[發(fā)明專利]用于海底力生成裝置的可再充裝系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110437374.6
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102561985B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: M·沃爾德利;R·古斯塔夫森
• 申請（專利權）人: 海德里爾美國制造業(yè)有限責任公司
• 主分類號: E21B33/064
• 分類號: E21B33/064;F15B1/027
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 柯廣華,朱海煜

技術領域

一般來說，本文公開的主題的實施例涉及方法和裝置，并且更具體地說，涉及用于再充裝生成海底力的裝置的機制和技術。

背景技術

在過去幾年中，隨著礦物燃料價格的攀升，開發(fā)新產(chǎn)品田(production?field)的興趣大大增長。但是，陸基產(chǎn)品田的可用性有限。因此，如今該行業(yè)延伸到在看似擁有大量礦物燃料的近海位置鉆井。

從海上油田提取礦物燃料的現(xiàn)有技術可使用圖1所示的系統(tǒng)10。更具體地說，系統(tǒng)10可包括具有供應電力/通信纜線16給控制器18的卷盤14的船舶12?？墒褂肕ux卷盤傳送電力和通信。一些系統(tǒng)具有傳送帶壓力的流體的軟管卷盤或傳送帶壓力的流體的硬管(剛性管道)，或同時具有兩者。其它系統(tǒng)可具有帶通信或線路的軟管(導向器)以在海底供應和操作功能。但是，這些系統(tǒng)的共有特性是其有限的操作深度?？刂破?8安置在海底，接近海床20或在海床20上。在這方面，應當注意，圖1所示的元件并非按比例繪制，并且不應從圖1推斷尺寸。

圖1還示出海底井23的井口22和進入海底井23的鉆井線路24。鉆井線路24的末端有鉆頭(未示出)。采用多種機制(也未示出)旋轉(zhuǎn)鉆井線路24，亦即旋轉(zhuǎn)鉆頭，以延伸海底井。

但是，在正常鉆井作業(yè)期間，可能發(fā)生非預期的事件，其可能損壞井和/或用于鉆井的設備。一個這種事件是氣、油或其它井流體從地下巖層不受控制地流入井。這種事件有時被稱作“溢流”或“井噴”，并可能在巖層壓力超過鉆井流體柱的壓力時發(fā)生。這種事件是無法預見的，并且如果不采取措施預防它，可能會損壞井和/或相關設備。

因此，壓力控制裝置(例如，防噴器(BOP))可安裝在井頂部以密封井，在此情況下井的完整性受到影響。BOP常規(guī)地實現(xiàn)為閥門，以防止鉆井或完井作業(yè)期間壓力釋放到套管與鉆桿之間的環(huán)形空間或裸孔(即，無鉆桿的孔)中。圖1示出由控制器18(通常稱作POD)控制的BOP26或28?？刂破?8控制蓄能器30以關閉或打開BOP?26或28。更具體地說，控制器18控制閥門系統(tǒng)(未示出)以打開和關閉BOP。用于打開和關閉閥門的液壓流體通常由水面上的設備加壓。加壓流體存儲在水面和海底的蓄能器中，以操作BOP。蓄能器中海底存儲的流體還可用于在井失去控制時剪切和/或支持聲功能。蓄能器30可包括存儲帶壓力的液壓流體并提供打開或關閉BOP所必需的壓力的容器(罐)。來自蓄能器30的壓力由管32載運到BOP?26和28。

本領域普通技術人員會理解，在深海鉆井中，為了克服由海水在BOP的作業(yè)深度生成的高靜水壓力，蓄能器30最初必須充裝到海底環(huán)境壓力以上的壓力。典型的蓄能器通過氮充裝，但當預充裝壓力增大時，氮的效率降低，從而添加了額外的成本和重量，因為執(zhí)行與水面上相同的作業(yè)在海底需要更多的蓄能器。例如，水面60升(L)蓄能器可在水面上具有24L的可用容量，但在3000m的水深處可用容量低于4L。在深海提供該額外壓力成本高昂，用于提供高壓的設備體積龐大，因為作為蓄能器30的一部分的罐的尺寸很大，并且BOP的作業(yè)范圍受到作業(yè)深度的充裝壓力與靜水壓力之間的初始壓力差的限制。

在這方面，圖2示出經(jīng)由閥門34連接到缸36的蓄能器30。缸36可包括活塞(未示出)，當活塞一側(cè)上的第一壓力高于活塞另一側(cè)上的第二壓力時活塞移動。第一壓力可以是靜水壓力加上由蓄能器30釋放的壓力，而第二壓力可以是靜水壓力。因此，使用加壓的罐存儲高壓流體以操作BOP使得海上鉆塔作業(yè)成本高昂并且需要操縱大型部件。

如以上針對圖2所述，由于氮在高壓下的低效率，蓄能器30體積龐大。隨著海上油田的位置越來越深(就海面到海床的距離變得越來越大而言)，由于對指定初始充裝，初始充裝壓力與當?shù)仂o水壓力之間的差異減小的事實，基于氮的蓄能器變得更缺乏效率，從而需要增大蓄能器的體積(取決于所需的剪切壓力和水深，必須使用16個320L的瓶子)，并增加部署和維護蓄能器的價格。

如R.Gustafson于2008年12月18日提交的標題為“海底力生成裝置和方法”的美國專利申請序號12/338,652(律師案卷號236466/0340-005)中所公開的(其完整公開結(jié)合到本文中)，一種新的布置可用于生成力F，如圖3所示。圖3示出封裝36，其中包括能夠在封裝36中移動的活塞38。活塞38將封裝36分成由缸36和活塞38定義的腔40。腔40稱作密封腔。封裝36還包括開放腔42，如圖3所示。封裝36可在BOP中構(gòu)成并且開放腔42和密封腔40起動連接到桿44的閘板(未示出)。