用于清理堵塞的控制管线的设备的制作方法

本发明涉及用于清理堵塞的控制管线的设备。本发明还涉及包括这种设备的钻孔系统、以及用于清理堵塞的控制管线的方法。

背景技术：

表面控制式地下安全阀(scsssv)是通常用于关闭油井和气井的装置。通常，地下安全阀(sssv)可以安装在上井眼中以在紧急情况下提供生产导管的紧急关闭。地下安全阀可以是表面控制式或地下控制式，并且被设计成故障安全的，使得井眼在任何系统故障或表面生产控制设施损坏的情况下被隔离。

scsssv是井下安全阀(dsv)，该井下安全阀通过控制管线从表面设施操作，该控制管线可以捆至管的外表面。这种dsv是一种借助于通过控制管线传输的压力(或液压控制压力)保持打开的故障安全装置。在正常操作中，控制管线保持加压，从而保持安全阀(例如阀的球或挡板组件)处于打开位置。如果例如由于泄漏或由于通过操作员的相应控制而导致控制管线压力的损失发生，安全阀将闭合。由此，井眼可以与表面生产控制设施隔离。

控制管线的泄漏或堵塞会导致dsv的功能降低，这又影响整个井的完整性和安全性。dsv的控制的损失可能产生不安全的操作条件，因为在这种情况下如果有任何系统故障，井眼都不能与表面生产控制设施隔离。这又会引起显著的安全、环境和资本风险。

已知用于清理井中的控制管线的若干技术。例如，现有技术文献wo2007/129237a1建议从井眼生产管的管接头移除安全阀，在管接头中设定密封地连接控制管线的密封工具，并且提供向下进入生产管中的微型管，并且增加进入微型管中的流体压力以使流体通过密封工具流动到控制管线中。根据该现有技术，阻塞物被向上推动通过控制管线，因此使通常将阀保持在其打开位置的控制管线所施加的流体压力反转。然后通过释放施加至控制管线的压力，阻塞物可以从控制管线移动、分解和排出。

文献us2009/0205832a1类似地建议通过对控制管线中的任何阻塞物的背面提供溶剂来抵抗任何阻塞物或堵塞物。根据其中公开的清理控制管线的方法，将套管部署到井下元件的第一内部通道中，并且在与井下元件上的连接控制管线的控制端口与套管和第一内部通道之间的环状部之间的流体连通以可密封的方式分开。此外，在布置于套筒的第二内部通道中的进给管线与井下元件的控制端口之间建立了流体连通，并且施加了从进给管线到井下元件的控制端口的第一流体。

这些现有技术的解决方案限制了管的流动内径，这是因为在管内设置了其他管线。利用现有的井口必须制造和安装另外的转接器以容纳另外的元件。此外，这些现有技术需要特殊的安装套件和受过特别训练的专家。由于常规解决方案通常需要若干周，并且需要在工作之前停工，因此这些现有技术解决方案极大地减少了井产量并且伴随着高成本。

因此，本发明的目的是至少部分地克服上述缺点。由此，本发明的特定目的是提供用于在轻松且低成本的情况下清理堵塞的控制管线的技术。

通过以下描述对于本领域技术人员而言明显的这些和其他目的由独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中阐述优选的实施方式。

技术实现要素：

本发明涉及用于清理堵塞的控制管线的设备。控制管线由此可以用于操作井下完整装备，比方说例如dsv、sssv或scsssv。如本领域技术人员将理解的，该控制管线可能堵塞，从而控制管线的控制功能可能至少部分地受到损害。堵塞可能是由于堵塞材料堆积在控制管线中的一个或更多个区域处引起的，由此局部地减少或甚至阻止通过控制管线的流动。借助于根据本发明的设备，可以至少部分地清理控制管线的堵塞物。优选地，该设备可以允许完全清理堵塞的控制管线的堵塞物，由此恢复控制管线的全部功能。

该设备包括连接装置，该连接装置构造成将设备连接至堵塞的控制管线的上游端部。因此，该设备不是必须连接至控制管线的接近井下设备例如井下安全阀的端部，而是可以在表面处或靠近表面连接至控制管线。优选地，设备可以借助于连接装置优选地在井的井口侧处连接至控制管线端口。与现有技术相反，在控制管线的井下侧处、即在堵塞物的井下处，不提供连接。

该设备还包括泵送装置，该泵送装置构造成将溶剂通过连接装置泵送到控制管线中以在控制管线中建立溶剂压力。因此，泵送装置可以经由连接装置连接至控制管线，使得可以将溶剂注射到控制管线的上游端部。通过借助于泵送装置在控制管线中建立溶剂压力，可以促使溶剂到达控制管线中的堵塞区域，并且可以与堵塞材料发生反应或发生化学反应，以溶解堵塞物。

本发明因此提供了一种清理堵塞的控制管线的简单方法。在堵塞的情况下，该设备必须连接至控制管线的上游端部，这可以以简单的方式获得。然后溶剂在合适的高压下被泵送到控制管线中，使得在堵塞处提供加压的溶剂。有利地，不需要井眼的任何拆卸，例如以引入另外的管线来到达控制管线的下游端部。不需要用于清理控制管线的大量资源，特别是关于计划、动员和执行。设备具有简单的设计并且仅需要很少的部件，这可以在不需要任何主要的现场准备工作的情况下在短时间内以简单的方式被设定和操作。利用该设备，可以在短时间(数分钟至数天)内恢复scsssv功能，从而产生仅很少的生产损失。由于该设备可以以相对较低的成本制造和操作，因此提供了解决控制管线堵塞的问题的经济的装置。

关于溶剂，本领域技术人员理解选择合适的化学品或其组合物。根据基于在实验室中较早所做的井生产的样品分析可以确定的堵塞的源头，可以使用相应的适当溶剂。在优选的实施方式中，溶剂包括腐蚀性物质。因此，溶剂可以是将溶解物体的结构的任何化学物质，并且因此可以包含酸、氧化剂、有机溶剂或碱。当这些物质与堵塞材料接触时，堵塞材料劣化。优选地，该溶剂包括酸。借助于酸，可以以有效且快速的方式侵蚀和清理堵塞物。由于借助于泵送装置建立的溶剂压力，酸可以持续地侵蚀堵塞物以最终清理堵塞物。进一步优选地，所述酸是无机酸，并且进一步优选为强酸，比如氢氟酸、硫酸或硝酸。氢氟酸允许在短时间内有效清理任何堵塞物。

在特别优选的实施方式中，酸的浓度在0.1％至60％的范围内，进一步优选地在1％至50％的范围内，进一步优选地在10％至45％的范围内，进一步优选地在20％至30％的范围内，并且最优选地在25％至28％的范围内。因此，如本领域技术人员将意识到的那样，优选地使用足够高浓度的酸以有效地侵蚀堵塞物，并且使用足够低浓度的酸以保护设备和控制管线。溶剂的选择优选地基于较早的实验室分析，对生产样品进行实验室分析以便确定堵塞材料(砂、金属碎屑、沥青质等)，并且因此选择合适的溶剂。本领域技术人员可以理解的是，选择针对连接装置和泵送装置的合适材料以处理相应的溶剂。

优选地，连接装置包括高压釜配件，该高压釜配件可以允许利用金属对金属的密封特征来处理高压和/或腐蚀性物质。借助于这种高压釜配件，设备能够以安全的方式连接至控制管线，从而确保设备的整体安全使用。

优选地，连接装置包括阀，该阀构造成控制溶剂在设备与控制管线之间的流动。由此该阀能够致动成在借助于泵送装置在控制管线中建立压力之后将控制管线与设备隔离。因此，在加压的溶剂与堵塞物反应的同时，可以闭合阀，因而能够降低设备本身中的压力，同时控制管线中发生反应以清理堵塞物。这也允许溶剂重新填充到设备中。

优选地，泵送装置构造成在控制管线中建立在3.4mpa至34.5mpa的范围内、进一步优选地在3.4mpa至27.6mpa的范围内、进一步优选地在3.4mpa至20.7mpa的范围内、进一步优选地在6.9mpa至20.7mpa的范围内、并且最优选地在6.9mpa至13.8mpa的范围内的溶剂压力。因此，可以提供相当高的压力，使得堵塞物可以以有效的方式被溶剂侵蚀，从而允许快速清理堵塞物。当执行重复尝试以清理堵塞物时，优选地逐渐建立压力。

优选地，泵送装置包括溶剂泵，所述溶剂泵优选为酸泵。泵可以包括用于接收要被泵送到控制管线中的溶剂的相应的入口或储存器。

优选地，溶剂泵包括缸体和活塞，该活塞能够在缸体内移动以用于将溶剂与液压流体分离。本领域技术人员理解的是，这种泵的相应部件可以由能够承受相应的溶剂或酸的这种材料制成。进一步优选地，泵送装置包括手动操作式泵，该手动操作式泵连接至溶剂泵并且构造成以液压方式操作溶剂泵。因此，手动操作式泵可以是通常可用的液压泵。因此，由操作者直接接合的液压泵与包含溶剂的溶剂泵分离。因此，手动操作式泵可以没有溶剂或酸。这增加了安全性，特别地在使用酸作为溶剂的情况下增加了安全性。在操作时，操作员操作手动操作式液压泵，该液压泵通过使活塞在溶剂泵的缸体内迫动以用于将溶剂泵送到控制管线中而建立用于操作溶剂泵的操作液压。两个单独的泵的这种设置因此提高了安全性，因为如果在溶剂泵或连接装置中有任何泄漏，可以避免操作员暴露于任何有害物质。

优选地，与溶剂接触的设备的所有部件由耐腐蚀合金制成。优选地，溶剂泵和/或连接装置包括钢或基本包含钢、优选地包括碳钢。优选地，溶剂泵和/或连接装置的溶剂接触部件包括或基本包含由镍合金、优选地由铬镍铁合金(inconel)625包覆的碳钢基材料，或者该溶剂接触部件可以完全由镍合金材料、优选地由铬镍铁合金718制成。这些材料允许泵特别是在使用腐蚀性物质的情况下承受高压和溶剂。因此，可以使用低等级碳钢材料，该材料由镍合金包覆以用于提高耐腐蚀性。替代性地，溶剂泵的溶剂接触部件可以由高等级镍合金材料、优选地由铬镍铁合金718整体制成。优选地，该设备包括氢化的中性丁二烯橡胶的密封件。这些密封件在使用酸时特别合适。

优选地，泵送装置提供双冲程泵送功能。因此，不仅可以借助于泵送装置将溶剂泵送到控制管线中，而且还可以将溶剂从控制管线中吸出。因此，在溶剂与堵塞材料至少部分地反应之后，溶剂可以与溶解的堵塞材料一起从控制管线中部分地吸出，或在堵塞材料靠近地面出口的情况下完全吸出。此后，溶剂可以再次被泵送到控制管线中以与剩余的堵塞材料进一步反应。通过分析提取的材料，操作员可以对堵塞的源头做出结论。对于scsssv，该双冲程功能用于在释放堵塞物之后以及在为控制管线填充新的工作流体之前利用溶剂清理控制管线。此外，可以通过双冲程的吸力产生反向力，该反向力允许溶解的堵塞材料反转或向上移动，并且由要与剩余的堵塞材料接触并且与堵塞材料继续发生化学反应的新鲜注射的溶剂代替溶解的堵塞材料。除了双作用冲程之外，可以用于在堵塞材料表面处施加两个不同的相反力、即泵送力和吸力，以有效增加破裂或破坏堵塞材料和清理控制管线的机会。

本发明还涉及钻孔系统，该钻孔系统包括：管；安全阀，该安全阀位于管中；控制管线，该控制管线与安全阀连接以用于控制安全阀；以及根据上述的设备，该设备连接至控制管线的上游端部。优选地，仅为安全阀提供单个控制管线。优选地，安全阀是表面控制式地下安全阀(scsssv)。

本发明还涉及用于优选地通过使用根据上述的设备清理堵塞的控制管线的方法。该方法由此包括下述步骤：将溶剂泵送到控制管线的上游端部中以在控制管线中建立溶剂压力。如上面详细所述的，因而可以在溶剂与堵塞材料之间发生化学反应以用于清理控制管线。如上面详细所述的，根据本发明的优选实施方式，所述溶剂可以包括酸。

优选地，该方法在泵送的步骤之后还包括下述步骤：在经过一时间段之后，至少部分地释放控制管线中的溶剂压力。因此，溶剂压力在控制管线中保持一定的时间，从而允许溶剂与堵塞材料发生反应。此后，释放溶剂压力。进一步优选地，将溶剂泵送到控制管线中和释放溶剂压力的步骤重复一次或更多次。因此，以交替的方式，在可以释放溶剂压力并且可以至少部分地提取溶剂之前，可以将溶剂泵送到控制管线中，可以将溶剂在高压下于控制管线中保持一定的时间。然后，可以再次将溶剂泵送到控制管线中并在高压下于控制管线中保持一定时间，然后可以释放溶剂压力。这允许从控制管线逐步松开和提取堵塞材料，这提供了控制管线的有效清理。

优选地，通过至少两次重复，在泵送期间于控制管线中建立的溶剂压力增加。因此，通过将溶剂泵送到控制管线中的每个步骤，可以在控制管线中建立更高的压力。例如，在将溶剂泵送到控制管线中的第一步骤期间，可以建立6.89mpa的溶剂压力。在第二次将溶剂泵送到控制管线中时，可以建立10.34mpa的溶剂压力。

优选地，由于这些开始尝试的目的，前两次至四次泵送尝试可以具有较短的等待时间段，以允许将控制管线内部的在堵塞材料上方的现有液压油与注射的溶剂混合或利用注射的溶剂替换控制管线内部的在堵塞材料上方的现有液压油以便与堵塞材料建立化学反应。接下来的注射尝试可能需要更长的浸泡时间段以允许更长且有效的化学反应。

优选地，通过至少两次重复，释放压力之前等待的时间段增加。因此，例如在第一次将溶剂泵送到控制管线中之后，在释放溶剂压力之前操作员会等待10分钟。在第二次将溶剂优选地在较高压力下泵送到控制管线中之后，在释放溶剂压力之前操作员会等待20分钟的较长时间段。该增加的浸泡时间段允许有效地溶解堵塞材料。

在优选的实施方式中，执行泵送步骤以在控制管线中建立第一溶剂压力，并且该方法还包括在泵送步骤之后：等待第一时间段，其中，所述第一时间段优选地在1分钟至30分钟的范围内；并且在经过所述第一时间段之后至少部分地释放控制管线中的第一溶剂压力。进一步优选地，该方法在释放第一压力的步骤之后还包括：将溶剂泵送到控制管线中以在控制管线中建立第二溶剂压力，其中，第二压力比第一压力高；等待第二时间段，其中，第二时间段比第一时间段长；以及在经过第二时间段之后至少部分地释放控制管线中的第二溶剂压力。如本领域技术人员将理解的，可以利用增加的时间段和/或增加的压力来重复该过程。由此，堵塞物可以以有效的方式被清理。

优选地，该方法进一步包括：在将溶剂泵送到控制管线中之后，从控制管线提取溶剂。由此，优选地借助于双冲程泵，可以将溶剂与溶解的堵塞材料一起从控制管线中部分地吸出。清理更多的容积允许将新鲜的溶剂注射到控制管线中或用新鲜的溶剂重新填充到控制管线中。

在另一优选实施方式中，借助于泵执行泵送，并且该方法还包括在所述时间段的至少一部分期间闭合位于泵与控制管线之间的阀，以及在维持控制管线中的压力的同时释放泵中的压力。通过在维持控制管线中的压力的同时释放泵中的压力，可以保护泵免于磨损和/或腐蚀。

在另一优选实施方式中，将溶剂泵送到控制管线中的步骤包括致动液压泵，其中，液压泵以液压的方式致动溶剂泵以用于将溶剂从溶剂泵泵送到控制管线中。液压泵优选为在高压下提供液压流体的手动操作式液压泵。因此，操作员仅需操作没有任何溶剂的液压泵。这增加了操作的安全性。

优选地，所述溶剂泵包括缸体和活塞，活塞能够在缸体内移动以用于将溶剂与液压流体分离。

本领域技术人员理解的是，以上关于设备提供的细节类似地适于该方法。因此，该溶剂可以包括腐蚀性物质，并且可以优选地包括氢氟酸和高浓度。通过将溶剂泵送到控制管线中，可以在控制管线中建立在6.89mpa至48.3mpa的范围内、进一步优选地在13.8mpa至44.8mpa的范围内、进一步优选地在20.7mpa至41.4mpa的范围内、进一步优选地在27.6mpa至37.9mpa的范围内、并且最优选地在31.8mpa至34.5mpa的范围内的溶剂压力。

根据本发明的方法，清理堵塞的控制管线可能需要在30分钟与5天之间、优选地在30分钟与2天之间、最优选地在1小时与1天之间的时间段。因此，与其他现有技术相比，可以以相当快的方式清理堵塞的控制管线。

附图说明

在下文中，参照附图描述本发明的优选实施方式，在附图中示出：

图1是包括根据本发明的实施方式的用于清理堵塞的控制管线的设备的系统的示意图。

具体实施方式

根据图1中图示的实施方式，提供了井或井口的可以从表面水平延伸到地面中的管10。管10可以是用于生产油和气的石油化学井的一部分。管10设置有表面控制式地下安全阀(scsssv)11，该地下安全阀11可以在紧急情况下使流体流动停止。scsssv11借助于控制管线12以液压的方式控制。如将由本领域技术人员理解的，控制管线12在操作压力下将scsssv11保持在打开位置，并且当控制管线12中的水压下降时，scsssv11关闭。如参照附图标记13指示的，控制管线11可能会被堵塞。该堵塞物13可能会损害scsssv11的整体功能并且堵塞物13需要被清理。

为了清理堵塞物13，设备20经由连接装置27连接至控制管线12。连接装置27包括用于连接至控制管线12的上游端部的一些挠性的耐高压且耐酸的管和配件，优先地可以使用钛镍铁合金件控制管线。控制管线12的上游端部在相对于堵塞物13的上游并且在平面水平处。

设备20还包括泵送装置21、22，泵送装置21、22用于将溶剂30通过连接装置27泵送到控制管线12中以在堵塞的控制管线内建立溶剂压力。泵送装置21、22包括酸泵21，酸泵21构造成将酸泵送到控制管线12中以在控制管线12中建立酸压力。酸泵21通过由手动操作式液压泵22提供的液压流体31来操作。

酸泵21包括缸体28和活塞29，该活塞29能够在活塞内移动并且将图1中示出的在活塞29的左侧上的溶剂30与图1中示出的在活塞29的右侧上的液压流体31进行分离。

酸泵21的缸体28优选地由具有铬镍铁合金625包覆的内径的4130碳钢基材料制成。酸泵21的柱状活塞29由铬镍铁合金718基材料制成，并在外径处具有2氢化丁腈橡胶弹性体密封件。酸泵21还包括用于优选地在酸泵21的液压流体侧处打开酸泵21的盖35。盖35优选地旋拧至缸体28并且允许将溶剂30重新填充到酸泵21中。盖35优选地由具有acme内螺纹的4130碳钢基材料制成。

酸泵21借助于连接装置27连接至控制管线12。连接装置27还包括：高压釜配件23，该高压釜配件23允许容易且安全地连接至缸体28；歧管24，该歧管24包括压力释放针阀25；以及控制阀26和37。压力表39也可以设置在歧管24上，并且压力表28可以设置在控制阀37与控制管线12之间。通过压力释放针阀25，溶剂30可以从设备20释放。通过控制阀26或37，酸泵21的溶剂端部可以与连接装置27的管分离或隔离。

设备20还包括手动操作式液压泵22，该手动操作式液压泵22通过挠性的高压管34并且借助于高压釜配件和具有压力释放针阀32和控制阀33的歧管36连接至酸泵21。通过致动液压手动泵22，液压流体31被泵送到酸泵21的缸体28中并且酸泵21的活塞29移动，以便将酸30或另一溶剂30从酸泵21注射到控制管线12中。由于通过液压泵22产生的液压和通过酸泵21提供的高压溶剂的这种分离，对于操作者而言可以提高安全性并且对于设备20而言可以降低成本，因为可以使用通常可用的液压泵22，该液压泵22不需要是耐酸的。

酸泵21构造成将高浓度酸30、例如28％的hcl以低流速并以较小容量注射到控制管线12中，以溶解控制管线12中的堵塞物13。酸泵21由此被酸30填充。酸泵21与控制管线12之间的所有连接被额定为34.5mpa或更高的工作压力。通过将酸30以升高的压力注射到控制管线12中，控制管线12中存在的流体被冲洗，并且酸30与堵塞材料13之间的直接接触可以被建立。然后，酸30与堵塞材料之间的化学反应可以发生以便溶解堵塞物13。根据堵塞材料的量，可以执行浸泡步骤。

酸泵21与控制管线12之间的所有连接件由耐腐蚀合金制成，酸泵21的与酸接触的部件也是如此。这进一步提高了安全操作。

设备20还提供了双冲程泵功能，除了将酸30泵送到控制管线12中之外，该设备能够从控制管线12抽吸堵塞材料。由此，酸30可以被泵送到控制管线12中，并且在与堵塞物13反应之后，在堵塞材料出现在表面(控制管线12出口)的附近点处的情况下，酸30与溶解的堵塞材料可能被完全地排出但是可以至少反转、混合或优选地由要与剩余的堵塞材料接触的注射酸代替。

根据优选的实施方式，执行以下方法来清理堵塞的控制管线。在第一步骤中，释放控制管线12中的压力。接下来，设备20的酸泵21经由连接装置27连接至控制管线12。在另一步骤中，酸泵21填充有酸30，并且液压手动泵22经由液压管线34连接至酸泵21。此后，打开控制管线12与酸泵21之间的控制阀26以及任何其他阀，例如液压手动泵22与酸泵21之间的控制阀33。

接下来，由操作者致动液压手动泵22。由此，酸泵21操作成通过将液压流体31泵送到酸泵21中然后将酸30泵送到控制管线12中来在控制管线12中建立酸压力。在初始泵送步骤中，在关闭控制阀26之前可以建立6.89mpa的酸压力。为了减少设备20的磨损，例如可以通过打开压力释放针阀25或压力释放针阀32来释放泵21、22中的液压和酸压力。在等待5分钟至10分钟之后，例如可以借助于控制阀26和压力释放针阀25释放控制管线12中的溶剂压力。然后根据堵塞材料对化学反应的响应，将这些步骤重复3次到5次或更多次。

此后，重复将酸30泵送到控制管线12中和保持控制管线12用酸加压的步骤，其中，在控制管线12中建立的压力增加至10.3mpa，并且释放压力之前的等待时间延长至20分钟。利用这些调整后的参数，可以执行3次到5次重复。

此后，如将由本领域技术人员理解的，压力和等待时间可以再次增加。当释放压力时，操作员可以测量和分析来自控制管线12的回流，以检查堵塞物13是否在溶解。

一旦控制管线12内部的所有堵塞材料溶解，手动泵22就可以反向操作以用于将液压流体31从酸泵21泵出并且用于将酸从控制管线12泵出，或者可以将酸从控制管线12的在ssscv着陆管接头处的另一底部端部点冲洗出。

优选地，在执行上述步骤的同时，可以将ssscv11从着陆管接头中的位置拉出或移除，以允许在释放控制管线12端部之后将堵塞材料推动到该控制管线12端部的外部。替代性地，可以在执行上述步骤期间移除和重置ssscv11，以允许尝试冲洗控制管线12并且检查或确认堵塞材料的释放状态。

最后，控制管线12连接至油泵并且用新的液压油冲洗。优选地，液压手动泵22可以经由连接装置27直接连接至控制管线12，以用于用油冲洗控制管线12。

以这种方式，根据堵塞材料的体积以及溶剂的适用性和浓度，堵塞物13和控制管线12可以在从仅几分钟或几小时直至仅若干天的短时间内被清理。