專(zhuān)利名稱(chēng)：深水下送工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及油氣井的生產(chǎn)，且特別涉及用于與海底油氣開(kāi)采相結(jié)合地使用的模塊的傳送和/或收回的裝置和方法。
背景技術(shù)：
海底井眼從海床穿過(guò)位于下方的地下地層形成。用于從海底井眼開(kāi)采油氣的系統(tǒng)典型地包括設(shè)置在井眼開(kāi)口上方的海底井口組件。典型的海底井口組件包括被支撐在低壓井口罩殼中并固定在經(jīng)井眼開(kāi)口向下延伸的導(dǎo)向套管上的高壓井口罩殼。井一般與經(jīng)導(dǎo)向套管同軸地插入并明顯比導(dǎo)向套管深的一個(gè)或更多個(gè)套管柱對(duì)準(zhǔn)。從座落在井口罩殼中的套管懸架懸掛套管柱。一個(gè)或更多個(gè)油管柱設(shè)置在最內(nèi)部的套管柱內(nèi)；其除了其它方面以外用于傳送從下方的地層開(kāi)采的井液。采油樹(shù)(production tree)安裝在井口罩殼的上端， 用于控制井液。采油樹(shù)典型地是大而重的組件，具有安裝在其上的許多閥和控制裝置。安裝在采油樹(shù)上的控制裝置可以呈海底控制模塊的形式。典型地，海底控制模塊是調(diào)節(jié)對(duì)海底致動(dòng)器的液壓流體供應(yīng)的模塊化裝置，其中致動(dòng)器通常用于打開(kāi)和/或關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)閥。節(jié)流橋(choke bridge)模塊是有時(shí)用在采油樹(shù)上的另一類(lèi)模塊。節(jié)流橋模塊一般通過(guò)集成的流量約束調(diào)節(jié)來(lái)自采油樹(shù)的開(kāi)采流。海底控制模塊和節(jié)流橋模塊典型地在海底井口組件的使用期限內(nèi)需要更換、安裝或移除。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)了一種用于操控可附接到海底采油樹(shù)上的控制模塊的下送工具 (running tool)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，該下送工具包括具有附接到海底井口組件上的連接器的本體。還包括本體上遠(yuǎn)離連接器的旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)體圍繞本體的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。包括了與旋轉(zhuǎn)體聯(lián)接的卷?yè)P(yáng)組件(hoist assembly) 0還公開(kāi)了一種在海底操控控制模塊的方法。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，該方法包括提供一種下送工具，其中該下送工具包括具有軸線(xiàn)和卷?yè)P(yáng)組件的本體。該下送工具在海底布置在與海底井口組件連接的鋼絲繩上并且使用卷?yè)P(yáng)組件從井口組件收回控制模塊。


圖1是下降到海底井口組件的下送工具的一個(gè)示例性的實(shí)施例的側(cè)面局部剖視圖。圖2-4是聯(lián)接到海底井口組件上并替換井口組件上的海底模塊的圖1的下送工具的側(cè)面局部剖視圖。圖5是從井口組件移除海底模塊的圖1的下送工具的側(cè)面局部剖視圖。零部件列表10 下送工具12 鋼絲繩
14作業(yè)船
16海底井口組件
18本體
20旋轉(zhuǎn)部
22卷?yè)P(yáng)組件
24挺桿/懸臂
26帶輪/卷軸
28繩
29鋼絲繩附接件
30新節(jié)流橋模塊
31現(xiàn)有節(jié)流橋模塊
32井口罩殼
34井口
36采油樹(shù)
38主孔眼
39樹(shù)心軸
40頂部工作臺(tái)
42支撐件
44流動(dòng)管線(xiàn)
46翼形閥
48模塊
50漏斗
52連接器
54致動(dòng)器
55絞盤(pán)
56馬達(dá)
57連接器
58遠(yuǎn)程操作的運(yùn)載工具
60控制系繩
62模塊(SCM)
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將在下文中參考其中示出了實(shí)施例的附圖更充分地描述本公開(kāi)內(nèi)容的裝置和方法。然而，本公開(kāi)內(nèi)容的主題可以以多種不同形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文說(shuō)明的圖示實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)內(nèi)容將全面和完整，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。相似的標(biāo)號(hào)貫穿全文表示相似的元件。為了方便參照附圖，僅為了參照和說(shuō)明而使用方向術(shù)語(yǔ)。例如，諸如“上”、“下”、“上方”、“下方”等方向術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明相關(guān)位置。應(yīng)理解的是，本公開(kāi)內(nèi)容的主題并不限于所示出和說(shuō)明的結(jié)構(gòu)、操作、確切材料或?qū)嵤├拇_切細(xì)節(jié)，因?yàn)楦男秃偷韧b置對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)。在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已公開(kāi)了主題公開(kāi)內(nèi)容的說(shuō)明性實(shí)施例，盡管采用了特定術(shù)語(yǔ)，但它們僅在通用和說(shuō)明的意義上使用且并非出于限制目的。因此，主題公開(kāi)內(nèi)容僅由所附權(quán)利要求的范圍來(lái)限制?，F(xiàn)參照?qǐng)D1，示出了在海底布置在提升繩12上的下送工具10的側(cè)視圖。在圖1的實(shí)例中，提升繩12從被示出位于海面的船只14卷繞。在圖1的實(shí)例中，船只14是典型地用于海底操作的類(lèi)型的作業(yè)船?？蛇x地，船只14可為海上鉆機(jī)、浮式開(kāi)采儲(chǔ)存卸貨船(FPSO) 或用于與海底組件相關(guān)的操作的任何類(lèi)型船只。下送工具10被示出朝被示出設(shè)置在海床處的海底井口組件16下降。下送工具10 包括本體18，該本體18在一個(gè)示例性的實(shí)施例中為伸長(zhǎng)的大致圓柱形部件。示出了本體 18的上端上的旋轉(zhuǎn)部20，其與本體18大致同軸并可繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。卷?yè)P(yáng)組件22附接到旋轉(zhuǎn)部20的一側(cè)上并且包括從旋轉(zhuǎn)部20徑向向外突出的被示出為伸長(zhǎng)部件的挺桿或懸臂24。 可沿著挺桿M的長(zhǎng)度選擇性地移動(dòng)的帶輪26被支撐在挺桿M上。與提升繩12分開(kāi)的繩 28在帶輪沈與本體18之間延伸。下送工具10使用被示出聯(lián)接在提升繩12與旋轉(zhuǎn)部20 之間的提升繩附接件四附接到提升繩12上。替換節(jié)流橋模塊30被示出附接在本體18的橫向側(cè)上。節(jié)流橋模塊30可釋放地停置在本體18上并且是要附接到海底設(shè)備上的構(gòu)件。 在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，節(jié)流橋模塊30可以布置有下送工具10并用于替換被示出設(shè)有井口組件16的現(xiàn)有節(jié)流橋模塊31。節(jié)流橋模塊30、31可以用于調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)移從海底井口組件16開(kāi)采或以其它方式從海底井口組件流動(dòng)的流。仍參照?qǐng)D1，井口組件16包括設(shè)置在穿過(guò)海床下方的地層鉆出的井眼34上方的井口罩殼32。采油樹(shù)36附接到井口罩殼36的上端上。主孔眼38(用虛影示出)大致豎直地延伸穿過(guò)井口罩殼32和采油樹(shù)36。主孔眼38中的抽汲閥(swab valve)控制穿過(guò)主孔眼38進(jìn)入。環(huán)形樹(shù)心軸39被示出從主孔眼38并經(jīng)矩形頂板40從采油樹(shù)36向上突出。 支桿42將頂板40支撐在采油樹(shù)36上方。海底井口組件16還包括有與采油樹(shù)36的橫向側(cè)聯(lián)接的流動(dòng)管線(xiàn)44。流動(dòng)管線(xiàn)44每一個(gè)均在其中包括用于控制和調(diào)節(jié)通過(guò)流動(dòng)管線(xiàn)44 的流量的翼形閥46。在圖2中，下送工具10被示出為座落在井口組件16上，且本體18與主孔眼38以及樹(shù)心軸39大致同軸。下送工具10被示出在其最下部上具有漏斗50，以方便座落到樹(shù)心軸39上。漏斗50是圓錐形環(huán)形部件，帶有在下端上的開(kāi)口以及隨著遠(yuǎn)離開(kāi)口而變窄的內(nèi)周。漏斗50可幫助引導(dǎo)下送工具10至與樹(shù)心軸39的期望定向。示出了與漏斗50相鄰的連接器52，可以操縱該連接器52鉤住樹(shù)心軸39的外周，以將下送工具10剛性地附接到井口組件16上。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，連接器52是環(huán)形的并且在內(nèi)周上包括可以選擇性地附接在樹(shù)心軸39的外周上的夾具。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，連接器52是Vetco MDH4 連接器。圖2的實(shí)例還示出了繩28已從下送工具10放出以使附接端延伸經(jīng)過(guò)卷?yè)P(yáng)組件 22。繩觀的附接端與現(xiàn)有節(jié)流橋模塊31連接。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，致動(dòng)器M被示出設(shè)置在本體18內(nèi)，用于供應(yīng)來(lái)自下送工具10的繩觀。在一個(gè)實(shí)例中，致動(dòng)器M包括與本體18內(nèi)的繩軸或卷軸55連接的齒輪(未示出)。繩觀可以存儲(chǔ)在本體18內(nèi)的卷軸55 上然后放出以連接至節(jié)流橋模塊31或其它物體。致動(dòng)器M可以由也被示出在罩殼18內(nèi)并經(jīng)由軸連接到致動(dòng)器M上的馬達(dá)56驅(qū)動(dòng)。也可采用諸如帶或鏈條之類(lèi)的其它連接裝置。 為了實(shí)現(xiàn)繩觀與節(jié)流橋模塊31之間的連接，示出了能選擇性地聯(lián)接到原始或現(xiàn)有節(jié)流橋模塊31及替換節(jié)流橋模塊30上的連接器57?，F(xiàn)參照?qǐng)D3，現(xiàn)有節(jié)流橋模塊31已被釋放并從其原始位置提升到海底井口組件16 上并停置在頂部工作臺(tái)40上。另外，卷?yè)P(yáng)組件22被進(jìn)一步操控使得旋轉(zhuǎn)體20圍繞軸線(xiàn)Ax 旋轉(zhuǎn)，由此將繩觀與替換節(jié)流橋模塊30對(duì)準(zhǔn)。還可選地，如箭頭A所示，卷軸沈已沿著懸臂M徑向向內(nèi)移動(dòng)以便與替換節(jié)流橋模塊30精確對(duì)準(zhǔn)。另外，繩觀被示出經(jīng)由連接器57 連接到替換節(jié)流橋模塊30上。箭頭Ak示出了旋轉(zhuǎn)體20的一個(gè)示例性旋轉(zhuǎn)方向。參照?qǐng)D4，卷?yè)P(yáng)組件22在一位置被進(jìn)一步致動(dòng)，從而使替換節(jié)流橋模塊30座落在原始節(jié)流橋模塊31所處的相同位置上。旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)箭頭Ak示出且?guī)л喩虻臋M向運(yùn)動(dòng)通過(guò)箭頭A示出。示出了遠(yuǎn)程操作的運(yùn)載工具58，其可用于協(xié)助將替換節(jié)流橋模塊30定位在采油樹(shù)36上。控制系繩60附接到遠(yuǎn)程操作的運(yùn)載工具的一端上并用于遠(yuǎn)程操作的運(yùn)載工具的驅(qū)動(dòng)和/或控制。在圖4的實(shí)例中，原始節(jié)流橋模塊31和替換控制模塊是具有用于調(diào)節(jié)從采油樹(shù)36到處理位置或其它終端位置的流動(dòng)的節(jié)流橋的模塊?？蛇x地，如圖5中所示，本文所述的過(guò)程可以用于替換被示出附接到采油樹(shù)36上的海底控制模塊62。海底控制模塊62可用于控制與海底井口組件16相關(guān)的致動(dòng)器，例如用于打開(kāi)和關(guān)閉抽汲閥和/或翼形閥。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，海底控制模塊62包括用于控制海底井口組件16內(nèi)或與其相關(guān)的系統(tǒng)的操作的硬件和軟件。例如，可以通過(guò)海底控制模塊62調(diào)節(jié)電流或液壓流以便致動(dòng)位于海底井口組件16上的可移動(dòng)裝置，例如閥。雖然僅以本發(fā)明的一部分形式來(lái)示出或說(shuō)明本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明并不受此限制，而是可容易地作出各種更改而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，除上述模塊30、31、62以外，可以使用本文提供的裝置和方法來(lái)替換或安裝其它井口構(gòu)件。此類(lèi)其它構(gòu)件包括節(jié)流插入件、測(cè)砂器和流量控制裝置。因此，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，可以布置具有節(jié)流橋模塊、海底控制模塊、節(jié)流插入件、測(cè)砂器、流量計(jì)控制單元和流量控制裝置中的一個(gè)或更多個(gè)的卷?yè)P(yáng)組件22。此外，卷?yè)P(yáng)組件22也可攜帶有用于更換任何構(gòu)件的工具，例如接口工具。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，接口工具包括有用于與進(jìn)行更換的構(gòu)件接口的連接器57。本文所述的裝置和方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是下送工具10能以沉降速度被降下到海底，因此它“柔軟地”座落在井口組件16上而不對(duì)下送工具10或進(jìn)行更換的構(gòu)件傳遞破壞性的脈沖。
權(quán)利要求
1.一種用于更換海底采油樹(shù)(36)的構(gòu)件的下送工具(10)，包括 具有軸線(xiàn)的本體(18)；所述本體(18)的一端上選擇性地附接到海底井口組件(16)上的連接器(5 ；且其特征在于，所述本體(18)上具有絞盤(pán)(5 和繩08)的卷?yè)P(yáng)組件02)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下送工具(10)，其特征還在于，所述本體(18)上遠(yuǎn)離所述連接器(5 的旋轉(zhuǎn)體(20)，所述旋轉(zhuǎn)體OO)使所述卷?yè)P(yáng)組件0 選擇性地繞所述本體(18) 的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下送工具(10)，其特征還在于，在所述本體(18)中并附接到所述旋轉(zhuǎn)體OO)上以便旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)體OO)的馬達(dá)(56)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的下送工具(10)，其特征在于，所述卷?yè)P(yáng)組件02) 包括從本體(18)徑向向外延伸的挺桿部件04)和可沿著所述挺桿部件選擇性地移動(dòng)的繩支撐裝置( )，其中所述繩08)從所述繩支撐裝置06)下垂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的下送工具(10)，其特征還在于所述本體(18)上用于可釋放地承載海底構(gòu)件(30、31)的停置位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的下送工具(10)，其特征還在于，所述本體(18)上用于連接至水面平臺(tái)的提升繩(1 以從水面平臺(tái)降下所述下送工具(10)的提升繩附接件 (29)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的下送工具(10)，其特征還在于，從所述連接器 (52)的下端下垂以便將所述下送工具(10)引導(dǎo)到采油樹(shù)心軸(39)上的漏斗附接件(50)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的下送工具(10)，其特征還在于，在所述繩08)的一端上并選擇性地附接到用于所述海底井口樹(shù)(36)的構(gòu)件上的連接器(57)。
9.一種操控海底控制模塊的方法，包括 其特征在于，提供下送工具(10)，其包括具有軸線(xiàn)的本體(18)以及具有絞盤(pán)(5 和繩08)的卷?yè)P(yáng)組件(22)；在海底將提升繩08)上的所述下送工具(10)布置到海底井口組件(16)上； 將所述本體(1 連接到所述海底井口組件(16)上；布置所述繩08)與所述絞盤(pán)(5 并將海底構(gòu)件接合在所述海底井口組件(16)上； 使所述卷?yè)P(yáng)組件0 旋轉(zhuǎn)到繞所述本體(18)的軸線(xiàn)的角度位置，以使所述繩08)與海底構(gòu)件定位；將所述繩08)附接到所述海底構(gòu)件上并將所述繩08)卷繞在所述下送工具(10)上； 從所述卷?yè)P(yáng)組件0 釋放所述構(gòu)件； 分離所述下送工具(10)；以及從所述井口組件(16)收回所述下送工具(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于，將收回的構(gòu)件收存到所述本體(18)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述下送工具(10)還包括所述本體(18)上選擇性地繞所述本體(18)的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體(20)，其中所述卷?yè)P(yáng)組件02)附接到所述旋轉(zhuǎn)體00)上，所述方法還包括在旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)體OO)以使所述卷?yè)P(yáng)組件02) 與所述替換控制模塊(30)對(duì)準(zhǔn)之后將所述替換模塊(30)附接到與所述下送工具(10) — 起布置的所述本體(18)上，并且使用所述卷?yè)P(yáng)組件0 來(lái)使所述替換海底構(gòu)件從所述本體(18)移動(dòng)到所述海底井口組件(16)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述海底構(gòu)件包括原始海底構(gòu)件(31)，所述方法還包括將替換海底構(gòu)件(30)設(shè)置在所述本體(18)上、在所述替換海底構(gòu)件(30)停置在所述下送工具(10)上的狀態(tài)下將所述下送工具(10)降下到海底。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征還在于，使所述原始海底構(gòu)件(31)與所述繩 (28)分離，旋轉(zhuǎn)所述卷?yè)P(yáng)組件0 以定位所述繩08)以便附接到所述替換海底構(gòu)件(30) 上，將所述繩08)附接到所述替換海底構(gòu)件(30)上，以及使所述替換海底構(gòu)件(30)在從其中收回所述原始海底構(gòu)件(31)的位置從所述本體(18)移動(dòng)到所述海底井口組件(16)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征還在于，與所述下送工具(10)相結(jié)合地使用遠(yuǎn)程操作的運(yùn)載工具(58)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，僅使用所述鋼絲繩08)來(lái)布置所述下送工具(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及深水下送工具，具體而言，涉及一種用于操控海底采油樹(shù)上的控制模塊的下送工具。下送工具可布置在鋼絲繩上并且包括柱狀本體和適于與采油樹(shù)連接的連接器。下送工具還包括由旋轉(zhuǎn)挺桿起重機(jī)定位以便操控控制模塊的卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)。當(dāng)工具從海面上方布置時(shí)替換控制模塊可以包括有下送工具。在下送工具與采油樹(shù)連接之后，挺桿起重機(jī)可被定位以便將原有控制模塊附接在采油樹(shù)上或從采油樹(shù)移除原有控制模塊。然后，卷?yè)P(yáng)組件可附接到替換控制模塊上并安裝替換控制模塊并且可被進(jìn)一步操縱以收回原有控制模塊并將其收存到本體上。
文檔編號(hào)E21B23/00GK102444386SQ201110310838
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者R·貝爾 申請(qǐng)人:韋特柯格雷公司