專利名稱：水下采油樹修井控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
一般來說，本發(fā)明涉及水下采油樹，具體來說，涉及利于在修井操作期間經由遠程操作潛水器(ROV)對水下采油樹提供電氣和液壓控制服務。
背景技術：
水下采油樹是主要用于控制來自水下井的生產流體的流量的裝置。另外，水下采油樹可用于例如以化學試劑注入法將流體引導到水下井中。通常，水下采油樹將利用若干個閥來控制經過水下采油樹的流體的流量。水下采油樹閥的操作可由水下控制模塊(SCM)進行控制。SCM可包括用于將液壓流體流引導至水下采油樹閥的若干個電磁操作控制閥。SCM中的控制閥控制水下采油樹閥的各種操作?？刂崎y中裝備有液壓流體，并且可由來自例如可從采油樹或遠程平臺延伸的臍帶管的電信號進行控制。水下采油樹閥可以是液壓操作閥。例如，液壓操作閥的操作器可具有將閥驅動到閉合狀態(tài)的彈簧。為了打開閥，必須操作控制閥以將來自加壓液壓流體源的液壓流體壓力引導至閥操作器，從而克服彈簧的彈力并將閥驅動至打開狀態(tài)。當想要將水下閥返回到它的原始狀態(tài)時，控制閥定位成使得加壓液壓流體源不再將加壓液壓流體引導至閥操作器。 排出操作器中的液壓流體以使得彈簧能夠將閥返回到它的原始狀態(tài)。為了利于將臍帶管中的液壓流體分配至SCM的控制閥，可將臍帶管連接至位于水下采油樹上的接合板上的容器。接合板通常包括從該容器延伸到SCM的控制閥的液壓分配管線布置。在臍帶管還包含電線的情況下，電線可從該容器布線至SCM上的電連接。在井的壽命期間，必須不時地更換或安裝設備，或者可能需要修井或維護。在這些操作期間，關鍵是要將水下采油樹的操作臨時移交給水面修井船，并且采油操作模式需要停工以防止在關鍵設備或修井操作正在進行中時有船以外的其它來源進行意外操作。為了確保船完全控制水下采油樹，通常利用安裝/修井控制系統(tǒng)(IWOCS)。IWOCS 包括它自己的臍帶管，其可包含液壓和電氣供給以便在安裝或修井操作期間控制水下采油樹。然后，通常使采油臍帶管從接合板上的容器脫離并停放在海底停放板上。這確保采油臍帶管不會意外地操作任何水下采油樹組件。參考如圖1所示的現(xiàn)有技術，在將采油臍帶管放在一邊(out of theway)后，從船延伸的IWOCS臍帶管10可接著連接至接合板16上的容器12。一經連接，IffOCS臍帶管10 便經由分配管線20向SCM 18提供液壓流體。在水下閥操作期間，液壓流體經由廢物排放管22排到海里。因此，液壓流體必須經由臍帶管10來補給SCM 18。電線23可從接合板 16進一步布線至如圖所示的SCM 18上的電連接對，或者可使用單獨的電氣臍帶管。另一種布置是其中控制流體動力由ROV上的專用液壓動力站提供。在這種情況下，動力站必須包含足夠的流體以便向采油樹功能補給供應，因為水面通常沒有專用供應管線。經由內部ROV貯存器補給分配管線20中的液壓流體的要求不切實際，因為這會對單元大小和重量造成影響，并且該要求將增加補給ROV貯存器的獲取時間的操作成本。另外，
4將流體排放到海中顯然太浪費，并且會對環(huán)境造成有害影響。需要一種技術來解決上文描述的一個或多個問題。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個實施例中，采油樹排廢管線布線至采油固定接合板，并在可移動接合板的外部排到海中?？衫肦OV控制系統(tǒng)來在井安裝、維護或修井期間操作SCM或水下采油樹。ROV可從船部署，并通過船上的操作器飛向水下采油樹。一旦在采油樹上， ROV便將采油臍帶管與位于采油樹上的固定接合板脫離。ROV可將采油臍帶管停放在停放板上以確保在井安裝/修井操作期間不會意外地操作SCM或水下采油樹。然后，ROV將它的飛線連接至固定接合板以便與ROV上的液壓橇裝臺(skid)建立液壓連通(hydraulic communication) 0液壓橇裝臺還可適于與SCM的液壓供應管線和排廢管線建立連通。在該實施例中，泵作為回路的一部分設置在液壓橇裝臺上，以便在饋送給SCM的液壓流體用完后對該液壓流體進行再加壓?；赗OV的控制系統(tǒng)消除了與傳統(tǒng)IWOCS系統(tǒng)相關聯(lián)的資金和安裝成本問題。ROV 橇裝臺、接合板與SCM之間的配管布置允許在SCM中再加壓和再利用用過的液壓流體，從而進一步減少對海水的控制流體排放。


圖1示出現(xiàn)有技術中的到SCM的典型臍帶管IWOCS連接；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的采油模式的排廢管路(exhaustcircuit)；圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例在修井模式連接到采油樹的R0V，其中廢流體不斷循環(huán)；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的ROV水下電子模塊(SEM)與位于SCM上的SEM之間的連接的示意圖。
具體實施例方式參考圖2，示出根據(jù)本發(fā)明一個實例性實施例的水下采油樹沈的一部分。在該實施例中，水下采油樹26正以采油模式進行操作。水下采油樹沈具有固定接合點 (jUnctiOn)30?？梢苿咏雍宵c32緊固到固定接合點30，如圖所示。提供可移動接合點32 是為了將采油臍帶管34耦合到固定接合點30。在所示實施例中，臍帶管34配置成在正常采油操作期間提供液壓控制流體和電信號。采油臍帶管34可從采油樹或遠程平臺(未示出)延伸。在該實施例中，提供采油樹排廢管線36，其布線成通過固定接合點30和可移動接合點32將液壓流體排到海里。經由可移動接合點32連接至固定接合點30的采油臍帶管 34經由SCM液壓供應管線M向水下控制模塊(SCM) 50的至少一個電磁操作控制閥38提供液壓流體。在該實施例中，SCM具有帶加壓液壓流體的小型貯積器(accumulator) 39。SCM 50的電磁操作控制閥39控制液壓流體壓力以便打開和關閉至少一個水下采油樹閥51。在一種模式中，電磁操作控制閥39將加壓流體引導至水下閥51。在另一種模式中，電磁操作控制閥39通過固定接合點30和可移動接合點32將用于操作水下采油樹閥51的液壓流體排到海里。如同本文描述的所有組件一樣，圖中示意性地示出水下采油樹沈，它并未相對于其它組件按比例繪制。SCM 50上的電連接52允許電氣臍帶管58為SCM 50和水下采油樹沈的電氣要求提供服務。參考圖3，當想要井安裝、修井或維護時，可從船(未示出)部署ROV 70，并使其飛向水下采油樹26。ROV 70通常由船上的操作器控制。在該實施例中，ROV 70將ROV臍帶管或飛線72從船向下攜帶至水下采油樹。ROV 70具有這樣的設施，這些設施允許其將采油臍帶管34(圖幻與固定接合點30脫離且獲得采油臍帶管34(圖幻，并將采油臍帶管34 停放在海底停放板(未示出)上，直到安裝/修井操作完成。這確保采油臍帶管34(圖2) 不會在安裝/修井操作期間意外地操作SCM 50或水下采油樹26。在將采油臍帶管34(圖幻放在一邊后，ROV 70接著將飛線72連接至固定接合點 30。ROV 70可包括液壓橇裝臺71，其適于與固定接合點30對接從而在ROV 70與SCM 50 之間建立液壓連通。在該實施例中，液壓橇裝臺71還可包括可移動接合點73，其與固定接合點30對接以便與均布線至固定接合點30的SCM 50的液壓供應管線M和排廢管線36 建立連通。還可經由ROV臍帶管72將電線76提供至ROV 70以便為諸如閥、燈、泵或相機的設備提供電控制信號或功率。電線76可連接至液壓橇裝臺71上的電子模塊78，配電線 80可從電子模塊78連接至SCM 50上的電連接52。在該實施例中，液壓橇裝臺71上的連接73還在橇裝臺71內的內部管道與SCM 50的液壓供應管線M和排廢管線36之間建立連通以便形成閉環(huán)系統(tǒng)。在該實施例中，泵82設置在液壓橇裝臺71上并連接至內部管道以便形成該閉環(huán)的一部分?？稍谟蛇B接至泵82上的入口的管線92和管線84形成的T形連接處使用貯存器83以促進環(huán)中的流體供應。泵82用于對饋送到SCM 50的液壓流體再加壓，從而允許SCM 50再利用控制流體。在該安裝/修井實施例的操作中，ROV飛線72將向ROV 70提供從水面上的船供應的液壓流體和電功率。液壓流體將經由液壓管線74引入至連接液壓管線90，并且將經由液壓供應管線M供應給SCM 50。從水下閥51排出的液壓流體經由排廢管線36從SCM 50 引導回返回管線92。管線90和92均經由可移動接合點73耦合(couple)至固定接合點 30。返回管線92將允許排出的液壓流體循環(huán)到ROV橇裝臺段(section) 71中以便由泵82 進行再加壓。泵82將加壓控制流體排放到橇裝臺71的液壓管線90中并返回到液壓供應管線M以便再引入到SCM 50。在操作中，ROV臍帶管72的電氣部分還向泵82提供功率。在圖4中示意性示出的另一個實施例中，ROV 70的液壓橇裝臺71具有SEM(水下電子模塊)100，SEM 100可接收來自飛線72的功率和電信號并將其轉換為用于可位于SCM 50上的水下采油樹SEM200的功率和信號。控制管線150與SEM 100,200通信，而電力線 160允許ROV SEM 100向水下采油樹SEM 200提供經過轉換的功率。也可在船上的水面控制室中使用便攜式主控站(未示出)來控制R0V70。該系統(tǒng)消除了與傳統(tǒng)的IWOCS系統(tǒng)相關聯(lián)的資金和安裝成本問題。ROV液壓橇裝臺71、固定接合點30與SCM 50之間的配管布置允許捕獲排出的液壓流體并對其再加壓以便在SCM 50中再利用。此外，提出的布置減少了到海水的控制流體排放。本書面描述利用實例公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使得本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并執(zhí)行任何結合的方法。這些實施例不是要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員可想到的其它實例。如果這些其它實例具有與權利要求的字面語言沒什么不同的結構元素，或者如果這些其它實例包括與權利要求的字面語言無實質差異的等效結構元素， 那么它們要在權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種水下井設備，包括水下采油樹，其具有用于控制所述水下采油樹內的流體流量的至少一個液壓操作閥； 與所述水下采油樹可操作地安裝在一起的控制模塊，所述控制模塊具有從所述控制模塊延伸至所述至少一個液壓操作閥以便操作所述閥的液壓管線，所述水下采油樹配置成與外部裝置建立閉合液壓系統(tǒng)；輸入容器，其與所述控制模塊流體連通，并配置成接收來自所述外部裝置的液壓流體并將所述液壓流體供應給所述控制模塊；以及輸出容器，其與從所述控制模塊延伸的液壓流體返回管線流體連通，并配置成將液壓流體引導至所述外部裝置。
2.如權利要求1所述的設備，其中ROV的液壓段還包括用于到所述輸入容器的液壓返回接口的返回配對。
3.如權利要求2所述的設備，還包括泵，其設置在所述ROV內以便對從所述控制模塊返回到所述液壓返回接口的控制流體進行再加壓并使所述經再加壓的流體經過所述輸出容器循環(huán)回來。
4.如權利要求2所述的設備，其中在一端連接至液壓流體源的修井臍帶管還包括連接至船上的電源的電線，且所述修井臍帶管另一端連接至所述ROV以便向所述控制模塊提供功率。
5.如權利要求4所述的設備，其中所述電線還向設置在所述ROV上的電子模塊提供功率和電信號，所述電子模塊用于轉換所述功率和電信號以便為設置在所述水下采油樹上的電子模塊提供服務，所述電子模塊經由功率和控制線彼此連接。
6.一種在修井模式期間的水下井設備，包括 液壓操作水下閥；與水下采油樹可操作地安裝在一起的控制模塊，所述控制模塊具有從所述控制模塊延伸至所述水下采油樹上的所述液壓操作水下閥的液壓流體管線；與所述水下采油樹可操作地安裝在一起的接合點，其配置成與外部裝置嚙合以便接收來自所述外部裝置的液壓流體并將液壓流體從所述水下閥排到所述外部裝置；液壓流體供應管線，其用于將液壓流體從所述接合點耦合至所述控制模塊；以及液壓流體返回管線，其用于將從所述液壓操作水下閥排出的液壓流體耦合至所述接合點ο
7.如權利要求6所述的設備，其中ROV的液壓段還包括用于在所述接合點與所述供應管線和返回管線對接的返回配對； 在一端連接至液壓流體源的修井臍帶管還包括連接至船上的電源的電線，且所述修井臍帶管另一端連接至所述ROV以便向所述控制模塊提供功率。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述電線還向設置在所述ROV上的電子模塊提供功率和電信號，所述電子模塊用于轉換所述功率和電信號以便為設置在所述水下采油樹上的電子模塊提供服務，所述電子模塊經由功率和控制線彼此連接。
9.一種用于在修井操作期間操作水下采油樹的水下液壓閥的方法，所述水下采油樹具有用于操作所述采油樹的液壓閥的控制模塊和通過供應管線耦合至所述控制模塊以便向所述控制模塊提供液壓流體的接合點，所述方法包括將修井臍帶管連接至具有液壓段的ROV ；使所述ROV飛到所述接合點，將所述液壓段與所述液壓供應管線耦合，并將所述液壓段與所述返回管線耦合；在所述ROV的所述液壓段與所述控制模塊之間建立閉合液壓回路； 將液壓流體從所述ROV分配給所述控制模塊，并將液壓流體從水下液壓閥經過所述返回管線排到所述R0V;以及增加從所述水下液壓閥排出的液壓流體的壓力，從而將液壓流體再循環(huán)到所述控制模塊。
10.如權利要求9所述的方法，還包括修井模式。
11.如權利要求9所述的方法，還包括經由所述修井臍帶管向所述ROV和所述水下采油樹提供功率。
12.如權利要求9所述的方法，還包括經由所述修井臍帶管向所述ROV和所述水下采油樹提供功率和電信號。
13.如權利要求9所述的方法，還包括增加液壓流體的壓力并將液壓流體再循環(huán)回到所述控制模塊。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述液壓流體的壓力通過設置在所述ROV中的泵來增加；其中接合板具有與所述供應管線流體連通的輸入容器和與所述返回管線流體連通的輸出容器。
15.一種可緊固到水下遠程操作潛水器的橇裝臺，包括 用于存儲液壓流體的貯存器；耦合至所述貯存器的泵，其配置成使得所述橇裝臺能夠向水下裝置提供加壓液壓流體；接合點，其配置成將所述橇裝臺可移動地耦合至水下裝置的對應接合點，其中所述接合點配置成使得經過所述接合點將加壓液壓流體從所述橇裝臺引導至所述水下裝置，并經過所述接合點將液壓流體從所述水下裝置排到所述橇裝臺。
16.如權利要求15所述的橇裝臺，其中所述水下裝置是水下采油樹。
全文摘要
一種利于在井安裝、維護和修井期間利用ROV控制系統(tǒng)來操作水下采油樹的采油樹上的電氣和液壓配置。采油樹處的SCM與固定接合板通信，固定接合板在正常操作期間接收采油臍帶管。ROV可部署成在井安裝、維護和修井期間拆開并停放采油臍帶管以便防止SCM或采油樹的意外操作。接合板配置成與ROV連接并且從而與SCM的液壓管線建立連通。ROV可從船上攜帶臍帶管以便在井操作期間向SCM提供電氣和液壓服務。另外，ROV具有對用過的控制流體再加壓的設施，從而允許SCM再利用控制流體。
文檔編號E21B43/01GK102561997SQ20111046291
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者R·K·沃斯 申請人:韋特柯格雷公司