向水下井供应用于压井和去垢的液体的方法和设备

摘要

向水下井（1）供应用于去垢处理和压井的液体的方法和设备，其中，水下井（1）设有具有抽汲阀（29）和用于采油树帽（38）的连结器的采油树（10），该方法包括：在采油树帽（30）被移除后将升级模块（32）设置在采油树（10）上，升级模块（32）包括电子式控制单元（44）和采油树帽（38），采油树帽经由中间管道（40）被连结至位于升级模块（32）上部的顶部阀（42）；将包括能够快速脱离的连结器（74）和至少两个柱阀（70）的连结柱（66）连结至顶部阀（42），连结柱（66）经由软管连接部（68）与船通信；经由在软管连接部（68）内或软管连接部附近延伸的信号线（76）将控制单元（44）连结至船，此后采油树（10）和升级模块（32）经由信号线（76）控制；打开抽汲阀（29）、顶部阀（42）和柱阀（70）；且通过软管连接部（68）、连结柱（66）和升级模块（32）将液体从船向下泵送到水下井（1）中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于向水下井供应用于去垢处理和压井的液体的方法。 更具体地说，本发明涉及一种用于向水下井供应用于去垢处理和压井的液体 （liquids）的方法，其中，水下井设有采油树，其具有抽汲阀（swab valve） 和用于采油树帽的连结器。本发明还涉及一种实施该方法的设备。

背景技术

已经证实：在石油开采过程中需要向油井中输送液体，以对油井进行处 理，即防止形成或去除积垢。此外也已证实需要能够向油井供应用于所谓压 井的重质液体。

根据现有技术，在水下井上进行这样的工作需要使用合适的工具从被安 装在水下井上的采油树中移除采油树帽。然后具有通往船的软管连接部的所 谓“压井和去垢”工具被放下并连结至采油树，由此可以将液体泵送到水下 井内。

这种现有技术存在若干缺陷。一个明显的缺陷就是必须移除采油树帽， 这将减少井流和周围环境之间的屏障数量。

如果在例如井下安全阀这样的水下井的阀门中检测到泄漏，可能仅有的 屏障就是采油树的抽汲阀和采油树帽。因此出于安全原因，采油树帽是不能 被移除的。

那么仅有的可能性就是通过生产管来供应重质液体，这意味着邻近井也 必须被关闭。

专利文献US-20030136927描述了一种用于去垢处理和压井的连结器， 其中，该连结器具有压力平衡滑阀，以便避免潜在的、可能发生在这样的连 结器中的很大的力。

发明内容

本发明的目的在于弥补或减少现有技术的多个缺陷中的至少一个。

根据本发明，上述目的是通过以下在说明书中以及所附权利要求中所明 确描述的特征实现的。

本发明提出一种向水下井供应用于去垢处理和压井的液体的方法，其 中，水下井设有采油树，该采油树具有抽汲阀和用于采油树帽的连结器，而 且其中，该方法包括：

在移除采油树帽之后将升级模块设置在采油树上，该升级模块包括电子 式的控制单元和采油树帽，该采油树帽经由中间管道被连结至位于升级模块 的上部的顶部阀；

在连结柱（coupling column）经由软管连接部与船通信的条件下，将包 括能够快速脱离的连结器和至少两个柱阀的连结柱连结至顶部阀；

经由在软管连接部内或软管连接部附近延伸的信号线，将控制单元连结 至船，然后经由该信号线来控制井口装置和升级模块；

打开抽汲阀、顶部阀和柱阀；

通过软管、连结柱和升级模块将液体从船向下泵送到水下井中。

升级模块可在较早时被设置在采油树上。升级模块通常用于克服现有设 备中的缺陷，并且还可以包括高压液压泵和多个阀门（低压液压泵和多个阀 门）以及其他有用的设备例如化学泵和多个阀门。

顶部阀与抽汲阀一起构成两个屏障。连结柱可以在不首先移除采油树帽 的情况下被连结至顶部阀。因此，在连结柱的连结过程中可以保持水下阀门 的完整性，即使其它的水下阀门发生故障或泄漏。

所述方法在船漂离水下井时可包括：

结束向下泵送液体；

关闭抽汲阀、顶部阀和柱阀；

使信号线与控制单元脱离；并且

在能够快速脱离的连结器中使连结柱与升级模块脱离。

因此，连结柱能够快速地暂时与升级模块脱离。

在完整的操作中，该方法通常包括：

结束泵送液体；

关闭抽汲阀、顶部阀和柱阀；

使信号线与控制单元脱离；并且

在顶部阀处使连结柱与升级模块脱离。

顶部阀良好地适合于在被关闭时用于安装组合式的盖和吊耳（lifting  lug）。

该方法可以通过一种向水下井供应用于去垢处理和压井的液体的设备 来实施，其中，井设有阀门采油树，该采油树具有抽汲阀和用于采油树帽的 连结器；而且其中，该设备的特征在于，升级模块被设置在采油树上，该升 级模块包括电子式的控制单元和采油树帽，采油树帽经由中间管道被连结至 位于升级模块的上部的顶部阀；其中，包括能够快速脱离的连结器和至少两 个柱阀的连结柱可被连结至顶部阀；而且其中，连结柱经由软管连接部而被 通信式地连结至船；而且其中，控制单元可经由在软管连接部内或软管连接 部附近延伸的信号线被连结至船，在连结之后，井口装置和升级模块可经由 信号线而被控制。

能够快速脱离的连结器可包括可脱离部，可脱离部可被连结至顶部阀， 可脱离部被设置为能够在意外情况下脱离。

高压泵以及相应元件可以用压力提升器来替换，压力提升器例如可由低 压系统来供应液体。

至少一个柱阀可以是止回阀，液压控制阀或ROV操作阀（ROV即远程 操作工具）。

此外，这也适用于一般阀门。一些运营商宁愿使用ROV操作阀，而另 一些运营商则在例如使用液压系统的场合喜欢执行器操作阀。

因此，根据本发明的方法和设备克服了根据现有技术操作的水下井的一 些较为严重的缺陷。

附图说明

下面对根据本发明的优选的方法和实施例进行说明，这些优选的方法和 实施例直观地示于附图中，其中：

图1示意性示出了具有根据现有技术的采油树的水下井；

图2示意性示出根据本发明的升级模块，其中，该升级模块被设置在采 油树上，而且其中，连结柱已准备被安装在升级模块上；

图3示意性示出了图2所示的升级模块，此时连结柱被连结至升级模块；

图4示意性示出了暂时与升级模块脱开的连结柱。

具体实施例

在附图中参考编号“1”表示水下井，水下井具有外管2和生产管4，外 管2例如由套管形成，其中，在外管2和生产管4之间形成有环空6。

生产管4从生产管头8被悬置，采油树10被设置在生产管头8上。

采油树10具有高压液压阀组件12、低压液压阀组件14和化学阀组件 16。

这些不同的阀组件12、14、16经由控制管线20，由位于采油树10上或 采油树10处的控制模块18来控制。阀组件12、14、16和控制模块18通常 由在图中用虚线框示出的安装部形成。

经由通向位于水面上的未示出设备的管线22，以本身公知的方式向阀组 件12、14、16供应液体，并向控制模块18提供电力和控制信号以及向化学 阀24提供化学剂。

高压液压阀组件12通过安全阀管道28被连结至井下安全阀26。低压液 压阀组件14被连结至采油树10的其它未示出的阀门和执行器。

抽汲阀29以本身公知的方式经由ROV操作阀31来控制。

采油树10设有采油树帽30，而且另外还包括大量未示出的为本领域技 术人员所公知的部件。

现在参考图2。升级模块32通过引导件34被设置在采油树10上，这些 引导件34被装配在油井1的引导柱36上。升级模块32设置有嵌入式的采 油树帽38；采油树帽38互补地装配在采油树10上并具有与采油树帽30相 同的功能，但是除了具有中间管道40之外还设有顶部阀42，顶部阀42用于 被用来去除水垢和压井的液体。顶部阀42可以是ROV控制式的，但在图2 中被示出为液压驱动阀门。

升级模块32设有控制单元44，控制单元44直接地或经由控制模块18 并经由管线22被连结至位于水面上的未示出的设备。控制单元44通过多个 控制管线46来控制各个阀组件12、14、16。

升级模块32在本实施例中设有第二高压液压阀组件48，第二高压液压 阀组件48由控制单元44通过控制管线46来控制。高压液压阀组件12未被 连结。

高压泵50位于升级模块32中，并经由管线32来提供经过减压的液压 液体。高压泵50通过高压管道52被连结至第二高压液压阀组件48。储存器 54被连结至高压泵50的入口侧，而接受罐56被连结至高压泵50的出口侧。 高压泵50由控制单元44通过控制管线58来控制。

抽汲阀29通过ROV操作阀31而被液压式地控制。图4示出，抽汲阀 由高压液压阀组件48来控制，但是根据阀门类型，抽汲阀也可由低压液压 阀组件来控制。通过ROV阀31，抽汲阀向储存器54排放。压力传感器59 被连结至中间管道40，并发送测量信号到控制单元44。压力传感器59对于 查看潜在的阀门例如抽汲阀29是否泄漏特别有用。

本身公知必需的但在本发明中无需说明的阀门在图中未被示出，因为本 领域技术人员了解这类阀门的目的和功能。

在该优选的实施例中，升级模块50还具有推进器60、光源62和摄像头 64。

筒状的连结柱66通过软管连接部68被连接到未示出的船上。连结柱66 基于安全原因设有两个柱阀70，柱阀在此由止回阀构成，柱阀允许液流从船 被引导至水下井1。

在操作中在低于柱阀70的高度上，连结柱设有能够快速脱离的连结器 72。本身属于已知设计的能够快速脱离的连结器72包括下侧的可脱离部74， 可脱离部74与顶部阀42互补地配合。

信号线76可被连结至控制单元44；信号线76从未示出的船上，在软管 连接部68内或软管连接部68附近延伸并延伸至连结柱66。

当将要安装升级模块32时，原始的采油树帽30借助未示出的适当工具 而被移除。升级模块32被悬放至采油树10上，此后将通过推进器60、光源 62和摄像头64来远程控制升级模块32，由此以使引导件34与引导柱36对 应的方式将升级模块32定位。替代性地也可以使用微型潜艇来进行定位操 作。

在升级模块32被放置在采油树10上之后，采油树帽38被连结至采油 树10上。在该示出的实施例中包括高压泵50，高压泵50的进料口被连结至 管线22的高压管道，而高压泵50的出口则被连结至另一高压液压阀组件48。 管线22的电力和控制电缆被连结至控制单元44，并且位于控制单元44与液 压阀组件14、16、48中的那些阀门之间的尚未连接的控制管线46被连接。

因此，控制单元44在操作期间接管了至少控制模块18的控制功能，同 时管线22中的高压管道可在大幅降低的压力条件下工作。

如果需要对井1进行去垢处理或压井，连结柱66朝向升级模块32被下 降，见图2。然后可脱离部74被连结至顶部阀42，而且信号线76被连结至 控制单元44，这样将工作模式从生产模式改变至所谓的“压井和去垢”模式， 其中，在生产模式下，控制单元44通过管线22由位于水面上的未示出设备 来控制，而在“压井和去垢”模式下，控制单元44由未示出的船来控制。

采油树10与升级模块32现在由未示出的船来控制，并且在抽汲阀29、 顶部阀42和柱阀70被打开之后，液体可从未示出的船中被向下泵送到水下 井1中。

当未示出的船将漂离水下井1时，信号线76从控制单元44被断开或脱 离，井下安全阀26、抽汲阀29、顶部阀42和柱阀70开始关闭。快速脱离 连结器72脱离，见图4。

当环境正常时，连结柱66被重新连结至可脱离部74，信号线76被重新 连结至控制单元44，并且工作重新开始。

当进行工作时，连结柱66以与最初连结时相反的顺序脱离升级模块32。 控制单元44将再次设定生产模式。