根據權利要求11-13中任一項所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述活塞被可滑動地布置在設置在所述腔室內部的軸(112 )上。
15.根據權利要求11-14中任一項所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述控制設備布置在所述開口中。
16.根據權利要求11-15中任一項所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述沖擊工具借助于沖擊器軸(55)與所述連接拉拔單元連接。
17.根據權利要求11-16中任一項所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述固定單元包括具有錨定件的錨定部段，所述錨定件從所述工具沿徑向朝所述防噴管的內壁移動。
18.一種井介入系統(tǒng)(200)，包括: -用于連接到井口上的、根據權利要求ι-?ο中任一項所述的介入防噴器， -能夠連接到所述介入防噴器的防噴管(20)，以及 -布置在所述防噴管內部的、根據權利要求7-13中任一項所述的介入工具(100)，所述介入工具用于拉拔井口(2)的頂部(23)中的或井的采油樹中的插塞(37)從而進入所述井。
19.一種井介入方法，包括如下的步驟: -將根據權利要求11-17中任一項所述的井介入工具(100)布置在防噴管內部， -將所述防噴管連接在 根據權利要求1-10中任一項所述的介入防噴器上， -將所述井介入工具連接到所述插塞(37 )， -平衡所述介入防噴器的腔體內部的壓力與井中的位于所述插塞下方的壓力，以及 -拉拔井口(2)的頂部(23)中的或井的采油樹中的所述插塞(37)。
【文檔編號】E21B33/076GK103649454SQ201280032459
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權日:2011年6月30日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, R·R·瓦斯克斯, M·伊韋爾森, M·麥考利 申請人:韋爾泰克有限公司