[發明專利]用于海底井口部件的無管纜位置反饋的系統和方法

在審

• 申請號: 201310292388.2
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103541719A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: S.P.芬頓;G.H.梅森
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷英國有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;楊炯

技術領域

本發明大體涉及用于海底井口部件的遠程位置反饋的系統，并且特別涉及用于檢測海底井口部件的可致動部件的位置以確認海底井口部件的設定的系統和方法。

背景技術

操作者很久以來期望了解在井內發生了什么活動。作為這種期望的結果，已開發出許多工具和設備以將信息從海底位置傳輸到表面(surface，水面)的操作者。例如，在測量同時鉆井操作(MWD)期間，可使用泥漿脈沖技術來通過鉆柱將數據以聲波方式傳輸到表面的操作者。仍然其它MWD操作可通過電磁脈沖從海底傳輸器傳輸數據通過鉆柱。這樣，操作者可在鉆井操作期間接收與在井眼內發生什么有關的信息。然而，這些傳輸方法僅僅提供了用以將與井下活動有關的基本信息傳回到表面的手段。這些傳輸技術目前不允許數據的實時傳輸，它們也不允許從表面與工具通信或控制工具。

操作者還可能希望了解當套管柱和/或生產管被送入、就位、鎖定并用水泥固定在井眼內時在井口內發生了什么。這在井口和套管就位位置可在海面下數千英尺的海底環境中是特別真實的。在一個示例中，為了確定油管掛是否已就位并被鎖定，現有技術實施例將把油管掛送入到井口內的預期位置。然后，現有技術實施例執行必要的程序以將油管掛鎖定至井口。實施例然后進行超拉，即在將油管掛送入工具和油管掛懸掛在井口中的送入管柱上往上拉，以確認油管掛已就位并鎖定在井口內。然而，這是不精確的測量，并且可提供恰當就位和鎖定的錯誤指示。這在以下情況下是可能的：油管掛卡爪(dog)未恰當地接合井口，從而導致卡爪最初指示通過超拉的恰當鎖定，但卡爪然后在執行試驗后從恰當接合的位置移動。

用以確認井下操作(即油管和套管掛就位以及油管和套管掛鎖定)的另一現有技術方法包括監測從井返回到正操作鉆機的井流體。油管掛將包括促動套筒，其接合井口中帶有輪廓的油管掛卡爪。促動套筒被液壓地促動，并且當在執行就位和鎖定操作后流體通過送入管柱返回時，假設油管掛已恰當地鎖定在井口中。然而，流體通過油管柱的返回僅僅意味著已執行這些動作，而不是它們被恰當地操作或者油管掛被恰當地鎖定在井口中。

遺憾的是，這些現有技術實施例無法提供諸如就位和鎖定的井下操作的直接確認。通常，必須拉動工具以驗證是否已發生期望的井下操作。這可能通?；ㄙM一整天時間來將工具送到該位置，執行操作，以及然后拉動工具以驗證就位和鎖定。如果工具未恰當地執行，則操作者僅在拉動工具后才了解并能夠采取糾正動作。因此，期望可提供諸如套管掛就位和鎖定的井下海底操作的直接通信的系統。

此外，現有技術工具不可提供設置在立管內的掛架(hanger)和送入工具組件的豎直高度的反饋。當掛架和送入工具組件在防噴器組正上方的撓性接頭處越過鉆井立管時，了解該信息可能特別有意義。在該位置，了解鉆井立管相對于防噴器組的角度對于保證掛架和送入工具組件穿過防噴器組而不損傷防噴器組或掛架和送入工具組件而言至關重要。因此，期望一種可在就位前提供與立管內的掛架有關的豎直高度信息的系統。

發明內容

通常，通過提供了用于設置在海底井口組件中的海底井口部件的無管纜(umbilical-less)位置反饋的系統和方法的本發明的優選實施例，大致解決或回避了這些和其它問題并且實現了技術優點。

根據本發明的一實施例，公開了一種位置反饋系統，其具有井口、可設置在井口內的油管掛、以及構造成將油管掛設定在井口中的送入工具。該系統包括可釋放地聯接到送入工具的密封組件。密封組件具有密封環和賦能環，并且構造成定位在油管掛的外徑表面與井口的內徑表面之間。賦能環構造成相對于密封環從未設定(unset)位置移動至設定位置，以設定密封環并分別在密封環與井口的內徑表面和油管掛的外徑表面之間形成密封。具有磁場的稀土磁體設置在賦能環上。該系統還包括設置在送入工具上的一個或多個感測裝置。該一個或多個感測裝置在設定位置和未設定位置中的一個或多個定位在稀土磁體的磁場中。該一個或多個感測裝置構造成當稀土磁體使磁場穿過一個或多個感測裝置時與表面平臺通信。