介入防喷器和井介入工具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于被安装在井口或采油树上的介入防喷器，其包括多个阀（3、4），所述阀布置成彼此流体连通、被连接到包围一腔体的管件上并形成该管件，所述腔体在所述介入防喷器被安装到井口上且井口中的至少一个插塞（37）已被移除时与该井口流体连通，其中，所述介入防喷器还包括降压系统（1），所述降压系统包括腔室（6）和布置在所述腔室内部的将所述腔室分成第一腔室部（8）和第二腔室部（9）的活塞（7），所述第一腔室部与所述腔体流体连通，所述第二腔室部填充有可压缩流体，诸如气体。此外，本发明还涉及一种井介入工具（100）、一种井介入系统（200）和一种井介入方法。
【专利说明】介入防喷器和井介入工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于被安装在井口上的介入防喷器(intervention blowoutpreventer)，其包括多个阀，所述阀布置成彼此流体连通且被连接到包围一腔体的管件上并形成该管件，所述腔体在防喷器被安装到井口上且井口中的至少一个插塞已被移除时与井口流体连通。此外，本发明涉及一种井介入工具、一种井介入系统和一种井介入方法。
【背景技术】
[0002]在介入井之前,需要拔出顶部插塞(crown plug),以提供对井的进入。井可位于海平面之下2000米处，导致在待拉拔的插塞上作用相当大的压力，所述压力经常比井中的压力大。则用于拉拔插塞的工具必须提供克服来自插塞上方的水柱的压力以及克服井中的较低压力所施加的拉力的力。
[0003]一些拉拔工具锚定在连接到位于井口的顶部上的BOP上的防喷管(润滑器，lubricator)内部。为了提供拉拔深水井中的插塞所需的力，需要根据由锚定件施加到防喷管上的力的大小重新设计防喷管，以使防喷管能够承受这种锚定力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是全部地或部分地克服现有技术中的上述缺陷和缺点。更具地体，本发明的目的是提供一种改进的防喷器或介入工具，使得其易于拉拔井口或采油树中的插塞，诸如顶部插塞。
[0005]通过根据本发明的解决方案能够完成从以下的说明中将变得显而易见的上述目的以及多个其它目的、优点和特征，本发明的技术方案涉及一种用于被安装在井口或采油树上的介入防喷器，其包括:
[0006]-多个阀，所述阀布置成彼此流体连通且被连接到包围一腔体的管件上并形成该管件，所述腔体在介入防喷器被安装到井口上且井口中的至少一个插塞已被移除时与井口流体连通，
[0007]其中所述介入防喷器还包括一腔室和布置在所述腔室内部的将所述腔室分成第一腔室部和第二腔室部的活塞，所述第一腔室部与所述腔体流体连通，所述第二腔室部填充有可压缩流体，诸如气体。
[0008]通过具有这种腔室和活塞形式的降压系统，介入防喷器内部的压力能够大大降低，由此减小了拉拔插塞所需的力的大小。
[0009]此外，所述腔体可具有第一压力，并且所述介入防喷器还可包括用于通过使所述腔体中的流体流入到所述第一腔室部中来控制所述腔体中的压力的控制设备，诸如阀。
[0010]在一个实施例中，所述活塞可以可滑动地布置在设置在所述腔室内部的轴上。
[0011]此外，所述第一腔室部可借助于流体通道与所述腔体连接。
[0012]因此，所述腔室能够布置成与所述介入防喷器的管件相距一定距离，并且可在现有的防喷器中容易地实现。所述控制设备可以被安装在流体通道上，从而能够通过ROV或者手动地或者甚至远程地操作该控制设备。
[0013]如上所述的介入防喷器还可包括控制单元，所述控制单元包括存储设备，以及包括用于与所述控制设备通信的通信单元。
[0014]此外，如上所述的介入防喷器可包括用于感测所述腔体中的压力的传感器。
[0015]此外，所述降压系统可包括用于将流体从所述腔体泵送到所述第一腔室部中的栗。
[0016]在一个实施例中，所述腔室可以是贮能器。
[0017]另外，所述降压系统可以包括一贮能器。
[0018]所述贮能器可包括活塞、囊或隔膜。
[0019]本发明还涉及一种用于被布置在防喷管中的井介入工具，所述井介入工具用于拉拔井口的顶部中的或井的采油树中的插塞以进入井，所述井口具有轴向延伸范围，所述井介入工具包括:
[0020]-连接拉拔单元,其具有用于连接到所述插塞的连接单元，
[0021]-冲击工具/冲程工具，其具有工具壳体并且被连接到所述连接拉拔单元且提供沿轴向的轴向运动，以及
[0022]-固定单元，其用于相对于井口固定所述冲击工具，使得所述冲击工具的轴向运动将所述插塞拉离井口，
[0023]其中，所述冲击工具包括一腔室和布置在所述腔室内部的将所述腔室分成第一腔室部和第二腔室部的活塞，所述第一腔室部与所述工具壳体中的开口流体连通，所述第二腔室部填充有可压缩流体，诸如气体。
[0024]在一个实施例中，所述冲击工具还可包括用于使流体经所述壳体的开口进入到所述第一腔室部中的控制设备，诸如阀。
[0025]此外，所述连接拉拔单元可以是GS拉拔工具。
[0026]另外，所述活塞可以可滑动地布置在设置在所述腔室内部的轴上。
[0027]此外，所述控制设备可布置在所述开口中。
[0028]另外，所述冲击工具可借助于冲击器轴/推送器轴与所述连接拉拔单元连接。
[0029]在一个实施例中，所述固定单元可包括具有锚定件的锚定部段，所述锚定件从所述工具沿径向朝所述防喷管的内壁移动。
[0030]在另一实施例中，所述固定工具可以是包围连接拉拔工具的一部分的、用于抵接井口的顶部的管状部段。
[0031]此外，所述连接拉拔工具的连接单元可包括用于接合在待拉拔的插塞内部的闩锁。
[0032]根据本发明的介入防喷器还可包括具有存储设备的控制单元以及用于与该控制设备通信的通信单元。
[0033]此外，本发明涉及一种井介入系统，其包括:
[0034]-根据本发明的用于连接到所述井口上的介入防喷器，
[0035]-防喷管，其可连接至所述介入防喷器，以及
[0036]-根据本发明的布置在所述防喷管内部的介入工具，该介入工具用于拉拔井口的顶部中的或井的采油树中的插塞从而进入井。[0037]在一个实施例中，所述防喷管可在第一端通过不带开口的盖被封闭。
[0038]在另一实施例中，所述防喷管可包括防喷管阀，该防喷管阀布置成在与第一端相对的第二端处封闭所述防喷管。
[0039]此外，剪切闸板(ram)阀可与防喷管阀连接。
[0040]此外，所述介入系统可包括布置在所述防喷管阀和所述介入防喷器之间的、用于断开系统的一部分的断开单元。
[0041]此外，所述介入工具可包括驱动部段，诸如井下牵引器。
[0042]另外，所述介入工具可以是无线的，并且仅由内部动力源/电源驱动。
[0043]通过具有无线的介入工具，在防喷管的端部中不需要油脂连接器头。
[0044]所述介入工具可包括用于充电或再充电的电感耦合。
[0045]此外，所述介入系统还可包括被远程操作的车辆。
[0046]最后，本发明涉及一种井介入方法，其包括如下的步骤:
[0047]-将上述的井介入工具布置在所述防喷管内部，
[0048]-将所述防喷管连接在上述的介入防喷器上，
[0049]-将所述井介入工具连接到插塞，
[0050]-平衡所述介入防喷器的腔体内部的压力与井中的位于所述插塞下方的压力，以及
[0051 ]-拉拔井口的顶部中的或井的采油树中的插塞。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]以下将参考示意性附图更加详细地对本发明及其许多优点进行说明，所述示意性附图为了说明的目的示出一些非限制性的实施例，在这些附图中:
[0053]图1示出了安装在井口上的介入防喷器，
[0054]图2示出了井介入系统，其包括安装在介入防喷器上的井介入工具，
[0055]图3示出了井介入工具的另一实施例，
[0056]图4示出了介入防喷器的另一实施例，以及
[0057]图5示出了介入防喷器的又一实施例。
[0058]所有的附图都是高度示意的并且不一定按比例绘制，它们仅示出为了解释本发明所必需的部分,其它部分被省略或仅给出启示。
【具体实施方式】
[0059]图1示出了安装到布置在深水的海底上的井口 2的顶部22上的介入防喷器1。介入防喷器1包括多个彼此上下布置并由此彼此流体连通的阀3、4。第一阀是环形阀3，另一阀可以是闸板阀4。阀3、4被连接到管件5且形成管件5的一部分。在最靠近闸板/防喷器芯子的端部处，该管件与井口 2连接，在另一端处，该管件可与防喷管20连接，该防喷管20包括由虚线示出的井介入工具100。因此，管件5围成一腔体10，当介入防喷器1被安装到井口 2上并且已借助于介入工具100将井口中的至少一个插塞37移开时，该腔体10与井口流体连通。
[0060]防喷管20布置在介入防喷器1的顶部上，所布置的防喷管包括能够拉拔插塞37以及使后续的工具进入井的介入工具。借助于延伸穿过油脂注入头21的钢丝24给介入工具100供电。
[0061]介入防喷器I还包括以腔室6和活塞7形式的降压系统120。活塞7布置在腔室的内部，将腔室分成第一腔室部8和第二腔室部9。第一腔室部8与所述腔体流体连通，且第二腔室部9填充有可压缩流体，诸如气体。腔室6借助于流体通道15与管件5连接，以提供所述腔体与第一腔室部之间的流体连通。在流体通道15中布置有控制设备11诸如阀，以用于控制流体向第一腔室部8的流动。当防喷管20连接时，控制设备11被闭合，随后，控制设备11被打开，由此使流体从所述腔体流入第一腔室部8中，从而降低介入防喷器I和防喷管20内部的压力。通过降低介入防喷器I中的压力，作用在插塞37上的力也被充分地减小，由此更易于拉拔插塞37。
[0062]因此，通过具有以带有活塞7的腔室6的形式的降压系统120，可以均衡作用在井口 2上的压力，从而能够将介入防喷器I中的压力调整到与插塞下方的井中的压力大致相同。
[0063]活塞在腔室内部被可滑动地布置在也位于腔室内部的轴12上。以此方式，活塞的运动被控制成使得如果需要进一步移动活塞，活塞不会倾斜和卡住。当使流体进入第一腔室部中时，第二腔室部中的气体被压缩，从而随着第一腔室部被填充流体而增加第一腔室部的体积。
[0064]腔室的容积典型地是5升、优选8升或更优选10升，或者更多。
[0065]控制设备11还可包括马达，该马达调整控制设备或阀的位置，以使得流体或多或少地进入到第一腔室中，或者甚至阻止流体进入。
[0066]通过具有使所述腔室与腔体连接的流体通道15，所述腔室能够布置成与介入防喷器的管件相距一定距离，并且在现有的防喷器中很容易实现。此外，控制设备11能够被安装在流体通道上，使得该控制设备能够被ROV或者手动地或者甚至远程地操作。
[0067]介入防喷器I还可包括具有存储设备的控制单元38和/或用于与控制设备11通信的通信单元。介入防喷器I还可包括用于感测所述腔体中的压力的传感器，可以通过通信单元传送当前压力或者可以存储当前压力以备后用。根据此压力，控制设备11被致动成允许更多的流体进入第一腔室部8中或者减少进入第一腔室部8中的流体。
[0068]图2示出了介入工具100，该介入工具100用于拉拔井口 2的顶部23中的诸如顶部插塞的插塞37，以能够进入井。介入工具100包括诸如GS拉拔工具的连接拉拔单元50，该连接拉拔单元50具有与插塞37的连接部相配合的连接单元51。当执行拉拔操作时，介入工具100布置在连接到介入防喷器I的顶部上的防喷管中。介入工具100包括用于相对于井口 2固定冲击工具52的固定单元54，使得冲击工具52的轴向移动将插塞37拉离井口
2。固定单元54包括具有锚定件57的锚定部段，该锚定件57如图2所示从所述工具沿径向朝防喷管20的内壁移动。在另一实施例中，如图3所示，固定单元54包括包围连接拉拔工具的一部分的、用于抵接井口 2的顶部23的管状部段。
[0069]冲击工具52包括工具壳体53，在该工具壳体中布置有以腔室106和活塞107形式的降压系统120。活塞107在腔室的内部以滑动的方式布置在轴112上，将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与工具壳体53中的开口 113流体连通并由此与防喷管中的流体流体连通。第二腔室部109填充有可压缩流体，诸如气体。为了降低拉拔插塞37所需的力的大小，在防喷管已与井口 2连接之后降低防喷管内的压力。冲击工具52还包括控制设备111诸如阀，以用于通过控制允许进入第一腔室部108中的流体的量来控制防喷管20中的压力。通过使来自防喷管的流体进入第一腔室部108，活塞移动且第二腔室部109中的气体被压缩，防喷管内的压力降低。通过降低防喷管20中的压力，拉拔活塞所需的力的大小也大大地减小，并因此使所需的锚定力相应减小。通过减小锚定力，能够使用标准的防喷管来锚固，并且因此能够通过冲击工具拉拔插塞。
[0070]如图2所示，待拉拔的插塞37的连接部包括阴连接部，并且连接拉拔单元50的连接单元51成形为阳连接部，该阳连接部具有与所述阴连接部相配合的闩锁。介入工具100还包括冲击工具52,该冲击工具连接到连接拉拔单元并且提供沿轴向延伸范围的轴向移动以将阳连接单元移动到与插塞37的阴连接部接合。一旦阳形连接单元51与插塞的阴连接部接合，冲击单元就相对于连接拉拔单元50的第二部分移动其第一部分，从而沿径向向外移动闩锁。
[0071]可以看出，控制设备112布置在开口 111中，但也可以以任何适当的方式布置。
[0072]冲击工具52借助于冲击器轴55和螺纹连接部或传统的阳/阴连接部与连接拉拔单元50连接。
[0073]介入防喷器1可包括具有存储设备的控制单元以及用于与控制设备111通信的通信单元。以这种方式，能够从地表控制控制设备111。
[0074]图2进一步示出了井介入系统200，其包括任何传统的防喷器或者上述的介入防喷器以及可连接到介入防喷器的防喷管20，在该防喷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图3所示的两个插塞，这可以在两轮操作中完成。第二防喷管内的第二介入工具可布置在井口附近，准备好在第一插塞被拉出时进行连接。
[0075]如图4所示，介入防喷器1的降压系统120还可包括用于将流体从所述腔体泵送到第一腔室部中的泵60。当均衡作用在整个插塞37上的压力时，需要降低所述腔体中的压力。然而，可能需要借助于泵60迫使流体进入第一腔室部，从而降低所述腔体中的压力并且均衡作用在整个插塞上的压力。
[0076]在图5中，降压系统120包括贮能器，使得所述腔室为贮能器。该贮能器包括活塞、囊或隔膜。如图5所示，图1的降压系统120的活塞由隔膜14取代。
[0077]介入防喷器1还可包括作为附加降压系统的贮能器。
[0078]介入系统可包括布置在防喷管阀和介入防喷器之间的断开单元，以断开系统的一部分，诸如断开防喷管与布置在防喷管内的介入工具。
[0079]介入工具100还可包括驱动部段，诸如具有布置在可突出臂上的轮的井下牵引器，以将工具锚定在防喷管内。由于降压系统120，介入工具不需要像现有技术中的工具那样多地被锚定。介入工具100可以是无线的，只通过内部动力源诸如电池被驱动。
[0080]介入防喷器1通常可以被布置在以框架结构形式的支承结构中，并且与框架结构一起形成介入模块。此外，介入防喷器1在其外侧上包括控制设备，使得驱动器或远程操作车(也称为R0V)能够读取和/或操作控制设备，以使流体进入第一腔室部8、108。
[0081]所述控制设备可包括接收和/或发送单元，使得控制设备具有向远程操作中心的数据传输能力。远程操作中心因此可位于最近的城镇中，而且仍能够在不观察控制设备的情况下控制井的安置和因此井口 2。介入防喷器1还可包括控制单元，该控制单元包括接收和/或发送单元，使得控制单元能够向远程控制中心发送数据以及从远程控制中心接收数据。可借助于卫星进行与远程控制中心的通信以及从远程控制中心接收数据和/或向远程控制中心发送数据。
[0082]可布置马达诸如电动马达来操作控制设备。
[0083]冲击工具是提供轴向力的工具。所述冲击工具包括用于驱动泵的电动马达。泵将流体泵送到活塞壳体中，以移动其中的活塞。活塞布置在冲击器轴55上。泵可以将流体泵送到活塞壳体的一侧中，同时从活塞壳体的另一侧吸出流体。
[0084]流体或者井流体指的是任何类型的可存在于井下的油井或者气井中的流体，诸如天然气、油、油基泥浆、原油、水等。气体指的是任何类型的存在于井、完井或者裸井中的气体成分，油指的是任何类型的油成分，诸如原油、含油流体等。气体、油以及水流体因此均可分别包含不同于气体、油和/或水的其它元素或物质。
[0085]套管指的是用在井下的与油或天然气生产有关的任何类型的管道、管件、管状体、衬套、柱体等。
[0086]在工具未能全部没入套管的情况下，可使用井下牵引器将工具推至井中的正确位置。所述井下牵引器可具有带有轮的可突出臂，其中所述轮与套管的内表面接触以用于在套管中向前推进牵引器和工具。井下牵引器是任何类型的能够在井中推或拉工具的驱动工具，诸如 Well Tractor?。
[0087]虽然以上已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了说明，但是对于本领域的技术人员而言明显的是，在不脱离由下述的权利要求所限定的本发明的情况下能够设想若干修改。
【权利要求】
1.一种用于被安装在井口(2)或采油树上的介入防喷器(1)，包括:-多个阀(3、4)，所述多个阀布置成彼此流体连通、被连接到包围一腔体(10)的管件(5)上并形成该管件，所述腔体在所述介入防喷器被安装到井口上且井口中的至少一个插塞(37)已被移除时与该井口流体连通，其中，所述介入防喷器还包括降压系统(120)，所述降压系统包括腔室(6)和布置在所述腔室内部的将所述腔室分成第一腔室部(8 )和第二腔室部(9 )的活塞(7 )，所述第一腔室部与所述腔体流体连通，所述第二腔室部填充有可压缩流体，诸如气体。
2.根据权利要求1所述的介入防喷器，其特征在于，所述腔体具有第一压力，所述介入防喷器还包括用于通过使所述腔体中的流体流入所述第一腔室部中来控制所述腔体中的压力的控制设备(11)，诸如阀。
3.根据权利要求1或2所述的介入防喷器，其特征在于，所述活塞被可滑动地布置在设置在所述腔室内部的轴(12 )上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述第一腔室部借助于流体通道(15)与所述腔体连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述介入防喷器还包括具有存储设备的控制单元(38)以及用于与所述控制设备通信的通信单元。
6.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述介入防喷器还包括用于感测所述腔体中的压力的传感器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述降压系统还包括用于将流体从所述腔体泵送到所述第一腔室部中的泵(60 )。
8.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述腔室是一贮能器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的介入防喷器，其特征在于，所述降压系统还包括一忙能器。
10.根据权利要求8或9所述的介入防喷器，其特征在于，所述贮能器包括活塞、囊或隔膜。
11.一种用于被布置在防喷管中的井介入工具(100)，所述井介入工具用于拉拔井口(2)的顶部(23)中的或井的采油树中的插塞(37)从而进入井，所述井口具有一轴向延伸范围，所述井介入工具包括:-连接拉拔单元(50 )，其具有用于连接到所述插塞的连接单元(51)，-冲击工具(52 )，其具有工具壳体(53 )并且被连接到所述连接拉拔单元且提供沿所述轴向延伸范围的轴向运动，以及-固定单元(54)，其用于相对于所述井口固定所述冲击工具，使得所述冲击工具的轴向运动将所述插塞拉离所述井口，其中，所述冲击工具包括腔室(106 )和布置在所述腔室内部的将所述腔室分成第一腔室部(108)和第二腔室部(109)的活塞(107)，所述第一腔室部与所述工具壳体中的开口(113)流体连通，所述第二腔室部填充有可压缩流体，诸如气体。
12.根据权利要求11所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述冲击工具还包括用于使流体经所述壳体的开口流入所述第一腔室部中的控制设备(11 )，诸如阀。
13.根据权利要求11 或12所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述连接拉拔单元是GS拉拔工具。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述活塞被可滑动地布置在设置在所述腔室内部的轴(112 )上。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述控制设备布置在所述开口中。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述冲击工具借助于冲击器轴(55)与所述连接拉拔单元连接。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的井介入工具(100)，其特征在于，所述固定单元包括具有锚定件的锚定部段，所述锚定件从所述工具沿径向朝所述防喷管的内壁移动。
18.一种井介入系统(200)，包括: -用于连接到井口上的、根据权利要求ι-?ο中任一项所述的介入防喷器， -能够连接到所述介入防喷器的防喷管(20)，以及 -布置在所述防喷管内部的、根据权利要求7-13中任一项所述的介入工具(100)，所述介入工具用于拉拔井口(2)的顶部(23)中的或井的采油树中的插塞(37)从而进入所述井。
19.一种井介入方法，包括如下的步骤: -将根据权利要求11-17中任一项所述的井介入工具(100)布置在防喷管内部， -将所述防喷管连接在 根据权利要求1-10中任一项所述的介入防喷器上， -将所述井介入工具连接到所述插塞(37 )， -平衡所述介入防喷器的腔体内部的压力与井中的位于所述插塞下方的压力，以及 -拉拔井口(2)的顶部(23)中的或井的采油树中的所述插塞(37)。
【文档编号】E21B33/076GK103649454SQ201280032459
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年6月29日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】J·哈伦德巴克, R·R·瓦斯克斯, M·伊韦尔森, M·麦考利 申请人:韦尔泰克有限公司