專利名稱：緊急海底井口關(guān)閉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立管管理系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及用于在緊急時(shí)期控制井的系統(tǒng)、程序產(chǎn)品和相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
由從浮動(dòng)平臺(tái)或船只進(jìn)行的離岸碳?xì)浠衔镢@探和生產(chǎn)操作所存在的一個(gè)問(wèn)題是需要在位于海底的每個(gè)井眼或井與位于海面的船只的工作甲板之間建立密封的流體通路。這種密封流體通路通常由鉆探立管系統(tǒng)提供。用于離岸鉆探的鉆探立管從鉆探機(jī)延伸到直接或間接地連接到海底井口(wellhead)的上部上的防噴器(BOP)上。典型的海洋鉆探立管允許用于在鉆探操作過(guò)程中向井下泵送潤(rùn)滑泥漿的鉆管通過(guò)、通過(guò)鉆管已泵送到立管的主管中的鉆探泥漿返回以及任何相關(guān)的鉆探切割，并提供將鉆探船只在海底BOP組 (stack)上方連接到井上。同樣，生產(chǎn)立管從海底井口系統(tǒng)和浮動(dòng)船只延伸并提供在其之間的連通。
常常稱為BOP組的BOP是用于控制和監(jiān)控海底井的特制閥或一組閥。BOP組一般包括兩類防噴器閘芯(ram)和環(huán)形。閘芯型BOP通常使用可沿徑向延伸以阻塞或開(kāi)啟延伸穿過(guò)BOP組的流體通道的一對(duì)相對(duì)的鋼制閘芯。閘芯BOP包括管式閘芯、全閉式閘芯、剪切式閘芯以及全閉剪切式閘芯。管式閘芯在管周圍封閉，以當(dāng)鉆管延伸穿過(guò)BOP組的孔時(shí)限制鉆管的外側(cè)與BOP組的內(nèi)孔之間的環(huán)形空間中的流動(dòng)。不具有用于管路的開(kāi)口的全閉式閘芯在沒(méi)有鉆管延伸穿過(guò)BOP組時(shí)通過(guò)彼此壓靠而完全封閉孔以形成密封。剪切式閘芯和全閉剪切式閘芯使用經(jīng)硬化的鋼剪而切穿鉆管。環(huán)形BOP類似于括約肌工作。
不同的防噴器可具有不同的封閉直徑以適應(yīng)鉆管的存在或鉆管的不同直徑。BOP 組還包括與立管并排延伸并在可用于關(guān)閉海底井的BOP元件之間的不同部位進(jìn)入BOP內(nèi)部的多個(gè)扼流管線和壓井管線。
鉆探立管能夠在BOP組上方與井分離，從而允許鉆探船只收回立管并在需要時(shí) (即在颶風(fēng)活動(dòng)或故障期間)臨時(shí)從鉆探地點(diǎn)移開(kāi)。在保持在井口上方的情況下，當(dāng)正常工作時(shí)，BOP組在船只未就位時(shí)可供用于密閉壓力大的井(live well)。當(dāng)返回后，則船只可展開(kāi)立管，重新連接到BOP組上，以及與井重新建立碳?xì)浠衔镞B通。
海洋鉆探立管還允許通過(guò)使用BOP組在緊急時(shí)期控制井。要求啟動(dòng)BOP組的構(gòu)件的緊急情況通常與鉆穿具有顯著高于鉆探泥漿所能承受的壓力的地質(zhì)流體壓力的區(qū)域相關(guān)。在此類事件期間，BOP組的不同類型的防噴器中的一個(gè)或多個(gè)以液壓方式工作，以關(guān)閉或限制井流體流經(jīng)BOP組的流動(dòng)。然后，井控制通過(guò)泵送密度適當(dāng)?shù)哪酀{穿過(guò)壓井管線并最終使其經(jīng)由扼流管線循環(huán)回到水面而重新建立。
然而，近來(lái)值得報(bào)導(dǎo)的事件已顯現(xiàn)BOP會(huì)存在可靠性問(wèn)題。在最近的事件中，BOP 未能啟動(dòng)導(dǎo)致鉆探機(jī)毀壞并且由于BOP組未能停止井流體流入周圍的海洋中而造成顯著的環(huán)境破壞。因此，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到需要設(shè)置兩種故障系統(tǒng)并且基于井口的緊急控制裝置可通過(guò)提供獨(dú)立的安全防護(hù)系統(tǒng)而有利地提供必要的故障保護(hù)。發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到當(dāng)前存在的井控制系統(tǒng)并未提供用于切斷井的基于井口的方法。因此，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到需要獨(dú)立于BOP 的在緊急情況下控制井流體的流動(dòng)的基于井口的系統(tǒng)、裝置和方法。具體而言，發(fā)明人認(rèn)識(shí)到需要可包括與BOP組分開(kāi)定位的緊急井流體切斷組件的系統(tǒng)、裝置和方法，該緊急井流體切斷組件可在無(wú)剪切的情況下沿徑向壓縮延伸穿過(guò)海底井口的套管柱和/或鉆管，以便實(shí)現(xiàn)通過(guò)海底井口的井流體的流量的顯著減小。發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到需要包括具有緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的系統(tǒng)、裝置和方法，該緊急井流體轉(zhuǎn)移組件用以將井流體從井口罩(housing) 內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放在井口罩內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力。發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述內(nèi)容，本發(fā)明的各種實(shí)施例有利地提供了獨(dú)立于BOP的在緊急情況下控制井流體的流動(dòng)的系統(tǒng)、裝置和方法。本發(fā)明的各種實(shí)施例包括可包括與BOP組分開(kāi)定位的緊急井流體切斷組件的系統(tǒng)、裝置和方法，該緊急井流體切斷組件可在不剪切的情況下沿徑向壓縮延伸穿過(guò)海底井口的套管柱和/或鉆管，以便實(shí)現(xiàn)通過(guò)海底井口的井流體的流量的顯著減小。本發(fā)明的各種實(shí)施例還包括具有緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的系統(tǒng)、裝置和方法， 該緊急井流體轉(zhuǎn)移組件用以將井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放在井口罩內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力。
具體而言，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用以控制井的基于井口的控制裝置。該裝置可包括連接到井口罩上或與其形成一體的緊急井流體切斷組件。該緊急井流體切斷組件可包括套管柱壓縮組件和套管柱壓縮致動(dòng)器，其中，套管柱壓縮組件定位成沿徑向壓縮延伸穿過(guò)井口罩的孔的多個(gè)套管柱中的每一個(gè)，以及套管柱壓縮致動(dòng)器以可操作方式聯(lián)接到套管柱壓縮組件上以致動(dòng)套管柱壓縮組件。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，套管柱壓縮組件包括一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯，該壓縮閘芯定位成朝井口罩的孔的中心沿徑向延伸以對(duì)多個(gè)套管柱中的每一個(gè)在同一共軸位置施加壓縮力。
該對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯中的每一個(gè)都可包括液壓活塞，該液壓活塞連接到井口罩的一部分上以施加壓縮力。因此，套管柱壓縮致動(dòng)器可包括液壓源，該液壓源包括各種構(gòu)件， 舉例而言，例如存儲(chǔ)經(jīng)加壓的液壓流體的液壓蓄壓器、具有液壓泵的液壓泵組件、定位成用以驅(qū)動(dòng)液壓泵的馬達(dá)，以及液壓流體儲(chǔ)器。作為備選，該對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯中的每一個(gè)都可包括連接到井口罩的一部分上的線性致動(dòng)器，該線性致動(dòng)器當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)使壓縮閘芯的套管柱接合表面朝井口罩的孔的中心延伸以對(duì)多個(gè)套管柱施加壓縮力。因此，套管柱壓縮致動(dòng)器可包括定位成用以旋轉(zhuǎn)線性致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)電馬達(dá)以及電力源。以可操作方式連接到緊急井流體切斷組件上或與其形成一體的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器構(gòu)造成用以接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并向套管柱壓縮致動(dòng)器提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)以使套管柱壓縮組件啟動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，基于井口的控制裝置單獨(dú)地或另外包括連接到井口罩上或與井口罩形成一體的緊急井流體轉(zhuǎn)移組件。緊急井流體轉(zhuǎn)移組件可包括套管柱穿透器和井流體轉(zhuǎn)移器，其中，套管柱穿透器定位成用以在大致相同的共軸位置在多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成孔洞，以及井流體轉(zhuǎn)移器定位成用以延伸穿過(guò)套管柱中的每一個(gè)中的孔洞，以使井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放在井口罩內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力。
穿透器可根據(jù)各種裝置予以實(shí)施，舉例而言，這些裝置例如呈以下形式定位成用8以穿過(guò)井口罩和多個(gè)套管柱切割孔洞的切割刀片組件，定位成用以穿過(guò)井口罩和多個(gè)套管柱切割孔洞的放電切割組件，定位成用以穿過(guò)井口罩和多個(gè)套管柱切割孔洞的化學(xué)銑削組件，包括炸藥包(explosive charge)的爆炸釋放切割組件，該炸藥包以可操作方式連接到切割爆炸器上以切割穿過(guò)井口罩和多個(gè)套管柱的孔洞，以上僅列出一部分。
在示例性構(gòu)造中，轉(zhuǎn)移器包括主體、通道和井流體收集孔洞，其中，通道沿著主體的主軸線延伸穿過(guò)主體的部分以從井口罩內(nèi)導(dǎo)送井流體，以及井流體收集孔洞延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)移器的至少一部分并連接到前述通道上以提供通向該通道的流體孔道(channel)。轉(zhuǎn)移器的井流體收集孔洞可采用朝下凹部的形式，該凹部并未延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)移器的主體，使得當(dāng)轉(zhuǎn)移器以可操作方式定位并密封在井口罩內(nèi)時(shí)，井流體收集孔洞將井流體導(dǎo)送到主體中的通道內(nèi)以將井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。相應(yīng)的是，轉(zhuǎn)移器的外表面部分可成形為并且在材料方面構(gòu)造成用以延伸穿過(guò)并接合井口罩中的孔洞的內(nèi)表面部分以形成不漏流體的密封。此外或作為備選，延伸穿過(guò)套管柱的孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分可定制尺寸為對(duì)于轉(zhuǎn)移器的外表面部分和孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分形成密封關(guān)系。以可操作方式連接到緊急井流體轉(zhuǎn)移組件上或與其形成一體的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器構(gòu)造成用以接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并向套管柱穿透器提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)，以使在多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成孔洞，和/或使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中的孔洞以將井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
本發(fā)明的實(shí)施例還包括用以控制井的方法。例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法可包括采用緊急井流體切斷組件的套管柱壓縮組件沿徑向壓縮延伸穿過(guò)井口的部分的多個(gè)套管柱中的每一個(gè)，以限制井流體通過(guò)。該方法還可包括采用緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的套管柱穿透器在多個(gè)套管柱中的至少一個(gè)中形成孔洞并使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)井口罩的側(cè)部中的孔洞和由穿透器切割的孔洞中的一個(gè)或多個(gè)，以使井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。根據(jù)該方法的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)移器的插入可通過(guò)如下方式來(lái)完成，也即首先在轉(zhuǎn)移器的插入部分的上表面和下表面至少部分地橫向于井口罩內(nèi)的井流體的流動(dòng)方向定向的情況下插入轉(zhuǎn)移器的部分，從而允許井流體繞開(kāi)轉(zhuǎn)移器，并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移器以使朝下的孔洞定向在井口罩內(nèi)的井流體的方向上，以使井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移器中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移器的步驟可包括首先使轉(zhuǎn)移器的外表面部分與多個(gè)套管柱中的至少一個(gè)中的孔洞的內(nèi)表面部分密封地接合，并且使朝下的孔洞定向在井口罩內(nèi)的井流體的方向上，以使井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移器中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
本發(fā)明的各種實(shí)施例有利地提供用以控制井的基于井口的井控制裝置，該控制裝置附接在井口系統(tǒng)上或與井口系統(tǒng)形成一體。該井控制裝置可有利地包括緊急井流體切斷組件和緊急井流體轉(zhuǎn)移組件兩者。緊急井流體切斷組件可經(jīng)致動(dòng)以停止或限制油和氣體從海底井的流動(dòng)，其中該停止或限制可通過(guò)壓縮套管柱如22" ,13-5/8"和/或10-3/4" 套管來(lái)完成，以便保留很小或不保留流動(dòng)區(qū)域。該限制可通過(guò)機(jī)械地使井套管柱塌陷例如通過(guò)機(jī)械地施力或以爆炸方式施力來(lái)提供。塌陷力可通過(guò)活塞式間芯來(lái)實(shí)現(xiàn)，該間芯通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)、通過(guò)電子機(jī)械馬達(dá)、相變材料系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)或通過(guò)來(lái)自爆炸裝置的直接高壓驅(qū)動(dòng)。盡管如此，其它使套管塌陷的手段也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。緊急井流體轉(zhuǎn)移組件可經(jīng)致動(dòng)以穿透井口罩和/或套管和/或鉆柱以便控制來(lái)自海底井的油和氣體的流動(dòng)。有利的是，可采用穿透器以通過(guò)鉆探或通過(guò)穿透套管柱來(lái)穿透井，以便能夠限制或轉(zhuǎn)移流體流(flowingstring)。與穿透器分開(kāi)或形成一體的轉(zhuǎn)移器可用于形成從被穿透的井套管中的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)始的新的流動(dòng)路徑。井眼的穿透可通過(guò)各種手段例如鉆孔、化學(xué)銑削、放電加工或經(jīng)由使用炸藥包的穿透來(lái)執(zhí)行。一旦孔已穿透，則可將形成轉(zhuǎn)移器的物理阻隔物(barrier)引導(dǎo)通過(guò)穿透部而從井眼轉(zhuǎn)移流動(dòng)。有利的是，連接到穿透器上或與其形成一體的轉(zhuǎn)移器可有利地具有用于一旦穿透器/轉(zhuǎn)移器就位便引送流體流動(dòng)的孔。有利的是，該裝置還可包括用以控制井流體切斷組件的部分和井流體轉(zhuǎn)移組件的部分兩者的一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)， 該控制系統(tǒng)最低限度能夠獨(dú)立于平臺(tái)控制系統(tǒng)或操作員而經(jīng)遠(yuǎn)程致動(dòng)，以使得該一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)與諸如立管故障或井噴/鉆機(jī)毀壞事件的公知故障模式隔離。


由于可以更具體地理解將變得明顯的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它的方式，可參考在附圖中示出的本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)對(duì)以上簡(jiǎn)要概括的發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，附圖形成本說(shuō)明書(shū)的一部分。然而，應(yīng)注意，附圖僅示出本發(fā)明的各種實(shí)施例且因此不認(rèn)為其限制了本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明也可包括其它有效實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以控制井的基于井口的控制裝置的組合示意性方框圖和環(huán)境視圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的緊急井流體切斷組件的一部分的組合剖視、透視和環(huán)境視圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的一部分的組合剖視、透視和環(huán)境視圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插入海底井口罩的轉(zhuǎn)移器在轉(zhuǎn)移器旋轉(zhuǎn)之前的透視圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插入海底井口罩的轉(zhuǎn)移器在轉(zhuǎn)移器旋轉(zhuǎn)之后的透視圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用以封閉貫通孔洞的側(cè)部的閘門(mén)(gate)的轉(zhuǎn)移器的透視圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的套管柱穿透器的切割刀片部分的剖視圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的套管柱穿透器的放電加工切割部分的剖視圖；以及
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以控制井的方法的示意性方框圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)將在下文中參考附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而， 本發(fā)明可采用諸多不同的形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)被解釋為局限于文中闡述的所示實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)內(nèi)容將詳實(shí)和完整，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
圖1至圖9示出了用以控制海底井系統(tǒng)31的裝置30和方法的各種實(shí)施例。本發(fā)明的各種實(shí)施例有利地向用于在井噴的情況下切斷或轉(zhuǎn)移來(lái)自海底井的流動(dòng)流體或用于永久廢井的傳統(tǒng)BOP組提供了備用裝置(back-up)。如果發(fā)生井噴，該新型井口緊急控制裝置30可獨(dú)立于平臺(tái)控制系統(tǒng)或操作員而遠(yuǎn)程致動(dòng)。遠(yuǎn)程致動(dòng)可包括R0V(遠(yuǎn)程操作機(jī)車)干預(yù)或通過(guò)電啟動(dòng)裝置或液壓致動(dòng)裝置兩者。當(dāng)前的井控制防護(hù)是共生的，因?yàn)樗鼈儾⒉华?dú)立。當(dāng)前的防護(hù)僅在系統(tǒng)如所設(shè)計(jì)那樣運(yùn)行的情況下工作。這是因?yàn)橛糜跇?biāo)準(zhǔn)BOP系統(tǒng)的主控制裝置位于平臺(tái)上，此種防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為用以保護(hù)，使得如果一個(gè)失效，則另一個(gè)也會(huì)失效。有利的是，裝置30的實(shí)施例可提供獨(dú)立的安全防護(hù)系統(tǒng)，該防護(hù)系統(tǒng)以基于井口的緊急控制裝置30的形式提供兩種故障系統(tǒng)中的第二種。在當(dāng)前存在的井控制系統(tǒng)未提供用于關(guān)閉井的基于井口的方法的情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的各種井關(guān)閉方法有利地在標(biāo)準(zhǔn)BOP之前的生產(chǎn)流中的位置提供這種能力。在井口處的位置也會(huì)是有益的，這是因?yàn)楫?dāng)發(fā)生立管下落時(shí)不太可能發(fā)生對(duì)裝置30的損壞或其它意外地脫機(jī)。立管下落可能由包括疲勞、脫開(kāi)(drive-off)、井噴、人為失誤等的多種事件導(dǎo)致。井口切斷裝置30的干預(yù)位置能夠有益地受到良好保護(hù)或者甚至位于泥漿管線下方以保護(hù)它免于機(jī)械損壞。
參照?qǐng)D1至圖3，海底井系統(tǒng)31可包括落座在儲(chǔ)藏地層35頂上的海底井口(系統(tǒng))33。連接到井口 33頂部上的是定位成用以控制離開(kāi)海底井口 33的井流體的防噴器 37。在所示的構(gòu)造中，連接器39位于海底井口 33與防噴器37之間。如或許在圖2和圖3 中最佳示出的那樣，井口 33包括高壓罩41，該高壓罩具有通常容納22" ,13-5/8"和/或 10-3/4"套管柱45、47、49的中央孔43，這些套管柱隨同合適的硬件一起延伸穿過(guò)中央孔 43而包括例如13-5/8"和/或10-3/4〃的套管掛架(hanger) 51、53。通常焊接到20"或 22"管45上的高壓罩41落座在低壓罩59中，該低壓罩通常焊接到延伸至儲(chǔ)藏地層35的 30〃或更大的管上。
圖1示出了用以控制井系統(tǒng)31的基于井口的控制裝置30的實(shí)例，該控制裝置可包括緊急井流體切斷組件61 (也參見(jiàn)圖2)和緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63 (也參見(jiàn)圖3)兩者， 其中，緊急井流體切斷組件61與井口 33的罩41連接或形成一體并且構(gòu)造成用以限制或停止流體流經(jīng)井口 33，以及緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63與井口 33的罩41連接或形成一體并且構(gòu)造成用以使井流體通過(guò)外部導(dǎo)管65轉(zhuǎn)移從而以受控的方式釋放在井口罩41內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力，下文更詳細(xì)地描述這兩者。應(yīng)注意，根據(jù)優(yōu)選構(gòu)造，緊急井流體切斷組件61 和緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63定位在套管掛架51、53和任何相鄰的設(shè)備如測(cè)角器或球閥下方。 此外，盡管示出在泥漿墊(mUdmat)60上方，但緊急井流體切斷組件61和緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63中的一者或兩者可定位在泥漿墊60下方，以在災(zāi)難性事件期間保護(hù)組件61、63免于物理?yè)p壞。
如圖2中更詳細(xì)地示出，緊急井切斷組件61可包括套管柱壓縮組件71和套管柱壓縮致動(dòng)器73，其中，套管柱壓縮組件71定位成沿徑向壓縮延伸穿過(guò)井口罩41的孔43的套管柱45、47、49中的每一個(gè)，以及套管柱壓縮致動(dòng)器73以可操作方式聯(lián)接到套管柱壓縮組件71上以致動(dòng)套管柱壓縮組件71。套管柱壓縮組件71包括一對(duì)相對(duì)的壓縮間芯74、75， 該壓縮閘芯74、75定位成朝井口罩41的孔43的中心沿徑向延伸以對(duì)套管柱45、47、49中的每一個(gè)施加壓縮力。應(yīng)注意，套管柱45、47、49中的每一個(gè)都具有與多個(gè)套管柱45、47、49 中的其它每一個(gè)均不相同的直徑。因此，在示例性構(gòu)造中，當(dāng)沿徑向施加時(shí)，壓縮對(duì)于套管柱45、47、49中的每一個(gè)而言位于大致相同的共軸位置。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯74、75中的每一個(gè)都可包括連接到井口罩41的一部分上以施加壓縮力的液壓或電動(dòng)活塞77。因此，當(dāng)液壓地實(shí)行壓縮時(shí)，套管柱壓縮致動(dòng)器73可包括液壓源，該液壓源包括各種構(gòu)件，舉例而言，例如作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知和理解的存儲(chǔ)經(jīng)加壓的液壓流體的液壓蓄壓器、具有液壓泵的液壓泵組件、定位成用以驅(qū)動(dòng)液壓泵的馬達(dá)以及液壓流體儲(chǔ)器。作為備選，活塞77可采用的形式為連接到井口罩41的一部分上的線性致動(dòng)器，該線性致動(dòng)器當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)使壓縮閘芯74、 75的套管柱接合表面朝井口罩41的孔43的中心延伸以對(duì)套管柱45、47、49施加壓縮力。 因此，當(dāng)電氣地實(shí)行壓縮時(shí)，套管柱壓縮致動(dòng)器73可包括定位成用以旋轉(zhuǎn)線性致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)電馬達(dá)以及如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知和理解的電力源。以可操作方式與緊急井流體切斷組件61連接或形成一體的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器79構(gòu)造成用以接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并向套管柱壓縮致動(dòng)器73提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)以使套管柱壓縮組件71啟動(dòng)。
如圖3至圖6中更詳細(xì)地示出，緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63可包括套管柱穿透器91， 該穿透器定位成在大致相同的共軸位置在套管柱45、47、49中的每一個(gè)中形成孔洞93以及如果(套管柱)尚未存在的話并且在井口罩41的側(cè)壁中形成孔洞95，并且可包括井流體轉(zhuǎn)移器97，該轉(zhuǎn)移器與套管柱穿透器91分開(kāi)或形成一體并具有構(gòu)造和定位成延伸穿過(guò)井口罩41中的孔洞95和套管柱45、47、49中的孔洞93中的一個(gè)或多個(gè)的部分，以使井流體從井口罩41內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65，從而以受控方式釋放在井口罩41內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力。應(yīng)注意，根據(jù)優(yōu)選構(gòu)造，作為成套安裝部件(installation package)的一部分，進(jìn)入孔洞95在改造過(guò)程中預(yù)先形成或切割以接納井流體轉(zhuǎn)移組件63。
穿透器91可根據(jù)如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知和理解的各種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，舉例而言，這些裝置的形式例如為具有各種形狀的切割刀片組件99 (參見(jiàn)例如圖7)，也具有各種形狀的放電切割組件100(參見(jiàn)例如圖8)，化學(xué)銑削組件(未示出)，和/或包括以可操作方式連接到切割爆炸器上的炸藥包(未示出)的爆炸釋放切割組件，每個(gè)組件都定位成穿過(guò)套管柱45、47、49切割孔洞93和/或在井口罩41中切割孔洞95以切割穿過(guò)井口罩和多個(gè)套管柱的孔洞。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所公知的其它切割裝置也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，致動(dòng)器73'可根據(jù)穿透器91的實(shí)現(xiàn)方式而呈各種形式。例如，如果所實(shí)現(xiàn)的形式是切割刀片組件、化學(xué)銑削組件或放電切割組件，則致動(dòng)器可包括用于旋轉(zhuǎn)切割表面的馬達(dá)和電源。如果采用爆炸釋放切割組件的形式，則致動(dòng)器73'可包括起爆器等。
參照?qǐng)D4至圖5，在示例性構(gòu)造中，轉(zhuǎn)移器97包括主體101、通道103和井流體收集孔洞105，其中，通道沿著主體101的主軸線延伸穿過(guò)主體101的部分以從井口罩41內(nèi)導(dǎo)送井流體，以及井流體收集孔洞延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)移器97的至少一部分并且連接到通道103上以提供通向通道103的流體孔道。轉(zhuǎn)移器97的井流體收集孔洞105的形式可為朝下的凹部， 該凹部并未延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)移器97的主體101，以便當(dāng)轉(zhuǎn)移器97以可操作方式定位并密封在井口罩41內(nèi)時(shí)，井流體收集孔洞105將井流體導(dǎo)送到主體101中的通道103內(nèi)以將井流體從井口罩41內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65。相應(yīng)的是，轉(zhuǎn)移器97的外表面部分可成形為并且在材料方面構(gòu)造成用以延伸穿過(guò)并接合井口罩41中的孔洞95的內(nèi)表面部分以形成不漏流體的密封。此外或作為備選，延伸穿過(guò)套管柱45、47、49的孔洞93中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分可定制尺寸為在轉(zhuǎn)移器97的外表面部分與孔洞93中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系。以可操作方式與緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63連接或形成一體的遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器 79'可接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并且可向套管柱穿透器91提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)以使在套管柱45、 47、49中形成孔洞93，和/或使井流體轉(zhuǎn)移器97延伸穿過(guò)套管柱45、47、49中的孔洞93和 /或孔洞95，以使井流體從井口罩41內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65。
圖6示出了轉(zhuǎn)移器97的備選實(shí)施例，其中井流體收集孔洞105'延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)移器 97的本體。在這種構(gòu)造中，轉(zhuǎn)移器97可包括閘門(mén)107，該閘門(mén)可用以允許井流體繞開(kāi)轉(zhuǎn)移器97或者當(dāng)致動(dòng)時(shí)可使井流體導(dǎo)送到通道103內(nèi)。
本發(fā)明的實(shí)施例還包括用以控制井31的方法。例如，參照?qǐng)D9，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法可包括采用套管柱壓縮組件61沿徑向壓縮多個(gè)套管柱中的每一個(gè)以限制井流體通過(guò)井口罩41的部分(方框201)。該方法還可包括采用緊急井流體轉(zhuǎn)移組件63的套管柱穿透器91以在套管柱45、47、49中形成孔洞93 (方框203)，并且使井流體轉(zhuǎn)移器97延伸穿過(guò)井口罩41的側(cè)部中的孔洞95和由穿透器91切割的孔洞93中的一個(gè)或多個(gè)，以使井流體從井口罩41內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65 (方框205)。如圖4至圖5中進(jìn)一步示出，根據(jù)該方法的示例性實(shí)施例，轉(zhuǎn)移器97的插入可通過(guò)如下方式完成，也即首先在轉(zhuǎn)移器97的插入部分的上表面和下表面定向成至少部分地橫向于井口罩內(nèi)的井流體的流動(dòng)方向的情況下插入轉(zhuǎn)移器97的部分，從而允許井流體繞開(kāi)轉(zhuǎn)移器97 (方框207)，并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移器97，例如旋轉(zhuǎn) 90°，以使朝下的孔洞105定向在井口罩41內(nèi)的井流體的方向上，從而將井流體從井口罩 41內(nèi)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移器97中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65 (方框209)。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移器97的步驟可包括首先使轉(zhuǎn)移器97的外表面部分與套管柱45、47、49中的至少一個(gè)中的孔洞93的內(nèi)表面部分密封地接合，并且使朝下的孔洞105定向在井口罩41內(nèi)的井流體的方向上，以使井流體從井口罩41內(nèi)轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移器97中的通道103并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管65。如圖6中進(jìn)一步示出，如果孔洞105的形式為貫通孔洞105'，則轉(zhuǎn)移器97的插入還可包括關(guān)閉閘門(mén)107 以建立通過(guò)轉(zhuǎn)移器97中的通道103的流體流。
本發(fā)明的實(shí)施例提供了若干優(yōu)點(diǎn)。在海底井噴的情況下，當(dāng)前唯一的井控制手段是海底防噴器(BOP)。如果BOP的關(guān)閉機(jī)構(gòu)未能工作，則沒(méi)有其它手段來(lái)停止或控制來(lái)自海底井的流動(dòng)。這可能導(dǎo)致儲(chǔ)藏產(chǎn)品災(zāi)難性和不受控地溢出到海洋中。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海底井口緊急切斷/轉(zhuǎn)移裝置30是與BOP分開(kāi)的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠切斷或嚴(yán)格限制來(lái)自海底井噴的流動(dòng)，或用于轉(zhuǎn)移井的流動(dòng)。裝置30可作為海底井口的一部分運(yùn)行，或者如對(duì)于現(xiàn)有的井那樣在安裝井口之后運(yùn)行。裝置30的操作可例如通過(guò)以下幾種手段中的一種來(lái)執(zhí)行(1)利用外部系統(tǒng)如ROV以通過(guò)扭矩、線性致動(dòng)或由ROV供應(yīng)的壓力中的任一者來(lái)致動(dòng)切斷裝置。此種封閉可夾緊、剪切或穿透落座在高壓罩或井口系統(tǒng)中的任何套管柱。該外部系統(tǒng)一般將向裝置30供應(yīng)所需的動(dòng)力和通信鏈路。ROV可直接或與井31相距一定距離地接合井口 BOP裝置。(2)可利用與切斷裝置形成一體的現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)來(lái)致動(dòng)切斷裝置30， 以執(zhí)行扭矩、線性致動(dòng)或其它操作中的任一者來(lái)實(shí)現(xiàn)井控制。該現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)可有線或無(wú)線地向裝置30供應(yīng)所需的動(dòng)力和通信鏈路。其中能量源可包括機(jī)械、化學(xué)(例如電池&炸藥) 或壓縮流體。(3)裝置30的啟動(dòng)可獨(dú)立于主BOP控制系統(tǒng)或平臺(tái)操作員。然而，該啟動(dòng)系統(tǒng)可通過(guò)任何以上手段來(lái)啟動(dòng)(能夠雙重或多重啟動(dòng))。裝置30的啟動(dòng)最低限度可從遠(yuǎn)程平臺(tái)、控制船或獨(dú)立于進(jìn)行鉆探操作的平臺(tái)的基于陸地的操作來(lái)進(jìn)行。
在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已公開(kāi)了本發(fā)明的典型優(yōu)選實(shí)施例，并且盡管采用了特定術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)僅在說(shuō)明性的意義上予以使用且并非為了加以限制。本發(fā)明已特別參考這些所示實(shí)施例相當(dāng)詳細(xì)地進(jìn)行了描述。然而，顯而易見(jiàn)的是，在如前述說(shuō)明書(shū)中所描述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可作出各種修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用以控制井的基于井口的控制裝置，所述裝置包括包括孔的井口罩，所述孔適合接納延伸穿過(guò)所述孔的多個(gè)套管柱，所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)都具有與所述多個(gè)套管柱中的其它每一個(gè)均不相同的直徑；以及緊急井流體切斷組件，所述緊急井流體切斷組件連接到所述井口罩上或與其形成一體并且包括套管柱壓縮組件，所述套管柱壓縮組件定位成沿徑向壓縮所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)，以及套管柱壓縮致動(dòng)器，所述套管柱壓縮致動(dòng)器以可操作方式聯(lián)接到所述套管柱壓縮組件上以致動(dòng)所述套管柱壓縮組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)在大致相同的共軸位置執(zhí)行壓縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述套管柱壓縮組件包括一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯，所述壓縮閘芯定位成朝所述井口罩的孔的中心沿徑向延伸以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)施加壓縮力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯中的每一個(gè)都包括液壓活塞，所述液壓活塞連接到所述井口罩的一部分上以對(duì)所述多個(gè)套管柱施加壓縮力；以及其中，所述套管柱壓縮致動(dòng)器包括液壓源，所述液壓源包括以下中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)經(jīng)加壓的液壓流體的液壓蓄壓器和具有液壓泵的液壓泵組件、定位成用以驅(qū)動(dòng)液壓泵的馬達(dá)，以及液壓流體儲(chǔ)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯中的每一個(gè)都包括連接到所述井口罩的一部分上的線性致動(dòng)器，所述線性致動(dòng)器當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)使所述壓縮閘芯的部分朝所述井口罩的孔的中心延伸以對(duì)所述多個(gè)套管柱施加壓縮力； 以及其中，所述套管柱壓縮致動(dòng)器包括電力源以及定位成用以旋轉(zhuǎn)所述線性致動(dòng)器的至少一個(gè)電馬達(dá)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述套管柱壓縮致動(dòng)器包括至少一個(gè)炸藥包，所述炸藥包定位成使所述相對(duì)的壓縮間芯中的每一個(gè)同時(shí)朝所述井口罩的孔的中心沿徑向移動(dòng)以對(duì)所述多個(gè)套管柱施加壓縮力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器，所述遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器連接到所述緊急井流體切斷組件上或與其形成一體以接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并向所述套管柱壓縮致動(dòng)器提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)以使所述套管柱壓縮組件啟動(dòng)。
8.—種用以控制井的基于井口的控制裝置，所述裝置包括包括孔的井口罩，所述孔適合接納延伸穿過(guò)所述孔的多個(gè)套管柱，所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)都具有與所述多個(gè)套管柱中的其它每一個(gè)均不相同的直徑；以及緊急井流體轉(zhuǎn)移組件，所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件連接到所述井口罩上或與其形成一體并且包括套管柱穿透器，所述穿透器定位成用以在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成孔洞，以及井流體轉(zhuǎn)移器，所述轉(zhuǎn)移器定位成延伸穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中的孔洞以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放在所述井口罩內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述穿透器定位成用以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)而言在大致相同的共軸位置在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成所述孔洞。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述穿透器包括以下中的一個(gè)或多個(gè)切割刀片組件，所述切割刀片組件定位成用以穿過(guò)所述井口罩和所述多個(gè)套管柱切割孔洞，放電切割組件，所述放電切割組件定位成用以穿過(guò)所述井口罩和所述多個(gè)套管柱切割孔洞，化學(xué)銑削組件，所述化學(xué)銑削組件定位成用以穿過(guò)所述井口罩和所述多個(gè)套管柱切割孔洞，以及爆炸釋放切割組件，所述爆炸釋放切割組件包括炸藥包，所述炸藥包以可操作方式連接到切割爆炸器上以穿過(guò)所述井口罩和所述多個(gè)套管柱切割孔洞，其中，所述轉(zhuǎn)移器還延伸穿過(guò)所述井口罩中的孔洞；以及其中，延伸穿過(guò)所述多個(gè)套管柱和所述井口罩的孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分和所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分定制尺寸為用以在所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移器包括主體；通道，所述通道沿著所述主體的主軸線延伸穿過(guò)所述主體的部分以從所述井口罩內(nèi)導(dǎo)送井流體，其中，所述轉(zhuǎn)移器密封地接合在穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)切割的所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)；以及井流體收集孔洞，所述井流體收集孔洞延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的至少一部分并且連接到所述通道上以提供通向所述通道的流體孔道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移器的井流體收集孔洞包括朝下的凹部，所述凹部并未延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的主體以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)移器以可操作方式定位并密封在所述井口罩內(nèi)時(shí)，所述井流體收集孔洞將井流體導(dǎo)送到所述通道中以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述井流體收集孔洞還延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的主體，以在所述轉(zhuǎn)移器穿透到穿過(guò)所述井口罩切割和穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)切割的所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)中的過(guò)程中提供用于所述井口罩內(nèi)的井流體的流體旁路；以及其中，所述轉(zhuǎn)移器包括間門(mén)，所述間門(mén)連接到所述轉(zhuǎn)移器的上表面部分上并且滑動(dòng)地定位成使得當(dāng)致動(dòng)時(shí)，所述間門(mén)轉(zhuǎn)移封閉所述井流體收集孔洞的一部分以使進(jìn)入所述井流體收集孔洞的井流體轉(zhuǎn)移到延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的所述主體的部分的所述通道中，從而使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括緊急井流體切斷組件，所述緊急井流體切斷組件與所述井口罩形成一體并且包括定位成用以沿徑向壓縮所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)的套管柱壓縮組件和以可操作方式聯(lián)接到所述套管柱壓縮組件上以致動(dòng)所述套管柱壓縮組件的套管柱壓縮致動(dòng)器，所述緊急井流體切斷組件構(gòu)造成用以防止井流體通過(guò)位于所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件上方的井口的部分，以便當(dāng)致動(dòng)時(shí)使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器，所述遠(yuǎn)程啟動(dòng)控制器連接到所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件上或與其形成一體以接收遠(yuǎn)程啟動(dòng)命令并向以下中的一個(gè)或多個(gè)提供遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)所述套管柱穿透器以使在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成所述孔洞，以及所述井流體轉(zhuǎn)移器以延伸穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中的所述孔洞從而使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
16.一種用以控制井的基于井口的控制裝置，所述裝置包括包括孔的井口罩，所述孔適合接納延伸穿過(guò)所述孔的多個(gè)套管柱，所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)都具有與所述多個(gè)套管柱中的其它每一個(gè)均不相同的直徑；緊急井流體轉(zhuǎn)移組件，所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件連接到所述井口罩上或與其形成一體并且包括套管柱穿透器和井流體轉(zhuǎn)移器，所述套管柱穿透器定位成用以在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成孔洞，所述井流體轉(zhuǎn)移器定位成用以延伸穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中的孔洞以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放在所述井口罩內(nèi)流動(dòng)的井流體的流體壓力；以及緊急井流體切斷組件，所述緊急井流體切斷組件連接到所述井口罩上或與其形成一體并且包括套管柱壓縮組件和套管柱壓縮致動(dòng)器，所述套管柱壓縮組件定位成用以沿徑向壓縮所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)，所述套管柱壓縮致動(dòng)器以可操作方式聯(lián)接到所述套管柱壓縮組件上以致動(dòng)所述套管柱壓縮組件，所述緊急井流體切斷組件構(gòu)造成用以防止井流體通過(guò)位于所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件上方的井口的部分，以便當(dāng)致動(dòng)時(shí)使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述穿透器定位成用以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)而言在大致相同的共軸位置在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成所述孔洞；其中，所述轉(zhuǎn)移器還延伸穿過(guò)所述井口罩中的孔洞；以及其中，延伸穿過(guò)所述多個(gè)套管柱和所述井口罩的所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分和所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分定制尺寸為在所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移器包括主體，通道，所述通道沿著所述主體的主軸線延伸穿過(guò)所述主體的部分以從所述井口罩內(nèi)導(dǎo)送井流體，其中，所述轉(zhuǎn)移器密封地接合在穿過(guò)所述多個(gè)套管柱中的相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)切割的所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)，以及井流體收集孔洞，所述井流體收集孔洞延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的至少一部分并且連接到所述通道上以提供通向所述通道的流體孔道；以及其中，所述基于井口的控制裝置還包括外部流體導(dǎo)管，所述外部流體導(dǎo)管以可操作方式聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)移器上以接收從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移的井流體。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于井口的控制裝置，其特征在于，對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)在大致相同的共軸位置執(zhí)行壓縮；其中，所述套管柱壓縮組件包括一對(duì)相對(duì)的壓縮間芯，所述壓縮間芯定位成用以朝所述井口罩的孔的中心沿徑向延伸以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)施加壓縮力；以及其中，所述多個(gè)套管柱的壓縮實(shí)現(xiàn)經(jīng)所述井口罩流到連接至所述井口罩的上部上的防噴器的井流體的流體流量至少大約95%的減小。
20.一種用以控制井的方法，所述方法包括以下步驟采用緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的套管柱穿透器在多個(gè)套管柱中的至少一個(gè)中形成孔洞，所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)都共軸地位于井口罩的部分內(nèi)并延伸穿過(guò)所述井口罩的部分，所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)都具有與所述多個(gè)套管柱中的其它每一個(gè)均不相同的直徑；以及使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)所述井口罩的側(cè)部中的孔洞和所述多個(gè)套管柱中的所述至少一個(gè)中的孔洞，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管，從而以受控的方式釋放所述井口罩內(nèi)的井流體的流體壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述穿透器定位成用以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)而言都在大致相同的共軸位置在所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)中形成所述孔洞。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述井口罩的側(cè)部中的所述孔洞的內(nèi)表面部分和所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分定制尺寸為在所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述井口罩中的孔洞的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系；以及其中，使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)所述井口罩的側(cè)部中的孔洞的步驟包括使延伸到所述井口罩的側(cè)部中的孔洞中的所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述井口罩的側(cè)部中的孔洞的內(nèi)表面部分密封地接合，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移器包括主體、通道和井流體收集孔洞，所述通道沿著所述主體的主軸線延伸穿過(guò)所述主體的部分以從所述井口罩內(nèi)導(dǎo)送井流體，所述井流體收集孔洞延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的至少一部分并連接到所述通道上以提供通向所述通道的流體孔道；以及其中，延伸穿過(guò)多個(gè)套管柱中的一個(gè)或多個(gè)的孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分和所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分定制尺寸為在所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述孔洞中的一個(gè)或多個(gè)的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移器包括主體、通道和井流體收集孔洞，所述通道沿著所述主體的主軸線延伸穿過(guò)所述主體的部分以從所述井口罩內(nèi)導(dǎo)送井流體，所述井流體收集孔洞延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的至少一部分并連接到所述通道上以提供通向所述通道的流體孔道；其中，所述轉(zhuǎn)移器的所述井流體收集孔洞包括朝下的凹部，所述凹部并未延伸穿過(guò)所述轉(zhuǎn)移器的所述主體以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)移器以可操作方式定位并密封在所述井口罩內(nèi)時(shí)，所述井流體收集孔洞在所述井口罩內(nèi)朝下并將井流體導(dǎo)送到所述通道內(nèi)，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管；其中，所述轉(zhuǎn)移器的待插入所述井口罩內(nèi)的部分包括上表面和下表面，所述上表面與所述下表面之間的距離限定待插入所述井口罩內(nèi)的所述轉(zhuǎn)移器的部分的厚度，以及第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述第一側(cè)壁與所述第二側(cè)壁之間的距離限定待插入所述井口罩內(nèi)的所述轉(zhuǎn)移器的部分的寬度；其中，所述轉(zhuǎn)移器待插入所述井口罩內(nèi)的部分的厚度顯著小于所述轉(zhuǎn)移器待插入的部分的寬度，以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)移器在所述上表面和所述下表面定向成大致橫向于井口的主軸線的情況下穿過(guò)所述井口罩中的孔洞和所述多個(gè)套管柱中的至少一個(gè)中的孔洞插入時(shí)，井流體經(jīng)所述轉(zhuǎn)移器流到位于所述井口罩中的孔洞上方的所述井口罩的部分；以及其中，使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)所述井口罩的側(cè)部中的孔洞和所述多個(gè)套管柱中的所述至少一個(gè)中的孔洞的步驟包括在所述轉(zhuǎn)移器的插入部分的上表面和下表面定向成至少部分地橫向于所述井口罩內(nèi)的井流體的流動(dòng)方向的情況下首先插入所述轉(zhuǎn)移器的部分，從而允許井流體繞開(kāi)所述轉(zhuǎn)移器。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于，所述井口罩中的孔洞的內(nèi)表面部分和所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分定制尺寸為在所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述井口罩中的孔洞的內(nèi)表面部分之間形成密封關(guān)系；其中，使井流體轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)所述井口罩的側(cè)部中的孔洞的步驟包括使延伸到所述井口罩中的孔洞中的所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述井口罩中的孔洞的內(nèi)表面部分密封地接合；以及其中，所述方法還包括以下步驟旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)移器以使朝下的孔洞定向在所述井口罩內(nèi)的井流體的方向上，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其特征在于，所述方法還包括旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)移器的步驟，旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)移器的步驟包括使所述轉(zhuǎn)移器的外表面部分與所述多個(gè)套管柱中的至少一個(gè)中的孔洞的內(nèi)表面部分密封地接合；以及使朝下的孔洞定向在所述井口罩內(nèi)的井流體的方向上，以使井流體從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到所述轉(zhuǎn)移器中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟采用緊急井流體切斷組件的套管柱壓縮組件沿徑向壓縮所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)以限制井流體通過(guò)位于所述緊急井流體轉(zhuǎn)移組件上方的井口的部分，以便當(dāng)致動(dòng)時(shí)井流體經(jīng)所述井流體轉(zhuǎn)移組件從所述井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述套管柱壓縮組件包括一對(duì)相對(duì)的壓縮閘芯，所述壓縮閘芯定位成朝所述井口罩的孔的中心沿徑向延伸以對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)施加壓縮力；以及其中，對(duì)所述多個(gè)套管柱中的每一個(gè)在大致相同的共軸位置執(zhí)行壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及緊急海底井口關(guān)閉裝置。具體而言，提供了用于控制井的基于井口的系統(tǒng)、裝置和方法。在諸如防噴器的緊急系統(tǒng)的失效期間，可采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于井口的緊急控制裝置來(lái)控制井。套管柱壓縮組件可沿徑向壓縮延伸穿過(guò)井口罩的套管柱和/或鉆管中的每一個(gè)以限制或停止井流體通過(guò)。緊急井流體轉(zhuǎn)移組件的套管柱穿透器可另外或備選地用于在套管柱中形成孔洞。與穿透器形成一體或連接的轉(zhuǎn)移器延伸穿過(guò)井口罩的側(cè)部中的孔洞和由穿透器切割的孔洞中的一個(gè)或多個(gè)，以使井流體從井口罩內(nèi)轉(zhuǎn)移通過(guò)轉(zhuǎn)移器中的通道并轉(zhuǎn)移到外部導(dǎo)管。
文檔編號(hào)E21B33/035GK102536150SQ20111043711
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者R·C·亨特, R·R·赫貝爾 申請(qǐng)人:韋特柯格雷公司