[發(fā)明專利]緊急海底井口關(guān)閉裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110437114.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN102536150A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·R·赫貝爾;R·C·亨特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號(hào): E21B33/035
• 分類號(hào): E21B33/035
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

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程中向井下泵送潤(rùn)滑泥漿的鉆管通過、通過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啟延伸穿過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口的全閉式閘芯在沒有鉆管延伸穿過BOP組時(shí)通過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。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，井控制通過泵送密度適當(dāng)?shù)哪酀{穿過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，近來值得報(bào)導(dǎo)的事件已顯現(xiàn)BOP會(huì)存在可靠性問題。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剪切的情況下沿徑向壓縮延伸穿過海底井口的套管柱和/或鉆管，以便實(shí)現(xiàn)通過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海底井口的套管柱和/或鉆管，以便實(shí)現(xiàn)通過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。