专利名称：封井器和运载器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装在井口上的封井器(blowout preventer),所述封井器包括彼此流体连通、相连并且形成管状管道的多个阀。此外，本发明涉及一种运载器系统(launcher system)、一种井介入模块、一种井介入系统和一种井系统。
背景技术：
在采油期间，可能需要在井内执行维修作业或打开生产井。这种井作业称为井介入。将生产套管置于井内，该生产套管在其上端由井口封闭。井口可以位于陆地上、石油钻塔上或水下的海床处。当井口位于深水区的海床时，井介入由于水下的能见度差而更加复杂。此外，海洋气候条件会妨碍介入的完成，并且在海浪大的情况下会中断介入。关于这种海底介入操作，已知的做法是通过借助多个远程操作潜水器(ROV)将介入模块从水面船舶下降到井口结构上而执行这些操作。在将包括操作工具等的操作介入模块安装在防喷器(lubricator)中前，将封井器安装在井口上以便防止喷出。当连接至岸上或陆地井口、即未处于海底的井口时，不需要ROV。封井器(BOP)是一种带有被置于井顶部的一系列阀(也称为“闸板(ram)”)的大型设备，所述阀在钻井或其他操作期间可以由于安全方面的原因而被关闭。闸板被设计成在来自地下地层的压力造成诸如油或天然气的流体进入井眼并威胁钻塔的情况下关闭。通过关闭闸板，可以防止不希望的流体流，从而可以再获得对井眼的控制。一旦井关闭，就对状况进行评估以确定使井回到安全操作状态所需的程序。BOP可以安装在地表或水下。用于深水井的BOP借助液压致动器提供动力和远程控制。存在三种基本类型的用于深水BOP中的阀一种类型的阀是用于通过形成突然的水平运动来密封特定直径的管道的“闸板”。另一类型的阀密封各种直径的管道。第三类型的BOP阀密封井眼本身。尽管有在BOP采用所有三种上述类型的阀的事实，最近还是发生了最大漏油事件Horizon Deepwater0
发明内容
本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的以上缺点和弊端。更具体而言，一个目的是提供一种改进的封井器，其在深海介入期间提供更高的安全性。将从以下说明变得显而易见的上述目的以及许多其他目的、优点和特征由用于安装在井口上的封井器通过根据本发明的方案来实现，所述封井器包括-多个阀，多个阀布置称彼此流体连通地、彼此相连并且形成管状管道，其中，该封井器还包括从封井器的外部可见的显示器。在一个实施例中，显示器可以是数字显示器。此外，如上所述的封井器可包括壳体，该壳体封闭一空间，显示器被布置在该空间中。而且，该壳体可由将显示器与外部的温度和/或压力热隔离和/或压力隔离的材料制成，以使得所述空间中的温度和/或压力被维持在预定范围内。而且，所述封井器还可包括用于控制壳体内的温度和/或压力的环境控制装置。另外，所述环境控制装置可包括用于将显示器的温度保持在预定温度范围内的热交换器装置。在一个实施例中，该环境控制装置可包括容纳气体的腔室和用于使得气体进入该空间或者从该空间进入腔室的阀。此外，该环境控制装置可包括存储器。此外，壳体可具有由透明材料制成的面板。 而且，显示器可与处理单元连接以将信息显示在显示器上。所述壳体可被充填液体以控制显示器周围的温度和/或压力。在一个实施例中，所述显示器可包括接收和/或发送单元，以使得显示器具有向远程操作中心传输数据的能力。所述封井器还可包括用于储存测量值以及接收或传输的信号或所记录的数据的存储装置。本发明还涉及一种用于安装在井口上的封井器，该封井器包括-框架结构，以及-彼此流体连通地布置的多个阀，其形成被紧固至框架结构的管状管道，其中，所述封井器还包括用于储存测量值、信号或所记录的数据的存储装置。如上所述的封井器还可包括显示器。该显示器可以是平面显示屏、发光二极管显示器、真空荧光显示器、液晶显示器、电致发光显示器、薄膜晶体管显示器、表面传导电子发射显示器或纳米晶体显示器。而且，所述封井器可包括覆盖显示器或监视器以将显示器或监视器不漏流体地密封的透明罩盖。该罩盖可由玻璃或塑料制成。此外，所述封井器可包括控制单元，该控制单元包括存储装置，以及用于与显示器或监视器通信并向显示器或监视器传输数据和/或从显示器或监视器接收数据的通信单
J Li ο该控制单元可包括使控制单元能够往返远程操作中心传输数据的接收和/或发送单元。另外，所述封井器可包括用于感测井内的温度和/或井流体压力的传感器。而且,该封井器还可包括接靠部(docking station),该接靠部使井内的操作工具能够连接至封井器并且被充电或再充电，或者往返于通信单元上传或下载信息或信号。本发明还涉及一种用于运载井下工具通过井口的运载器系统，该运载器系统包括在第一端通过盲帽(blind cap)封闭的防喷器、布置在防喷器中的井下工具、布置成在与第一端相对的第二端封闭防喷器的防喷器阀、与防喷器阀连接的剪切式闸板阀、以及用于将运载器系统连接至封井器或井口的连接器。运载器系统还可包括布置在剪切式闸板阀与连接器之间的第二防喷器阀。
此外，根据本发明的运载器系统可包括布置在不漏流体的壳体的内部并且从系统的外部可见的数字显示器。该显示器可以是平面显示屏、发光二极管显示器、真空荧光显示器、液晶显示器、电致发光显示器、薄膜晶体管显示器、表面传导电子发射显示器或纳米晶体显示器。此外，该运载器系统可包括布置在防喷器阀与连接器之间以断开运载器系统的一部分的断开单元。此外，该运载器系统可包括接靠部，该接靠部布置在防喷器的第一端处以使工具能够与接靠部连接并且被充电、再充电，和/或能够往返于所述工具传送数据。该接靠部可包括通用串行总线(USB)以实现与工具的通信。此外，所述封井器可包括诸如蓄电池的供电单元。此外，该封井器可包括支承结构。另外，所述井下工具可以是无线的并且仅由井下工具中的内部电源驱动。此外，该工具可包括用于充电或再充电以及传输和/或接收信息的电感耦合器。而且，该工具可包括在生产期间接合在流体流中以进行充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。本发明还涉及一种用于在井内执行井介入操作的井介入模块，该井介入模块包括如上所述的封井器和支承结构。此外，本发明涉及一种用于在井内执行井介入操作的井介入模块，该井介入模块包括如上所述的运载器系统和支承结构。该井介入模块还可包括用于将支承结构附接至井口结构或另外的结构的附接装置、导航装置和井操控组件。所述井介入模块还可包括布置在不漏流体的壳体的内部并且从系统的外部可见的数字显示器。在一实施例中，所述导航装置可包括适于调节下潜的井介入模块的浮力的浮力系统。此外，所述井介入模块可具有顶部和底部，所述底部比所述顶部重。在另一实施例中，所述支承结构可以是框架结构。此外，该框架结构可具有外形(outer form)并且限定容纳井操控组件和导航装置的内部空间，井操控组件和导航装置两者都在框架结构的外形之内延伸。此外，所述导航装置可具有用于在水中操纵所述模块的至少一个推进单元。此外，支承结构可以是具有框架结构，该框架结构的高度、长度和宽度对应于标准船运集装箱的尺寸。如上所述的井介入模块还可包括一种用于控制井操控组件、导航装置、浮力系统和介入操作的控制系统。此外，所述支承结构可以是具有外形并且限定容纳控制系统的内部空间的框架结构，所述控制系统在框架结构的外形之内延伸。另外，所述导航装置可包括至少一个用于夹持在另一个结构周围以便将该模块引导到位的引导臂。而且，该导航装置可包括用于检测介入模块的位置的检测装置。
在一个实施例中，浮力系统可包括置换罐(排溢罐，displacement tank)、用于控制罐的充填的控制装置、以及用于当向模块提供浮力以补偿介入模块本身在水中的重量时从置换罐排出海水的膨胀装置。而且，检测装置可包括至少一个图像记录装置。另外，所述井操控组件可包括工具传送系统，该工具传送系统包括用于下潜到井内的至少一个工具和用于经井口将工具下潜到井内的工具下潜装置，并且所述井操控组件还可包括用于连接至井口的至少一个井口连接装置，以及用于至少操作第一井口阀以提供工具经井口连接装置接入井内的井口阀控制装置。此外，该工具传送系统可包括至少一个用于在井内向前驱动工具的驱动单元。另外，井操控组件可包括用于从井口去除保护罩帽的罩帽去除装置。所述井介入模块还可包括用于向介入操作供电的动力系统，例如来自水面船舶的电缆、蓄电池、燃料电池、柴油电流产生器、交流发电机、发生器等供电装置。在一实施例中，该动力系统可包括用于储存从介入操作、例如将操作工具下潜到井内所产生的能量的蓄能系统。在另一个实施例中，动力系统可具有足够的储备能量以便控制系统将井口连接装置与井口分离、将用于供电的电缆与动力系统分离、或者将附接装置与井口结构分离。 此外，所述支承结构可至少部分地由中空构型制成。而且，所述中空构型可封闭容纳气体的闭合件。本发明还涉及一种井介入系统，该井介入系统包括如上所述的井介入模块和用于将介入模块导航到井口或另一个模块上的远程操作的潜水器。在一实施例中，远程操作的潜水器可包括照相机和/或用于与封井器的控制单元通信的通信装置。所述井介入模块还可包括如上所述的介入模块和用于与介入模块和井内的井下工具通信的远程操作中心。在一实施例中，该工具可包括用于充电或再充电并且例如经接靠部传输和/或接收信息的电感稱合器。而且，该工具可包括在生产期间接合在流体流中以例如经接靠部充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。此外，所述井介入系统可包括布置在井内以便感测井内部的温度和/或井流体压力的多个传感器。而且，所述井介入系统可包括井下工具，该井下工具具有用于感测井内部的温度和/或井流体压力的感测装置。此外，所述系统还可包括至少一个用于远程控制介入模块的一部分或全部功能的远程控制装置，该远程控制装置定位在水面上。另外，所述井介入模块可包括至少一个自主(autonomous)通信中继装置,其用于接收来自介入模块的信号、将所述信号转换成无线电传播信号并且将所述无线电传播信号发送至远程控制装置，并且反之亦然，接收和转换来自远程控制装置的信号并将所转换的信号发送至介入模块。在一个实施例中，介入模块或介入模块的零件可由金属如钢或铝制成，或者由重量轻于钢的轻质材料如聚合物或复合材料、例如玻璃或碳纤维增强型聚合物制成。本发明还涉及一种用于运载井下工具通过井口的井系统，该井系统包括-根据本发明的运载器系统，-井，其包括相对于井口布置在至少10米深处的安全阀，其中，该井还包括接靠部，该接靠部能够在井内连接至操作工具以进行充电或再充电并且发送和接收信息和数据，例如与下一计划操作或测井有关的控制指令。在井内自行向前推进的工具，例如井下牵引工具，能够比可以通过通信电缆从井内的工具向水面传递相同的数据量更快地携带一定量的数据量自行向上推进达到水面。而且，所述接靠部可布置在安全阀下方。在一实施例中，所述工具可包括用于充电或再充电并且发送和/或接收信息的电感率禹合器。此外，所述工具可包括在生产期间接合在流体流中以进行充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。 最后，本发明涉及如上所述的封井器、运载器系统或井介入模块用于执行井介入的用途。
以下将参照所附示意图更详细地描述本发明及其许多优点，附图出于说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中图1示出了安装在井口上的封井器，图2示出了介入模块，该介入模块包括准备好安装在封井器上的运载器系统，图3示出了安装在封井器上的图2的介入模块，图4是介入操作的示意图，图5是被接靠在井口上的根据本发明的介入模块的示意图，图6是根据本发明的介入模块的示意图，图7和图8是根据本发明的浮力系统的两个实施例的示意图，图9是介入模块的一个实施例的示意图，图10是介入模块的另一个实施例的示意图，图11示出了井介入系统的一个实施例，图12示出了井介入系统的另一个实施例，图13示出了井介入系统的又一个实施例，图14示出了壳体中的显示器的立体图，图15示出了显示器的截面图，以及图16示出了显示器的另一个实施例的截面图。所有附图均为示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出阐明本发明所需的那些部分，其他部分被省略或仅进行暗示。
具体实施例方式图1示出了安装至布置在深水海床上的井口 2的封井器I。封井器I也可安装至布置在岸上或陆地的井口或者安装至在钻塔或船舶上布置在水上的井口。在下文中，将主要针对海底井口来介绍封井器I，但本发明可适用于所有类型的井口。封井器I包括彼此上下布置并因此彼此流体连通的多个阀3、4。第一阀是环形阀3且其余阀为闸板4。阀3、4是相连的并且形成管状管道14的一部分。在最接近闸板的一端，管状管道与井口 2连接，而在另一端，管状管道可与介入模块100连接。封井器I布置在框架结构形式的支承结构110中，且其连同框架结构一起形成介入模块100。此外，封井器I在其外侧包括显示器5以使得潜水员或远程操作潜水器(也称为R0V)能够读取该显示器。该显示器是数字显示器，以使得可以在屏幕上显示所有种类的信息并且在不改变显示器中的任何设备的情况下可以改变待显示的信息。该井具有若干个传感器，其提供关于井的状态的信息，例如，安全阀向井的顶部发送与它们的位置有关并且与它们是打开还是关闭有关的声信号。显示器因此可与处理单元23连接以将信息显示在显示器上，并且处理单元23因此与包括存储装置的控制单元8连接，以及通信单元9，该通信单元9用于与显示器或监视器和用于感测井内部的温度和/或井流体压力的传感器10通信并向它们和/或在它们之间发送和/或接收数据。通过设置数字显示器和处理单元23，可像桌面上的Pc屏幕一样容易地在显示器上改变信息。在置于水上的岸上、陆地或其他井口 2上，显示器5包括接收和/或传输单元，以使得显示器具有向远程操作中心传输数据的能力。远程操作中心因此可布置在最近的城镇中并且仍能够在不观看显示器5的情况下控制井和因此井口 2的闲置。封井器I还可包括控制单元8，该控制单元8包括使控制单元能够往返远程操作中心传输数据的接收和/或发送单元。与远程操作中心通信并且从其接收数据和/或向其发送数据可借助卫星来进行，并且因此，控制单元或显示器5中包含卫星通信设备。显示器5布置成与管状管道14连接并且紧挨着也称为闸板4的阀。显示器5定位在显示器壳体15的内部，并且显示器的正面被透明前板16覆盖以流体地密封显示器5。显示器壳体15已被安装在管状管道14上并且形成管道的一部分。显示器5连接至管道14内部的传感器10并且将传感器的所测出的数据显示在透过透明前板从封井器的外部可见的显示器5上。传感器测量阀下方的管状管道14内部的状态并且因此还测量井内部的井流体的状态。传感器10感测井内部的井流体的温度和/或压力。该显示器5是平面显示屏，但是也可以是另一类型的显示器，例如发光二极管显示器、真空荧光显示器、液晶显示器、电致发光显示器、薄膜晶体管显示器、表面传导电子发射显示器或纳米晶体显示器。在图2中，封井器I包括控制单元8，该控制单元8还包括存储装置6和用于与显示器5通信的通信单元9。存储装置6用于储存测量值、信号或所记录的数据并且在显示器5后面布置在显示器壳体15中。存储装置6存储来自传感器测量的数据并因此起到“黑匣子”的作用，使得当ROV连接至显示器壳体15时，数据可以由ROV读取或者被读取到ROV的通信匣子中。当ROV浮出至船舶或钻塔时，数据可以被读取到计算机中并进行分析。这样，可以预测接近故障，因为这种故障的标志可以在其加速并造成井内的损坏以及油泥向海洋中泄漏前从井流体状态读取。介入的主要目的的一部分是通过使用数据获取设备来收集与井下生产有关和井状态有关的信息。可能需要井的精确诊断以便确定不希望的性能以及校验来自不同生产开放区的组分和速率。该方法是必要的，目的是为了选择最佳可能的储器和最佳生产管理技术。所述诊断还被用作用于未来更重型的井介入操作的有价值的输入。在图3中，封井器I还包括供电单元13，例如蓄电池，其用于向显示器5、传感器10和控制单元8供电。在另一个实施例中，显示器5、传感器10和控制单元8每一者都包括供电单元13。如在图3中可以看到，供电单元13定位成使得以使ROV能够从封井器I的外部与其连接来对其再充电。罩盖形式的透明前板由玻璃或塑料等透明材料制成。在一个实施例中，控制单元8包括用于将传感器的测量值与该传感器的以前测量值进行比较的分析单元。如果测量值与以前的测量值相同，则新测量值替换旧测量值，并且因此存储装置不会存储任何无效的测量值。封井器I形成用于在井内执行井介入操作的介入模块100的一部分。如在图1-3中可以看到，包括封井器I的介入模块100作为第一介入模块连接至井口 2。随后，包含运载器系统的另一个介入模块连接至包括封井器的第一介入模块，所述运载器系统包括防喷器中的井下工具。图2和3示出了用于运载井下工具171通过海底井口 2的运载器系统210。运载器系统210包括在第一端由盲帽211封闭的防喷器(178)。井下工具171布置在防喷器中，并且在其另一第二端处，防喷器可由防喷器阀205封闭。防喷器阀205与剪切式闸板阀206连接，并且用于将运载器系统连接至封井器I或井口 2的连接器212布置在运载器系统210的底部。由于安全原因，运载器系统210还在剪切式闸板阀206下方包括第二防喷器阀。第一防喷器阀也称为交换阀，并且第二防喷器阀也称为液压主阀。此外，运载器系统210包括布置在第一防喷器阀与第一剪切式闸板阀之间以在不受控的井状况的情况下分离运载器系统的一部分的分离单元213。这样，运载器系统210也可被分离并重新用于其他井介入操作。此外，用于轻型半潜式介入钻塔的基于隔水管的系统可以用于井内的重流体循环。剪切式闸板阀是可由ROV或潜水员或经母带或借助WIF1、3G、声或无线通信从船舶或钻塔操作的控制系统的一部分。剪切式闸板阀被设计成使得其能够贯穿工具切削并且将其完全封闭以形成不漏流体的密封。如在图2和3中可见，运载器系统210还包括接靠部211，该接靠部211布置在防喷器的第一端处以使得工具可以与接靠部连接并且进行充电、再充电和/或往返工具传送数据。该工具然后经过封井器I并随后进入防喷器以接靠在接靠部中。接靠部211包括通用串行总线(USB)以使得当其被接靠在接靠部中时能够与工具通信。井下工具是无线的并且仅由内部电源驱动。该工具具有用于在套管中向前驱动工具的驱动单元和操作单元，例如测井单元、诊断单元、冲击器等操作单元。接靠部211可电子地连接至第二显示器或封井器的显示器以使得潜水员可以在不必从将工具从井中取出的情况下向工具发送操作指令。该工具可以往返控制单元8的通信单元9上传或下载信息或信号。本发明还涉及一种井介入系统200，该井介入系统200包括介入模块100和用于将介入模块100导航到井口 2或另一个海底模块上的远程操作潜水器201。
如图1所示，远程操作潜水器包括照相机202和用于与封井器I的控制单元8通信的通信装置203。井介入系统200还包括布置在井内以便感测井内部的温度和/或井流体压力的多个传感器204。如图3所示，井介入系统200包括具有用于感测井内部的温度和/或井流体压力的感测装置205的井下工具171。当工具已下降到井内时，其连接至接靠部，并且通过感测装置测量的数据上传至封井器I的控制单元8，以使得该数据可以经显示器5传送到潜水员的R0V。潜水员和/或ROV具有通信单元，该通信单元能够与显示器光学地通信并且获得关于井的状态的信息。此外，井下工具具有涡轮179，该涡轮179连接至工具的一端以在位于井内时由流经工具的井流体对工具执行再充电。在进入封井器前，工具必须从井口进入典型地位于井下300米处的安全阀189。显示器5也可包括可由ROV读取的条形码。条形码可以是单独的井的识别标签，和/或其可以显示井的状态。显示器5可具有若干条形码，并且控制单元根据传感器的测量值来确定在显示器上显示哪些条形码。图4示出了用于在海底或海洋油井101上方执行介入操作的井介入模块100。介入模块100例如仅通过将模块100从船舶102的后部的甲板或越过船舶102的一侧103推入海中而从水面船舶102入水。由于介入模块的入水可以仅通过将模块100倾卸到水中而完成，从而可通过更多种类的船舶来实现入水，包括更常见的船舶。因此，介入模块100也可通过例如起重机(未示出)投入水104中。在入水之后，介入模块100如图4所示借助导航装置105或借助远程操纵潜水器(也称为R0V)航行至井101以执行介入。在另一个实施例中，导航装置105包括允许例如位于水面船舶102上的操作人员经由控制系统126远程控制介入模块100的通信装置。用于导航装置105的远程控制信号和为介入模块100提供的电力通过从电缆绞盘107绕出的诸如缆线或细缆的电缆106提供。如图1-5和图9-13所示的位于海床上的井口 120是井101的上端并包括两个井口阀121和用于生产管线(未示出)的连接和用于各种永久和临时连接的终端。阀121通常可被机械地操作，或被液压地操作，或两者兼有。在其顶部，井口 120具有在继续进行其他介入任务之前必须被去除的保护罩帽123。通常，海底井口 120或置于海面之上的井口被承载结构112包围，以在外部单元连接时提供用于井口 120本身的卸载。承载结构112可配设有两个、三个或四个附接支柱113。介入模块100的附接装置111必须适合井口 120上的特定类型的承载结构112，介入模块接靠在该承载结构上。附接装置111可仅通过重力将介入模块支承在承载结构112上，或者附接装置11可包括一个或多个锁止装置以在已执行接靠之后保持模块100在井口 120上就位。介入模块100的接靠通过远程控制来执行。介入模块100被导航至井口 120，通过被旋转而与井口结构对准，并被操控以接靠在所述结构上。这可通过设置在海底介入模块100中的具有推进装置的ROV或导航装置105来完成。为了获得良好的竖向机动性，导航装置105设有适于调节下潜的井介入模块100的浮力的浮力系统117。通过控制介入模块100在下潜时的浮力，可使模块在水104中下沉(负浮力)、维持一定深度(零浮力)或上升(正浮力)。通过利用该原理来提供更好的竖向机动性，甚至可以如利用此类布置结构的潜艇所示例的那样有效地控制重物。在一个实施例中，可使用适当定向的竖向推进单元116执行微小的竖向位置调节。为井介入模块100提供显著增大的浮力所产生的附加效果是降低了模块100的重量施加在井口上的合力。优选地，介入模块100应被保持成接近零浮力，即为“失重的”。这降低了井口 120破裂的风险，否则这种破裂将导致巨大的环境灾害。为了辅助这种接靠程序，导航装置105包括用于检测介入模块100在水104中的位置的检测装置109。使介入模块100能够在水中独立地移动减少了对水面船舶102的要求，这是因为船舶102仅需将介入模块投入水104中，此后模块100能够根据其本身的命令降入水中，从而避免了需要昂贵的特别装备的水面船舶，例如，带有大的升沉补偿起重机系统(未示出)的水面船舶。此外，介入模块100的下部重于介入模块的上部。这样的目的是确保模块在下潜时不会倒置，从而使得模块100的底部而不是顶部面对井口结构或待在其上安装介入模块100的另一模块。介入模块100可通过组合的电力/控制电缆106、通过独立的电缆或甚至无线地执行远程控制。由于介入模块100包括能够使模块在水中自由移动的导航装置105，所以不需要导引线或其他外部引导机构来使模块接靠到井口 120上。在某些情况下，需要断开水面船舶102与模块100之间的线缆连接件108、118，并且在这些情况下，本发明的模块仍然能够继续运行。此外，不需要投入其他潜水器例如ROV来控制介入模块。这使操作更简单，水面船舶102具有更大的灵活度，例如，远离接近的物体等。导航装置可具有推进单元115、116、检测装置109和/或浮力系统117。如果模块100的导航装置105具有推进单元115、116和检测装置119两者，则推进单元能够将模块移动到另一模块上或海床上的井口结构上的适当位置。如果模块100仅具有浮力系统117，则仍需要远程操作的潜水器来将模块移动到位，但浮力系统使导航更加容易。此外，当模块100的底部重于顶部时，确保了模块总是具有正确的定向。根据本发明的井介入模块100、150、160由可在其上安装介入模块的各种子系统的支承结构110形成。支承结构110包括用于以可去除的方式将支承结构110附接到井口120的结构112上或井口的其他结构上的附接装置111。因此，附接装置111允许介入模块100被接靠在井口 120的顶部上。在另一个实施例中，第二介入模块160的附接装置111可被接靠在已被接靠在井口 120上的第一介入模块150的顶部上。第一模块用于去除井口120的罩帽，而第二模块用于在介入操作中将工具投入井101内。当一个介入模块在井101内操作时，另一个介入模块安装有另一工具，以用于在井内执行第二操作，也称为第二轮操作。当用于第二轮操作的模块可用时，将该模块倾卸到水104中并在井口 120附近等待以准备在“第一轮操作”完成时安装。这样，可在执行前一轮操作的同时执行用于下一轮操作的工具的安装。因此，每个模块可安装有能够减轻模块在井口120上的重量的一个专用工具，因为模块不具有带有大量工具和用于操纵这些工具的装置的大型工具传送系统170。此外，不存在工具被卡在工具传送系统170内的风险。另外，它们可以更特别地为特定用途设计，因此可针对工具构建其他辅助装置，而这不可能在工具传送系统170中实现。如图5所示，介入模块100包括井操控组件125，该井操控组件125能够使介入模块执行完成介入作业所需的各种井介入操作。此外，介入模块100具有导航装置105，该导航装置105带有用于使模块在水104中侧向移动的推进单元115、116。但是，推进单元115、116也可被设计成使模块100上下移动。另外，介入模块100具有用于控制井操控组件125、导航装置105和介入操作例如在井101内操作的工具171的控制系统126。支承结构110制造成允许水通过该结构，从而使任何水流可作用在其上的截面积最小。因此，可通过减小模块的阻力而使模块100更快地在水中航行。此外，开口结构使得能够更容易地接近介入模块100的构件。在另一个实施例中，支承结构110至少部分地构造为管架结构，因为这种结构使重量最轻。因此，支承结构110可从中空构型例如管设计而成，以使结构的重量更轻。这种重量轻的介入模块使得当模块被接靠在井口 120上时井口 120上的重量减轻，从而降低损坏井口的风险。此外，重量轻的介入模块能够使模块100例如更易于操纵，例如在登上水面船舶102时。支承结构110可由金属例如钢或铝制成，或者由轻于钢的轻质材料如复合材料、例如玻璃纤维或碳纤维增强型聚合物制成。支承结构110的某些零件也可由聚合材料制成。介入模块100的其他零件也可由金属例如钢或铝制成，或者由轻于钢的轻质材料如聚合物或复合材料、例如玻璃纤维或碳纤维增强型聚合物制成。介入模块100的这些其他零件可为介入模块100的附接装置；井操控组件125 ;导航装置105 ;推进单元115、116 ；控制系统126 ;检测装置109 ;展开介入媒介例如本地线缆的绞盘127 ;工具交换组件；工具传送系统170 ;蓄能系统119等装置的至少一部分。支承结构110也可由封装了气体的中空构型制成，从而当潜入海中时进一步为模块100提供浮力。图6示出了介入模块的一个实施例的支承结构110如何将导航装置105、控制系统126和井操控组件125完全容纳在框架的外形之内。因此，支承结构110保护导航装置105、控制系统126和井操控组件125免于与例如海床或水面船舶102上的物体发生碰撞。因此，介入模块100能够承受在其下降时撞击海床，并例如当等待被接靠在井口 120上时直接置于海床上。为了执行井介入，井口 120的罩帽必须被去除，随后如图9所示将工具投入井101内。因此，接靠在井口 120上的第一介入模块150是其中井操控组件125包括用于去除保护罩帽123的装置的模块。在下一介入步骤中，包括用于将工具171配制在井101内的装置的第二介入模块160被接靠在第一介入模块150上。在另一个实施例中，第一模块150和第二模块160可如图5和图10所不包含在一个模块内。检测装置109使用超声波、声学装置、电磁装置、光学装置或它们的组合来检测模块100的位置并将模块导航到井口 120或另一模块上。当使用导航技术的组合时，检测装置109可检测模块100的深度、位置和定向。可使用超声波来测量介入模块100下方的水深并确定竖向位置，同时，可使用陀螺仪来确定介入模块的定向。可使用一个或多个加速计来确定在水平面中相对于已知初始位置的运动。这种系统可提供关于介入模块100的完整位置信息。在另一个实施例中，检测装置109包括至少一个图像记录装置，例如摄像机。此夕卜，该图像记录装置包括用于经由控制系统126将图像信号传送至水面船舶102的装置。摄像机优选被定向成在接靠程序期间显示介入模块100的附接装置111及井口 120。这使得操作人员能够例如在模块被接靠在井口 120上时通过可视图像引导介入模块100。如图5所示，图像记录装置可被安装在介入模块100的支承结构110上的固定位置处，或被安装在可由操作人员远程控制的转向座上。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，该可视图像系统可包括任何数量的适当光源，以照亮可视图像系统的光路内的物体。在另一个实施例中，图像记录装置还包括用于分析所记录的图像信号的装置，从而例如能够使自主导航系统借助于可视图像移动介入模块100。
为了实现介入模块100在下潜时的更好的机动性，必须能够维持该介入模块100在水104中的竖向位置，并且同时能够在水平面中移动，并能围绕竖直轴线114旋转，从而允许附接装置111与井口 120的承载结构112的附接支柱113对准以便执行接靠。水平机动性及旋转可由一个或多个推进单元115、116例如推力器、喷水式推进器或任何其他适当的水下推进装置提供。在一个实施例中，推进单元115、116被安装在介入模块100上的固定位置上，S卩，每个推进单元115、116相对于介入模块100具有固定的推力方向。在本实施例中，使用至少三个推进单元115、116来移动模块100。在另一个实施例中，来自一个或多个推进单元115、116的推力方向可通过旋转推进单元本身或通过例如利用方向舵装置等引导水流来控制。这种设置可以通过与所述单元被固定在介入模块100上的情况相比以数量更少的推进单元115、116来实现全部机动性。介入模块100可远程操作、通过自主系统操作或两者结合。例如，在一个实施例中，模块的接靠由远程操作人员执行，但自主系统在模块100被附接至井口 120保持例如零浮力。浮力系统117还可提供用于考虑例如温度或盐度引起的周围海水密度的变化而调节浮力的装置。图7和图8示出了浮力系统117的两个不同的实施例。一般而言，浮力系统117必须能够置换/排放与介入模块100本身的总重量对应的质量的水。例如，如果模块重30吨，则被置换的水的质量必须为30吨，大致对应于30立方米的体积，以形成零浮力。但是，并不需要将全部体积充填水以使模块100下降，因为这样会使模块很迅速地下沉。因此，浮力系统117的一部分可布置成永久向模块提供浮力，而浮力系统117的另一部分可置换一定体积以将浮力从负浮力调节为正浮力。浮力系统117的永久浮力可由充填有气体或适当的低密度材料如合成泡沫的置换罐130的密封隔室提供。最小浮力将取决于模块100下降时所受的阻力。类似地，可获得的最大浮力应选择为使模块100能够以合理的高速度上升以允许方便的操作，但该速度不高于模块100的安全航行所规定的速度。图7示出了包括可被充填海水或气体例如空气的置换罐130的浮力系统117。为了增加模块100的浮力，将气体导入罐130内，从而置换海水。为了降低浮力，通过控制装置131将气体从罐130导出，从而使海水进入。用于控制对罐充填海水的控制装置131可仅为一个或多个使罐130内的气体逸出的远程操作阀。该罐可具有开口底部，或其可完全封装内容物。在开口罐的情况下，当气体逸出时水将自动充满罐130，但在封闭罐的情况下，需要进口阀来允许水进入罐130。
图8示出了一浮力系统，该浮力系统包括可由膨胀装置132充胀的多个可充胀装置140。可以设想任何数量的可充胀装置140，例如，一个、两个、三个、四个、五个或更多。可充胀装置140可为气球、气密囊袋等形式，并且例如当介入模块100在介入程序之后要上升到海面时可被充胀以增加浮力。膨胀装置132可包括压缩气体，例如空气、氦气、氮气、氩气等。或者，可充胀装置140的充胀所需的气体通过化学反应产生，类似于用于汽车中的气囊的充胀的系统。可充胀装置140必须由足够牢固以承受期望的操作深度处存在的水压的材料制成。此类材料可为使用芳族聚酰胺或碳纤维增强型聚合物材料、金属或任何其他适合的增强材料。如图8所示的浮力系统117可以能可选地包括用于部分或完全从可充胀装置440释放气体或甚至用于释放整个可充胀装置140本身的装置。在一个实施例中，介入模块100、150、160具有平行于井101的纵向长度的纵向轴
线，并且所述模块围绕其纵向轴线重量对称。这种对称的重量分布确保了介入模块100在被接靠到井口上时不会扭转井口 120和相关的井口结构。在另一个实施例中，浮力系统117适于确保浮力作用于其上的浮力中心位于与介入模块100的质心相同的纵向轴线上，并且浮力中心位于质心上方。本实施例确保了介入模块100的方向稳定性。如图5所示，介入模块100、150、160包括定位在模块上的动力系统119。动力系统119可呈连接至水面船舶102的电缆106的形式或呈蓄电池、燃料电池、柴油电流产生器、交流发电机、发生器等本地供电装置的形式。在一个实施例中，动力系统119对井操控组件125和/或使用液压、加压气体、电等能量的模块的其他装置供电。通过向介入模块100提供本地供电装置或储备电力，介入模块能够从井口 120或另一个模块自行释放，并且如果需要的话，能够提升井101内的工具。这至少使得介入模块100能够在出现损坏或其他紧急情况的情况下自行浮上水面。在另一个实施例中，本地供电装置允许介入模块100在无外部电源的情况下独立地执行部分介入程序。在某些实施例中，动力系统119包括用于储存从介入操作例如操作工具171下潜到井101内所产生的能量的蓄能系统133。在一个这样的实施例中，蓄能系统133包括当工具171在井101内下降时所释放的能量的机械储存，该储存的能量可用于以后提升工具。蓄能系统133可包括机械储存装置，该机械储存装置能够是任何种类的张紧系统、气动储存装置、液压储存装置或任何其他适当的机械储存装置。通过为介入模块100提供蓄能系统133，例如操作所需的电力的要求容量由于所储存的能量的重复利用而降低。当然，介入模块100可包括两个或更多个供电装置的任何组合。此外，介入模块100的动力系统119可由用于从水面上方向介入模块供电的至少一条电缆106供电。电缆106通过连接件108以可分离的方式连接至介入模块100，所述连接件108能够使电缆在水面船舶102需要移动的情况下容易地与介入模块分离。这种情况在图9中示出，其中电缆106刚好分离。电缆106可适合为介入模块100供应来自水面船舶102的电力并且例如可作为缆线或细缆提供。与水面船舶102通信使得介入模块100能够被远程操作并且将各种测量和状态数据传回船舶。介入模块100可通过有线地或无线地与水面船舶102或与下潜的或水面上的其他单元通信。通信导线可以是作为单独的电缆或作为电缆内的单独的线提供的专用通信线，或电力传输导线连接，例如电力电缆。在另一个实施例中，如图11和图12所示，介入模块100包括无线通信装置，例如无线电频率通信、声学数据传输、光链路或任何其他适当的无线水下通信装置。可直接执行与接受器的通信，或通过代理、即中间发送器和接收器单元例如中继设备190执行。通信装置可实现双向或单向通信，这种通信从介入模块100传送诸如在接靠程序期间的视频反馈、位置、当前深度读数、子系统的状态或例如来自井101内的其他测量数据之类的数据。对介入模块100的通信例如可为对返回数据、移动操作、用于井操控组件的控制数据即控制实际介入过程本身等的需求。在一个实施例中，控制系统126包括有线和无线通信装置两者，例如，使得可通过导线传输高带宽要求的视频反馈，直到介入模块100被接靠在井口 120上为止。当模块已被接靠时，可借助中继设备190无线地执行较低带宽要求的通信，例如在介入本身期间所
需的通信。如果例如与电力电缆结合的通信导线从介入模块100被释放，则在任何表面或下潜的船舶与介入模块之间没有物理连接，因为介入模块仍可通过无线连接180、191控制。因此，在一个实施例中，控制系统126包括用于使向系统供电的电缆分离的分离装置108、用于将介入模块100连接至船舶102的线缆或附接装置111。继分离之后，介入模块100继续依靠其自身的电源工作。当电缆已从介入模块100被释放并在水面船舶102上被回收时，船舶可自由航行离开其位置，例如，以避免来自浮动障碍如冰山、船只等的危险。如所述的，为了执行实际介入任务，模块100包括井操控组件125，该井操控组件125可为罩帽去除装置134或工具传送系统170。工具传送系统170包括至少一个用于下潜到井101内的工具171和用于将工具通过进口 120下潜到井101内的工具下潜装置172。将工具传送系统170的工具下潜装置172安装在模块100上使得能够独立于水面船舶102操纵工具。这确保了井口 120不会承受来自例如从井口 120延伸至水面船舶102的长导线或导引线的任何过大的应变或扭矩。这种应变或扭矩是极不希望的，因为其最终可能引起井口 120破裂，这种破裂有可能引起巨大的环境灾害。为了将井操控组件125连接至井口 120，该组件还包括至少一个井口连接装置173和用于至少操作第一井口阀121的井口阀控制装置174，以使工具通过井口连接装置173进入井101内。井口通常具有机械或液压地操作的阀。因此，由介入模块控制系统126控制的井口阀控制装置174包括用于操作阀控制装置如机械臂或液压接头的装置，以及用于将所需的机械或液压力传送至阀控制装置的系统。工具浸没装置172可为绞盘127，该绞盘127展开连接至工具以便将工具下潜到井101内的介入媒介如本地线缆、编织绳或轻质复合缆索，并且当从井上拉工具时盘绕介入媒介。井介入通常需要通过线缆、盘绕管等将工具下潜到井101内。在井101的一部分未大致竖直的情况下，可使用井下牵引车作为驱动单元来将工具一直驱动到井内的适当位置。井下牵引车是能够在井下推动或拉动工具的任何种类的驱动工具，例如Well Tractor 。支承结构110是具有对应于标准船运集装箱的尺寸的高度、长度和宽度的框架结构。船运集装箱可具有不同尺寸，例如美国军队使用的8英尺(2. 438m)立方体(2. 44mX 2. 44mX 2. 44m)单元,或后来的标准化集装箱,其具有更长的长度,例如10英尺(3. 05m)、20 英尺(6. 10m)、40 英尺(12. 19m)、48 英尺(14. 63m)和 53 英尺(16. 15m)。欧洲和澳洲的集装箱可稍宽，例如宽2英寸(50. 8mm)。连接装置173通常包括用于连接至井口 120并用于当未工具未被配置时提起工具的防喷器178。此外，连接装置173通常包括油脂喷头，该油脂喷头用于在工具下潜装置172周围建立紧密密封而同时仍允许工具下潜装置通过密封部以便将工具移入和移出井101。在一个实施例中，控制系统126包括用于分离井口连接装置173的分离装置108，从而使防喷器178能够与井口 120分离。在紧急情况下，该工具包括用于在工具在井下卡住的情况下从工具释放缆索的释放装置。在又一个实施例中，动力系统119具有一定量的储备电力，该储备电力的量足够大以便控制系统126将井口连接装置173与井口 120分离、将用于供电的电缆与动力系统119分离、将线缆与模块分离或将附接装置111与井口结构分离。这样，即使例如由于水面船舶102遇到风险而需要使缆索分离，介入模块100也可重新浮上水面。在一个实施例中，可通过使介入模块100配设有能够实现所需的操作的适当数量的蓄电池来提供所需的储备电力。井介入模块100、150还可包括当工具未被配置时贮藏在工具交换组件中的两个或更多个工具。由控制系统126控制的工具交换组件能够实现两个或更多个工具之间的工具交换，从而允许在不需要模块重新浮上水面或其他外部影响的情况下，通过同一模块执行需要不同工具的多个介入操作。除带有工具的构型外，常见的介入操作需要井操控组件125的至少一个附加构型。如所述的，该附加构型可为包括罩帽去除装置134的罩帽去除组件151，如图9所示。这种罩帽去除装置134可适于根据井口 120和/或保护罩帽123的设计来拉动或旋松井101的保护罩帽123。此外，罩帽去除装置134可适于使罩帽123振动以松动可能已经沉积在罩帽上的碎屑和沉淀物。如所述的，罩帽去除组件151可被安装在专用于作为罩帽去除模块150的特制介入模块上。该罩帽去除模块150可适于允许后续的介入模块100、160在附接至井口 120时被增设地接靠在其本身上。图9所示的模块包括朝向支承结构110的顶部的接纳装置155，其中接纳装置155适于接纳后续的介入模块100、160的附接装置111。在图9所示的实施例中，缆索此时已与模块100分离以便被水面船舶102回收。罩帽去除模块150的控制系统此时通过无线链路与水面船舶102通信连接。如图12所示，海底井介入系统100的某些实施例包括至少一个自主通信中继设备190，其用于从介入模块100、150、160无线接收水中传播信号、将所述信号从模块100转换为无线电传播信号191并且将所述无线电传播信号传输至远程控制装置192，并且反之亦然，接收和转换来自远程控制装置的信号并且将所转换的信号传输至介入模块100。在一个实施例中，自主通信中继设备190被设计为浮子并具有悬挂在下方的弹性通信电缆194、199。通信中继设备190可为小船、小艇、浮子或任何其他适当的漂浮结构。优选地，中继装置190包括导航装置105，该导航装置105能够使中继设备190从水面船舶102被远程控制，例如，以维持特定位置。而且，在某些实施例中，中继装置190包括用于检测其当前位置的装置，例如用于全球定位系统(GPS)的接收器193。在图11中，弹性通信电缆194、199悬挂在船舶102下方，其中电缆的端部具有用于与第一模块100、150和第二模块100、160通信的装置。
往返介入模块100的无线电通信在水下通信装置与水面上方通信装置如例如从图12所见的天线192之间中继。水下通信装置可为连接至介入模块100 (参见图13)的导线，或者其可以是例如利用无线电频率信号或光学的或声学信号进行无线水下通信的装置。如果使用无线通信，则通信中继设备190可适于将水下通信装置下降到深水处，例如，到达水深的10-100%、或25-75%或甚至40-60%的深度。这限制了所需的水下无线传输距离，因为需要避免电磁辐射在海水中的过大传输损失。无线电传播通信可通过水面船舶102或例如远程操作中心发生。图13示出了一实施例，其中中继设备190的水下通信装置是连接至介入模块100并且可在介入模块下降时从中继设备190拉出的通信导线199。中继设备190可设有用于绕出导线199的装置，或者所述导线可仅在模块下降时由于介入模块100的重量而被从卷轴拉出。导线199可通过电子机械装置例如绞盘或通过纯机械装置例如张紧系统提升。利用了根据本发明的井介入因此包括以下步骤将水面船舶102定位在井口 120附近，将井介入模块100连接至船舶上的线缆，通过推动井介入模块100越过船舶的边缘而将该模块从水面船舶102倾卸到海中，控制介入模块100上的导航装置105，将模块100移动到井口 120上，将模块100连接在井口 120上，控制控制系统126以执行一个或多个介入操作，在执行所述操作之后将模块100与井口 120分离，以及通过拉拽线缆而将模块100回收到水面船舶102上。水面船舶102不需要被精确地定位在井口 120上方，因为模块100独立地航行并且不从所述船舶悬挂。此外，由于模块100可仅被推动越过水面船舶102的一侧103，因此将介入模块配置到水中的通常关键的现有技术程序得以明显简化。这使得介入模块100能够在否则不能够进行介入操作的不利条件下进行配置。而且，由于模块100是远程操作的，所以不需要配置另外的潜水器，例如R0V，从而进一步简化了介入操作。在根据本发明的介入方法的某些实施例中，在第一模块之后或与第一模块同时顺次倾卸一个或多个另外的井介入模块。当第一介入模块执行其指定操作时，可在水面船舶102上准备下一介入模块并将其投入海中以朝井口 120下降。当第一介入模块已执行其操作时，第一介入模块可通过其自身的装置返回水面而第二介入模块在井口 120附近等待被接靠在井口上。与需要通过起重机例如经由一组导引线将多个介入模块下降到井口上的情形相比，通过提供等待的第二介入模块可以实现从一个介入模块到下一介入模块的快速变换。在一组导引线的情形下，需要更多的时间来执行介入。在井介入系统200的另一个实施例中，该系统包括上述介入模块100及远程操作中心。这在与置于水上的井口 2协同工作时特别有用，因为其允许在不使用浮子的情况下并且仅通过诸如卫星等通常的无线电通信装置进行通信。本发明还涉及一种用于运载井下工具171通过井口 2的井系统500。井系统500包括运载器系统210,该运载器系统210包括在第一端处由盲帽封闭的防喷器178、布置在防喷器中的井下工具171、布置成使得其在与第一端相对的第二端处封闭防喷器的防喷器阀205、以及用于连接至封井器或井口的连接器212。系统210还包括具有井口和安全阀的井，该安全阀相对于井口布置在至少10米、优选地至少100米、并且更优选地至少250米深处。该井还包括接靠部，该接靠部能实现与井内的操作工具12连接以进行充电或再充电并且传输和接收信息和数据，例如与下一计划操作或测井有关的控制指令。井系统500还可包括封井器1、运载器系统或介入模块100以及远程操作中心，从而实现具有位于水上的井口 2，以通过井下工具的控制单元或显示器往返操作中心传输数据。往返远程操作中心传输数据可通过任何形式的有线或无线通信、例如通过卫星等进行。井下工具171可包括用于充电或再充电并且传输和/或接收信息的电感耦合器。接靠部同样可包括电感耦合器，该电感耦合器使工具171能够连接至接靠部以进行充电或再充电并且传输和/或接收信息。井下工具171还可包括在生产期间接合在流体流中以进行充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。在图14中，示出了显示器被包含在壳体20中，该壳体20密封显示器布置在其中的空间21。壳体20由将显示器与外部的温度和/或压力热隔离和/或压力隔离的材料制成，以使得所述空间中的温度和/或压力被维持在预定范围内。在图15和16中，示出了壳体包括由透明材料制成的面板27，该面板27布置成压向密封元件29以密封空间21。在壳体20中，布置有用于控制温度和/或压力的环境控制装置22。在图15中，环境控制装置22包括用于通过冷却或加热空间21中所包含的流体28来将显示器的温度保持在预定范围内的热交换器装置24。在图16中，该环境控制装置包括容纳气体的腔室25和用于使气体进入空间21以使显示器周围的空间中的压力升高或者使气体从该空间进入腔室以使空间21内的压力降低的阀26。环境控制装置22还可包括用于蓄积壳体20内的压力和/或温度差异的蓄能器。如图15所示，壳体被充填液体28以控制显示器周围的温度和/或压力。液体可以是易于冷却或加热的冷却剂，以便为了保持数字显示器工作而将所述温度和/或压力维持在预定范围内。处理单元23可布置在壳体的内部并因此使用与数字显示器相同的环境控制装置与高温和/或高压或高温度变化和/或压力变化隔离。显示器本身也可被充填流体28并且显示器内部的元件例如电路板可由密封蜡或漆密封以将显示器中的电连接件电气地隔离。显示器还可包括与处理单元连接并且借助橡胶罩盖密封的简单键盘。因此，现场工程师或潜水员可以按键以改变屏幕显示，从而获得更多信息。处理单元可布置在封井器中、介入模块中或井内并且连接至显示器，以传送诸如阀是否处于安全模式的信息。因此，处理单元可以用作结合坠毁从飞机获知的黑匣子。在风暴或飓风、例如Katrina的情况下，可以很迅速地断开与操作工具的连接，以使得井下操作工具还没有位于准备从井口或封井器断开的防喷器中。因此，当下潜以对飓风经过之后的状况进行检查时，主屏障的位置是未知的。为了避免Deep Water Horizon状况，需要在进入井之前了解形成“盖子”的阀和井的主屏障的位置。通过设置显示器，可以通过显示器读取井的所有种类的状态信息，以使得第三方运营公司可以继续操作而不会产生灾害。显示器可具有某一种类的识别或存取键，以使得不是所有操作人员都被允许查看该信息。待显示的其他种类的信息是工具例如井下牵引车171的位置；安全阀、防喷器阀、封井器阀/闸板的位置；任何激活的警报；最后一次位置或测量的时间；工具的电池可用时间；由工具执行的操作步骤等。通过具有井下工具171，例如自行推进的井下牵引车和在井内前移的其他工具，可以比现有技术井通信系统更快地将数据传送至水面，因为井下牵引车能够比使用已知通信系统可以将相同的数据量从井内的工具传送至水面更快地以巨大的数据量自行向上推进至水面。平面显示屏也称为平面屏幕或CRT屏幕并且平面显示屏的示例是等离子显示器、液晶显示器(IXD)、有机发光二极管显示器(0LED)、发光二极管显示器(LED)、电致发光显示器(ELD)、表面传导电子发射显示器(SED)或也称为纳米发射显示器(NED)的场发射显示器(FED)。发光二极管显示器是指使用发光二极管来形成可读文字或其他信息的显示器。真空荧光显示器是指包含用于显示信息的真空荧光的显示器。液晶显示器是指包含用于显示信息的液晶的显示器。电致发光显示器是指包含用于显示信息的电致发光的显示器。薄膜晶体管显示器是指包含用于显示信息的薄膜晶体管的显示器。表面传导电子发射显示器是指包含用于显示信息的表面传导电子运载器的显示器。纳米晶体显示器是指包含用于显示信息的纳米晶体的显示器。流体或井流体是指井下油气井内可能存在的任何种类的流体，诸如天然气、油、油泥、原油、水等。气体是指井、完井或开孔中存在的任何种类的气体组分，而油是指任何种类的油组分，诸如原油、含油流体等。因此，气体、油和水流体都可以包括分别不同于气体、油和/或水的其他成分或物质。套管是指关于油或天然气生产的在井下使用的任何种类的管道、管、管件、衬套、管柱等。在工具不能全部下潜到套管中的情况下，可以使用井下牵引车来将工具一直推动到井内的适当位置。井下牵引车是能够在井下推动或拉动工具的任何种类的驱动工具，例如WeU Tractor 。尽管上文已结合本发明的优选实施例描述了本发明但对于本领域技术人员来说将显而易见的是在不脱离如通过以下权利要求限定的本发明的前提下可以设想若干个改型。
权利要求
1.一种用于安装在井口(2)上的封井器(1)，包括-多个阀(3，4)，所述多个阀布置成彼此流体连通、相连并且形成管状管道，其中，所述封井器还包括从所述封井器的外部可见的显示器(5 )。
2.根据权利要求1所述的封井器，其中，所述显示器是数字显示器。
3.根据权利要求1所述的封井器，还包括封闭一空间(21)的壳体(20)，所述显示器布置在所述空间中。
4.根据权利要求3所述的封井器，其中，所述壳体可由将所述显示器与外部温度和/或压力热隔离和/或压力隔离的材料制成，以使得所述空间中的温度和/或压力被维持在预定范围内。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的封井器，其中，所述壳体包括用于控制所述壳体内的温度和/或压力的环境控制装置(22)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，其中，所述显示器与处理单元(23)连接以将信息显示在所述显示器上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，还包括用于存储测量值和所接收或发送的信号或所记录的数据的存储装置(6)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，其中，所述显示器是平面显示屏、发光二极管显示器、真空荧光显示器、液晶显示器、电致发光显示器、薄膜晶体管显示器、表面传导电子发射显示器或纳米晶体显示器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，还包括控制单元(8)，所述控制单元包括存储装置，以及用于与所述显示器或监视器通信并向所述显示器或监视器发送数据和/或从所述显示器或监视器接收数据的通信单元(9 )。
10.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，其中，所述控制单元包括使所述控制单元能够往返远程操作中心传输数据的接收和/或发送单元。
11.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，还包括用于感测井内部的温度和/或井流体压力的传感器(10)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的封井器，还包括接靠部(11)，所述接靠部使井内的操作工具(12 )能够连接至所述封井器并且被充电或再充电，或者往返于所述通信单元上传或下载信息或信号。
13.一种用于运载井下工具通过井口的运载器系统(210)，包括-在第一端由盲帽封闭的防喷器(178)，-布置在所述防喷器中的井下工具(171)，-布置成在与所述第一端相对的第二端封闭所述防喷器的防喷器阀(205)，-与所述防喷器阀连接的剪切式闸板阀(206)，以及-用于将所述运载器系统连接至封井器或井口的连接器(212)。
14.根据权利要求13所述的运载器系统，还包括布置在不漏流体的壳体的内部并且从所述运载器系统的外部可见的数字显示器。
15.根据权利要求13-14中任一项所述的运载器系统，还包括接靠部(211)，所述接靠部布置在所述防喷器的第一端处，以使所述工具能够与所述接靠部连接并且被充电、重新充电，和/或所述接靠部能够往返于所述工具传送数据。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的运载器系统，其中，所述井下工具是无线的并且仅由所述井下工具中的内部电源驱动。
17.根据权利要求13-16中任一项所述的运载器系统，其中，所述工具包括用于充电或再充电以及发送和/或接收信息的电感耦合器。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的运载器系统，其中，所述工具包括在生产期间接合在流体流中以进行充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。
19.一种用于在井内执行井介入操作的井介入模块(100)，包括根据权利要求1-12中任一项所述的封井器，以及支承结构(110)。
20.一种用于在井内执行井介入操作的井介入模块(100)，包括根据权利要求13-18中任一项所述的运载器系统，以及支承结构(110)。
21.根据权利要求19或20所述的井介入模块，还包括-用于以可去除的方式将所述支承结构附接至井口的结构或附加结构的附接装置 (111)，以及-井操控组件(105)。
22.根据权利要求19或21所述的井介入模块，还包括布置在不漏流体的壳体(20)的内部并且从所述系统的外部可见的数字显示器(5)。
23.—种井介入系统(200)，包括-根据权利要求19-22中任一项所述的井介入模块(100)，以及-用于将所述井介入模块导航到所述井口或另一模块上的远程操作潜水器(201)。
24.根据权利要求23所述的井介入系统，其中，所述工具包括用于充电或再充电并且例如经所述接靠部发送和/或接收信息的电感耦合器。
25.根据权利要求23-24中任一项所述的井介入系统，其中，所述工具包括在生产期间接合在流体流中以便例如经所述接靠部充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的井介入系统，还包括布置在井内以便感测井内部的温度和/或井流体压力的多个传感器(204)。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的井介入系统，还包括井下工具(171)，所述井下工具具有用于感测井内部的温度和/或井流体压力的感测装置(205)。
28.一种用于运载井下工具通过井口的井系统(500)，包括-根据权利要求13-18中任一项所述的运载器系统(210)，-井，其包括相对于所述井口布置在至少10米深处的安全阀，其中，所述井还包括接靠部，所述接靠部使得能够在井内连接至操作工具(12)以进行充电或再充电以及发送和接收信息和数据，例如与下一计划操作或测井有关的控制指令。
29.根据权利要求28所述的井系统，其中，在井内自行向前推进的工具，例如井下牵引工具，能够比通过通信电缆从井内的工具向水面传送相同的数据量更快地携带一定量的数据量自行向上推进达到水面。
30.根据权利要求28或29所述的井系统，其中，所述工具包括用于充电或再充电以及发送和/或接收信息的电感耦合器。
31.根据权利要求28-30中任一项所述的井系统，其中，所述工具包括在生产期间接合在流体流中以进行充电或再充电的旋转装置，例如涡轮。
32.根据权利要求1-12运载器系统或根据权利要求中任一项所述的封井器、根据权利要求13-18中任一项所述的19-22中任一项所述的井介入 模块用于执行井介入的用途。
全文摘要
本发明涉及一种用于安装在井口上的封井器，所述封井器包括彼此流体连通、相连并且形成管状管道的多个阀。此外，本发明涉及一种运载器系统、一种井介入模块、一种井介入系统和一种井系统。
文档编号E21B33/076GK103003518SQ201180034277
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年7月12日
发明者J·哈伦德巴克, L·曼格尔 申请人:韦尔泰克有限公司