剪切增压触发和瓶减少的系统和方法技术方案

技术编号:7348529 阅读:215 留言:0更新日期:2012-05-18 11:09
本申请涉及剪切增压触发和瓶减少的系统和方法。可将系统配置成用以移动防喷器中的冲头块。该系统包括:第一组蓄能器,其被配置成提供第一压力来移动该冲头块;第二组蓄能器,其被配置成提供第二压力来移动该冲头块,其中,该第二压力大于该第一压力;以及,控制器,其被配置成循序地控制所述第一组蓄能器以施加压力来移动冲头块,且然后控制第二组蓄能器以在第一组蓄能器移动了所述冲头块第一距离之后移动该冲头块。

【技术实现步骤摘要】

本文所公开的主题的实施例大体而言涉及方法和装置,且更特定而言涉及用于剪切(shearing)井中的钻柱(drill string)的机构和技术。
技术介绍
随着勘探深度增加,海下油和气勘探变得更具有挑战性。复杂的装置安置于洋底以提取油和用于油器械和环境的安全性。除了满足其它条件之外,这些装置必须耐受高压(从3,000至60,000psi(200至4000巴)或更高)和高腐蚀条件。为了进行海下钻井,部件安置于洋底(有时海平面下方超过2000m),如(例如)在图1中所示的那样。图1示出下部防喷器组(blowout preventer stack,又称“下部BOP组”)10,其可刚性地附连到海底14上的井口12,而下部海洋立管封装(“LMRP”)16可取回地安置于海洋立管18的远端,海洋立管18从钻井船20或任何其它类型的水面钻井平台或船只延伸。因此,LMRP16可包括在其远端的托管架22,其被配置成接合位于下部BOP组10近端上的插口24。在典型配置中,下部BOP组10可刚性地固结到海下井口12顶部且可包括(除了其它装置之外)多个冲头式防喷器(ram-type blowout preventers)26,其适用于在钻井和完成时控制该井。柔性立管提供管道,可通过该管道来部署钻进工具和流体到海下井筒,且从海下井筒取回钻进工具和流体。一般而言,LMRP 16可包括(除了其它东西外)在其远端的一个或多个冲头式防喷器28,在其上端的环形防喷器30以及多路复用器(MUX)舱(实际上两个,其在工业中被称作蓝舱和黄舱)32。此外,提供蓄能器槽31来提供压力以移动相关联BOP26的冲头块,且虽然示出为单独单元,但蓄能器槽31能根据需要成为LMRP 16的一部分。在图2中示出常规MUX舱系统40,且其可向下部BOP组10和/或LMRP 16提供在50与100之间的不同功能且这些功能可自LMRP16起始和/或经由LMRP 16控制。MUX舱40固定地附连到LMRP 16的框架(未图示)且可包括液压启动的阀50(在本领域中被称作板式安装(SPM)阀)和电磁阀52,电磁阀52流体连通到液压启动的阀50。电磁阀52设于电子部段54中且被设计成通过从电子控制板(未图示)发送电信号来促动。每个电磁阀52被配置成启动相对应的液压启动阀50。MUX舱40可包括也安装于电子部段54中的压力传感器56。液压启动阀50设于液压部段58中且固定地附连到MUX舱40(即,当其安置于海底时,遥控潜水器(ROV)不能移除它们)。在典型海下防喷器安装中,多路线缆(电)(multiplex cables(electrical))和/或管线(液压)(lines(hydraulic))经由MUX舱40和舱楔(pod wedge)传输控制信号到LMRP 16和下部BOP组10装置,因此可从水面控制规定任务。一旦接收到控制信号,就启动海下控制阀且(在大部分情况下)导向高压液压管线以执行规定任务。因此,多路电或液压信号可操作多个“低压”阀以促动更大阀来连通高压液压管线与井口组的各种操作装置。在LMRP 16与下部BOP组10之间形成桥接件,其匹配自LMRP16到下部BOP组10的多种功能,例如,流体连通自设于LMRP 16上的MUX舱40到BOP组或LMRP 16上的专用构件的SPM阀50。使用MUX舱40系统作为阻流和压井管线连接(未图示)或者确保到例如BOP的剪切功能的压力供应的管线的补充。通过馈通构件桥接于LMRP 16与下部BOP组10之间的连通线(communication lines)的实例包括(但不限于)液压阻流管线、液压压井管线、液压多路控制管线、多路控制电线、电力线、液压动力管线、机械动力管线、机械控制管线、电控制线和传感器线。在某些实施例中,海下井口组馈通构件包括至少一个MUX舱40连接,由此多个液压控制信号集合在一起且在单个整体馈通构件中在LMRP 16与下部BOP组10之间传输。用于密封井的一个设备是BOP。该BOP为安全机构,其用于油井或气井的井口处。BOP被配置成在发生某些井事件时关闭来自井的流动。一种这样的井事件可为从地下地层到井内的气体,油或其它井流体不受控制的流动。这种井事件有时被称作“井涌”或“井喷”且可发生于地层压力超过由钻进流体柱生成的压力时。这种井事件是不可预见的且如果不采取措施来防止和/或控制它,那么可能会损坏井和/或相关联器械。BOP可安装于井顶部以在上述事件之一威胁到井的完整性的情况下密封井。一种类型的BOP,即环形BOP常规地实施为阀来在钻井或完成操作期间释放在套管与钻管之间的环形空间中或在开放孔(即,不带套管的孔)中的压力。另一类型的BOP,即冲头BOP,可位于环形BOP下方且在井口上方。不同类型的冲头通常可分类为:(1)套管剪切冲头,其用于切割钻管,套管等;(2)封闭剪切冲头,其能密封开放孔且切割钻管,套管等;以及,(3)管冲头,其能密封到管上且在工具接头处静止地悬挂钻机。图3更详细地示出位于海下环境中的冲头BOP 306。井口302可固定到海床304上,且冲头BOP 306固定到井口302上。为了清楚起见,图3示出与井口302分离的冲头BOP 306。但是,BOP 306通常附连到井口302。示出钻管308穿过冲头BOP 306且进入井310。冲头BOP 306可具有附连到相对应活塞314上的两个冲头块312。活塞314沿着方向A和B与冲头块312一体地移动以闭合该井。在冲头BOP 306用于剪切钻管或孔中其它工具的情形下,需要通过所需负荷承载表面具有所需剪切强度和共用负荷。这可由作用于该系统上变化的力而复杂化,诸如当相对于冲头块312的剪切表面不对称地安置时由钻探线所产生的反应力,和由井涌或钻管内额外物品的可变向上压力所产生的力,也需要剪切掉它们以密封该井,例如附连到器械井下件的线缆,仅给出几个例子。为了根据需要密封该井,MUX舱40包括控制器,控制器控制阀系统用于打开和关闭BOP。用于打开和关闭阀的液压流体通常由在水面上的器械加压。加压流体储存于蓄能器31中以操作BOP。在蓄能器中储存于海下的流体也可用于在失去对井的控制时自动剪切和/或执行栓桩功能(deadman functions)。蓄能器31可包括容器(罐),其在压力下储存液压流体且提供必需压力来打开和关闭BOP。如由本领域普通技术人员理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.10.28 US 12/9139971.一种被配置成用以移动防喷器中的冲头块的系统,所述系统包
括:
第一组蓄能器,其被配置成提供第一压力来移动所述冲头块;
第二组蓄能器,其被配置成提供第二压力来移动所述冲头块,其
中,所述第二压力大于所述第一压力;以及
控制器,其被配置成循序地控制所述第一组蓄能器以施加压力来
移动所述冲头块,且然后控制所述第二组蓄能器以在所述第一组蓄能
器移动了所述冲头块第一距离之后移动所述冲头块。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于还包括与所述控制器
通信的传感器件,所述传感器件被配置成确定所述冲头块的位置。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述传感器件为压
力传感器和位置传感器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一距离为所
述冲头块从初始打开位置到靠近工具或钻柱的位置所行进的距离。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于还包括:
第一阀,其被配置成打开和关闭所述第一组蓄能器,其中,所述
第一阀与所述控制器通信;以及
第二阀,其被配置成打开和关闭所述第二组蓄能器,其中,所述
第二阀与所述控制器通信。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述控制器位于多
路复用器(MUX)舱上。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于所述控制器包括:
处理器,其用于执行软件指令来控制所述第一组蓄能器和第二组
蓄能器以移动所述冲头块;以及
存储器,其存储所述软件指令。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第二组蓄能器
被配置成连接到整个压力系统,以便选择性地允许使用具有其它冲头
和井功能的第二组蓄能器。
9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述冲头块为位于
所述防喷器中的剪切冲头块。
10.一种被配置成用以剪切防喷器中的物体的系统,所述系统包
括:
压力传感器,其被配置成监视施加到所述防喷器的冲头块上的第
一压力且传输表示所述第一压力的信号到控制器;
第一组蓄能器,其被配置成提供第二压力来移动所述冲头块直到
所述冲头块基本上与所述物体接触;
第二组蓄能器,其被配置成提供第三压力来移动所述冲头块以剪
切所述物体,其中,所述第三压力大于所述第二压力;并且
所述控制器被配置成循序地控制所述第一组蓄能器以移动所述
冲头块直到所述第一压力到达预定值,且然后控制所述第二组蓄能器
以移动所述冲头块来剪切所述物体。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述物体为工具
或钻柱中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的系统,其特征在于还包括:
第一阀,其被配置成打开和关闭所述第一组蓄能器,其中,所述
第一阀与所述控制器通信;以及
第二阀,其被配置成打开和关闭所述第二组蓄能器,其中,所述
第二阀与所述控制器通信。
13.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述控制器位于
多路复用器(MUX)舱上。
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于所述控制器包括:
处理器,其用于执行软件指令以控制所述第一组蓄能器和第二组
蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·A·迪茨
申请(专利权)人:海德里尔美国制造业有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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