[發明專利]海床井流入量控制系統

有效

• 申請號: 201210501259.5
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103132956B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: F.加斯里普爾;C.E.烏爾夫;T.J.貝青格爾;G.D.曼德魯西亞克;R.A.朱奇
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強,譚祐祥

相關申請的交叉引用

本申請是非臨時申請，本申請要求2011年12月2日提交的美國臨時專利申請No.?61/566,091的優先權；該申請的公開通過引用而結合在本文中。

技術領域

本文公開的實施例大體涉及用于控制井眼內的井流入量的方法和設備。具體而言，本文公開的實施例涉及用以設計和組裝井流入量控制系統的方法。

背景技術

在過去的幾年間，隨著化石燃料價格的上漲，對開發新生產田的關注已經大大增加。但是，基于陸地的生產田的可用性有限。因而，行業現在已經擴展到鉆探近海位置，近海位置看來擁有大量化石燃料。

如圖1中示出的那樣，傳統的近海油氣裝備10包括通過立管30連接到海床50上的井口40上的平臺20(或水面上的任何其它類型的船舶)。要注意的是，圖1中顯示的元件未按比例繪制，并且不應根據圖1中示出的相對大小和距離來推斷尺寸。

如橫截面圖中顯示的那樣，在立管30的內部，存在鉆桿柱32，在鉆桿柱32的端部處，鉆頭(未顯示)旋轉，以使海底井延伸通過海床50下面的巖層。泥漿通過鉆桿柱32從鉆探平臺20上的泥漿罐(未顯示)循環到鉆頭，并且通過鉆桿柱32和立管30的殼體36之間的環形空間34回到鉆探平臺20。泥漿保持靜水壓力，以使從井中出來的流體的壓力平衡，并且冷卻鉆頭，同時還將粉碎或切碎的石頭帶到水面。在水面處，過濾從井中返回的泥漿，以移除石頭，并且進行再循環。

在鉆探活動期間，近海油氣開采需要許多安全井控制裝置就位，以防止損傷工作人員和損壞裝備。在油氣開采期間，許多被鉆穿的巖層可包含處于不同壓力的截留流體或氣體。為了平衡這些不定的壓力，在鉆探過程期間，一般將井眼中的壓力調節成至少平衡地層壓力。可用來平衡這些壓力的一些方法包括(但不限于)提高井眼中的鉆探泥漿的密度，或者提高井的表面處的泵壓力。

在鉆探過程期間，當遇到包括基本比井眼的壓力更高的壓力的巖層時，可將井描述成遇到“井涌”。通常通過在鉆探船上監測從環帶返回的鉆探泥漿的水平以及井壓力的變化來檢測井涌。如果不迅速控制迸發，則可損害井和裝備的裝置。防噴器(BOP)是一種類型的井控制裝置，它常常用來在高壓事件或井涌期間關閉、隔離和密封井眼。防噴器典型地安裝在水面處，或者以深水鉆探布置安裝在海床上，使得可充分地控制井涌，以及使井涌“循環出”系統。防噴器以與大型閥類似的方式運行，大型閥連接到井口上，并且包括構造成密封和關閉井的關閉部件，以便防止從井中釋放出高壓氣體或液體。另外，通過添加較濃稠的泥漿，使用扼流管線(choke?line)和壓井管線(kill?line)來控制井涌。雖然有多種類型的防噴器，但最普遍的是環形防噴器和閘板型防噴器。在優選布置中，環形防噴器典型地位于防噴器組的頂部處，其中，一個或兩個環形防噴器定位在一系列若干個閘板型防噴器的上方。

再次參照圖1，在鉆探期間，處于高壓的氣體、油或其它井流體可從被鉆探的地層迸發到立管30中，并且可在無法預計的時刻發生。為了保護可能受損的井和/或裝備，防噴器(BOP)組60位于海床50附近。BOP組可包括附連到井口40上的低位BOP組62，以及附連到立管30的遠端上的低位海底立管總成(“LMRP”)64。在鉆探期間，連接低位BOP組62和LMRP?64。

位于低位BOP組62或LMRP?64中的多個防噴器(BOP)66在正常運行期間處于打開狀態，但可關閉(即，切換到關閉狀態)，以在發生“井涌”時中斷通過立管30的流體流。電纜和/或液壓管線70將控制信號從鉆探平臺20傳送到控制器80，控制器80位于BOP組60上。根據通過電纜和/或液壓管線70接收自平臺20的信號，控制器80控制BOP?66處于打開狀態或關閉狀態。控制器80還獲取與BOP的當前狀態(打開或關閉)有關的信息，并且將其發送到平臺20。在這里使用的用語“控制器”涵蓋了具有兩個冗余吊艙的眾所周知的構造。

傳統上，如例如美國專利No.?7395,878、No.?7,562,723和No.?7,650,950(其整體內容通過引用而結合在本文中)中描述的那樣，用感測裝置(包括泥漿罐中的浮子)在水面處測量來自井的泥漿流輸出。可調節輸入到井中的泥漿流，以將井的底部處的壓力保持在目標范圍內或者在期望值附近，或者補償井涌和流體損耗。