專利名稱：經(jīng)由防噴器與水下運(yùn)行工具的遠(yuǎn)程通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及水下運(yùn)行工具，并且更特別地，涉及通過防噴器從水面平臺到水下運(yùn)行工具的遠(yuǎn)程通信。
背景技術(shù)：
水下運(yùn)行工具用于操作水下井口(wellhead)和水下開采樹(Christmas tree)中的設(shè)備。這可以包含懸掛器、樹、耐磨襯套(bushing)和測井(logging)工具等的放置及設(shè)置。當(dāng)前的運(yùn)行工具可以液壓操作或機(jī)械操作。例如，運(yùn)行工具可以運(yùn)行水下井口以放置及設(shè)置套管(casing)懸掛器和關(guān)聯(lián)的套管柱。機(jī)械運(yùn)行工具通過將套管懸掛器放置于臺肩并利用套管柱的重量使套管懸掛器經(jīng)受一系列轉(zhuǎn)動以將套管懸掛器的止動器(dog)或密封物與井口嚙合，從而將套管懸掛器放置及設(shè)置于井口中。液壓運(yùn)行工具可以通過將懸掛器放置于井口中的臺肩來放置及設(shè)置套管懸掛器，然后利用落球或鏢(dart)來阻擋該工具的一部分。液壓壓力將在球或鏢之后產(chǎn)生，引起工具的功能操作以嚙合懸掛器的鎖定止動器或在懸掛器和井口之間設(shè)置密封物。然后可以進(jìn)一步增加球或鏢之后的壓力以為后續(xù)操作引起球或鏢釋放。一些工具可以是組合機(jī)械和液壓工具并且利用機(jī)械功能和液壓動力功能執(zhí)行操作。這些工具非常復(fù)雜并要求復(fù)雜和昂貴的機(jī)制來操作。這些機(jī)制容易由于設(shè)計(jì)和制造中的誤差而出故障。其結(jié)果是，當(dāng)利用這些工具鉆、完成或產(chǎn)生水下井時，其可能以高于期望的比率發(fā)生故障。工具的失效意味著必須把工具從井中拉出并重新放入井中運(yùn)行，使工作增加若干天時間以及數(shù)以百萬美元。另外麻煩的是生產(chǎn)運(yùn)行工具，其要求液壓臍索(umbilical)與運(yùn)行工具一起運(yùn)行以為液壓操作提供動力。這些工具要求使用昂貴的設(shè)備和額外的時間以在立管和產(chǎn)品、或座放式柱中運(yùn)行臍索。此外，臍索在立管(riser)中占據(jù)了較大空間。這對必須運(yùn)行于立管中的其他部件加了較大的設(shè)計(jì)限制，或使用要求更大成本的鉆井架(rig)以運(yùn)行和放置的更大立管。另一個問題是這些工具對位于鉆井架的操作員提供受限的反饋。受限的反饋導(dǎo)致應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩、座放式柱的張力以及工具的位移可能被通信回來，但是操作員通常對工具在水下位置如期望地操作沒有明確的確認(rèn)。因此，希望有一種運(yùn)行工具，其可以沒有上述限制地操作。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供了經(jīng)由防噴器從水面平臺到水下運(yùn)行工具的遠(yuǎn)程通信的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，通常解決或防止這些和其他問題，并且通常實(shí)現(xiàn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，公開了執(zhí)行具有置于其上的防噴器組件的水下開采樹和水下井口中的至少一個的遠(yuǎn)程操作的運(yùn)行工具組件，該防噴器由水下電子設(shè)備(electronics)模塊控制，該水下電子模塊在通信上耦合到延伸至水面平臺的臍索。運(yùn)行工具組件包含與水下電子模塊電子通信的聲調(diào)制解調(diào)器，該聲調(diào)制解調(diào)器適應(yīng)于安裝到防噴器組件以使聲調(diào)制解調(diào)器在防噴器組件中的流體柱進(jìn)行聲通信。運(yùn)行工具組件包含運(yùn)行工具，該運(yùn)行工具適應(yīng)于懸置在通過防噴器組件從水面平臺放下的運(yùn)行柱上的水下井口和水下開采樹中的至少一個中。運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器安裝到運(yùn)行工具以使運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器與防噴器組件中的流體柱流體連通。中央控制單元適應(yīng)于位于平臺上。中央控制單元與水下電子模塊進(jìn)行電子通信以使中央控制單元可以傳送通信信號到水下電子模塊并從水下電子模塊接收通信信號。聲調(diào)制解調(diào)器以及運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器可以通過防噴器組件中的流體柱來向彼此傳送和接收聲信號，以在運(yùn)行工具和中央控制單元之間傳送數(shù)據(jù)和指令。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，公開了用于與水下運(yùn)行工具通信的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含置于井筒(wellbore)中的水底的水下井口，以及置于水下井口之上的防噴器組件。防噴器組件具有與水下井口的中心孔流體連通的中心孔。聲調(diào)制解調(diào)器安裝到防噴器組件以使聲調(diào)制解調(diào)器與防噴器組件中的流體柱聲通信。水下電子模塊安裝到防噴器并且在通信上耦合到聲調(diào)制解調(diào)器。臍索從防噴器延伸至水面平臺以向水下電子模塊提供信號來控制防噴器。運(yùn)行工具懸置于防噴器組件之下的運(yùn)行柱。運(yùn)行工具包含安裝到運(yùn)行工具的運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器，以使運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器與防噴器組件中的流體柱流體連通。中央控制單元位于平臺上。該中央控制單元經(jīng)由臍索在通信上耦合到水下電子模塊，以使中央控制單元可將通信信號傳送到水下電子模塊并從水下電子模塊接收通信信號。聲調(diào)制解調(diào)器以及運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器可以通過防噴器組件中的流體柱向彼此傳送和接收聲信號，以在運(yùn)行工具和中央控制單元之間傳送數(shù)據(jù)和指令。操作指令從中央控制單元通信到水下電子模塊到聲調(diào)制解調(diào)器，然后到運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器，以操作運(yùn)行工具的功能。位于運(yùn)行工具上的傳感器將對應(yīng)于運(yùn)行工具狀態(tài)的數(shù)據(jù)通信到運(yùn)行工具控制器，并且從運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器通信到聲調(diào)制解調(diào)器、水下電子模塊以及中央控制單元，以將關(guān)于運(yùn)行工具狀態(tài)的信息提供到位于平臺上的操作員。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，公開了用于在水面平臺和置于水下井口的水下運(yùn)行工具之間通信的方法。該方法提供了與防噴器組(stack)中的流體連通的至少兩個聲調(diào)制解調(diào)器，其中，第一聲調(diào)制解調(diào)器安置于防噴器組中，以及第二聲調(diào)制解調(diào)器安置于水下運(yùn)行工具上。該方法將第一聲調(diào)制解調(diào)器在通信上耦合到水下電子模塊，該水下電子模塊進(jìn)一步在通信上耦合到位于平臺的中央控制單元。該方法將第二聲調(diào)制解調(diào)器在通信上耦合到位于水下運(yùn)行工具上的控制器。然后，該方法通過防噴器組中的流體柱在第一和第二聲調(diào)制解調(diào)器之間傳送信號，以及將接收到的聲信號轉(zhuǎn)換成通信信號，用于到中央控制單元和水下運(yùn)行工具的控制器中的至少一個的傳送。優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，其提供了位于水面平臺的操作員與水下運(yùn)行工具之間的通信。該操作員可以從水面處的中央控制單元選擇水下運(yùn)行工具的特定功能，然后與水下運(yùn)行工具通信信號。然后，運(yùn)行工具可執(zhí)行操作。此外，實(shí)施例提供了用于運(yùn)行工具與水面通信的手段。運(yùn)行工具可將各種狀態(tài)信號通信到水面，該狀態(tài)信號指示操作是否已執(zhí)行，隨著水面處的轉(zhuǎn)動的工具的轉(zhuǎn)動位置，和/或應(yīng)用于運(yùn)行工具位置的轉(zhuǎn)矩或重量。這都可以不需要通過立管和防噴器組來運(yùn)行單獨(dú)的液壓臍索而完成。


通過參考圖示于組成本說明書一部分的附圖中的本發(fā)明的實(shí)施例，可以具有以上簡短地概述的本發(fā)明的更多特定的描述，以便達(dá)到并且可以更詳細(xì)地理解在其中本發(fā)明特征、優(yōu)點(diǎn)和目標(biāo)以及其他將變得明顯的方式。然而應(yīng)該注意，附圖僅僅圖示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，因此不能認(rèn)為限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明可容許其他等效實(shí)施例。圖1是根據(jù)公開的實(shí)施例的水下系統(tǒng)的示意表示。圖2是根據(jù)公開的實(shí)施例的具有防噴器架(frame)的圖1的防噴器組的示意表示。圖3是根據(jù)公開的實(shí)施例的沒有防噴器架的圖2中的防噴器的示意表示。圖4是根據(jù)公開的實(shí)施例的圖1的運(yùn)行工具的示意表示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考圖示本發(fā)明實(shí)施例的附圖在下文中更加充分地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以許多不同的形式來實(shí)施并且不應(yīng)理解為限制于本文所闡述的圖示實(shí)施例。而是，提供這些實(shí)施例以便本公開詳盡且完整，并將對本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地表達(dá)本發(fā)明的的范圍。通篇中類似的標(biāo)號指代類似的元件，并且如果使用了基本記號，則指示備選實(shí)施例中的類似元件。在下文的論述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對發(fā)明的詳盡理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將很明顯，本發(fā)明可以實(shí)踐而沒有這樣的具體細(xì)節(jié)。額外地，在多數(shù)部分，關(guān)于鉆井架操作、初始完井等的細(xì)節(jié)已省略，因?yàn)椴徽J(rèn)為這樣的細(xì)節(jié)對獲取本發(fā)明的完整理解是必要的，并且認(rèn)為這些細(xì)節(jié)處于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)。參考圖1，示出了水下組件11。水下組件11位于水底15的井筒13中。水下組件11包含位于井筒13上端的水下井口 17，以及置于井口 17上的防噴器(BOP)組19。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將理解井口 17可以包含井口和水下開采樹。運(yùn)行柱21將水下運(yùn)行工具23懸置于井筒13或井口 17中。運(yùn)行柱21通過BOP組19和立管26從水下運(yùn)行工具23的位置延伸到位于海面的平臺25。平臺25可以是鉆井架，可進(jìn)行各種操作以鉆并完成水下井。水下立管26可在BOP組19和平臺25之間延伸。中央控制單元(CXU) 27安置于平臺25并且在通信上稱合到鉆床控制面板(driller’ s control panel, DCP) 29或鉆井控制面板(toolpusher，s control panel)。CQJ 27還通過通信臍索33在通信上稱合到位于BOP組19的架上的水下電子模塊(SEM)31，其中，通信臍索33在水下立管26的外部延伸到BOP組19到平臺25。在水下組件11的運(yùn)行操作期間，臍索卷筒(reel)(未示出)可以用來與運(yùn)行柱21 —起運(yùn)行通信臍索33?，F(xiàn)在參考圖2和圖3，BOP組19包含至少一個剪切閘板(shear ram)組件35 (示出其中三個)以及至少一個環(huán)形防噴器組件37 (示出其中兩個)。BOP組19包含安裝在BOP組19周圍的BOP組架39。BOP組架39為SEM 31 (圖2和圖3中未示出)以及額外的設(shè)備(例如液壓蓄能器41等)提供安裝位置。液壓蓄能器可為一些水下液壓部件(例如剪切組件35)提供液壓動力。操作員可通過通信臍索33將信號從平臺25發(fā)送到SEM 31。信號可以是命令剪切組件35、環(huán)形BOP 37以及其他水下操作進(jìn)行操作的操作信號。參考圖3，B0P組19包含水下井口連接器43以及聲調(diào)制解調(diào)器45(圖3示出其中三個)。水下井口連接器43安裝到水下井口 13(圖1)。聲調(diào)制解調(diào)器45可以安裝在圖3所示的三個位置中的任一個。在第一位置中，聲調(diào)制解調(diào)器45A通過調(diào)制解調(diào)器蓋(bonnet)47A安裝到井口連接器43。在第二位置中，聲調(diào)制解調(diào)器45B通過調(diào)制解調(diào)器蓋47B安裝在安置于井口連接器43和第一剪切組件35之間的單獨(dú)的管型構(gòu)件49中。在第三位置中，聲調(diào)制解調(diào)器45C安裝在第一剪切組件35的沖壓腔(ram cavity)中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，所示出的三個安裝位置中的任一個可獨(dú)立于另外兩個使用，并且僅以說明的目的一起示出。描述的實(shí)施例針對安裝到BOP組19的單個聲調(diào)制解調(diào)器的使用，盡管備選實(shí)施例可包含多于一個聲調(diào)制解調(diào)器到BOP組19的安裝。這些備選實(shí)施例是可預(yù)期的并包含于所公開的實(shí)施例。在每個安裝位置，聲調(diào)制解調(diào)器45將與圍繞運(yùn)行工具23的立管柱或運(yùn)行柱21 (圖1)中的流體連通。聲調(diào)制解調(diào)器45A、45B和45C都是類似的類型并與后續(xù)論述的聲調(diào)制解調(diào)器45等效。在一實(shí)施例中，聲調(diào)制解調(diào)器45包含用于將聲信號通信到BOP組19中的流體柱的聲傳送器。在另一實(shí)施例中，聲調(diào)制解調(diào)器45包含聲接收器，用于接收通過BOP組19中的流體柱傳送的聲信號。在又一實(shí)施例中，聲調(diào)制解調(diào)器45包含聲接收器和聲傳送器，以使聲調(diào)制解調(diào)器45可通過BOP組19中的流體柱傳送和接收聲信號。聲調(diào)制解調(diào)器45可在通信上耦合到SEM 31 (圖1)。在一實(shí)施例中，這通過電纜完成，該電纜安裝到從聲調(diào)制解調(diào)器45的安裝位置延伸到SEM 31的BOP組架39。盡管在圖2和圖3未示出，但是運(yùn)行柱21和運(yùn)行工具23將懸置于BOP組19內(nèi)以使運(yùn)行工具23可與水下井口 17交互。參考圖4，示出了懸置于運(yùn)行柱21上的運(yùn)行工具23。運(yùn)行工具23可包括管懸掛器運(yùn)行工具、內(nèi)部開采樹罩運(yùn)行工具、壓力測試工具、套管懸掛器運(yùn)行工具、鉛印工具、密封物取回工具等。運(yùn)行工具23可包含運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51、控制器或處理器53、以及電源55。運(yùn)行工具23還可包含液壓蓄能器57和液壓閥59。更進(jìn)一步，運(yùn)行工具23可包含多個傳感器61。電源55可包含具有充分電荷的電池源以向運(yùn)行工具23的電操作裝置/功能提供電位。在圖示的實(shí)施例中，這可以包含為運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51、控制器53、傳感器61以及液壓閥59的操作提供電力。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解這些功能和部件可包括運(yùn)行工具23的整體部件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解這些功能和部件可包含耦合到運(yùn)行工具23的單獨(dú)模塊。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解運(yùn)行工具23可包含上述部件的各種組合，選擇的組合在水下井口 17中執(zhí)行特定的功能。每個操作可以在通信上耦合到控制器53以從控制器53接收信號并向控制器53傳送信號。例如，控制器53可將信號傳送到液壓閥59，引起液壓閥59打開或關(guān)閉作為響應(yīng)。類似地，傳感器61可將信號傳送到控制器53，該控制器53在運(yùn)行工具23處提供所選擇參數(shù)的測量。在一實(shí)施例中，傳感器61中的至少一個可以是方位傳感器，其提供由控制器處理的朝向信息以指示響應(yīng)于平臺25處運(yùn)行柱21的轉(zhuǎn)動而運(yùn)行工具23可能經(jīng)歷的轉(zhuǎn)向的次數(shù)。其他傳感器61可向控制器53提供溫度、壓力、轉(zhuǎn)矩、軸向位置以及張力數(shù)據(jù)?？刂破?3可向運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51傳送電力，并向運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51傳送通信信號和從運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51接收通信信號。在一實(shí)施例中，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可包含聲傳送器。在另一實(shí)施例中，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可包含聲接收器。在又一實(shí)施例中，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可包含聲傳送器和聲接收器。運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可以與BOP組19中的流體進(jìn)行聲通信。從而，取決于實(shí)施例，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可通過BOP組19中的流體柱接收聲信號，以及向BOP組19中的流體柱傳送聲信號。例如，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可接收通過BOP組19中的流體柱傳送的聲信號。然后，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可將信號傳送到控制器53，在那里處理信號。響應(yīng)于接收到的信號，控制器53可依次與運(yùn)行工具23的各種功能通信。例如，控制器53可將信號傳送到液壓閥59以允許來自液壓蓄能器57的液壓壓力流動并操作運(yùn)行工具23的功能。在另一實(shí)施例中，控制器53可以從傳感器61接收信號。然后，控制器53可處理信號并將信號傳送到運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51，其中運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可以將聲信號傳送到BOP組19中的流體柱。通信可在運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51和位于BOP組19上的聲調(diào)制解調(diào)器45之間發(fā)生。從而，通過聲調(diào)制解調(diào)器45和運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51傳送到BOP組19的流體柱的聲信號又可分別由運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51和聲調(diào)制解調(diào)器45接收。每個調(diào)制解調(diào)器又可進(jìn)一步將接收到的信號傳送到合適的設(shè)備。例如，位于平臺25上的操作員(圖1)可要求運(yùn)行工具23的液壓功能的操作。操作員可以與DCP 29 (圖1)交互以將信號發(fā)送到CXU27 (圖1)。然后，CXU 27可通過電臍索33將信號發(fā)送到SEM 31。在那里，SEM 31將信號通信到聲調(diào)制解調(diào)器45，其中信號可從電信號轉(zhuǎn)換成聲信號并且傳送到BOP組19中的流體柱。參考圖4，然后運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可接收聲信號并將信號傳送到控制器53，用于液壓閥59的操作來釋放液壓蓄能器57中的液壓壓力。類似地，在運(yùn)行工具23的機(jī)械操作期間，例如，在套管懸掛器和井口 13 (圖1)之間嚙合密封物的過程期間運(yùn)行工具23的轉(zhuǎn)動，傳感器61 (例如方位傳感器)可對應(yīng)于運(yùn)行工具23的轉(zhuǎn)動運(yùn)動量將信號傳送到控制器53。然后控制器53可處理信息并將信號傳送到運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51。然后對應(yīng)于傳感器61的數(shù)據(jù)，運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器51可將聲信號傳送到BOP組19的流體柱內(nèi)。然后聲調(diào)制解調(diào)器45可通過BOP組19的流體柱接收聲信號。然后，可處理信號并通過SEM 31、電臍索33以及CXU 27將信號傳送到水面，在水面然后可顯示給DCP 29上的操作員。然后該操作員可進(jìn)行合適的動作作為響應(yīng)。例如，如果需要水下位置處運(yùn)行工具23的四次轉(zhuǎn)動以執(zhí)行機(jī)械操作，則操作員可增加水面處的額外轉(zhuǎn)動以為運(yùn)行柱21的扭曲進(jìn)行補(bǔ)償，運(yùn)行柱21可基于從運(yùn)行工具23接收的信息來吸收由于運(yùn)行柱21的長度引起的轉(zhuǎn)動。在備選實(shí)施例中，響應(yīng)于由運(yùn)行工具23進(jìn)行的液壓操作的成功完成，傳感器61可以生成信號。所公開的實(shí)施例主要關(guān)于水下鉆孔操作進(jìn)行了論述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，所公開的實(shí)施例還可以與生產(chǎn)操作一起使用。這樣的實(shí)施例是可預(yù)期的并包含在本文公開的實(shí)施例中。此外，公開的實(shí)施例可提供由水下運(yùn)行工具進(jìn)行的操作的性能的肯定確認(rèn)。因此，所公開的實(shí)施例提供了很多優(yōu)點(diǎn)。例如，所公開的實(shí)施例提供了用于在位于水下的運(yùn)行工具和位于海面的操作員之間通信的系統(tǒng)。這允許用于液壓功能的操作的井下到運(yùn)行工具的指令的通信，而無需液壓臍索。此外，該系統(tǒng)提供了從水下位置到水面用足夠的速度通信信息的手段以允許操作員考慮水下位置的狀況來調(diào)整水面的操作。更進(jìn)一步，該通信系統(tǒng)采用了現(xiàn)存的臍索和水下電子模塊以操作運(yùn)行工具。這允許操作員從這些典型的僅用于控制水下防噴器的裝置得到額外的功能。如本文所公開的，現(xiàn)存的臍索和水下電子模塊可用于操作水下防噴器、以及置于防噴器中和在防噴器下的水下運(yùn)行工具。應(yīng)理解本發(fā)明可采取許多形式和實(shí)施例。因此，可在前述做出若干變化而不背離本發(fā)明的范圍或精神。已經(jīng)參考本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)注意公開的實(shí)施例本質(zhì)上是說明性的而不是限制性的，并且從前述公開可以期待到大范圍的變化、修改、改變和置換，在一些實(shí)例中，可采用本發(fā)明的一些特征而不對應(yīng)地使用其他特征?；趦?yōu)選實(shí)施例的前述描述的回顧，本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)為很多這樣的變化和修改是明顯的和所期望的。因此，將所附的權(quán)利要求寬泛地并且以與本發(fā)明的范圍一致的方式理解是合適的。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行工具組件，用于執(zhí)行具有置于其上的防噴器組件(19)的水下開采樹和水下井口(13)中的至少一個中的遠(yuǎn)程操作，所述防噴器(19)由水下電子模塊(31)控制，所述水下電子模塊(31)在通信上耦合到延伸至水面平臺(25)的臍索(33)，所述運(yùn)行工具組件包括 聲調(diào)制解調(diào)器(45 )，與所述水下電子模塊(31)電子通信，所述聲調(diào)制解調(diào)器(45 )適應(yīng)于安裝到所述防噴器組件(19)以使所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)與所述防噴器組件(19)中的流體柱聲通信； 運(yùn)行工具(23)，適應(yīng)于懸置在運(yùn)行柱(21)上的所述水下開采樹和所述水下井口(13)中的至少一個內(nèi)，所述運(yùn)行柱(21)通過所述防噴器組件(19)從所述水面平臺(25)放下；運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)，安裝到所述運(yùn)行工具(23)以使所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)與所述防噴器組件(19)內(nèi)的所述流體柱流體連通； 中央控制單元(27)，適應(yīng)于位于所述平臺(25)上，所述中央控制單元(27)與所述水下電子模塊(31)電子通信，以使所述中央控制單元(27)可將通信信號傳送到所述水下電子模塊(31)并從所述水下電子模塊(31)接收通信信號；以及 其中，所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)和所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)可通過所述防噴器組件(19)中的所述流體柱向彼此傳送和接收聲信號，以在所述運(yùn)行工具(23)和所述中央控制單元(27)之間傳送數(shù)據(jù)和指令。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中 所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)包括聲傳送器； 所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)包括聲接收器；以及 其中，操作指令適應(yīng)于經(jīng)由所述臍索(33)從所述中央控制單元(27)通信到所述水下電子模塊(31)，到所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)，然后到所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)，以操作所述運(yùn)行工具(23)的功能。
3.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)行工具組件，其中 液壓蓄能器(41)安裝到所述運(yùn)行工具(23)； 至少一個液壓閥(59 )安裝到所述運(yùn)行工具(23 )以控制所述液壓蓄能器(41)和所述運(yùn)行工具(23)的液壓功能之間的流體壓力；以及 其中，所述操作指令命令所述運(yùn)行工具(23)的控制器(53)以驅(qū)動所述至少一個液壓閥(59)來將液壓壓力提供到所述水下運(yùn)行工具(23)的所述液壓功能。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中 所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)包括聲接收器； 所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)包括聲傳送器；以及 其中，位于所述運(yùn)行工具(23)的傳感器(61)將對應(yīng)于運(yùn)行工具(23)狀態(tài)的數(shù)據(jù)通信到運(yùn)行工具控制器(53)，以及從所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)到所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)、所述水下電子模塊(31)以及所述中央控制單元(27)以將關(guān)于所述運(yùn)行工具(23)狀態(tài)的信息提供到位于所述平臺(25)的操作員。
5.如權(quán)利要求4所述的運(yùn)行工具組件，其中，所述傳感器(61)中的至少一個包括方位傳感器，所述方位傳感器提供所述運(yùn)行工具(23 )的轉(zhuǎn)動位置。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)包括聲傳送器和聲接收器； 所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)包括聲接收器和聲傳送器； 其中，操作指令適應(yīng)于從所述中央控制單元(27)通信到所述水下電子模塊(31)到所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)，然后到所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)以操作所述運(yùn)行工具(23)的功能；以及 其中，位于所述運(yùn)行工具(23)的傳感器(61)適應(yīng)于將對應(yīng)于運(yùn)行工具(23)狀態(tài)的數(shù)據(jù)通信到運(yùn)行工具控制器(53)，以及從所述運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)到所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)、所述水下電子模塊(31)以及所述中央控制單元(27)，以將關(guān)于所述運(yùn)行工具(23)狀態(tài)的信息提供給位于所述平臺(25)上的操作員。
7.如權(quán)利要求6所述的運(yùn)行工具組件，其中 液壓蓄能器(41)安裝到所述運(yùn)行工具(23)； 至少一個液壓閥(59 )安裝到所述運(yùn)行工具(23 )以控制所述液壓蓄能器(41)和所述運(yùn)行工具(23)的液壓功能之間的流體壓力； 所述操作指令命令所述運(yùn)行工具(23)的控制器(53)以驅(qū)動所述至少一個液壓閥(59)來為所述水下運(yùn)行工具(23)的所述液壓功能提供液壓壓力；以及 所述傳感器(61)包括正指示傳感器，所述正指示傳感器提供所述水下運(yùn)行工具(23)的所述液壓功能的操作的正指示。
8.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中所述運(yùn)行工具(23)包括以下至少一個 管懸掛器運(yùn)行工具，用于將管懸掛器放置及設(shè)置于所述水下井口( 13)、所述水下開采樹以及管卷盤中的至少一個； 內(nèi)部開采樹罩運(yùn)行工具，用于放置及設(shè)置開采樹罩； 壓力工具，用于對所述井口和所述水下開采樹中的至少一個進(jìn)行壓力測試； 套管懸掛器運(yùn)行工具，用于將套管懸掛器放置及設(shè)置于所述水下井口(13)和聯(lián)頂接頭中的至少一個； 鉛印工具，用于對所述套管懸掛器的軸向位置進(jìn)行測量； 清潔和沖洗工具，用于清潔所述井口(13)中的環(huán)形封口 ；以及 密封物取回工具，用于移除環(huán)形密封物。
9.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)適應(yīng)于安裝到所述防噴器組件(19)的水下井口連接器(43)。
10.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)安裝在聲調(diào)制解調(diào)器蓋(49)中，所述聲調(diào)制解調(diào)器蓋(49)適應(yīng)于置于水下井口連接器(43)和所述防噴器組件(19)之間。
11.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)行工具組件，其中所述聲調(diào)制解調(diào)器(45)安裝在聲調(diào)制解調(diào)器蓋中，所述聲調(diào)制解調(diào)器蓋適應(yīng)于耦合到所述防噴器組件(19)的第一防噴器腔。
12.一種方法，用于水面平臺(25)和水下運(yùn)行工具(23)之間的通信，所述水下運(yùn)行工具(23)置于水下井口(13)，所述水下井口(13)具有安裝于其上的防噴器組(19)，所述防噴器組(19)經(jīng)由臍索(33)由水下電子模塊(31)控制，所述臍索(33)延伸到所述水面平臺(25)的中央控制單元(27)，所述方法包括 (a)提供與所述防噴器組(19)中的流體連通的至少兩個聲調(diào)制解調(diào)器，其中第一聲調(diào)制解調(diào)器(45)安置于所述防噴器組(19)中，以及第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)安置于所述水下運(yùn)行工具(23)上； (b)經(jīng)由布線將所述第一聲調(diào)制解調(diào)器(45)電子耦合到所述水下電子模塊(31)； (c)經(jīng)由布線將所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)電子耦合到位于所述水下運(yùn)行工具(23)上的控制器(53);以及 Cd)通過所述防噴器組(19)中的所述流體柱將信號從所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)傳送到所述第一聲調(diào)制解調(diào)器(45)，并且將接收到的聲信號轉(zhuǎn)換成通信信號，所述通信信號由所述水下電子模塊(31)通過所述臍索(33 )運(yùn)送到所述中央控制單元(27 )。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟(d)還包括 用位于所述水下運(yùn)行工具(23)上的傳感器(61)生成狀態(tài)信號，所述狀態(tài)信號對應(yīng)于所述水下運(yùn)行工具(23)的轉(zhuǎn)動位置、所述水下運(yùn)行工具(23)處的轉(zhuǎn)矩、所述水下運(yùn)行工具(23)處的重量以及所述水下運(yùn)行工具(23)的操作位置中的至少一個； 將所述狀態(tài)信號通信到所述控制器(53)和所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)； 將所述狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成聲狀態(tài)信號； 將所述聲狀態(tài)信號從所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)通信到所述第一聲調(diào)制解調(diào)器(45)； 在所述水下電子模塊(31)處將所述聲狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成電狀態(tài)信號；以及經(jīng)由所述臍索(33)將所述電狀態(tài)信號從所述水下電子模塊(31)通信到所述中央控制單元(27)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中步驟(d)還包括 在所述中央控制單元(27)處響應(yīng)于由操作員的操作選擇而生成操作信號； 經(jīng)由所述臍索(33)將所述操作信號通信到所述水下電子模塊(31)并從所述水下電子模塊(31)通信到所述第一聲調(diào)制解調(diào)器(45)； 將所述操作信號轉(zhuǎn)換成聲操作信號； 通過所述防噴器組(19)中的所述流體柱傳送所述聲操作信號； 用所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)接收所述聲操作信號； 用所述第二聲調(diào)制解調(diào)器(51)將所述聲操作信號轉(zhuǎn)換成電操作信號； 將所述電操作信號通信到所述控制器(53);以及 響應(yīng)于所述操作信號來操作所述水下運(yùn)行工具(23)的功能。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中操作所述水下運(yùn)行工具(23)的所述功能包括驅(qū)動所述水下運(yùn)行工具(23)的液壓閥(59)以釋放存儲于所述水下運(yùn)行工具(23)的液壓蓄能器(41)中的液壓壓力，用于液壓提供動力功能的操作。
全文摘要
位于防噴器組(19)的聲調(diào)制解調(diào)器(45)與位于水下運(yùn)行工具(23)的運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)通信，水下運(yùn)行工具(23)置于水下井口(13)、開采樹或管卷盤內(nèi)。聲調(diào)制解調(diào)器(45)和運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)通過防噴器組(19)中的流體柱傳送和接收聲信號。聲調(diào)制解調(diào)器(45)通信上耦合到位于防噴器組(19)的水下電子模塊(31)，并且另外通信上耦合到位于水面的平臺(25)的中央控制單元(27)。運(yùn)行工具聲調(diào)制解調(diào)器(51)通信上耦合到控制器(53)，其從運(yùn)行工具(23)上的傳感器(61)接收數(shù)據(jù)，并將操作信號發(fā)送到運(yùn)行工具(23)的功能。水面的操作員可通過聲調(diào)制解調(diào)器(45、51)控制運(yùn)行工具(23)，且運(yùn)行工具(23)可通過聲調(diào)制解調(diào)器(45、51)將運(yùn)行工具(23)狀態(tài)通信給操作員。
文檔編號E21B47/14GK103032048SQ20121037713
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者C.E.亞特斯 申請人:韋特柯格雷公司