延長井口的使用壽命的方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種用于延長采油樹(10)的使用壽命的方法和裝置，該采油樹(10)至少設(shè)置有第一高壓液壓閥包(12)、第一低壓液壓閥包(14)或第一化學(xué)閥包(16)，且該采油樹(10)被設(shè)置為可連接到臍帶(22)，該臍帶(22)至少包括電力纜線或控制纜線(24)、液壓管道(26，28)或化學(xué)管道(30)，該方法包括以下步驟：在采油樹(10)上或其旁邊加裝升級模塊(50)，并通過必要數(shù)量的管道和電線連接將升級模塊(50)連接到采油樹(10)，升級模塊(50)包括第二控制模塊(62)，并至少包括具有第二高壓閥包(61)和液壓容器(70)的液壓高壓泵(66)、具有第二低壓液壓閥包(82)和液壓容器(86)的液壓低壓泵(80)或者具有化學(xué)容器(96)的化學(xué)泵(92)；通過臍帶(22)或者從船舶向第二控制模塊(62)供給電力和控制信號；以及通過所述臍帶(22)或者從船舶至少向高壓泵(66)、低壓泵(80)或化學(xué)泵(92)直接地或通過其相應(yīng)的容器(70，86，96)間接地供給液壓流體。
【專利說明】延長井口的使用壽命的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種延長采油樹的使用壽命的方法。更特別地，涉及延長這樣一種采油樹的使用壽命的方法，該采油樹至少設(shè)有第一高壓液壓閥包、第一低壓液壓閥包或第一化學(xué)(物)閥包(chemical valve pack),且該采油樹被設(shè)置為可連接到臍帶(umbilical),該臍帶至少包括電力纜線或者控制纜線，液壓管道或化學(xué)(物)管道。本發(fā)明還包括用于實施此方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在開采近海石油時，人們已認(rèn)識到油井設(shè)備需要超越其原有的技術(shù)使用壽命和經(jīng)濟(jì)使用壽命。對于關(guān)鍵性安全部件，例如具有附屬閥和控制儀器的采油樹而言同樣是如此。
[0003]位于海床上的采油樹被引導(dǎo)樁引導(dǎo)到生產(chǎn)油管頭上。采油樹通過所謂的“臍帶”與海面上的設(shè)備連通，該臍帶通常包括用于輸送電力和信號的纜線、用于信號傳輸?shù)墓饫w、用于高壓或低壓液壓流體的管道以及用于供給化學(xué)物質(zhì)的管道。采油樹通常設(shè)有閥套，該閥套構(gòu)成位于環(huán)空和生產(chǎn)通道及其周圍之間的阻隔。當(dāng)要安裝設(shè)置有用于去除沉積物并用于壓井的流體的連接裝置的合適的工具時，閥套必須是可拆除的。
[0004]術(shù)語“高壓”和“低壓”并不是確切的(術(shù)語)，因為其隨不同的供給源而變化。大體上，100到300bar之間的壓力稱為低壓，而300bar以上的壓力稱為高壓。對于低于IOObar的壓力，致動器和閥可處于所謂的“失效安全”的位置，此位置通常會停止石油生產(chǎn)。
[0005]液壓流體常會分別進(jìn)入采油樹上的高壓和低壓閥包，高壓閥包與井筒防噴裝置連通，而低壓閥包與采油樹中的數(shù)個主要用于閥控制的致動器連通。
[0006]電力和控制信號被傳遞到采油樹上或旁邊的水下控制模塊?？刂颇K由海面上方進(jìn)行控制，并連接到閥包的不同液壓閥，由此控制在采油樹中起作用的不同的閥。
[0007]已知的采油樹裝置具有多個弱點，這些弱點在長時間工作后會暴露出來?？刂颇K容易發(fā)生功能錯誤，而同時，新的此種類型的控制模塊的可獲得性還在探討之中，而用于此處的備用部件也是有限的。采油樹封套的所謂“生產(chǎn)抽汲閥”(PSV)中會發(fā)生閥泄露。對這種情況的監(jiān)控通常是不充分的。還會發(fā)生在油井和采油樹之間的環(huán)空中的泄漏。還有，已被證實的是壓力傳感器容易發(fā)生功能錯誤。
[0008]具有相關(guān)的多個部件的臍帶容易發(fā)生泄漏。
[0009]并且，臍帶的傳輸以及關(guān)聯(lián)的操作會發(fā)生顯著的延遲，這導(dǎo)致相關(guān)的采油樹的生產(chǎn)啟動延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個缺陷。
[0011]本發(fā)明的目的是通過下文的說明和隨附的權(quán)利要求書中限定的特征來實現(xiàn)的。
[0012]在本發(fā)明的第一方案中，提供了一種延長采油樹的使用壽命的方法，該采油樹至少具有第一高壓液壓閥包、第一低壓液壓閥包或第一化學(xué)閥包，且該采油樹被設(shè)置為可連接到臍帶，該臍帶至少包括電力纜線或控制纜線、液壓管道或化學(xué)管道，該方法的特征在于包括:
[0013]在采油樹或其旁邊加裝升級模塊，并以必要數(shù)量的管道和電線將升級模塊連接到采油樹，該升級模塊包括第二控制模塊，并且至少包括具有第二高壓液壓閥包和液壓容器的液壓高壓泵、具有第二低壓液壓閥包和液壓容器的液壓低壓泵、或者具有化學(xué)(物)容器的化學(xué)(物)泵；
[0014]經(jīng)由臍帶或者從船舶向第二控制模塊供給電力和控制信號；以及
[0015]經(jīng)由臍帶或者從船舶至少向高壓泵、低壓泵或化學(xué)泵直接供給或通過其相應(yīng)的容器供給液壓流體。
[0016]通過以期望的方式將升級模塊連接到采油樹，采油樹內(nèi)的控制操作在必要的程度上可由第二控制模塊來接管。此外，液壓功能和化學(xué)物投配(劑量)可在必要程度上由升級模塊接管。
[0017]除了能夠控制升級模塊中的泵和閥包之外，第二控制模塊還被設(shè)置為用以控制采油樹中的期望功能，可通過臍帶為第二控制模塊供給電力及控制信號，或者，如果臍帶被損壞或者還未到達(dá)，則可從海面上的船舶通過位于旁邊的第二采油樹或升級模塊來供給電力及控制信號。在使用老的采油樹的情況下，可能重要的是將第二控制模塊連接到第一控制模塊，特別是從采油樹中的傳感器收集測量信號，或者是從管線連接到新的傳感器。
[0018]通過臍帶內(nèi)的可用的管道，可將液壓流體供給到液壓泵，并可將化學(xué)物供給到化學(xué)泵，或者如果臍帶被損壞或不存在時從船舶進(jìn)行供給。液壓流體可從例如低壓管道或者臍帶中的其它一些管道被供給到高壓泵。
[0019]本方法可包括設(shè)置具有閥套的升級模塊以及在獨立的閥套被移除后將升級模塊安設(shè)在采油樹上。由此，可以借助第二控制模塊來測量環(huán)空中的壓力和采油樹與升級模塊之間的壓力。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種升級模塊，用以加裝在采油樹上或其旁邊，該采油樹至少設(shè)置有第一高壓液壓閥包、第一低壓液壓閥包或者第一化學(xué)閥包，且該采油樹被設(shè)置為可連接到臍帶，該臍帶至少包括電力纜線或控制纜線、液壓管道或者化學(xué)管道，且該升級模塊的特征在于設(shè)置有第二電力控制模塊，該第二電力控制模塊可連接到臍帶的電力及控制線路或其它供給源(supply)，且該升級模塊至少包括具有第二高壓液壓閥包和液壓容器的液壓高壓泵、具有第二低壓液壓閥包和液壓容器的液壓低壓泵、或者具有化學(xué)容器的化學(xué)泵，該升級模塊可連接到采油樹。
[0021]該液壓高壓泵可直接地或者通過容器間接地至少連接到臍帶的管道或者連接到船舶，并且可至少連接到第二高壓液壓閥包的閥以及該第二控制模塊。
[0022]該液壓低壓泵可直接地或者通過容器間接地至少連接到臍帶的管道或者連接到船舶，并且可至少連接到第二低壓液壓閥包的閥以及該第二控制模塊。
[0023]該化學(xué)泵可直接地或者通過容器間接地至少連接到臍帶的管道或者連接到船舶，并且可至少連接到化學(xué)閥或者直接連接到生產(chǎn)管。
[0024]該第二控制模塊被連接到用于化學(xué)物注入的閥包。
[0025]該升級模塊可借助多個ROV可觸發(fā)連接裝置連接到采油樹。此類連接裝置的實例即所謂的MQC板及Tronic連接器。[0026]可將該升級模塊的部件設(shè)置為具有主系統(tǒng)和后備系統(tǒng)的雙系統(tǒng)，從而能在一個部件失效的情況下保證運行。高壓泵及所屬部件可被增壓器代替，該增壓器的流體供給來自諸如低壓系統(tǒng)。
[0027]例如，如果屬于這些采油樹的其中之一的臍帶會受到相當(dāng)大的損壞，或者為了提高整個區(qū)域中多個采油樹的可靠性，還可以將若干個采油樹連接到屬于不同采油樹的多個升級模塊。
[0028]本發(fā)明允許使用更為簡單的臍帶，其更加適合在陡峭地形中使用，從而能夠更容易地保護(hù)臍帶免受損傷，例如免受漁船的損傷。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置克服了現(xiàn)有的用于采油樹的控制模塊的弱點，而與此同時，現(xiàn)有臍帶中的液體壓力可顯著降低。如果一個管道通道變得無法使用，則還可以利用臍帶中的其它管道通道供給液壓流體。通過使用升級模塊中的容器，可利用臍帶的同一個管道通道進(jìn)行流體的供給和回收。還可使用來自船舶的用于所有功能的臨時供給源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下文中將描述一種優(yōu)選的方法及實施例的示例，該示例在附圖中被直觀地示出，其中:
[0031]圖1示意性地示出了具有現(xiàn)有技術(shù)的采油樹的水下油井；
[0032]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一種升級模塊，該升級模塊在采油樹旁邊；以及
[0033]圖3示意性地示出了與圖2相同的、但處于一備選實施例中的升級模塊。
【具體實施方式】
[0034]在附圖中，附圖標(biāo)記I表示具有外部管路2的海底油井，該外部管路2的形式可為例如套管和生產(chǎn)管4，其中在外部管路2與生產(chǎn)管4之間形成環(huán)空6。
[0035]生產(chǎn)管4懸掛在井口 8中，采油樹10位于井口 8上。
[0036]采油樹10設(shè)置有高壓液壓閥包12、低壓液壓閥包14和化學(xué)閥包16。
[0037]這些不同的閥包12、14、16通過控制線路20而受到位于采油樹10上面或旁邊的控制模塊18的控制。閥包12、14、16和控制模塊18通常構(gòu)成一個組件，該組件由圖中的虛線方框表不。
[0038]延伸到海面上的煉油廠(未示出)的臍帶22包括用于傳輸電力和控制信號的電線24、高壓管道26、低壓管道28和化學(xué)管道30。
[0039]電線24連接到控制模塊18，高壓管道26連接到高壓液壓閥包12，低壓管道28連接到低壓液壓閥包14，而化學(xué)管道30連接到借助化學(xué)閥包16啟動的化學(xué)閥31。
[0040]高壓液壓閥包12通過防噴管道34連接到井筒防噴裝置32。低壓液壓閥包14通過致動器管道36連接到采油樹中的致動器38?；瘜W(xué)閥31通過化學(xué)通道40連接到生產(chǎn)管4。
[0041]采油樹10設(shè)置有采油樹封套42，并且還包括大量未示出的部件，這些未示出的部件對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是公知的。
[0042]臍帶22中的管道和電線24、26、28、30以通常的方式延伸到ROV可連接的第一板44。
[0043]現(xiàn)在參照圖2。升級模塊50設(shè)于采油樹10 —側(cè)。如期望的話，升級模塊50可設(shè)于采油樹10上，可借助油井I的引導(dǎo)柱52設(shè)置定位。
[0044]升級模塊50設(shè)置有具有連接器54的ROV可連接的第二板，連接器54連接到高壓液壓連接裝置56、低壓液壓連接裝置58和化學(xué)連接60。其它的連接裝置54以本身公知的方式被連接到第一連接器44。
[0045]此外，設(shè)置有第二高壓液壓閥包61和第二控制模塊62，在本優(yōu)選示范性實施例中，第二控制模塊62直接地或者通過控制模塊18連接到臍帶22的電線24，并且在控制模塊18的控制線路20可能斷開連接時，通過控制線路64控制不同的閥包12、14、16?；蛘撸绻y包12、14、16未能起作用，則第二控制模塊62可通過控制線路64控制閥包61、82。[0046]液壓高壓泵66位于升級模塊50中，并由高壓管道26通過高壓液壓連接56向液壓高壓泵66供給壓力降低的液壓流體。高壓液壓閥包12可以與高壓管道26斷開連接。高壓泵66可通過高壓管道68連接到第二高壓液壓閥包61。容器70連接到高壓泵66的入口偵牝而集液器72連接到高壓泵66的出口側(cè)。高壓泵66由第二控制模塊62通過控制線路74進(jìn)行控制。第二高壓液壓閥包61通過高壓管道76連接到防噴管道34，第二低壓液壓閥包82以同樣的方式通過低壓管道78連接到致動器38。
[0047]升級模塊50還設(shè)置有低壓泵80，并由低壓管道28通過低壓液壓連接58向升級模塊50供給壓力降低的液壓流體。低壓液壓閥包14可以與低壓管道28斷開連接。低壓泵80通過低壓管道84連接到第二低壓液壓閥包82。容器86連接到低壓泵80的入口側(cè)，而集液器88連接到低壓泵80的出口側(cè)。低壓泵80由第二控制模塊62通過控制線路90進(jìn)行控制。
[0048]如需要的話，也可通過低壓管道28向高壓泵66供給液壓流體。
[0049]由化學(xué)管道30通過化學(xué)導(dǎo)管60向化學(xué)泵92 (可以以降低的壓力)供給化學(xué)物?；瘜W(xué)閥31可以與化學(xué)管道30斷開連接?；瘜W(xué)泵92連接到化學(xué)閥31或通過化學(xué)連接裝置94直接連接到生產(chǎn)管4。容器96連接到化學(xué)泵92的入口側(cè)，而集液器98連接到化學(xué)泵92的出口側(cè)?；瘜W(xué)泵92由第二控制模塊62通過控制線路100進(jìn)行控制，而化學(xué)閥31由第二控制模塊62通過控制線路102進(jìn)行控制。
[0050]在要安裝升級模塊50時，在上述的連接裝置、管道和電線連接24、56、58、60、64、76、78連接到采油樹10之后，將升級模塊50安設(shè)在采油樹10上或旁邊。
[0051]第二控制模塊62隨后以本身公知的方式被控制，從而啟動連接在采油樹10中和升級模塊50中的多個部件。啟動哪些部件取決于主要條件。在所示的示范性實施例中，升級模塊50已接管所有的功能。通常，液壓泵66、80被啟動以維持其相應(yīng)的第二閥包61及82的必要壓力，而對化學(xué)泵92的控制可基于壓力和流速來進(jìn)行。
[0052]可進(jìn)一步說明的是，容器96可被分隔，用于容置諸如化學(xué)物和甲醇。甲醇可由臍帶22中的管道(未示出)供給，且化學(xué)泵92設(shè)置有能夠汲取所需化學(xué)物的變換閥。
[0053]本發(fā)明中的必需的閥本身無必要進(jìn)行說明，也并未示出，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知悉其作用和工作方式。
[0054]因此，在工作中，第二控制模塊62至少已接管了控制模塊18的控制功能，而臍帶22的高壓管道可在顯著降低的壓力下工作。[0055]在一個備選的示范性實施例中(見圖3)，臍帶22被損壞而無法使用。由船舶(未示出)通過線路104供給電力和控制信號。在任何必要的情況下，容器70、86、96均以本身公知的方式被再充注。
【權(quán)利要求】
1.一種延長采油樹(10)的使用壽命的方法，所述采油樹(10)至少設(shè)置有第一高壓液壓閥包(12)、第一低壓液壓閥包(14)或者第一化學(xué)閥包(16)、且所述采油樹(10)被設(shè)置為能夠連接到臍帶(22)，所述臍帶(22)至少包括電力纜線或控制纜線(24)、液壓管道(26，28)或化學(xué)管道(30)，所述方法包括以下步驟: 加裝與所述采油樹(10)關(guān)聯(lián)的升級模塊(50)，并通過必要數(shù)量的所述管道和電線連接將所述升級模塊(50)連接到所述采油樹(10)，所述升級模塊(50)包括第二控制模塊(62)，并至少包括具有第二高壓閥包(61)和液壓容器(70)的液壓高壓泵(66)、具有第二低壓液壓閥包(82)和液壓容器(86)的液壓低壓泵(80)、或者具有化學(xué)容器(96)的化學(xué)泵(92)； 經(jīng)由所述臍帶(22)或者從船舶向所述第二控制模塊(62)供給電力和控制信號；以及 經(jīng)由所述臍帶(22)或者從船舶至少向所述高壓泵(66)、所述低壓泵(80)或所述化學(xué)泵(92)直接地或通過其相應(yīng)的容器(70，86，96)間接地供給液壓流體，其特征在于，所述升級模塊(50)位于所述采油樹(10)旁邊。
2.一種將與采油樹(10)關(guān)聯(lián)地加裝的升級模塊(50)，所述采油樹(10)至少設(shè)置有第一高壓液壓閥包(12)、第一低壓液壓閥包(14)或者第一化學(xué)閥包(16)，且所述采油樹(10)被設(shè)置為連接到臍帶(22)，所述臍帶(22)至少包括電力纜線或控制纜線(24)、液壓管道(26,28)或者化學(xué)管道(30)， 且所述升級模塊(50)設(shè)置有第二電控制模塊(62)，該第二電控制模塊(62)至少能夠連接到所述臍帶(22)的電力及控制線路(24)或者連接到其它供給源，所述升級模塊(50)至少包括具有第二高壓閥包(61)和液壓容器(70)的液壓高壓泵(66)、具有第二低壓液壓閥包(82)和液壓容器(86)的液壓低壓泵(80)、或者具有化學(xué)容器(96)的化學(xué)泵(92)，所述升級模塊(50)能夠連接到所述采油樹(10)，其特征在于，所述升級模塊(50)位于所述采油樹(10)旁邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升級模塊(50)，其特征在于，所述液壓高壓泵(66)能夠直接地或者通過容器(70)間接地至少連接到臍帶(22)的管道或者連接到船舶，并且能夠至少連接到第二高壓液壓閥包出1)的閥以及所述第二控制模塊(62)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升級模塊(50)，其特征在于，所述液壓低壓泵(80)能夠直接地或者通過容器(86)間接地至少連接到臍帶(22)的管道或者連接到船舶，并且能夠至少連接到第二低壓液壓閥包(82)的閥以及所述第二控制模塊(62)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升級模塊(50)，其特征在于，所述化學(xué)泵(92)能夠直接地或者通過容器(96)間接地至少連接到臍帶(22)的管道或者連接到船舶，并且能夠至少連接到化學(xué)閥(31)或者直接連接到生產(chǎn)管(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升級模塊(50)，其特征在于，所述第二控制模塊(62)被連接到用于化學(xué)物注入的閥包(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的升級模塊(50)，其特征在于，所述升級模塊(50)借助多個ROV可觸發(fā)連接裝置(44，54)被連接到所述采油樹(10)。
【文檔編號】E21B33/064GK103930644SQ201280052520
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月27日
【發(fā)明者】托芬·博爾斯海姆 申請人:薩博西解決方案有限公司