装置和设备的制作方法

装置和设备
1.本发明特别地涉及一种钻孔选择器装置和设备，以将工具引导至井中的不同钻孔中。
2.进入多钻孔水下钻孔井(multi-bore bore subsea well)通常需要使用从井延伸至表面设施的多钻孔立管。多钻孔立管增加了这种井的安装费用。
3.因此，替代方案是使用单钻孔水下立管(monobore subsea riser)。为了将下放的工具引导至井的不同钻孔中，通常要将装置带回表面、重新配置并重新送入(往返(round-tripped))，这是一项耗时的工作。
4.避免系统往返的一个改进选项是提供钻孔选择器，以直接进入多钻孔水下井中的不同钻孔。例如，钻孔选择器可以允许进入生产钻孔或环形钻孔。钻孔选择器能够在装备保持在水下时进入多个钻孔。
5.然而，本发明的发明人已经注意到，现有钻孔选择器技术的局限性在于需要专门设计的钻孔选择器来匹配全球水下生产系统的特定钻孔尺寸和配置。由于钻孔尺寸和配置的多样性，钻孔选择器成为系统专用的，因此限制了使用相同钻孔选择器的机会次数。
6.us2015176353a公开了一种闸板型钻孔选择器装置(ram type bore selector arrangement)，该装置使用连杆机构将竖直活塞移动转换为水平闸板移动以选择所选钻孔，并且虽然总体上令本发明的发明人满意，但本发明的发明人已经进行了改进，以减轻现有技术的一些限制。例如，在关闭位置，本发明人已经注意到，连杆机构可能容易受到工具串(tool string)/掉落的物体对闸板的冲击而损坏，这可能影响功能。
7.根据本发明的第一方面，提供了一种钻孔选择器装置，包括：
8.壳体，该壳体界定延伸穿过其中的钻孔，该钻孔具有主纵向轴线；
9.至少第一致动器和第二致动器，每一个致动器可以在垂直于主纵向轴线的方向上在各自的缩回位置与延伸位置之间移动；
10.每一个致动器连接至各自的闸板，使得闸板可以在垂直于主纵向轴线的方向上在缩回位置与延伸位置之间移动；
11.其中，每一个致动器和附接的闸板可以在相同的线性方向上移动。
12.每一个闸板可以包括主要闸板部分和通常连接至主要闸板部分的次要闸板部分，次要部分从各自的主要部分大致朝向相对的致动器延伸。至少一个次要部分可以是舌片(tongue)。在主要部分中的至少一个主要部分中可以设置有凹槽，当处于延伸位置时，相对的闸板的舌片接合至该凹槽中。
13.闸板通常被成形为将进入井中的物品引导至两个或更多个不同方向中的一个方向上。
14.在一些实施例中，主要闸板部分和次要闸板部分可以形成为通常联接在一起的单独的部件。在其它实施例中，主要闸板部分和次要闸板部分可以形成为单个件。
15.至少一个主要闸板部分可以包括沿第一向下方向倾斜的部分。在延伸位置，主要闸板部分可以彼此邻接。主要闸板部分可以一起形成沿第一向下方向倾斜的较大部分，例如漏斗状物。
16.在使用中，第一向下方向通常朝向井的环形钻孔。
17.至少一个次要闸板部分可以包括沿第二不同的向下方向倾斜的部分。在缩回位置，至少一个次要部分可以定位在钻孔中。
18.在使用中，第二向下方向可以朝向井的生产钻孔。
19.至少一个主要部分可以在第一向下方向上界定贯通通路(through-passage)。至少一个次要部分可以界定朝向第一向下方向的贯通通路。在只有一个主要部分和次要部分界定所述贯通通路的情况下，所界定的通路通常设置在相对的闸板上。
20.在延伸位置，主要部分和次要部分的贯通通路通常对齐，从而保持贯通通路。
21.对于某些井，可能有多个生产钻孔，例如两个或三个或更多个生产钻孔。
22.可能有两个以上的致动器和各自的闸板。
23.本发明的实施例可以用于将工具引导至多个钻孔中的任一个。对于这种应用特别有用的实施例包括可独立移动的致动器。因此，一个闸板可以移动至延伸位置，而另一闸板位于缩回位置。该位置允许缩回的闸板的次要部分堵塞第一向下方向(通常朝向环形钻孔)，并且允许延伸的闸板的主要部分堵塞通向其中一个生产钻孔的另一方向，从而使另一生产钻孔是可进入的。在包括第一生产钻孔和第二生产钻孔的实施例中，交换所述两个闸板位置通常将会导致第一生产钻孔是可进入的而第二生产钻孔被堵塞。
[0024]“向下”是相对于钻孔选择器装置的正常使用定向而言的。当处于使用定向时，钻孔的主纵向轴线通常是竖直轴线。
[0025]
闸板可以液压地、电动地或手动地操作，例如通过外部rov操作。
[0026]
致动机构可以是压力平衡的，这意味着如果失去对装置的控制，装置将在故障时的位置失效。在替代实施例中，致动机构配置有弹簧型装置，以故障保护(failsafe)到预定的致动器位置。
[0027]
钻孔选择器装置可以在高度上小于2m，或在高度上小于1.5m或小于1m。
[0028]
钻孔选择器的外径优选地小于2m，或小于1.5m，或小于1.3m，并且优选地小于使用中的转盘直径。这样可以使可操作的送入和回收选项最大化。
[0029]
钻孔选择器装置可以用作井干预或阻塞和放弃(p&a)系统的一部分，以实现从单钻孔立管进入多钻孔井。因此，钻孔选择器装置可以用于将单钻孔立管连接至多钻孔水下装备。
[0030]
至少一个向下倾斜的通道可以设置在壳体中，在缩回位置位于闸板的下方，并通向下方的钻孔。这可以允许碎屑在闸板缩回时排出，并且可以减轻碎屑堆积或以其他方式阻碍闸板和/或致动器的移动的问题。
[0031]
闸板还可以包括剪切刀片或成形为具有一体化的剪切边缘。这样的实施例可以用于钻孔选择和剪切功能两者。
[0032]
优选地，钻孔选择器装置不包括工具串跨接管(crossover)。而是，钻孔选择器装置可以包括用于将钻孔选择器装置连接至工具串跨接管的连接器。根据系统配置和将要送入的工具串，工具串跨接管可能不是必需的。例如，足够直径的立管钻孔可以从钻孔选择器上方沿大致竖直的方向延伸，以允许展开的工具被钻孔选择器装置操纵到适当位置，而不需要额外的跨接管。
[0033]
类似地，钻孔选择器装置可以不包括与壳体成一体的钻孔间隔接头或多钻孔跨接
管。因此，通常提供连接器以将钻孔选择器装置连接至使用中的钻孔间隔接头。因此，优选地，钻孔选择器装置的壳体在闸板与连接器之间的闸板下面界定单个钻孔，优选地最大的单个钻孔。单个钻孔可以为至少7英寸(直径17.8cm)和可选地至少9英寸(22.9cm)。
[0034]
连接器可以是法兰连接器。
[0035]
根据本发明的第二方面，提供了一种钻孔选择器设备，该设备包括连接至附件和钻孔间隔接头中的至少一个的如本文所述的钻孔选择器装置。
[0036]
第一方面的可选特征独立地是第二方面的可选特征，并且为了简洁起见，这里不再重复。
[0037]
钻孔间隔接头通常具有离散的钻孔，例如两个、三个或更多个钻孔。使用中的离散的钻孔与井中的不同钻孔(例如生产钻孔和环形钻孔)对齐，并与闸板引导工具的方向对齐。
[0038]
钻孔间隔接头可以包括突起，当连接至钻孔选择器装置时，该突起延伸到钻孔选择器装置的钻孔中，钻孔间隔接头通常具有离散的钻孔。还可以在突起与闸板之间设置插入件。该插入件也可以包括离散的钻孔。
[0039]
离散的钻孔中的一个钻孔的直径可以是例如1
”‑
3”；一个钻孔的直径可以是4
”‑
6”。
[0040]
钻孔间隔接头可以包括循环回路(circulationloop)。
[0041]
附件通常是工具串跨接管，或者可以是例如立管。附件和钻孔间隔接头都可以分别连接至钻孔选择器装置的“上方”和“下方”。
[0042]
钻孔选择器装置的闸板下面的单个钻孔与钻孔选择器闸板上方的钻孔的直径相比通常直径相同或更大，上连接器通常在使用中将跨接管工具连接至钻孔选择器闸板。
[0043]
壳体的钻孔通常与连接装备中的相应钻孔对齐。
[0044]
在优选实施例中，特定水下基础设施的定制间距和尺寸由附接的工具/接头(例如，跨接管或钻孔选择器接头)提供，而不是由本发明的钻孔选择器装置提供，对于优选实施例，本发明的钻孔选择器装置可以用于许多不同类型的井基础设施，并且对于这些井基础设施理想地是通用的。
[0045]
虽然通常用作钻孔选择器装置，但在替代实施例中，本发明可以用作其它应用的剪切装置。
[0046]
因此，在本发明的另一方面，提供了一种剪切装置，包括：
[0047]
壳体，该壳体界定延伸穿过其中的钻孔，该钻孔具有主纵向轴线；
[0048]
第一致动器和第二致动器，每一个致动器可以在垂直于主纵向轴线的方向上在各自的缩回位置与延伸位置之间移动；
[0049]
每一个致动器连接至各自的闸板，使得闸板可以在垂直于主纵向轴线的方向上在缩回位置与延伸位置之间移动；
[0050]
闸板为剪切闸板；
[0051]
其中，每一个致动器和附接的闸板可以在相同的线性方向上移动。
[0052]
这样的实施例可以用于剪切应用。
[0053]
剪切刀片可以配置成在生产钻孔和/或环形钻孔、和/或其他钻孔内剪切。
[0054]
关于本发明的第一方面描述的其他优选或可选的特征是本发明的其他方面的优
选和可选的特征，并且为了简洁起见，这里不再重复。
[0055]
现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：
[0056]
图1是示出了包括钻孔选择器装置、跨接管工具和两个可互换的循环接头的钻孔选择器设备的示意图；
[0057]
图2a是图1的钻孔选择器装置的透视图；
[0058]
图2b是图1的钻孔选择器装置的前视截面图；
[0059]
图3a是处于延伸位置的图2a/图2b的钻孔选择器装置的闸板的透视图；
[0060]
图3b是处于缩回位置的图2a/图2b的钻孔选择器装置的闸板的透视图；
[0061]
图4a-图4d是图2a/图2b的钻孔选择器装置的平面截面图，示出了处于各种位置的闸板，以便选择不同的钻孔；
[0062]
图5a是图1的钻孔选择器装置的前视截面图，其中闸板处于图4b的延伸位置；
[0063]
图5b是具有图4c的配置的闸板的图1的钻孔选择器装置的前视截面图；
[0064]
图5c是具有图4d的配置的闸板的图1的钻孔选择器装置的前视截面图；
[0065]
图6是图1的钻孔选择器装置的活塞的近视前视截面图；
[0066]
图7是示出了碎屑流路径的图2a/图2b的钻孔选择器装置的前视截面图；
[0067]
图8a-图8c是图2a/图2b的组装的钻孔选择器设备的一系列顺序截面图，示出了工具被下放并操纵到环形钻孔中；
[0068]
图9a-图9c是图2a/图2b的组装的钻孔选择器设备的一系列顺序截面图，示出了工具被下放并操纵到生产钻孔中；
[0069]
图10a是附接至双钻孔循环接头的图2a/图2b的钻孔选择器的前视透视图；
[0070]
图10b是附接至双钻孔循环接头的图2a/图2b的钻孔选择器的前视截面图；
[0071]
图11a是附接至三钻孔循环接头的图2a/图2b的钻孔选择器的前视截面图；
[0072]
图11b是附接至三钻孔循环接头的图2a/图2b的钻孔选择器的前视透视图；
[0073]
图12a是根据另一实施例的处于缩回位置的图1的钻孔选择器装置的闸板的前视截面图；
[0074]
图12b是处于延伸位置的图12a的闸板的后视截面图；
[0075]
图13a是根据另一实施例的处于缩回位置的图1的钻孔选择器的闸板的前视透视图；以及
[0076]
图13b是处于延伸位置的图13a的闸板的前视透视图。
[0077]
图1示出了钻孔选择器设备100，该钻孔选择器设备包括通用钻孔选择器10、工具串跨接管70以及在三钻孔间隔接头80和双钻孔接头90之间的一个选择。
[0078]
钻孔选择器设备100设置在井的顶部处，并将上方的单钻孔立管系统(未示出)与下方的多钻孔井(未示出)连接起来。如下面更详细地描述的，钻孔选择器装置10可以引导垂直于设备100的主钻孔布置的闸板，以便将通过立管下放的工具柱引导至井的选定钻孔中。
[0079]
某些实施例的优点在于，这些实施例具有闸板阀式配置，其中闸板块由一组线性活塞移位，同轴地对齐，并且彼此相对地安装，以在垂直于并朝向井眼的方向上操作。由于简化和减少部件装载路径的性质，这种形式的机构减少了动态部件，并提高了相对于替代机构的鲁棒性。垂直于井眼的线性活塞为操作者提供了一前一后或独立地控制闸板位置的
能力，提供了用于定位闸板以便送入工具的多种配置。这提供了操作的多样性，以支持水下系统的多种钻孔尺寸和间距的选择。
[0080]
某些实施例的另一优点是，钻孔选择器装置10更适合于不同的井，实际上该钻孔选择器装置10可以是通用的。可以附接项目专用的适配器，例如定制的跨接管70和图1中所示的钻孔间隔接头80、90之一(可选地包括循环附件81、91)。这可以提供显著的成本和库存减少。
[0081]
钻孔选择器装置10在图2a和图2b中更详细地示出，该钻孔选择器装置10包括壳体11，该壳体具有延伸穿过其中的钻孔20。活塞致动器13彼此相对地安装，并在垂直于钻孔20的方向上线性地驱动各个闸板12。闸板下面的钻孔20仅仅是单个钻孔。
[0082]
因此，在使用中，活塞13的移动致动闸板块12在相同方向上在缩回位置和延伸位置之间移动，其细节将在后面描述。活塞13可以彼此独立地移动，因此，闸板12中的每一个闸板可以被致动以独立于另一个闸板移动。
[0083]
闸板12各自包括向下渐缩的部分14，例如，当两个闸板都处于延伸位置时，导向部分形成为具有漏斗的形状，如图2b所示。在使用中，当工具行进穿过钻孔选择器装置10时，工具沿漏斗向下朝向井的期望钻孔导向。
[0084]
钻孔选择器装置10的端部区段各自具有通用法兰连接器18、19，以与多个系统跨接管接合，然后这些系统跨接管接合至系统专用树送入工具(systemspecific tree running tool)或紧急断开组件(edp)。
[0085]
在本示例中，钻孔选择器的高度h为37.5英寸(95.3cm)。
[0086]
图3a和图3b更详细地示出了分别处于延伸位置和缩回位置的闸板12。钻孔选择器装置10的每一个闸板12包括主要闸板元件12a和次要闸板元件12b。
[0087]
如图3a所示，主要闸板元件12a各自包括渐缩部分14，渐缩部分14在处于延伸位置时形成漏斗状物。呈舌片形式的次要闸板12b各自从主要闸板12a朝向渐缩部分14的底部突出。闸板12中的一个闸板在其中界定凹槽15，该凹槽被成形为当处于延伸位置时接纳另一闸板12的次要闸板元件12b。一个次要闸板12b在其中界定开口，该开口与一个主要闸板12a中的开口对齐，从而形成当处于延伸位置时穿过闸板12的通路16。因此，当处于延伸位置时，钻孔选择器10的钻孔20没有被完全堵住。在使用中，当处于延伸位置时，通过由主要闸板元件12a形成的阻挡件阻止进入井的生产钻孔，而允许通过通路16进入井的环形钻孔。
[0088]
如图3b所示，当闸板12处于缩回位置时，主要闸板元件12a缩回，从而形成通过钻孔选择器10的通路17。次要闸板元件12b部分地重叠，从而堵塞钻孔选择器10的钻孔20的一部分并关闭通路16(形成在延伸位置)。
[0089]
因此，当处于缩回位置时，钻孔选择器10的钻孔20仍然部分地堵塞。在使用中，当处于缩回位置时，允许通过通路17进入生产钻孔，而通过由次要闸板元件12b形成的阻挡件阻止进入环形钻孔。
[0090]
某些实施例的优点是闸板12的独立移动允许多个闸板配置。这允许用于通过钻孔选择器装置10使工具送入的多个路径。
[0091]
图4a-图4d中示出了每一种配置的闸板位置，显示了如何在双钻孔系统和三钻孔系统中获得不同模式的进入。附图示出了通过钻孔选择器装置10的钻孔20的横截面图，该钻孔选择器装置又连接至双钻孔系统或三钻孔系统，例如图1中示出的钻孔间隔接头80、
90。同一钻孔选择器装置可以用于进入双系统和三系统中的任一系统。
[0092]
图4a和图4b中示出了适合于在双钻孔系统中获得进入的闸板位置。井包括生产钻孔31和环形钻孔34。在图4a中，两个闸板12都处于缩回位置，其中生产钻孔31打开并且环形钻孔34被次要闸板元件12b堵塞。图4b示出了闸板12的延伸位置，其中主要闸板元件12a堵塞生产钻孔31，并且其中环形钻孔34打开。
[0093]
图4b和图4d中示出了适合于获得进入三钻孔系统的闸板位置，其中井包括主要生产钻孔32、次要生产钻孔33和环形钻孔34。图4b中的配置对于双系统和三系统是共用的，两个闸板12都处于延伸位置，从而仅允许进入环形钻孔34。但是在双钻孔系统中，处于延伸配置的闸板堵塞唯一的生产钻孔31，在三钻孔系统中，两个生产钻孔32和33都被堵塞。
[0094]
在图4c中，只有一个闸板12处于延伸位置，从而仅堵塞第一生产钻孔32，而处于缩回位置的闸板12的次要闸板元件12b堵塞环形钻孔34。图4d示出了与图4c的配置相反的配置，其中第二生产钻孔33打开，并且第一生产钻孔31和环形钻孔34堵塞。
[0095]
图5a-图5c示出了具有处于不同配置的闸板12的钻孔选择器装置10。在图5a中，两个闸板12都处于图4b的延伸位置。图5b和图5c分别示出了具有处于图4c和图4d的配置的闸板12的钻孔选择器10。
[0096]
图6示出了钻孔选择器装置10的活塞13。通过允许钻孔压力也通过端口54进入活塞13后面的腔室52来平衡活塞的压力。活塞13两侧的密封件56、58具有相等的密封直径，因此使活塞13压力平衡，从而确保致动器不受所施加的钻孔压力的影响。
[0097]
图7示出了处于缩回位置的钻孔选择器10，其中在闸板12下面的通道21通向钻孔。某些实施例的另一优点是，碎屑流路径50确保当闸板12缩回时，碎屑无法在闸板12后面堆积，因为它们将碎屑拖入通道21中。
[0098]
图8a-图8c和图9a-图9c示出了穿过钻孔选择器装置10的工具60。在图8a-图8c中，通过钻孔选择器10将开放的长柄震击器(openspang jar)操纵到环形钻孔中。在图9a-图9c中，通过同一钻孔选择器装置10将嵌套工具操纵到生产钻孔中。
[0099]
图10a-图10b和图11a-图11b分别示出了安装到处于三重配置和双重配置的钻孔间隔接头80、90(树送入工具适配器)上的钻孔选择器装置10。钻孔间隔接头80、90各自界定离散的钻孔，以便与下方的井的不同钻孔对齐，并帮助保持工具与闸板12下面的指向的钻孔的对齐。钻孔间隔接头80、90各自包括延伸到钻孔选择器装置10的钻孔20中的突起93。插入件92装配在钻孔间隔接头80、90的突起93的顶部上。插入件92允许在钻孔选择器装置10与钻孔间隔接头80、90之间进行更平滑的过渡。
[0100]
因此，如图10b所示，双钻孔间隔接头90提供朝向井的生产钻孔931和环形钻孔934的两个离散的钻孔。三个或更多个多钻孔的其他配置是可能的。例如，三钻孔间隔接头80为两个生产钻孔(未在图11a的截面中示出)和环形钻孔834提供离散的钻孔。
[0101]
可选的循环附件91、81提供返回到表面的循环返回线。接头80、90和循环附件81、91可以配置有塞轮廓或阀，以使任一钻孔能够隔离，以适应操作要求(例如井循环、固井等)。
[0102]
本发明的另一实施例将被重新配置用于剪切。这可以通过将钻孔选择器闸板主体12更换成剪切闸板，同时保持共同壳体块和活塞13来实现。
[0103]
钻孔选择和剪切功能可以结合在一起。
[0104]
图12a-图12b和图13a-图13b示出了具有与上述实施例相似的特征的钻孔选择器装置10的实施例的闸板112，并且还包括用于剪切电缆等的刀片。
[0105]
钻孔选择器装置110的主要闸板元件112a包括具有切削边缘141的剪切刀片140。剪切刀片140相对于彼此定位在偏离位置，界定了上刀片140a和下刀片140b，以及相应的上刀片切削边缘141a和下刀片切削边缘141b。如图12b所示，当闸板112处于延伸位置时，上刀片切削边缘141a与下刀片切削边缘141b重叠，从而确保闸板112完全对齐。因此，在两个闸板112都处于延伸位置的情况下，电缆通过剪切刀片140的切削边缘141的作用而被剪切。
[0106]
剪切刀片140可以形成为闸板112的一部分，或者形成为单独的部件，其附接至闸板112并例如通过螺钉紧固到适当位置。独立地，上刀片140a和下刀片140b被设计为相同的部分。当附接至/形成为闸板112的一部分时，上刀片140a和下刀片140b相对于彼此颠倒定向，使得当闸板112处于延伸位置时，切削边缘141a、141b对齐。
[0107]
如图12a-图12b的实施例所示，剪切刀片140围绕生产钻孔居中。钻孔选择器装置110的一些实施例可以包括居中于环形钻孔的剪切插入件，以代替围绕生产钻孔居中的剪切刀片，或者还包括围绕生产钻孔居中的剪切刀片。
[0108]
图13a-图13b示出了钻孔选择器装置110的实施例的闸板112，包括作为主要闸板元件112b的一部分的剪切刀片140(其因此围绕生产钻孔居中)，以及装配到次要闸板元件112b的具有切削边缘142的剪切插入件(其因此围绕环形钻孔居中)。在图13a-图13b的实施例中，切削边缘142位于引导座与次要闸板元件112b之间。
[0109]
因此，本发明的一些实施例可以具有允许剪切例如延伸穿过其中的电缆的优点。
[0110]
钻孔选择器10可以定位在双钻孔edp上方，或者直接放置在双(或三)钻孔树上，上方有必要的井阻挡件。在后一种应用中，通过使用钻孔选择器10下方的循环回路，并通过在上方增加所需的井阻挡件，且与系统断开机构(例如，闩锁或分离接头型装置)联接，可以为例如p&a工作配置重量较轻的系统。
[0111]
因此，某些实施例的另一优点是，例如通过将循环系统集成在钻孔选择器10下面，并且适配器设计成适合所需的钻孔间距，钻孔选择器10的高度和重量可以保持在最小。这对于系统需要放置在较老的、可能疲劳的井口上的应用特别有利；在这种情况下，使用传统的edp/lrp装置可能是成问题的。
[0112]
可以作出改进而不脱离本发明的范围。例如，与所示实施例相比，分别选择处于延伸位置和缩回位置的特定井眼可以互换。