CN102561997A - 水下采油树修井控制*** - Google Patents
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Abstract
一种利于在井安装、维护和修井期间利用ROV控制***来操作水下采油树的采油树上的电气和液压配置。采油树处的SCM与固定接合板通信，固定接合板在正常操作期间接收采油脐带管。ROV可部署成在井安装、维护和修井期间拆开并停放采油脐带管以便防止SCM或采油树的意外操作。接合板配置成与ROV连接并且从而与SCM的液压管线建立连通。ROV可从船上携带脐带管以便在井操作期间向SCM提供电气和液压服务。另外，ROV具有对用过的控制流体再加压的设施，从而允许SCM再利用控制流体。
Description
技术领域
一般来说，本发明涉及水下采油树，具体来说，涉及利于在修井操作期间经由远程操作潜水器(ROV)对水下采油树提供电气和液压控制服务。
背景技术
水下采油树是主要用于控制来自水下井的生产流体的流量的装置。另外，水下采油树可用于例如以化学试剂注入法将流体引导到水下井中。
通常，水下采油树将利用若干个阀来控制经过水下采油树的流体的流量。水下采油树阀的操作可由水下控制模块(SCM)进行控制。SCM可包括用于将液压流体流引导至水下采油树阀的若干个电磁操作控制阀。SCM中的控制阀控制水下采油树阀的各种操作。控制阀中装备有液压流体，并且可由来自例如可从采油树或远程平台延伸的脐带管的电信号进行控制。
水下采油树阀可以是液压操作阀。例如，液压操作阀的操作器可具有将阀驱动到闭合状态的弹簧。为了打开阀，必须操作控制阀以将来自加压液压流体源的液压流体压力引导至阀操作器，从而克服弹簧的弹力并将阀驱动至打开状态。当想要将水下阀返回到它的原始状态时，控制阀定位成使得加压液压流体源不再将加压液压流体引导至阀操作器。排出操作器中的液压流体以使得弹簧能够将阀返回到它的原始状态。
为了利于将脐带管中的液压流体分配至SCM的控制阀，可将脐带管连接至位于水下采油树上的接合板上的容器。接合板通常包括从该容器延伸到SCM的控制阀的液压分配管线布置。在脐带管还包含电线的情况下，电线可从该容器布线至SCM上的电连接。
在井的寿命期间，必须不时地更换或安装设备，或者可能需要修井或维护。在这些操作期间，关键是要将水下采油树的操作临时移交给水面修井船，并且采油操作模式需要停工以防止在关键设备或修井操作正在进行中时有船以外的其它来源进行意外操作。
为了确保船完全控制水下采油树，通常利用安装/修井控制***(IWOCS)。IWOCS包括它自己的脐带管，其可包含液压和电气供给以便在安装或修井操作期间控制水下采油树。然后，通常使采油脐带管从接合板上的容器脱离并停放在海底停放板上。这确保采油脐带管不会意外地操作任何水下采油树组件。
参考如图1所示的现有技术，在将采油脐带管放在一边(out of theway)后，从船延伸的IWOCS脐带管10可接着连接至接合板16上的容器12。一经连接，IWOCS脐带管10便经由分配管线20向SCM 18提供液压流体。在水下阀操作期间，液压流体经由废物排放管22排到海里。因此，液压流体必须经由脐带管10来补给SCM 18。电线23可从接合板16进一步布线至如图所示的SCM 18上的电连接24，或者可使用单独的电气脐带管。
另一种布置是其中控制流体动力由ROV上的专用液压动力站提供。在这种情况下，动力站必须包含足够的流体以便向采油树功能补给供应，因为水面通常没有专用供应管线。经由内部ROV贮存器补给分配管线20中的液压流体的要求不切实际，因为这会对单元大小和重量造成影响，并且该要求将增加补给ROV贮存器的获取时间的操作成本。另外，将流体排放到海中显然太浪费，并且会对环境造成有害影响。
需要一种技术来解决上文描述的一个或多个问题。
发明内容
在本发明的一个实施例中，采油树排废管线布线至采油固定接合板，并在可移动接合板的外部排到海中。可利用ROV控制***来在井安装、维护或修井期间操作SCM或水下采油树。ROV可从船部署，并通过船上的操作器飞向水下采油树。一旦在采油树上，ROV便将采油脐带管与位于采油树上的固定接合板脱离。ROV可将采油脐带管停放在停放板上以确保在井安装/修井操作期间不会意外地操作SCM或水下采油树。然后，ROV将它的飞线连接至固定接合板以便与ROV上的液压橇装台(skid)建立液压连通(hydraulic communication)。液压橇装台还可适于与SCM的液压供应管线和排废管线建立连通。在该实施例中，泵作为回路的一部分设置在液压橇装台上，以便在馈送给SCM的液压流体用完后对该液压流体进行再加压。
基于ROV的控制***消除了与传统IWOCS***相关联的资金和安装成本问题。ROV橇装台、接合板与SCM之间的配管布置允许在SCM中再加压和再利用用过的液压流体，从而进一步减少对海水的控制流体排放。
附图说明
图1示出现有技术中的到SCM的典型脐带管IWOCS连接；
图2示出根据本发明一个实施例的采油模式的排废管路(exhaustcircuit)；
图3示出根据本发明一个实施例在修井模式连接到采油树的ROV，其中废流体不断循环；以及
图4是根据本发明一个实施例的ROV水下电子模块(SEM)与位于SCM上的SEM之间的连接的示意图。
具体实施方式
参考图2，示出根据本发明一个实例性实施例的水下采油树26的一部分。在该实施例中，水下采油树26正以采油模式进行操作。水下采油树26具有固定接合点(junction)30。可移动接合点32紧固到固定接合点30，如图所示。提供可移动接合点32是为了将采油脐带管34耦合到固定接合点30。在所示实施例中，脐带管34配置成在正常采油操作期间提供液压控制流体和电信号。采油脐带管34可从采油树或远程平台(未示出)延伸。
在该实施例中，提供采油树排废管线36，其布线成通过固定接合点30和可移动接合点32将液压流体排到海里。经由可移动接合点32连接至固定接合点30的采油脐带管34经由SCM液压供应管线54向水下控制模块(SCM)50的至少一个电磁操作控制阀38提供液压流体。在该实施例中，SCM具有带加压液压流体的小型贮积器(accumulator)39。SCM 50的电磁操作控制阀39控制液压流体压力以便打开和关闭至少一个水下采油树阀51。在一种模式中，电磁操作控制阀39将加压流体引导至水下阀51。在另一种模式中，电磁操作控制阀39通过固定接合点30和可移动接合点32将用于操作水下采油树阀51的液压流体排到海里。如同本文描述的所有组件一样，图中示意性地示出水下采油树26，它并未相对于其它组件按比例绘制。SCM 50上的电连接52允许电气脐带管58为SCM 50和水下采油树26的电气要求提供服务。
参考图3，当想要井安装、修井或维护时，可从船(未示出)部署ROV 70，并使其飞向水下采油树26。ROV 70通常由船上的操作器控制。在该实施例中，ROV 70将ROV脐带管或飞线72从船向下携带至水下采油树。ROV 70具有这样的设施，这些设施允许其将采油脐带管34(图2)与固定接合点30脱离且获得采油脐带管34(图2)，并将采油脐带管34停放在海底停放板(未示出)上，直到安装/修井操作完成。这确保采油脐带管34(图2)不会在安装/修井操作期间意外地操作SCM 50或水下采油树26。
在将采油脐带管34(图2)放在一边后，ROV 70接着将飞线72连接至固定接合点30。ROV 70可包括液压橇装台71，其适于与固定接合点30对接从而在ROV 70与SCM 50之间建立液压连通。在该实施例中，液压橇装台71还可包括可移动接合点73，其与固定接合点30对接以便与均布线至固定接合点30的SCM 50的液压供应管线54和排废管线36建立连通。还可经由ROV脐带管72将电线76提供至ROV 70以便为诸如阀、灯、泵或相机的设备提供电控制信号或功率。电线76可连接至液压橇装台71上的电子模块78，配电线80可从电子模块78连接至SCM 50上的电连接52。在该实施例中，液压橇装台71上的连接73还在橇装台71内的内部管道与SCM 50的液压供应管线54和排废管线36之间建立连通以便形成闭环***。在该实施例中，泵82设置在液压橇装台71上并连接至内部管道以便形成该闭环的一部分。可在由连接至泵82上的入口的管线92和管线84形成的T形连接处使用贮存器83以促进环中的流体供应。泵82用于对馈送到SCM 50的液压流体再加压，从而允许SCM 50再利用控制流体。
在该安装/修井实施例的操作中，ROV飞线72将向ROV 70提供从水面上的船供应的液压流体和电功率。液压流体将经由液压管线74引入至连接液压管线90，并且将经由液压供应管线54供应给SCM 50。从水下阀51排出的液压流体经由排废管线36从SCM 50引导回返回管线92。管线90和92均经由可移动接合点73耦合(couple)至固定接合点30。返回管线92将允许排出的液压流体循环到ROV橇装台段(section)71中以便由泵82进行再加压。泵82将加压控制流体排放到橇装台71的液压管线90中并返回到液压供应管线54以便再引入到SCM 50。在操作中，ROV脐带管72的电气部分还向泵82提供功率。
在图4中示意性示出的另一个实施例中，ROV 70的液压橇装台71具有SEM(水下电子模块)100，SEM 100可接收来自飞线72的功率和电信号并将其转换为用于可位于SCM 50上的水下采油树SEM200的功率和信号。控制管线150与SEM 100、200通信，而电力线160允许ROV SEM 100向水下采油树SEM 200提供经过转换的功率。也可在船上的水面控制室中使用便携式主控站(未示出)来控制ROV70。
该***消除了与传统的IWOCS***相关联的资金和安装成本问题。ROV液压橇装台71、固定接合点30与SCM 50之间的配管布置允许捕获排出的液压流体并对其再加压以便在SCM 50中再利用。此外，提出的布置减少了到海水的控制流体排放。
本书面描述利用实例公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域技术人员能够实现本发明，包括制作和使用任何装置或***并执行任何结合的方法。这些实施例不是要限制本发明的范围。本发明的可授予专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员可想到的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的字面语言没什么不同的结构元素，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效结构元素，那么它们要在权利要求的范围内。
Claims (16)
1.一种水下井设备，包括：
水下采油树，其具有用于控制所述水下采油树内的流体流量的至少一个液压操作阀；
与所述水下采油树可操作地安装在一起的控制模块，所述控制模块具有从所述控制模块延伸至所述至少一个液压操作阀以便操作所述阀的液压管线，所述水下采油树配置成与外部装置建立闭合液压***；
输入容器，其与所述控制模块流体连通，并配置成接收来自所述外部装置的液压流体并将所述液压流体供应给所述控制模块；以及
输出容器，其与从所述控制模块延伸的液压流体返回管线流体连通，并配置成将液压流体引导至所述外部装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中ROV的液压段还包括用于到所述输入容器的液压返回接口的返回配对。
3.如权利要求2所述的设备，还包括泵，其设置在所述ROV内以便对从所述控制模块返回到所述液压返回接口的控制流体进行再加压并使所述经再加压的流体经过所述输出容器循环回来。
4.如权利要求2所述的设备，其中在一端连接至液压流体源的修井脐带管还包括连接至船上的电源的电线，且所述修井脐带管另一端连接至所述ROV以便向所述控制模块提供功率。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述电线还向设置在所述ROV上的电子模块提供功率和电信号，所述电子模块用于转换所述功率和电信号以便为设置在所述水下采油树上的电子模块提供服务，所述电子模块经由功率和控制线彼此连接。
6.一种在修井模式期间的水下井设备，包括：
液压操作水下阀；
与水下采油树可操作地安装在一起的控制模块，所述控制模块具有从所述控制模块延伸至所述水下采油树上的所述液压操作水下阀的液压流体管线；
与所述水下采油树可操作地安装在一起的接合点，其配置成与外部装置啮合以便接收来自所述外部装置的液压流体并将液压流体从所述水下阀排到所述外部装置；
液压流体供应管线，其用于将液压流体从所述接合点耦合至所述控制模块；以及
液压流体返回管线，其用于将从所述液压操作水下阀排出的液压流体耦合至所述接合点。
7.如权利要求6所述的设备，其中：
ROV的液压段还包括用于在所述接合点与所述供应管线和返回管线对接的返回配对；
在一端连接至液压流体源的修井脐带管还包括连接至船上的电源的电线，且所述修井脐带管另一端连接至所述ROV以便向所述控制模块提供功率。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述电线还向设置在所述ROV上的电子模块提供功率和电信号，所述电子模块用于转换所述功率和电信号以便为设置在所述水下采油树上的电子模块提供服务，所述电子模块经由功率和控制线彼此连接。
9.一种用于在修井操作期间操作水下采油树的水下液压阀的方法，所述水下采油树具有用于操作所述采油树的液压阀的控制模块和通过供应管线耦合至所述控制模块以便向所述控制模块提供液压流体的接合点，所述方法包括：
将修井脐带管连接至具有液压段的ROV；
使所述ROV飞到所述接合点，将所述液压段与所述液压供应管线耦合，并将所述液压段与所述返回管线耦合；
在所述ROV的所述液压段与所述控制模块之间建立闭合液压回路；
将液压流体从所述ROV分配给所述控制模块，并将液压流体从水下液压阀经过所述返回管线排到所述ROV；以及
增加从所述水下液压阀排出的液压流体的压力，从而将液压流体再循环到所述控制模块。
10.如权利要求9所述的方法，还包括修井模式。
11.如权利要求9所述的方法，还包括经由所述修井脐带管向所述ROV和所述水下采油树提供功率。
12.如权利要求9所述的方法，还包括经由所述修井脐带管向所述ROV和所述水下采油树提供功率和电信号。
13.如权利要求9所述的方法，还包括：
增加液压流体的压力并将液压流体再循环回到所述控制模块。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述液压流体的压力通过设置在所述ROV中的泵来增加；
其中接合板具有与所述供应管线流体连通的输入容器和与所述返回管线流体连通的输出容器。
15.一种可紧固到水下远程操作潜水器的橇装台，包括：
用于存储液压流体的贮存器；
耦合至所述贮存器的泵，其配置成使得所述橇装台能够向水下装置提供加压液压流体；
接合点，其配置成将所述橇装台可移动地耦合至水下装置的对应接合点，其中所述接合点配置成使得经过所述接合点将加压液压流体从所述橇装台引导至所述水下装置，并经过所述接合点将液压流体从所述水下装置排到所述橇装台。
16.如权利要求15所述的橇装台，其中所述水下装置是水下采油树。
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