氣舉拆換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在井（3）中取回閥（2）和安裝閥（2）的閥更換系統(tǒng)（1）。所述閥更換系統(tǒng)包括：工具管柱，該工具管柱包括用于取出所述閥的取回工具（4），所述取回工具包括殼體（5）和與所述殼體樞轉(zhuǎn)地連接的臂部（6），所述臂部具有用于連接到所述閥的連接器（7），以及用于安裝另一閥的安裝工具（9），所述安裝工具與所述取回工具連接以形成工具管柱（8），所述安裝工具包括殼體（10）和臂部（11），所述臂部與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地連接且具有用于連接到另一閥的連接器（12）；驅(qū)動工具（13），所述驅(qū)動工具與所述安裝工具和所述取回工具連接，以提供軸向運動從而安裝或取回所述閥；以及用于檢測溫度變化和/或聲學變化的泄漏檢測設備（14），所述泄漏檢測設備布置在所述工具管柱的一端中。此外，本發(fā)明涉及一種閥更換方法。
【專利說明】氣舉拆換系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在井中取回和安裝閥的閥更換系統(tǒng)。此外，本發(fā)明涉及一種閥更換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣舉拆換工具(gas lift kickover tools)用于取出位于井中的側(cè)部凹部中的氣舉閥，以及在下一運行步驟(run)中放入新的氣舉閥。氣舉閥布置在生產(chǎn)套管中的用于使氣體從套管周圍的填充有氣體的環(huán)形空間進入套管內(nèi)的側(cè)部凹部中。氣舉閥與套管一起形成井中的主要屏障，因此氣舉閥不發(fā)生泄漏非常重要，因為該泄漏會使環(huán)形空間中的壓力增大。如果由于閥泄漏而使環(huán)形空間中的壓力增大或者如果產(chǎn)量下降，都需要更換閥。在已經(jīng)更換了氣舉閥之后，在下一步驟中安裝新閥，并且通過卸掉環(huán)形空間中的壓力來檢測井，從而驗證閥是否被正確地安裝且按需工作。如果環(huán)形空間中的壓力沒有增加，則閥沒有泄漏，那么維持所述主要屏障。卸掉壓力和給環(huán)形空間再次加壓的過程持續(xù)大約三天，在這三天中井不能進行生產(chǎn)。因此，如果首次嘗試即操作成功，則以兩個運行步驟完成氣舉閥的更換，隨后，井需要停止生產(chǎn)至少三天以用于測試。當介入井以更換氣舉閥時，井不能生產(chǎn)，因此，該操作完成得越快，井就能越快重新生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是全部地或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷和缺點。更具體地，本發(fā)明的目的是提供一種改進的用于更換氣舉閥的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠用比已知系統(tǒng)所用的時間少的時間更換氣舉閥和驗證閥是否被正確安裝以使得這些閥不發(fā)生泄漏且令人滿意地工作。
[0004]通過根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠完成從以下的說明中將變得顯而易見的上述目的以及許多其它目的、優(yōu)點和特征，本發(fā)明涉及一種用于在井中取回閥和安裝閥的閥更換系統(tǒng)，其包括:
[0005]-工具管柱，該工具管柱包括:
[0006]-用于取出所述閥的取回工具，所述取回工具包括殼體和與所述殼體樞轉(zhuǎn)地連接的臂部，所述臂部具有用于連接到所述閥的連接器，和
[0007]-用于安裝另一閥的安裝工具，所述安裝工具與所述取回工具連接以形成工具管柱，所述安裝工具包括殼體和臂部，所述臂部與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地連接并且具有用于連接到另一閥的連接器，
[0008]-驅(qū)動工具，所述驅(qū)動工具與所述安裝工具和所述取回工具連接，以提供軸向移動從而安裝或取回所述閥，以及
[0009]-用于檢測溫度和/或聲學變化的泄漏檢測設備，所述泄漏檢測設備布置在所述工具管柱的一端中。
[0010]通過具有包括取回工具和安裝工具的系統(tǒng)，能夠在一個運行步驟中完成閥的更換。此外，通過具有泄漏檢測設備，通過將所述系統(tǒng)下沉到井中從而使所述泄漏檢測設備布置成與所述閥相對，可以在相同的運行步驟中進行所述閥的檢測，而且可以在不必減小環(huán)形空間中的壓力的情況下檢測所有閥。這樣能夠在半天中而不是用三天來完成更換操作。
[0011]當具有泄漏檢測設備以檢測所述閥時，也能夠很容易地檢測具有閥的水平井。
[0012]通過在工具管柱的端部中具有泄漏檢測設備，所述泄漏檢測設備能夠布置成使得其被套管的內(nèi)部周圍的任何變化影響。布置在工具管柱的前方或后方的泄漏檢測設備不被工具管柱自身遮蔽和影響。布置在工具殼體的一側(cè)處的泄漏檢測設備不被殼體的相對側(cè)處的變化影響，因為工具殼體遮蔽這些變化。布置在工具管柱前方或工具管柱后方的泄漏檢測設備被沿套管四周的所有變化同等地影響，并因此不會被工具管柱遮蔽。
[0013]在一個實施例中，所述工具可沿著工具管柱中心軸線對齊，所述泄漏檢測設備可布置成基本上與工具中心軸線共線/對準。
[0014]此外，所述泄漏檢測設備可布置在所述安裝工具和所述取回工具中的一者前方，或者布置在所述安裝工具和所述取回工具中的最靠近井的井口的一者后方。
[0015]此外，所述泄漏檢測設備可以是壓力傳感器、溫度傳感器、流量計或聲學傳感器諸如擴音器。
[0016]在一個實施例中，所述泄漏檢測設備可以是光纖光纜傳感器(fibre opticalcable sensor)。
[0017]此外，所述光纖光纜傳感器可括單模纖維，所述單模纖維以IOOOnm至2000nm的波長、優(yōu)選以1200nm至1800nm的波長、更優(yōu)選以1400nm至1600nm的波長、諸如1550nm的波
長工作。
[0018]此外，所述光纖光纜傳感器以0.ldB/km至0.3dB/km的損耗工作。
[0019]如上所述的閥更換系統(tǒng)還可包括用于向所述工具供電的鋼絲/纜線。
[0020]另外，所述泄漏檢測設備能夠是光纖光纜傳感器，所述光纖光纜傳感器可以是連接至所述工具管柱以取回所述工具管柱的纜線、電力線或鋼絲的一部分。
[0021]此外，所述光纖光纜傳感器可以是分布式溫度傳感器和/或分布式聲學傳感器。
[0022]此外，所述工具可包括用于發(fā)送經(jīng)過所述光纖光纜傳感器的光脈沖的激光器。
[0023]在一個實施例中，所述工具可包括用于檢測所反射的光脈沖的強度的檢測器。
[0024]此外，所述取回工具還可包括用于檢測所述連接器與所述閥之間的連接的接觸件(contact)ο
[0025]由此確保在移出所述故障閥之前不會從井中取回所述閥更換系統(tǒng)。
[0026]所述接觸件可與所述安裝工具的致動設備通信。
[0027]由此確保在安裝工具已與待取回的故障閥適當接觸之前不會致動安裝工具，并因此能夠啟動功能閥的安裝。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的閥更換系統(tǒng)還可包括用于將所述取回工具與所述安裝工具連接的工具連接件。
[0029]在一個實施例中，所述驅(qū)動工具可包括沖擊工具,所述沖擊工具包括馬達和由馬達驅(qū)動的泵，所述泵將流體泵送到所述沖擊工具中的活塞腔室中，從而移動與活塞軸連接的活塞，所述軸與所述取回工具或所述安裝工具連接以傳遞所述軸向運動。
[0030]此外，所述驅(qū)動工具可包括井下牽引器，所述驅(qū)動工具還能夠在井中向前驅(qū)動所述系統(tǒng)。
[0031]此外，所述驅(qū)動工具可包括布置在輪臂上的輪且可具有驅(qū)動一泵的電動馬達，所述泵驅(qū)動輪從而在井中向前移動所述系統(tǒng)。
[0032]此外，所述驅(qū)動工具可包括電力設備以為所述工具供電。
[0033]在一個實施例中，所述活塞可將所述沖擊工具的活塞腔室分成第一腔室部和第二腔室部，所述泵可將流體泵送到所述第一腔室部，并且從所述第二腔室部抽出流體。
[0034]此外，所述沖擊工具可包括若干活塞，每個活塞(分別)布置在一活塞腔室中。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的閥更換系統(tǒng)還可包括錨定部段。
[0036]所述閥更換系統(tǒng)可包括布置成檢測所述臂是否處于其縮回位置或伸出位置中的傳感器。
[0037]此外，本發(fā)明涉及一種用于更換井中的閥的閥更換方法，所述方法包括如下步驟:
[0038]-使根據(jù)本發(fā)明的閥更換系統(tǒng)進入，
[0039]-移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述泄漏檢測設備經(jīng)過多個閥，從而檢測哪個閥發(fā)生故障，
[0040]-將所述閥更換系統(tǒng)移動到使所述取回工具與所述故障閥相對的位置，
[0041]-借助于所述取回工具取回所述故障閥，
[0042]-移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述安裝工具位于所述位置中，以及
[0043]-借助于所述安裝工具安裝另一閥。
[0044]此外，如上所述的閥更換方法還可包括如下步驟:移動所述閥更換系統(tǒng)從而使所述泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，并且借助于所述泄漏檢測設備檢測與至少一個閥相對處的溫度和/或聲學變化。
[0045]此外，本發(fā)明涉及一種閥更換方法，所述方法包括如下步驟:
[0046]-使根據(jù)本發(fā)明的閥更換系統(tǒng)進入，
[0047]-將所述閥更換系統(tǒng)移動到所述取回工具與井中的至少一個閥相對的位置，
[0048]-借助于所述取回工具取回所述閥，
[0049]-移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述安裝工具位于所述位置中，
[0050]-借助于所述安裝工具安裝另一閥，
[0051]-移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，以及
[0052]-借助于所述泄漏檢測設備檢測與所述至少一個閥相對處的溫度和/或聲學變化。
[0053]可使用基于瑞利散射的感測來執(zhí)行檢測聲學變化的步驟。
[0054]在如上所述的閥更換方法中，所述泄漏檢測設備可以是光纖傳感器，并且所述方法還可包括如下步驟:沿著作為光纖光纜傳感器的泄漏檢測設備發(fā)送相干激光脈沖。
[0055]此外，如上所述的閥更換方法可包括如下步驟:在發(fā)送所述激光脈沖之后，測量所反射的激光的強度隨時間的變化。
[0056]激光脈沖可被傳送通過光纖，在發(fā)生泄漏的情況下，聲音和溫度可通過散射激光來影響該位置(泄漏位置)處的光纖。在發(fā)送激光脈沖之后，測量所反射的光的強度隨時間的變化。泄漏位置處的反射光在其余激光脈沖走完光纖的整個長度并且返回之前返回，因此能夠確定泄漏的位置且可以確定哪個氣舉閥正發(fā)生泄漏。當前一光纖脈沖已經(jīng)走完全部長度并且返回時，可以沿著纖維/光纖發(fā)送下一激光脈沖。來自纖維的與泄漏處相對的相同區(qū)域的連續(xù)的脈沖的反射強度的變化能夠通過改變纖維的該區(qū)段的光路長度產(chǎn)生，并確認泄漏的位置。該類型的系統(tǒng)對于纖維的應力、噪音和溫度變化非常敏感。
[0057]另外，如上所述的閥更換方法還可包括如下步驟:調(diào)節(jié)被安裝的閥以使其被更多地打開或閉合。
[0058]此外，如上所述的閥更換方法還可包括如下步驟:在借助于所述泄漏檢測設備進行聲學檢測的同時關(guān)閉井。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]以下將參考示意性附圖更加詳細地對本發(fā)明以及其許多優(yōu)點進行說明，為了說明的目的，所述附圖只示出了一些非限制性實施例，在附圖中:
[0060]圖1示出了井中的套管中的閥更換系統(tǒng)，
[0061]圖2示出了井中的套管中的另一閥更換系統(tǒng)，
[0062]圖3A至3D示出了取回閥的取回工具，
[0063]圖3E至3H示出了安裝另一閥的安裝工具，
[0064]圖4示出了包括光纖光纜傳感器的鋼絲的剖面圖，
[0065]圖5示出了閥更換系統(tǒng)的另一實施例。
[0066]所有的附圖都是高度示意的，并不一定按比例繪制，并且它們只示出了為了解釋本發(fā)明所必需的部分，其它部分被省略或僅給出啟示。
【具體實施方式】
[0067]圖1示出用于取回井3中的閥2且安裝另一閥的閥更換系統(tǒng)I。閥更換系統(tǒng)I包括用于取出閥的取回工具4以及用于安裝另一閥的安裝工具9。安裝工具9與取回工具連接以形成工具管柱8。工具管柱8與驅(qū)動工具13連接，該驅(qū)動工具提供軸向運動以安裝或取回閥。閥更換系統(tǒng)I還包括用于檢測溫度和/或聲學變化的泄漏檢測設備14。該泄漏檢測設備布置在所述工具管柱的最靠近井的頂部的一端中，使得當工具在井中向前移動時，泄漏檢測設備能夠檢測井中的閥。工具管柱的該端包括電力設備20，電力設備20為驅(qū)動一泵16的馬達15供電。泵16是提供取回工具和安裝工具的軸向運動的驅(qū)動工具13的一部分。
[0068]所述工具沿著工具管柱中心軸線對齊，并且所述泄漏檢測設備布置成基本上與所述工具中心軸線共線。通過在工具管柱的一端中——在最靠近井的頂部的一端中或者在位于工具管柱前方的相對的一端中——具有泄漏檢測設備，所述泄漏檢測設備能夠布置成使得其被套管的內(nèi)部周圍的任何變化影響。正發(fā)生泄漏的氣舉閥將氣泡泄漏到井流體中并且因此產(chǎn)生聲音變化，氣體在大部分情況下具有與井流體的溫度不同的溫度，從而導致氣體泄漏也產(chǎn)生溫度變化。布置在工具管柱的前方或后方中的泄漏檢測設備不被工具管柱自身遮蔽和影響。如果泄漏檢測設備布置在工具殼體的一側(cè)處，則泄漏檢測設備不被殼體的相對側(cè)處的變化影響，因為工具殼體遮蔽這些變化。因此，如果泄漏檢測設備被布置在與側(cè)部凹部所處的一側(cè)相對的一側(cè)時，所述變化可能不會被檢測到，故障閥可能看似狀態(tài)良好。布置在工具管柱前方或工具管柱后方的泄漏檢測設備被沿套管四周的所有變化同等地影響，并因此不會被工具管柱遮蔽。因此，布置在工具管柱的一端處的泄漏檢測設備即使在這種泄漏位于側(cè)部凹部中的情況下也能夠檢測到氣體泄漏及因此故障閥。此外，由于光纜布置成與中心軸線共線，所以只使用一根光纜就能夠執(zhí)行針對閥泄漏且因此需要進行替換的檢測。
[0069]在圖3A中，泄漏檢測設備14被布置在所述安裝工具和所述取回工具中的一者前方，在圖1和2中，泄漏檢測設備14被布置在安裝工具和取回工具中的最靠近井的井口的
一者后方O
[0070]所述泄漏檢測設備可以是任何類型的泄漏檢測設備，諸如壓力傳感器、溫度傳感器、流量計或聲學傳感器諸如擴音器。正發(fā)生泄漏的氣舉閥將氣泡泄漏到井流體中并且因此產(chǎn)生聲音變化，并且氣體在大部分情況下具有與井流體的溫度不同的溫度，從而導致氣體泄漏也產(chǎn)生溫度變化。此外，氣體在流體中膨脹，導致流量增加。因此，能夠感測聲學變化、溫度變化、壓力變化和/或流量變化的泄漏檢測設備能夠適當?shù)赜米餍孤z測設備。
[0071]在圖1中，所述工具包括激光器51，所述激光器用于發(fā)送經(jīng)過作為光纖光纜傳感器14的泄漏檢測設備14的光脈沖。激光脈沖被傳送通過光纖光纜傳感器的光纖，在發(fā)生泄漏的情況下，聲音差以及或許還有溫度差通過散射激光而影響該位置處的光纖。發(fā)送激光脈沖之后，在位于傳感器14中的檢測器52中測量所反射的光的強度隨時間的變化。在泄漏的位置處的反射光在其余激光脈沖走完纖維的整個長度并且返回之前返回，因此能夠確定泄漏的位置和因此哪個氣舉閥正發(fā)生泄漏。
[0072]當之前的激光脈沖已經(jīng)走完全部長度并且返回時，可以沿著纖維發(fā)送下一激光脈沖。來自纖維的與泄漏處相對的相同區(qū)域的連續(xù)的脈沖的反射強度的變化能夠通過改變纖維的該區(qū)段的光路長度產(chǎn)生，并確認泄漏的位置。該類型的系統(tǒng)對于纖維的應力、噪音和溫度變化非常敏感。
[0073]所述取回工具包括殼體5和與該殼體可樞轉(zhuǎn)地連接的臂部6。所述臂部具有用于連接到待取回的閥上的連接件7。安裝工具9也包括殼體10和與該殼體可樞轉(zhuǎn)地連接的臂部11，該臂部具有可釋放地連接到新閥的連接件12。工具的臂部包括兩個被樞轉(zhuǎn)地連接的臂部件，使得第一臂部件連接到殼體10，第二臂部件連接到閥2。所述取回工具和安裝工具均是一種拆換工具。所述安裝工具具有工具連接部39，該工具連接件39布置在與驅(qū)動工具相對的一端中，以將驅(qū)動工具的軸向運動傳遞給取回工具，使得僅需要一個驅(qū)動工具來移動該工具的兩個臂部。如果取回工具布置在最靠近驅(qū)動工具處，則取回工具具有布置在與驅(qū)動工具相對的一端中的工具連接件，以將驅(qū)動工具的軸向運動傳遞給安裝工具。
[0074]在圖3A中，取回工具4布置成與待替換的閥體2相對。在圖3B中，取回工具4的臂部6處于其伸出位置，準備好經(jīng)受來自于驅(qū)動工具13的軸向運動以通過臂部6的連接件與閥2接合。在圖3C中，取回工具4已經(jīng)歷了軸向運動，且臂部6連接到準備被取回的閥2。在圖3D中，取回工具4正在取回閥2，且取回工具4進一步向井下移動從而使安裝工具9被布置在與閥被安裝在其中的開口 40相對的位置處。在圖3E中，安裝工具9的臂部11被伸出，并且閥布置成與閥將被插入其中的開口 40相對。在圖3G中，閥位于其被插入位置，在圖3H中，安裝工具9被拉回從而縮回臂部11。接著，工具管柱8在井中向前移動，使得泄漏檢測設備被布置成與閥相對，從而驗證閥是否已被正確安裝并且正按需工作，以及驗證確實是需要被更換以解決問題的那個閥。
[0075]從圖3C中可以看出，取回工具4包括用于檢測連接件7和閥2之間的連接的接觸件50。由此確保用新閥來替換不正常工作的閥的操作不會導致將新閥布置在未被移走的不正常工作的閥上。
[0076]在該閥更換系統(tǒng)中，接觸件50此外還與如圖3E和3F所示的安裝工具的致動設備53通信。這可以確保在安裝工具已與待取回的故障閥適當接觸之前不致動安裝工具，并因此能夠啟動功能閥的安裝。如果故障閥未被移走，則在不損壞新閥的情況下放棄操作。
[0077]如圖1和5所示的工具連接件39包括柱形管，該柱形管具有與取回工具和安裝工具的外螺紋相對應的內(nèi)螺紋，或者工具連接件39包括勾掛在所述取回工具和安裝工具中的相應槽上的閂鎖。
[0078]在圖1中，所述驅(qū)動工具是還能夠在井中向前驅(qū)動所述系統(tǒng)的井下牽引器。由此，能夠在與井的豎直部分中的閥相同的運行步驟中檢測井的水平部分中的閥。所述驅(qū)動工具包括布置在輪臂上的輪，且具有驅(qū)動泵16的電動馬達15，所述泵驅(qū)動輪以在井中向前移動所述系統(tǒng)。所述輪因此提供取回閥和安裝閥所需的軸向運動。當工具的閂鎖勾掛在閥附近的連桿(trail)25或槽上并且借助于連桿25再次拉回所述工具的閂鎖時，取回工具和安裝工具的臂部伸出。
[0079]在圖2中，所述驅(qū)動工具是沖擊工具,其包括馬達15和由馬達驅(qū)動的泵16。所述泵將流體泵送到?jīng)_擊工具中的活塞腔室17中，從而移動與活塞軸19連接的活塞18，該軸與取回工具或安裝工具連接從而傳遞軸向運動。為了將軸向運動傳遞到取回工具或安裝工具，閥更換系統(tǒng)I包括錨定部段24，在提供沖擊運動之前通過泵致動該錨定部段24。
[0080]活塞18將沖擊工具的活塞腔室分成第一腔室部22和第二腔室部23，所述泵將流體泵送到第一腔室部，并且從第二腔室部抽出流體。在另一實施例中，沖擊工具包括若干活塞，每個活塞均布置在一活塞腔室17中，以提供比一個活塞產(chǎn)生的軸向力大的軸向力，因為泵將流體泵送到每一個第一腔室部中以從一側(cè)向活塞施加壓力，并且通過將流體泵出第二腔室部以從另一側(cè)牽拉活塞。為了拉回取回工具或安裝工具，泵將流體泵送到第二腔室部中，并且從第一腔室部泵出流體。
[0081]光纖光纜傳感器14是分布式聲學傳感器。光纖光纜傳感器14包括單模纖維，所述單模纖維以IOOOnm至2000nm的波長、優(yōu)選以1200nm至1800nm的波長、更優(yōu)選以1400nm至1600nm的波長、諸如1550nm的波長工作。所述光纖光纜傳感器以0.ldB/km至0.3dB/km的損耗工作。
[0082]所述泄漏檢測設備還可包括分布式溫度傳感器。閥更換系統(tǒng)在井中來回移動，從而使泄漏檢測設備位于與各個閥相對處，從而檢測哪個閥正發(fā)生泄漏或被卡住。
[0083]在圖4中，光纖光纜傳感器連接至工具管柱8以取回所述工具管柱的纜線、電力線或鋼絲的一部分。線纜26布置在外側(cè)上，光纖14布置在內(nèi)側(cè)上。所述鋼絲也可包括如圖4所示的電纜27。
[0084]在圖5中，閥更換系統(tǒng)I具有取回工具4、安裝工具9、泄漏檢測設備14和兩個以沖擊工具和井下牽引器形式的驅(qū)動工具13。所述沖擊工具提供軸向力以替換閥，所述井下牽引器在井中來回驅(qū)動閥更換系統(tǒng)1，從而將閥更換系統(tǒng)I移動到特定的位置以執(zhí)行特定操作。[0085]閥更換系統(tǒng)I因此用于確定閥是否需要被更換或者哪個閥需要被更換，從而更換閥并且驗證閥是否已經(jīng)被準確安裝和按需工作。
[0086]如果井僅具有一個氣舉閥且沒有進行生產(chǎn)，使閥更換系統(tǒng)進入井中，將閥更換系統(tǒng)移動到如下的位置:在該位置中，取回工具與井中的至少一個閥相對。接著，借助于取回工具取回閥，并且移動閥更換系統(tǒng)從而使得安裝工具位于與閥被安裝在其中的開口相對的位置中，借助于安裝工具安裝另一閥，然后向后移動閥更換系統(tǒng)從而使得泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，并且借助于光纖光纜傳感器檢測與至少一個閥相對的位置處的溫度變化和/或聲學變化。如果閥正常工作，則將閥更換系統(tǒng)拉出井外。
[0087]如果例如偏心堵塞器(dummy valve)正發(fā)生泄漏且井已被閉合，則泄漏檢測設備14能夠借助于聲學感測檢測閥周圍的流動。當氣舉閥正在工作時，泄漏檢測設備14能夠借助于聲學感測檢測氣體流動。溫度感測是另一種檢測流動的方法，因為溫度將在局部發(fā)生改變。
[0088]當在井中具有若干個閥時，需要定位故障閥。在將所述系統(tǒng)下降到井中之后，移動閥更換系統(tǒng)，使得泄漏檢測設備14經(jīng)過多個閥，以檢測哪個閥發(fā)生故障，然后將閥更換系統(tǒng)移動到使得取回工具與故障閥相對的位置處，借助于取回工具取回故障閥，然后再次移動閥更換系統(tǒng)使得安裝工具處于該位置，并且借助于安裝工具安裝另一閥。接著，閥更換系統(tǒng)I來回移動從而使得泄漏檢測設備14經(jīng)過被安裝的閥2，并且借助于泄漏檢測設備14檢測與至少一個閥相對的位置處的任何溫度和/或聲學變化。通過具有此種系統(tǒng)，更換哪個閥的檢測、更換操作和驗證步驟能夠在一個運行步驟中執(zhí)行，而不是如使用現(xiàn)有技術(shù)中的工具時那樣需要多個運行步驟。
[0089]本發(fā)明還涉及一種通過如下步驟更換井中的閥的閥更換方法:使上述的閥更換系統(tǒng)進入井中，以通過移動所述閥更換系統(tǒng)從而使泄漏檢測設備14通過所有閥2來檢測哪個閥存在故障，從而檢測多個閥中的哪個閥正發(fā)生泄漏。當定位到泄漏閥時，將閥更換系統(tǒng)I移動到該位置，使得取回工具與故障閥相對，然后通過移動取回工具的臂部而使取回工具的連接件7與故障閥連接。當所述故障閥已通過縮回所述臂部而被去除時，移動閥更換系統(tǒng)從而使安裝工具位于該位置中，并且借助于安裝工具的臂部來安裝新閥。
[0090]本發(fā)明還涉及一種通過如下步驟更換井中的閥的閥更換方法:使上述的閥更換系統(tǒng)進入井中，以通過移動閥更換系統(tǒng)來檢測閥是否正在泄漏。移動所述閥更換系統(tǒng)，使得泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，并且借助于光纖光纜傳感器檢測與至少一個閥相對的位置處的溫度和/或聲學變化。如果該閥存在故障，則將閥更換系統(tǒng)移動到取回工具與井中的至少一個閥相對的位置處，并且移出所述故障閥。然后，將安裝工具移動到與該位置相對的位置以安裝另一閥。
[0091]當故障閥已被替換，閥更換系統(tǒng)驗證該閥是否正常工作。移動該系統(tǒng)，使得該泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，并且借助于泄漏檢測設備檢測與至少一個閥相對的位置處的聲學變化或者甚至溫度變化。可以以兩個步驟執(zhí)行該驗證。首先，使閥位于其閉合位置，使泄漏檢測設備14移動通過該閥從而驗證該閥是否被正確安裝，在這種情況下，泄漏檢測設備14在與新安裝的閥相對的位置處除了井中的正常變化之外沒有感測到任何變化。其次，將該閥設定為處于工作模式，使得氣體經(jīng)由此閥進入并且移動泄漏檢測設備14通過此閥以驗證在與閥相對的位置處檢測到聲音變化。[0092]在一個實施例中，使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的基于瑞利散射的感測來執(zhí)行通過光纖光纜傳感器檢測聲學變化的步驟。因此，激光器沿著光纖光纜傳感器發(fā)送干涉激光脈沖，并且在檢測器中檢測在發(fā)送激光脈沖之后所反射的激光的強度隨時間的變化，從而確定故障閥的位置。
[0093]該系統(tǒng)還可包括用于調(diào)節(jié)被安裝的閥以使其被更多地打開或閉合的調(diào)節(jié)設備。為了確定閥是否正在發(fā)生泄漏，在借助于泄漏檢測設備進行聲學檢測的同時可以關(guān)閉井。
[0094]流體或者井流體指的是任何類型的可存在于井下的油井或者氣井中的流體，諸如天然氣、油、油基泥漿、原油、水等。氣體指的是任何類型的存在于井、完井或者裸井中的氣體成分，油指的是任何類型的油成分，諸如原油、含油流體等。氣體、油以及水流體因此均可分別包含不同于氣體、油和/或水的其它元素或物質(zhì)。
[0095]套管指的是用在井下的與油或天然氣生產(chǎn)有關(guān)的任何類型的管道、管件、管狀體、襯套、柱體等。
[0096]在工具未能全部沒入套管的情況下，可使用井下牽引器將工具推至井中的正確位置。井下牽引器是任何類型的能夠在井中推或拉工具的驅(qū)動工具，諸如1Wel丨Tractor?。
[0097]雖然以上已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言明顯的是，在不脫離由下述的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的情況下能夠設想若干修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在井(3)中取回閥(2)和安裝閥(2)的閥更換系統(tǒng)(1)，包括: -工具管柱，包括: -用于取出所述閥的取回工具(4)，所述取回工具包括殼體(5)和與所述殼體樞轉(zhuǎn)地連接的臂部(6)，所述臂部具有用于連接到所述閥的連接器(7)，和 -用于安裝另一閥的安裝工具(9)，所述安裝工具與所述取回工具連接以形成工具管柱(8)，所述安裝工具包括殼體(10)和臂部(11)，所述臂部(11)與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地連接并且具有用于連接到另一閥的連接器(12)， -驅(qū)動工具(13)，所述驅(qū)動工具與所述安裝工具和所述取回工具連接，以提供軸向運動從而安裝或取回所述閥，以及 -用于檢測溫度和/或聲學變化的泄漏檢測設備(14)，所述泄漏檢測設備布置在所述工具管柱的一端中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述泄漏檢測設備是壓力傳感器、溫度傳感器、流量計或聲學傳感器諸如擴音器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述工具沿著工具管柱中心軸線對齊，所述泄漏檢測設備布置成基本上與所述工具中心軸線共線。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述泄漏檢測設備布置在所述安裝工具和所述取回工具中的一者前方，或者布置在所述安裝工具和所述取回工具中的最靠近井的井口的一者后方。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述泄漏檢測設備是光纖光纜傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光纜傳感器包括單模纖維，所述單模纖維以1000nm至2000nm的波長、優(yōu)選以1200nm至1800nm的波長、更優(yōu)選以1400nm至1600nm的波長、諸如1550nm的波長工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光纜傳感器以0.ldB/km至0.3dB/km的損耗工作。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述閥更換系統(tǒng)還包括用于為所述工具供電的鋼絲(21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述泄漏檢測設備是光纖光纜傳感器，所述光纖光纜傳感器是連接至所述工具管柱以取回所述工具管柱的纜線、電力線或鋼絲的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光纜傳感器是分布式溫度傳感器和/或分布式聲學傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述工具包括用于發(fā)送經(jīng)過所述光纖光纜傳感器的光脈沖的激光器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述工具包括用于檢測所反射的光脈沖的強度的檢測器。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述取回工具還包括用于檢測所述連接器(7)與所述閥之間的連接的接觸件(50)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所 述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸件與所述安裝工具的致動設備通信。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動工具包括沖擊工具，所述沖擊工具包括馬達(15)和由馬達驅(qū)動的泵(16)，所述泵將流體泵送到位于所述沖擊工具中的活塞腔室(17)中，以移動與活塞軸(19)連接的活塞(18)，所述軸與所述取回工具或所述安裝工具連接以傳遞軸向運動。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動工具包括井下牽引器，所述驅(qū)動工具還能夠在井中向前驅(qū)動所述系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動工具包括布置在輪臂上的輪并且具有驅(qū)動一泵(16)的電動馬達(15)，所述泵驅(qū)動所述輪以在井中向前移動所述系統(tǒng)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動工具包括為所述工具供電的電力設備(20 )。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述活塞將所述沖擊工具的活塞腔室分成第一腔室部(22)和第二腔室部(23)，所述泵將流體泵送到所述第一腔室部以及從所述第二腔室部抽出流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求15或19中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊工具包括若干活塞，每個活塞布置在一活塞腔室中。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥更換系統(tǒng)，其特征在于，所述閥更換系統(tǒng)還包括錨定部段(24)。
22.—種用于更換井中的閥的閥更換方法，所述方法包括如下步驟: -使根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的閥更換系統(tǒng)進入， -移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述泄漏檢測設備經(jīng)過多個閥，從而檢測哪個閥發(fā)生故障， -將所述閥更換系統(tǒng)移動到使所述取回工具與所述故障閥相對的位置， -借助于所述取回工具取回所述故障閥， -移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述安裝工具位于所述位置中，以及 -借助于所述安裝工具安裝另一閥。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的閥更換方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:移動所述閥更換系統(tǒng)從而使所述泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，并且借助于所述泄漏檢測設備檢測與至少一個閥相對處的溫度和/或聲學變化。
24.一種閥更換方法，所述方法包括如下步驟: -使根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的閥更換系統(tǒng)進入， -將所述閥更換系統(tǒng)移動到所述取回工具與井中的至少一個閥相對的位置， -借助于所述取回工具取回所述閥， -移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述安裝工具位于所述位置中， -借助于所述安裝工具安裝另一閥， -移動所述閥更換系統(tǒng)，使得所述泄漏檢測設備經(jīng)過被安裝的閥，以及 -借助于所述泄漏檢測設備檢測與所述至少一個閥相對處的溫度和/或聲學變化。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任一項所述的閥更換方法，其特征在于，所述泄漏檢測設備是光纖傳感器，并且使用基于瑞利散射的感測來執(zhí)行檢測聲學變化的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任一項所述的閥更換方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:沿著作為光纖光纜傳感器的泄漏檢測設備發(fā)送相干激光脈沖。
27.根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項所述的閥更換方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:在發(fā)送所述激光脈沖之后，測量所反射的激光的強度隨時間的變化。
28.根據(jù)權(quán)利要求22或27所述的閥更換方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:將被安裝的閥調(diào)節(jié)為被更多地打開或閉合。
29.根據(jù)權(quán)利要求22至28中任一項所述的閥更換方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟:在借助于所述泄漏檢測設備進`行聲學檢測的同時關(guān)閉井。
【文檔編號】E21B47/10GK103649453SQ201280032180
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克, H·哈沃爾森 申請人:韋爾泰克有限公司