專利名稱：用于海底井口組件的環(huán)空泄放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及油氣井的生產(chǎn)，并且特別涉及具有流動管路的井口系統(tǒng)，該流動管路用于泄放(vent)井口系統(tǒng)中的環(huán)空，該環(huán)空由也在井口系統(tǒng)內(nèi)的生產(chǎn)流動管路加熱。
背景技術(shù)：
用于生產(chǎn)從地下地層抽取的碳?xì)浠衔锏木谕ǔ０ǜ浇釉谛纬捎谔細(xì)浠衔锷a(chǎn)地層中的井眼的上端處的井口組件。井口組件常常提供用于將生產(chǎn)油管和套管懸置在井眼中的支撐懸掛器。套管使井眼排成行，從而使井眼與周圍的地層隔離。油管通常同心地位于套管內(nèi)并在其中提供用于生產(chǎn)地層內(nèi)夾帶的碳?xì)浠衔锏墓艿馈?
井口組件通常還包括井口罩，套管和油管在其附近進(jìn)入井眼的井口罩，以及在井口罩頂部的生產(chǎn)樹。生產(chǎn)樹通常用來控制及分配從井眼生產(chǎn)的流體并選擇性地向油管、套管和/或油管與套管之間的環(huán)空提供流體連通或進(jìn)入。閥組件通常設(shè)置在井口生產(chǎn)樹內(nèi)，以控制跨井口的流體流，例如來自井眼的生產(chǎn)流或出入井口的循環(huán)流體流。在圖I中，在側(cè)面剖視圖中顯示了現(xiàn)有技術(shù)井口組件10的一個示例。井口組件10安裝在與地下地層14交叉的井眼12上。通常，井口組件10包括與井眼12對齊并穿過井口組件10豎直向上延伸的主孔眼16。抽汲閥(swab valve) 18通常被安置在主孔眼16內(nèi)，以使主孔眼16和井眼12與井口組件10之上的環(huán)境狀況隔離。通常經(jīng)由生產(chǎn)管路20來完成從井眼12的生產(chǎn)，該生產(chǎn)管路被顯示為與主孔眼16交叉并穿過生產(chǎn)樹21橫向地延伸。生產(chǎn)翼閥22顯示為在生產(chǎn)管路20內(nèi)，以選擇性地調(diào)節(jié)通過生產(chǎn)流動管路20的流動。通常，井口組件10還包括環(huán)空管路24，該環(huán)空管路安裝在生產(chǎn)樹21上，并且其通常包括用于控制其中的流動的環(huán)空翼閥25。通常，生產(chǎn)油管26是井口組件10最內(nèi)部的管件，因而生產(chǎn)油管26的內(nèi)表面限定了生產(chǎn)孔眼16。套管28包圍生產(chǎn)油管28,該套管通常從樹21向下延伸并進(jìn)入井眼28中而形成井口罩。在油管26和通常與環(huán)空管路24連通的套管28之間限定出環(huán)空30。常常，為了進(jìn)入環(huán)空30或為了其泄放，在圖I中示意性地顯示的環(huán)空排出管路32具有連接到環(huán)空30的一端，并且在海底井的情況下常常延伸到海面之上。排出閥34顯示為包括在排出管路32內(nèi)并通常實施成用于調(diào)節(jié)通過排出管路32的流動。從井眼12內(nèi)產(chǎn)生的流體可以包括當(dāng)遭受一定溫度和壓力時形成水合物的成分。當(dāng)形成時，水合物是由封閉在氫鍵鍵合的水分子的構(gòu)架(cage)內(nèi)的氣體組成的冰狀固體。因為當(dāng)冷卻具有水合物成分的流體時會發(fā)生水合物形成，所以例如通過節(jié)流閥經(jīng)歷突然的壓降的流動回路可能引起水合物形成。水合物的冰狀性質(zhì)通常妨礙流體流動穿過流動回路的管路和閥?；瘜W(xué)灌衆(zhòng)(chemical injection)能夠用于避免水合物形成,但執(zhí)行和維持灌漿向碳?xì)浠衔锏纳a(chǎn)增加了復(fù)雜性
發(fā)明內(nèi)容
本文公開了裝備有設(shè)計成防止水合物形成的環(huán)空排出管路的井口組件的示例。在示例實施例中，井口組件包括安裝在井眼上的井口罩，生產(chǎn)樹連接在該井口罩的頂部上。生產(chǎn)流動路徑穿過井口罩和生產(chǎn)樹而形成，其中該生產(chǎn)流動路徑與井眼流體連通。井口組件包括同心管件，其均與井眼對齊。同心管件在它們之間限定出環(huán)空。環(huán)空排出管路具有與環(huán)空流體連通的一端并具有延伸為使得它與生產(chǎn)流動路徑熱連通的部分。因此，當(dāng)來自井眼的生產(chǎn)流體流動穿過生產(chǎn)流動路徑且環(huán)空流體位于排出管路中時，從生產(chǎn)流體傳遞到排出管路的熱能加熱排出管路中的環(huán)空流體。即使環(huán)空流體跨閥被節(jié)流，加熱位于排出管路中的環(huán)空流體也防止了排出管路中的水合物形成。在示例性實施例中，井口組件還包括用于選擇性地提供環(huán)空與生產(chǎn)流動路徑之間的流體連通的轉(zhuǎn)換管路；在該實施例中，排出管路具有連接到轉(zhuǎn)換管路的一端。在示例性實施例中，生產(chǎn)樹具有生產(chǎn)流動路徑的部分限定了生產(chǎn)翼塊(wing block)，且排出管路設(shè)置在該生產(chǎn)翼塊中。在示例實施例中，排出管路的一部分鄰近生產(chǎn)流動路徑的一部分。在示例實施例中，排出管路的一部分接觸生產(chǎn)流動路徑的一部分。在示例實施例中，排出管路的一部分包圍生產(chǎn)流動路徑的一部分。在示例實施例中，排出管路包圍生產(chǎn)流動路徑的部分的部分可以是螺旋管路或套(jacket)中的一者或兩者。在示例實施例中，井眼在海底。
本文還公開了一種防止在從井眼生產(chǎn)的流體中形成水合物的方法。在示例性實施例中，該方法包括提供井口組件其中該井口組件由安裝在井眼上的井口罩、連接在井口罩的頂部上的生產(chǎn)樹、穿過井口罩和生產(chǎn)樹形成并與井眼流體連通的生產(chǎn)流動路徑組成。環(huán)空形成在與井眼對齊的同心管件之間。該井口組件還包括排出管路，其具有與環(huán)空流體連通的一端并具有延伸為與生產(chǎn)流動路徑熱連通的部分。該方法還包括使來自井眼的生產(chǎn)流體流動穿過生產(chǎn)流動路徑，使來自環(huán)空的環(huán)空流體流動穿過排出管路，以及通過將熱從生產(chǎn)流體傳遞到環(huán)空流體而加熱環(huán)空流體，使得環(huán)空流體處于形成水合物的溫度之上的溫度。在示例實施例中，在加熱環(huán)空流體之后，環(huán)空流體被傳遞到海面之上，同時保留充足的熱能，以保持高于水合物形成溫度。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)井口組件的側(cè)面局部剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的井口組件的示例實施例的側(cè)面剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的井口組件的備選實施例的側(cè)面剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的井口組件的備選實施例的側(cè)面剖視圖。附圖標(biāo)記
10海底井口組件 12井眼
14地層 16主孔眼 18抽汲閥 20生產(chǎn)管路 21生產(chǎn)樹 22生產(chǎn)翼閥24環(huán)空管路 25環(huán)空翼閥 26油管 28套管 30環(huán)空 32排出管路 34排出閥 40井口組件 42井眼 44地層 46生產(chǎn)樹 48井口罩 50套管 52生產(chǎn)油管 54主孔眼 56抽汲閥 58生產(chǎn)流動管路 60翼閥 62環(huán)空 64環(huán)空通路 66環(huán)空流動管路 68環(huán)空翼閥 70轉(zhuǎn)換管路 72轉(zhuǎn)換閥 74排出管路 76排出閥。
具體實施例方式現(xiàn)在將在下文中參照顯示了實施例的附圖更完整地描述本公開的設(shè)備和方法。然而，本公開的該主題可以以很多不同形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文中陳述的所示實施例；而是，提供這些實施例，使得該公開將是透徹且完整的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。相似的標(biāo)號始終表示相似的元件。為了方便參照附圖，僅僅為了參照和說明而使用方向術(shù)語。例如，諸如“上”、“下”、“之上”、“之下”等的方向術(shù)語用于說明相關(guān)的位置。應(yīng)當(dāng)理解，本公開的主題并不限于所顯示及描述的構(gòu)造的確切細(xì)節(jié)、操作、確切的材料或者實施例，因為修改和等同對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。在附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本主題公開的說明性實施例，并且，雖然采用了特定術(shù)語，但是它們僅在通用和說明的意義上使用，而并非為了限制的目的。因此，本主題公開僅僅由所附權(quán)利要求的范圍來限制。
現(xiàn)在參照圖2，在側(cè)面剖視圖中顯示了井眼組件40的一個示例；其中井眼組件40被顯示為安裝在井眼42之上，該井眼形成于地下地層44內(nèi)。在圖2的示例實施例中，井口組件40包括安裝在井口罩48上方的生產(chǎn)樹46。在圖2的示例中，井口罩48包括被顯示為依附于井眼42中的外管件50。外管件50可以是套管柱,例如導(dǎo)管或生產(chǎn)套管。生產(chǎn)油管52也依附于井眼42中，該生產(chǎn)油管被顯示為同心地設(shè)置在套管50內(nèi)并與井眼42對齊。主孔眼54被顯示為在生產(chǎn)油管52的上端之上，其在生產(chǎn)樹46內(nèi)向上延伸并在其上部中包括抽汲閥56。生產(chǎn)流動管路58被顯示為穿過具有與主孔眼54連通的一端的生產(chǎn)樹46橫向地形成。主孔眼54和生產(chǎn)管路58的組合限定了用于生產(chǎn)流體從井眼42流向生產(chǎn)設(shè)施(未顯示)的生產(chǎn)流動路徑。用于調(diào)節(jié)通過生產(chǎn)管路58的流動的翼閥60安置在生產(chǎn)管路58內(nèi)。在同心的生產(chǎn)油管52與套管50之間限定了環(huán)空62。圖2中顯示了環(huán)空通路64，其在生產(chǎn)樹46內(nèi)延伸并與環(huán)空流動管路66連通。環(huán)空流動管路66可以用于向環(huán)空62提供進(jìn)入以及將流體從表面引入環(huán)空62中，或者用于將環(huán)空62內(nèi)的流體泄放到表面或另一指定位置。設(shè)置在環(huán)空流動管路66內(nèi)的環(huán)空翼閥68能夠用于選擇性地允許通過環(huán)空流動管路66的流動。 仍參照圖2，轉(zhuǎn)換管路70在翼閥68上游的位置從環(huán)空流動管路66延伸并連接到翼閥60上游的生產(chǎn)流動管路58。轉(zhuǎn)換閥72被顯示為安置在轉(zhuǎn)換管路70內(nèi)，用于控制通過轉(zhuǎn)換管路70的流動。排出管路74在轉(zhuǎn)換閥72與轉(zhuǎn)換管路70接觸環(huán)空流動管路66處之間的部分中連接到轉(zhuǎn)換管路70。選擇性地打開和關(guān)閉的排出閥76設(shè)置在排出管路74內(nèi)，以將環(huán)空62內(nèi)的流體泄放到遠(yuǎn)離井口組件40的位置。圖2的實施例中還顯示了排出管路74如何設(shè)置成與生產(chǎn)管路58熱連通。由于生產(chǎn)流動管路58內(nèi)的生產(chǎn)流體通常被加熱到高于環(huán)空62中的流體的溫度，所以熱能(表示為Q)將從生產(chǎn)流動管路58被傳遞到排出管路74中。因此，排出管路74內(nèi)的流體可以被維持在將足以防止在流體內(nèi)形成水合物的溫度。此外，存在這樣的實施例其中所傳遞的熱量Q足以甚至在閥76下游(在此，環(huán)空流體下降到低得多的壓力)防止水合物形成。如已知的，尤其在相對大的壓降的情況下，跨閥的節(jié)流效應(yīng)繼而能夠產(chǎn)生降溫，在其中增強(qiáng)了水合物形成產(chǎn)生。因此，通過尤其在諸如在排出閥76中提供的任何壓力降低之前加熱排出管路74中的流體，可以防止水合物形成，從而增強(qiáng)環(huán)空流體的流體流動。圖3顯示了構(gòu)造成用于避免環(huán)空流體中的水合物形成的井口組件40A的示例實施例的側(cè)面剖視圖。更具體而言，在圖3的示例中，來自環(huán)空62的流體被傳送通過直接連接到環(huán)空62的排出管路74A并類似于圖2的實施例被管道輸送，從而維持了與生產(chǎn)流動管路58的熱連通。因此，不需要圖2的轉(zhuǎn)換管路或滑閥(spool)來將環(huán)空62內(nèi)的流體泄放到表面位置。圖4顯示了允許將流體從環(huán)空62傳送到表面之上而不形成水合物的井口組件40B的又一實施例。更具體而言，圖4的實施例包括在一端連接到環(huán)空62且在相反端連接到套78的排出管路74B。套78被顯示為包圍生產(chǎn)流動管路58，使得排出管路74B內(nèi)的流體在生產(chǎn)流動管路58的外表面之上流動并與其接觸，從而接收來自生產(chǎn)流動管路58中的生產(chǎn)流體的熱能。虛線顯示了生產(chǎn)流動管路58被套78環(huán)繞的部分。在套78的排放側(cè)，設(shè)有排出管路80，以將環(huán)空流體傳遞到遠(yuǎn)離井口組件40B的場所。排出閥76被顯示為一體地設(shè)置在排出管路80內(nèi)。雖然已經(jīng)以本發(fā)明的其中一些形式顯示或描述 了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是，它并不限于這樣，而是在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下易受各種變化的影響。
權(quán)利要求
1.一種井口組件，包括 安裝在井眼上的井口罩； 連接在所述井口罩的頂部上的生產(chǎn)樹； 穿過所述井口罩和生產(chǎn)樹形成并與所述井眼流體連通的生產(chǎn)流動路徑； 限定在與所述井眼對齊的同心管件之間的環(huán)空；以及 排出管路，其具有與所述環(huán)空流體連通的一端并具有延伸為與所述生產(chǎn)流動路徑熱連通的部分，使得當(dāng)來自所述井眼的生產(chǎn)流體流動穿過所述生產(chǎn)流動路徑且環(huán)空流體位于所述排出管路中時，從所述生產(chǎn)流體傳遞到排出管路的熱能加熱所述排出管路中的所述環(huán)空流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，還包括用于選擇性地提供所述環(huán)空與所述生產(chǎn)流動路徑之間的流體連通的轉(zhuǎn)換管路，其中，所述排出管路具有連接到所述轉(zhuǎn)換管路的一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，所述生產(chǎn)樹具有所述生產(chǎn)流動路徑的部分限定了生產(chǎn)翼塊，并且其中，所述排出管路設(shè)置在所述生產(chǎn)翼塊中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，所述排出管路的一部分鄰近所述生產(chǎn)流動路徑的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，所述排出管路的一部分接觸所述生產(chǎn)流動路徑的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，所述排出管路的一部分包圍所述生產(chǎn)流動路徑的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井口組件，其特征在于，所述排出管路包圍所述生產(chǎn)流動路徑的部分的所述部分包括從由螺旋管路和套組成的組中選擇的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的井口組件，其特征在于，所述井眼在海底。
9.一種防止在從井眼生產(chǎn)的流體中形成水合物的方法，所述方法包括 a.提供井口組件，所述井口組件包括安裝在所述井眼上的井口罩、連接在所述井口罩的頂部上的生產(chǎn)樹、穿過所述井口罩和生產(chǎn)樹形成并與所述井眼流體連通的生產(chǎn)流動路徑、限定在與所述井眼對齊的同心管件之間的環(huán)空、以及具有與所述環(huán)空流體連通的一端并具有延伸為與所述生產(chǎn)流動路徑熱連通的部分的排出管路； b.使來自所述井眼的生產(chǎn)流體流動穿過所述生產(chǎn)流動路徑； c.使來自所述環(huán)空的環(huán)空流體流動穿過所述排出管路；以及 d.通過將熱從所述生產(chǎn)流體傳遞到所述環(huán)空流體而加熱所述環(huán)空流體，使得所述環(huán)空流體處于形成水合物的溫度之上的溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在加熱所述環(huán)空流體之后，將所述環(huán)空流體傳遞到海面之上，同時保留充足的熱能，以保持高于水合物形成溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括使所述環(huán)空流體流動穿過所述排出管路中的節(jié)流閥，從而降低所述環(huán)空流體的壓力，其中，所述環(huán)空流體溫度下降到水合物形成溫度之上的降低溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于海底井口組件的環(huán)空泄放系統(tǒng)，提供了一種用于從地下地層生產(chǎn)碳?xì)浠衔锏木谙到y(tǒng)，其包括形成環(huán)空的同心管件。通過使來自環(huán)空的流體流動穿過具有選擇性地打開和關(guān)閉的閥的排出管路而泄放環(huán)空。在排出管路閥上游，排出管路延伸成鄰近生產(chǎn)流動管路。生產(chǎn)流動管路中的流體的溫度高于環(huán)空溫度并使排出管路變暖。通過它從生產(chǎn)流動管路接收的熱能，從而阻止了排出管路中的水合物形成。
文檔編號E21B33/043GK102808592SQ201210172380
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者R.貝爾 申請人:韋特柯格雷公司