套管閥的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】套管閥
[0001]本申請(qǐng)為申請(qǐng)日2011年7月20、申請(qǐng)?zhí)?01180041713.7且發(fā)明名稱(chēng)為“用于井的安全機(jī)構(gòu)、包括該安全機(jī)構(gòu)的井及相關(guān)方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于井的安全機(jī)構(gòu)(例如，閥、套筒、封隔器或插塞)、一種包括該安全機(jī)構(gòu)的井、以及用于改善井的安全性的方法，尤其但不排他性地涉及海底碳?xì)浠衔锞?br>【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，油和氣已經(jīng)從超過(guò)Ikm量級(jí)的非常深的水區(qū)中的海底井(subsea well)內(nèi)重新獲得。這對(duì)于在這樣深處中鉆探、固定、提取和放棄井提出了許多技術(shù)問(wèn)題。
[0004]在井的完整性上出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，眾所周知使用井口裝置(wellheadapparatus)控制系統(tǒng)來(lái)關(guān)閉井，以防止井出現(xiàn)危險(xiǎn)的井噴或大量的碳?xì)浠衔飺p失。防噴器(BOP)位于海底井的頂部處、在海床處，并且可以由控制室激活以關(guān)閉井，或者能夠適合于自動(dòng)檢測(cè)井噴并且關(guān)閉。如果控制室出現(xiàn)了故障，遙控潛水車(chē)輛(ROV)將可以直接激活海床處的BOP以關(guān)閉井。
[0005]在已竣工的井中，在井的頂部處不是設(shè)置BOP而是設(shè)置“圣誕”樹(shù)狀物(tree)，并且在井內(nèi)的“井底”處通常增加地下安全閥(SSV)。如果“圣誕”樹(shù)狀物與控制平臺(tái)、鉆探裝備或船失去聯(lián)系，則SSV通常被激活以封閉并且關(guān)閉井。
[0006]盡管有這些已知的安全控制，事故仍然發(fā)生并且最近的實(shí)例是在來(lái)自諸如墨西哥灣中的海底井的災(zāi)難性的井噴，產(chǎn)生巨大的爆炸，造成生命損失、鉆探裝備的損失以及大量和持續(xù)的油流入墨西哥灣，威脅野生動(dòng)植物和海洋產(chǎn)業(yè)。
[0007]盡管該災(zāi)難的具體原因目前不清楚，但是一些方面可以被觀察到:由鉆探裝備控制的緊急斷開(kāi)系統(tǒng)未能密封井并且使船與井分離；在海床處的死人(dead-man)/AMF系統(tǒng)未能密封井；隨后的遙控車(chē)輛(ROV)干預(yù)也未能激活BOP上的安全機(jī)構(gòu)。無(wú)疑地，在防噴器上主要聚焦的傳統(tǒng)系統(tǒng)在爆炸的時(shí)候未激活并且在控制通信與鉆探裝備一起丟失之后也未能遏制油流入海中。
[0008]因此，需要改善油井的安全性，尤其是需要改善位于深水區(qū)域中的油井的安全性。
[0009]考慮到連通和控制井內(nèi)工具(即，井中的工具)的困難性(尤其在通信被切斷的情況下)，人們可能考慮為位于海床處的BOP提供其他的切斷機(jī)構(gòu)。但是，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)注意到，此時(shí)增加更多的設(shè)備將是極其困難的，因?yàn)樗鼘⒃黾哟藭r(shí)所放置的部件的大小和高度，這一在安裝之前就將對(duì)于鉆探裝備是難以適應(yīng)的。此外，雖然這將增加其他保護(hù)措施，但是它在很大程度上具有與現(xiàn)有安全系統(tǒng)相同的概念。甚至，增大控制系統(tǒng)的復(fù)雜性以支持這些額外的特征可能潛在地對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性具有不利影響，而不是增大所提供的安全性水平。
[0010]在增加用于裝置的其他傳統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)(例如，閥或井內(nèi)傳感器)的情況下，本發(fā)明的發(fā)明人還注意到局限性，因?yàn)槿f(wàn)一發(fā)生井噴，這些裝置可能由于沒(méi)有使壓力波動(dòng)以控制壓力驅(qū)動(dòng)的裝置或者由于線(xiàn)路的失控而失去運(yùn)行能力。
[0011]因此，對(duì)于普通技術(shù)人員而言，設(shè)計(jì)可以實(shí)際地增加到已經(jīng)設(shè)置在油井中的安全系統(tǒng)上的其他安全系統(tǒng)是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于緩解現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，并且更好地改善井中的安全性。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種安全機(jī)構(gòu)，包括:
[0014]阻擋構(gòu)件(obstructing member)，所述阻擋構(gòu)件能夠在允許流體流動(dòng)的第一位置和限制流體流動(dòng)的第二位置之間移動(dòng)，通常地，所述阻擋構(gòu)件能夠從允許流體流動(dòng)的第一位置移動(dòng)到限制流體流動(dòng)的第二位置；
[0015]移動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0016]以及，適合于接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)的無(wú)線(xiàn)接收器(通常為適合于接收并且通常發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)的收發(fā)器)；
[0017]其中，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)可操作成響應(yīng)于由所述無(wú)線(xiàn)接收器接收到的所述信號(hào)的變化，將所述阻擋構(gòu)件從所述第一位置和所述第二位置中的一個(gè)位置移動(dòng)到所述第一位置和所述第二位置中的另一位置。
[0018]因此，阻擋構(gòu)件可以在某些實(shí)施例中起始于第一位置或第二位置。
[0019]提供收發(fā)器時(shí)，收發(fā)器通常是具有接收器功能和發(fā)射器功能的單個(gè)設(shè)備；但是原則上，分離的接收器和分離的發(fā)射器可以被提供。盡管如此，當(dāng)接收器和發(fā)射器一起設(shè)置在某一位置處時(shí)，被認(rèn)為是如本文中所描述的收發(fā)器。
[0020]繼電器和中繼器可以用于使無(wú)限信號(hào)利于從一位置傳輸?shù)搅硪晃恢谩?br>[0021]本發(fā)明還提供了一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面的至少一個(gè)安全機(jī)構(gòu)的井。
[0022]通常地，井具有井口。
[0023]因此，本發(fā)明提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢皂憫?yīng)于無(wú)線(xiàn)信號(hào)而移動(dòng)(通常關(guān)閉)阻擋構(gòu)件(例如，閥、封隔器、套筒或插塞)。值得注意地，這不依賴(lài)在井和井口裝置(例如，Β0Ρ)之間的控制線(xiàn)路(例如，液壓管線(xiàn)或電纜)的提供。因此萬(wàn)一發(fā)生災(zāi)難性的井噴或爆炸，無(wú)線(xiàn)信號(hào)可以?xún)H通過(guò)將通常在井的頂部處的井口裝置與無(wú)線(xiàn)發(fā)射器(其將發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?hào))相連接被發(fā)送給閥。對(duì)于某些實(shí)施例，無(wú)線(xiàn)發(fā)射器可以安裝在井口裝置上。的確，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)信號(hào)不要求完好無(wú)損的控制線(xiàn)路以便關(guān)閉閥，所以即使井口裝置已經(jīng)遭受大量的損壞和/或液壓管線(xiàn)、電纜或其他控制線(xiàn)路已經(jīng)被損壞并且傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)已經(jīng)失去了所有的功能，這也可以被實(shí)現(xiàn)。因此，這排除了當(dāng)前對(duì)起作用的BOP/井口裝置的依賴(lài)，以避免油、氣或其他井流體流入海中。
[0024]在某些實(shí)施例中，發(fā)射器可以設(shè)置成井口裝置的一部分。
[0025]正如在本文中所使用的井口裝置包括但不局限于井口、管道和/或套管懸掛器、Β0Ρ、電纜/連續(xù)油管潤(rùn)滑器、導(dǎo)向基座、井樹(shù)狀物、樹(shù)狀物構(gòu)架、井蓋、防塵蓋和/或井遮蓬。
[0026]通常地，井口在鉆孔的頂部處提供了密封接口。通常地，在井口處或在井口以上多達(dá)20-30m的任一件設(shè)備或裝置出于該目的可以被認(rèn)為是井口裝置。
[0027]所述的“信號(hào)的變化”可以是已接收到的不同信號(hào)，或者可以是在控制信號(hào)以前沒(méi)有被接收到的地方接收到控制信號(hào)，并且還可以是在信號(hào)以前被接收到的地方失去信號(hào)。因此，在后一種情況下，安全機(jī)構(gòu)可以適合于當(dāng)無(wú)線(xiàn)通信失去(其可能由于緊急情況而發(fā)生)時(shí)操作，而不是必須要求主動(dòng)發(fā)送控制信號(hào)來(lái)操作安全機(jī)構(gòu)。
[0028]的確，本發(fā)明更一般地提供了一種收發(fā)器，所述收發(fā)器配置成在緊急情況已經(jīng)發(fā)生之后激活并且發(fā)送信號(hào)，正如本文中所限定的。
[0029]在優(yōu)選的實(shí)施例中，收發(fā)器是聲收發(fā)器并且控制信號(hào)是聲控制信號(hào)。在可替代的實(shí)施例中，收發(fā)器可以是電磁收發(fā)器，并且信號(hào)是電磁信號(hào)。組合能夠被提供:例如，可以通過(guò)聲信號(hào)傳播一部分距離，通過(guò)電磁信號(hào)傳播一部分距離，通過(guò)電纜傳播一部分距離，和/或通過(guò)纖維光纜傳播一部分距離；必要時(shí)，全部使用收發(fā)器。
[0030]聲信號(hào)可以通過(guò)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件或者通過(guò)井流體或細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件和井流體的組合進(jìn)行發(fā)送。為了通過(guò)流體發(fā)送聲信號(hào)，可以使用壓力脈沖發(fā)生器或泥漿脈沖發(fā)生器。
[0031]優(yōu)選地，阻擋構(gòu)件從第一位置移動(dòng)到第二位置。
[0032]優(yōu)選地，安全機(jī)構(gòu)包含電池。
[0033]安全機(jī)構(gòu)通常部署在海底。
[0034]收發(fā)器包括發(fā)射器和接收器。發(fā)射器的提供使信號(hào)能夠從安全機(jī)構(gòu)發(fā)送到控制器(例如，控制信號(hào)的確認(rèn)或激活的確認(rèn))。
[0035]安全機(jī)構(gòu)可以設(shè)置在鉆柱、完井管柱、套管柱或任何其他的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上，或者設(shè)置在井中的已裝套管的或未裝套管的部分內(nèi)部的子組件上。安全機(jī)構(gòu)可以與BOP或井口、樹(shù)狀物、或者井蓋用在相同的井內(nèi)，并且除了傳統(tǒng)的地下安全閥以外，可以設(shè)置安全機(jī)構(gòu)。
[0036]通常地，設(shè)置多個(gè)安全機(jī)構(gòu)。
[0037]收發(fā)器可以與移動(dòng)機(jī)構(gòu)間隔開(kāi)并且通過(guò)傳統(tǒng)裝置(例如，液壓管線(xiàn)或電纜)與傳感器連接。這使無(wú)線(xiàn)信號(hào)能夠在更小的距離上傳輸。例如，無(wú)線(xiàn)信號(hào)可以從井口裝置傳輸?shù)骄捻敳肯路蕉噙_(dá)100m、有時(shí)小于50m或