用于水下井完成系統(tǒng)的多環(huán)空通用監(jiān)測(cè)和卸壓組件及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測(cè)井中的多個(gè)環(huán)空的井完成系統(tǒng)，所述井具有生產(chǎn)管道柱、圍繞生產(chǎn)管道柱并且限定“A”環(huán)空的生產(chǎn)套管以及圍繞生產(chǎn)套管并且限定“B”環(huán)空的中間套管。系統(tǒng)包括管道懸掛器懸掛組件，所述管道懸掛器懸掛組件包括生產(chǎn)管道和具有下部組件的管道懸掛器。管道懸掛器下部組件插入生產(chǎn)套管內(nèi)。下部組件也包括提供管道懸掛器下部組件和生產(chǎn)套管之間的密封接合的密封件，由此提供在密封件之上的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域與生產(chǎn)環(huán)空隔離。井完成系統(tǒng)也包括“B”環(huán)空通路組件，所述“B”環(huán)空通路組件包括在生產(chǎn)套管中在密封件之上的位置處的（一個(gè)或多個(gè)）端口，所述端口提供“B”環(huán)空和分離區(qū)域之間的通路。
【專利說明】用于水下井完成系統(tǒng)的多環(huán)空通用監(jiān)測(cè)和卸壓組件及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于油井和/或氣井的水下井口組件，并且更特別地涉及允許同時(shí)控制生產(chǎn)套管環(huán)空和在生產(chǎn)套管外部的套管環(huán)空的管道懸掛器組件和環(huán)空套筒。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的水下井口組件包括安裝在海床處的井口罩。一般而言，當(dāng)鉆井身時(shí)，連續(xù)同心套管柱安裝在井身中。相鄰套管柱之間的區(qū)域被稱為環(huán)空。
[0003]典型地，每個(gè)連續(xù)套管柱在其下端被混凝土粘結(jié)，并且包括在井口罩中在其上端用機(jī)械密封組件密封的套管懸掛器。因此，每個(gè)套管柱的上端被密封，并且位于相鄰套管柱之間的環(huán)空中的任何流體由此被俘獲。典型地，混凝土不被帶到每個(gè)套管柱的下端處的套管靴。這允許俘獲在套管的環(huán)空中的流體通過每個(gè)套管的下端熱膨脹到地層中。在鉆井和井的生產(chǎn)階段期間該被俘獲流體的熱膨脹的量以及流體的其它性質(zhì)(例如，壓力等)通常是未知的。
[0004]在井的長(zhǎng)期生產(chǎn)期間更多地知道俘獲在套管柱的環(huán)空中的流體的性質(zhì)將是特別有益的。具體地，在被稱為生產(chǎn)套管的最內(nèi)層套管柱內(nèi)并且在生產(chǎn)管道的外部的區(qū)域是“A”環(huán)空。在生產(chǎn)套管的緊鄰?fù)獠俊⒌窃诘谝恢虚g套管內(nèi)的區(qū)域是“B”環(huán)空。例如，有時(shí)，當(dāng)預(yù)期井將生產(chǎn)時(shí)，將混凝土放置在第一中間套管柱的下部分中以密封環(huán)空“B”。在流體從生產(chǎn)儲(chǔ)層進(jìn)入環(huán)空“B”的情況下環(huán)空“B”的該密封幫助保護(hù)地層免于泄漏。然而，密封環(huán)空“B”的一個(gè)缺點(diǎn)在于一旦它被密封可能形成高壓力區(qū)域。盡管已知使用爆裂或爆破盤來卸壓并且減小生產(chǎn)套管將塌縮的可能性，但是這會(huì)導(dǎo)致泄漏到環(huán)境中。優(yōu)選的是能夠監(jiān)測(cè)并且控制環(huán)空“B”內(nèi)部的壓力。另外，安裝在井中深處的套管可能不太耐壓，如果環(huán)空中的壓力變得太大，則由此增加塌縮的可能性。監(jiān)測(cè)并且控制環(huán)空“A”和環(huán)空“B”中的壓力的能力將防止生產(chǎn)管道和/或生產(chǎn)套管的這樣的流體泄漏或塌縮。
[0005]當(dāng)鉆井并且為井安裝套管時(shí)，可以采用某些步驟準(zhǔn)備井以便生產(chǎn)。例如，生產(chǎn)套管柱和管道懸掛器通過防噴器組送入到井身中。典型地，管道懸掛器安裝、密封和鎖定在井口罩和/或生產(chǎn)套管懸掛器中。其后，密封延伸通過管道懸掛器的生產(chǎn)井身，去除防噴器組，并且將采油樹下降到井口罩上。采油樹是閥、雙端法蘭管(spool)、壓力計(jì)和裝配到完成井的井口以控制生產(chǎn)的節(jié)流器的組件。對(duì)于井的操作和安全來說重要的是進(jìn)行采油樹、井口罩和管道懸掛器之間的適當(dāng)連接。盡管多數(shù)當(dāng)前的采油樹設(shè)計(jì)提供測(cè)量并且控制環(huán)空“A”中的壓力，但是沒有采油樹能夠測(cè)量和/或控制環(huán)空“B”中的壓力。
[0006]因此，期望具有一種水下井完成系統(tǒng)，其允許監(jiān)測(cè)并且控制“A”環(huán)空和“B”環(huán)空中的壓力。實(shí)際上，提供監(jiān)測(cè)并且控制“B”環(huán)空中的壓力的能力的裝置是監(jiān)察機(jī)構(gòu)要求的東西。然而，迄今為止它被給予監(jiān)察豁免，原因是它不存在。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種油井或氣井完成系統(tǒng)及其安裝方法，所述系統(tǒng)具有生產(chǎn)套管適配套筒、具有“B”環(huán)空端口的管道懸掛器懸掛組件、具有“B”環(huán)空控制組件的采油樹。該系統(tǒng)與通過引用在此合并于本文中的美國(guó)專利第7，419，001號(hào)共用許多特征。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)也可以包括具有打開和閉合環(huán)空“A”和“B”之間的端口的密封系統(tǒng)組件的套筒。該套筒可以優(yōu)選地在送入生產(chǎn)套管之前安裝在生產(chǎn)套管柱中。管道懸掛器可以承載膨脹到生產(chǎn)套管適配套筒中的凹槽中的鉸接閂鎖環(huán)。在一個(gè)實(shí)施例中，生產(chǎn)管道柱和管道懸掛器懸掛組件的重量使端口向“B”環(huán)空開放。另外，管道懸掛器懸掛組件可以包括鎖定組件，所述鎖定組件鎖定針對(duì)“B”環(huán)空敞開的密封組件套筒，并且也可以承載密封件，所述密封件在帶端口的密封組件套筒之下密封，由此使“B”環(huán)空與“A”環(huán)空隔離。在密封組件套筒之上的附加密封件還可以用于使“A”環(huán)空與“B”環(huán)空分離。
[0008]優(yōu)選地，隨著采油樹的去除和防噴器組的安裝，以及管道懸掛器的去除，密封組件套筒可由彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)到閉合和密封位置，因此將生產(chǎn)套管柱從生產(chǎn)套管孔道和“B”環(huán)空側(cè)返回到它的初始?jí)毫Π瑺顟B(tài)。這是在修井期間需要的，以保證當(dāng)重新進(jìn)入井身時(shí)的安全性。以該方式，井可以安全地返工以便重新安裝管道懸掛器或被堵塞以便棄井。另外，隨著閥處于管道懸掛器的上部主體的“B”環(huán)空孔道中，可以安全地去除防噴器組并且安全地安裝采油樹。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于控制并且監(jiān)測(cè)井中的多個(gè)環(huán)空的井完成系統(tǒng)，井具有生產(chǎn)管道柱、圍繞生產(chǎn)管道柱并且在其間限定“A”環(huán)空的生產(chǎn)套管柱以及圍繞生產(chǎn)套管柱并且在其間限定“B”環(huán)空的中間套管柱。該井完成系統(tǒng)包括管道懸掛器懸掛組件，所述管道懸掛器懸掛組件包括生產(chǎn)管道柱和具有管道懸掛器下部組件的管道懸掛器。管道懸掛器下部組件圍繞生產(chǎn)管道柱的上部長(zhǎng)度延伸并且限定管道懸掛器下部組件和生產(chǎn)管道之間的生產(chǎn)環(huán)空。管道懸掛器下部組件布置和設(shè)計(jì)成用于插入生產(chǎn)套管柱內(nèi)。另外，管道懸掛器下部組件包括布置和設(shè)計(jì)成提供管道懸掛器下部組件和生產(chǎn)套管柱之間的密封接合的密封件，所述密封接合提供在密封件之上在下部組件外部并且在生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域與生產(chǎn)環(huán)空隔離。
[0010]該井完成系統(tǒng)也包括“B”環(huán)空通路組件，所述“B”環(huán)空通路組件包括在生產(chǎn)套管柱中在密封件之上的位置處的至少一個(gè)端口，并且提供“B”環(huán)空和分離區(qū)域之間的通路，“B”環(huán)空通路組件包括具有打開位置和閉合位置的活動(dòng)套筒，活動(dòng)套筒在處于打開位置時(shí)允許通過至少一個(gè)端口的流體連通，并且在處于閉合位置時(shí)防止通過至少一個(gè)端口的流體連通。管道懸掛器懸掛組件包括用于將套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置的裝置，由此允許“B”環(huán)空經(jīng)由至少一個(gè)端口與分離區(qū)域連通。此外，管道懸掛器外殼包括“A”和“B”環(huán)空通道，“A”環(huán)空通道與生產(chǎn)環(huán)空連通，并且“B”環(huán)空通道與分離區(qū)域連通。
[0011]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)并且控制井中的多個(gè)環(huán)空中的流體的方法，環(huán)空包括井的生產(chǎn)管道和生產(chǎn)套管柱之間的“A”環(huán)空，以及井的中間套管柱和生產(chǎn)套管柱之間的“B”環(huán)空。該方法包括以下步驟:在“A”環(huán)空內(nèi)提供管道懸掛器懸掛組件，管道懸掛器懸掛組件配置成密封“A”環(huán)空使得“A”環(huán)空中的流體被限制進(jìn)入生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的分離部分，并且引導(dǎo)到管道懸掛器懸掛組件和生產(chǎn)管道之間的生產(chǎn)環(huán)空。該方法還包括以下步驟:打開在管道懸掛器懸掛組件的密封件之上的生產(chǎn)套管中的端口，由此允許來自“B”環(huán)空的流體穿過生產(chǎn)套管進(jìn)入生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的分離部分。另外，該方法包括與分離部分和生產(chǎn)環(huán)空連通以監(jiān)測(cè)并且控制環(huán)空內(nèi)的流體。
[0012]在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)并且控制井中的多個(gè)環(huán)空中的流體的方法，環(huán)空包括井的生產(chǎn)管道和生產(chǎn)套管柱之間的A環(huán)空，以及井的中間套管柱和生產(chǎn)套管柱之間的B環(huán)空。
[0013]該方法包括以下步驟:在A環(huán)空內(nèi)提供管道懸掛器懸掛組件，管道懸掛器懸掛組件配置成密封A環(huán)空使得A環(huán)空中的流體被限制進(jìn)入A環(huán)空的密封的上部分并且弓I導(dǎo)到管道懸掛器懸掛組件和生產(chǎn)管道之間的生產(chǎn)環(huán)空。該方法也包括打開在管道懸掛器懸掛組件的密封件之上的生產(chǎn)套管中的端口，由此允許來自B環(huán)空的流體穿過生產(chǎn)套管進(jìn)入A環(huán)空的密封的上部分。另外，該方法包括提供與A環(huán)空的頂部和生產(chǎn)環(huán)空連通的采油樹以監(jiān)測(cè)并且控制環(huán)空內(nèi)的流體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]參考附圖將更顯而易見本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部分并且其中:
[0015]圖1是示意性截面正視圖，顯示標(biāo)準(zhǔn)套管井身、井口罩和套管柱；
[0016]圖2是示意性截面正視圖，顯示套管懸掛器安裝在井口罩中并且“B”環(huán)空套筒安裝在生廣套管柱中的井口；
[0017]圖3 (包括圖3A和3B)是示意性截面正視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的管道懸掛器懸掛組件；
[0018]圖4 (包括圖4A和4B)是圖3的一部分的放大視圖，其中“B”環(huán)空套筒處于打開
位置；
[0019]圖4C是圖4A中標(biāo)識(shí)為“4C”的區(qū)域的放大示意性截面正視圖；
[0020]圖4D是圖4A中標(biāo)識(shí)為“4D”的區(qū)域的放大示意性截面正視圖；
[0021]圖4E是圖4B中標(biāo)識(shí)為“4E”的區(qū)域的放大示意性截面正視圖；
[0022]圖5是示意性截面正視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的管道懸掛器懸掛組件，并且具體地用箭頭標(biāo)識(shí)“A”環(huán)空和“B”環(huán)空；
[0023]圖6和7是沿著不同平面獲得并且顯示根據(jù)本發(fā)明的管道懸掛器組件和活動(dòng)套筒的示意性截面正視圖，其中圖6顯示可以用于打開和閉合套筒的液壓管線，并且圖7顯示具有安裝在其中的閥的環(huán)空通道；
[0024]圖8 (包括圖8A和8B)是本發(fā)明的另一實(shí)施例的截面正視圖。
[0025]在附圖中圖3、4和8中分成多個(gè)部分，單獨(dú)地標(biāo)識(shí)為圖3A、3B、4A-4E、8A和8B。這樣做是為了增加附圖的大小，超過通常在單圖紙上能畫的內(nèi)容。這樣的效果在于附圖的細(xì)節(jié)更清楚。為了易于論述，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，總體上稱為圖3、4和8，而不具體地稱為圖3A、3B、4A-4E、8A或8B。
【具體實(shí)施方式】
[0026]具體參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明涉及已被鉆出并且已使它的井眼內(nèi)襯有套管的井的完成。
[0027]圖1示出具有內(nèi)襯井眼的套管的典型標(biāo)準(zhǔn)井口。參考圖1，典型的鉆出井身顯示為從海床F向下延伸到典型地與烴流體的儲(chǔ)層連通的區(qū)域Z。井身顯示為具有從海床F向下延伸到井身中的一系列套管的管柱，這在本領(lǐng)域中是眾所周知的。典型地，從最外層柱開始的一系列管柱包括具有上部罩Ia的導(dǎo)向套管I，具有上部井口罩2a的表面套管2，具有中間套管懸掛器27a的第一或中間套管柱27，以及具有生產(chǎn)套管懸掛器25a的內(nèi)部或生產(chǎn)套管柱25。
[0028]仍然參考圖1，導(dǎo)體罩Ia的頂部?jī)?yōu)選地在海床F之上。井口罩2a、優(yōu)選高壓罩在導(dǎo)體罩Ia之上延伸。優(yōu)選地，井口罩2a的頂部在海床F之上大約十英尺。井口罩2a典型地包括外部輪廓3以便與防噴器(“Β0Ρ”)組的連接器和油田采油樹連接器29 (圖3)連接，如下面將所述。典型地，套管懸掛器25a和27a被安裝和固定在井口罩2a中。
[0029]盡管未顯示，但是井口罩2a典型地包括用于安裝、鎖定和密封井口罩2a中的堆疊套管懸掛器25a和27a的若干內(nèi)部輪廓、尺度和細(xì)節(jié)。每個(gè)井口制造商具有若干井口罩，每個(gè)井口罩具有相應(yīng)的套管懸掛器。因此，安裝在井口罩2a中的套管懸掛器25a和27a典型地由相同公司制造，原因是每個(gè)制造商的井口罩和套管懸掛器不同于任何其它制造商。
[0030]在設(shè)置圖1中所示的套管之后，管道懸掛器組件典型地在常規(guī)井中送入。盡管未顯示，但是用于常規(guī)井(即，管道懸掛器安裝在井口罩2a中的井)的典型現(xiàn)有技術(shù)的管道懸掛器組件包括外殼，所述外殼具有從外殼大致向下延伸到生產(chǎn)區(qū)域Z的生產(chǎn)管道柱。安裝在圖1的井口罩2a中的典型現(xiàn)有技術(shù)的管道懸掛器安裝在生產(chǎn)套管懸掛器25a中的一個(gè)或多個(gè)肩部5上并且懸掛的生產(chǎn)管道柱的重量由生產(chǎn)套管懸掛器25a支撐。盡管未顯示，但是套管懸掛器25a包括用于安裝、鎖定和密封生產(chǎn)套管懸掛器25a中的典型現(xiàn)有技術(shù)的管道懸掛器的內(nèi)部輪廓、尺度和細(xì)節(jié)。與上面類似，每個(gè)套管懸掛器制造商關(guān)于與管道懸掛器的配合和連接具有它自身的專有配置。因此，在典型的常規(guī)井中，管道懸掛器通常由也典型地與井口罩制造商相同的(一個(gè)或多個(gè))套管懸掛器的相同制造商制造。
[0031]圖2示出在如圖1中所示的典型井中使用的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解圖1和2中所示的井僅僅是為了例示本發(fā)明的典型井的代表，并且因此本發(fā)明不限于該精確配置的井。另外，應(yīng)當(dāng)理解附圖由于鉆井的巨大深度而未按比例繪制。在以下描述中，參考“A”環(huán)空24和“B”環(huán)空26?！癆”環(huán)空24是在生產(chǎn)套管柱25內(nèi)部并且在生產(chǎn)管道外部的環(huán)空?！癇”環(huán)空是在生產(chǎn)套管柱25外部并且在中間套管柱27內(nèi)部的環(huán)空。
[0032]在圖2所示的優(yōu)選實(shí)施例中，井系統(tǒng)包括允許通路到“B”環(huán)空26的修改的生產(chǎn)套管組件。修改的生產(chǎn)套管組件包括加入生產(chǎn)套管柱25和生產(chǎn)套管懸掛器25a的“B”環(huán)空適配器組件7。由于下面將解釋的原因“B”環(huán)空通路組件7包括具有一個(gè)或多個(gè)端口 32的適配器和“B”環(huán)空套筒7b (在圖6中最佳地顯示)。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的通用管道懸掛器懸掛組件13在圖3、4和5中顯示。通用管道懸掛器懸掛組件13的一個(gè)目的是使“A”環(huán)空24與“B”環(huán)空26分離。管道懸掛器懸掛組件13圍繞生產(chǎn)管道柱28，并且包括管道懸掛器外殼13a，管道懸掛器外殼13a優(yōu)選地布置和設(shè)計(jì)成密封生產(chǎn)套管懸掛器25a。優(yōu)選地，通用管道懸掛器懸掛組件13承載用于使“B”環(huán)空26與“A”環(huán)空24上部隔離的上部密封件9，和用于使“B”環(huán)空26與“A”環(huán)空24下部隔離的下部密封件8，以及套筒鎖打開卡爪(dog) 34和套筒鎖閉合卡爪35，這將在下面進(jìn)行論述。圖6顯示包括上部密封件9和套筒鎖卡爪34、35的許多這些部件的近視圖。[0034]參考圖3，通用管道懸掛器組件13優(yōu)選地包括定位在管道懸掛器外殼13a的下端處的管道懸掛器下部組件36。管道懸掛器下部組件36可以與管道懸掛器外殼13a連接或成一體。管道懸掛器下部組件36也可以包括下部密封件8和鎖定組件37，并且優(yōu)選地包括具有通孔的管狀部件，所述管狀部件可以是管或具有通過其中的孔道的心軸。另外，管道懸掛器下部組件36圍繞生產(chǎn)管道柱28延伸，在它們之間限定生產(chǎn)環(huán)空24a (在圖4中顯示)。該生產(chǎn)環(huán)空24a與“A”環(huán)空24流體連通。下部密封件8的目的是禁止流體通過管道懸掛器下部組件36和生產(chǎn)套管柱25之間。因此，僅僅在“A”環(huán)空24和下部密封件8之上的位置之間的流體連通經(jīng)由生產(chǎn)環(huán)空24a。
[0035]盡管生產(chǎn)管道柱28優(yōu)選地具有的長(zhǎng)度使得它的下端大約延伸到生產(chǎn)區(qū)域Z，但是管道懸掛器下部組件36優(yōu)選地具有顯著小于管道柱28的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，管道懸掛器下部組件36的長(zhǎng)度小于管道柱28的長(zhǎng)度的50%。更優(yōu)選地，它的長(zhǎng)度小于管道柱28的長(zhǎng)度的25%，并且最優(yōu)選地小于管道柱28的長(zhǎng)度的15%。
[0036]參考圖4和5，顯示“A”環(huán)空24和“B”環(huán)空26與井的頂部處的采油樹29連通所借助的裝置。如上面所述，“A”環(huán)空的流體朝著井的頂部穿過生產(chǎn)環(huán)空24a。由于下部密封件8禁止“A”環(huán)空的流體通過管道懸掛器下部組件36和下部密封件8之上的生產(chǎn)套管柱25之間的區(qū)域，因此該環(huán)形區(qū)域38與“A”環(huán)空24的區(qū)域分離。另外，至少一個(gè)端口 32允許“B”環(huán)空26和下部密封件8之上的生產(chǎn)套管柱25內(nèi)的區(qū)域38之間的流體連通。因此，在(一個(gè)或多個(gè))端口 32之上的點(diǎn)，“A”環(huán)空的流體鄰近生產(chǎn)管道28位于管道懸掛器下部組件36的內(nèi)部，而“B”環(huán)空的流體位于生產(chǎn)套管柱25的內(nèi)部，但是在管道懸掛器下部組件36的外部。
[0037]管道懸掛器外殼13a優(yōu)選地包括延伸通過其中的兩個(gè)環(huán)空通道14和15，如圖4和5中所示。當(dāng)安裝通用管道懸掛器懸掛組件13時(shí)，環(huán)空通道14經(jīng)由生產(chǎn)環(huán)空24a與“A”環(huán)空24連通，并且環(huán)空通道15經(jīng)由管道懸掛器下部組件36和生產(chǎn)套管柱25的內(nèi)部之間的區(qū)域38與“B”環(huán)空26連通。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通用管道懸掛器懸掛組件13包括布置和設(shè)計(jì)成相應(yīng)地密封和封閉環(huán)空通道14、15的環(huán)空隔離閥16、17。環(huán)空隔離閥16、17可以優(yōu)選地包括在管道懸掛器外殼13a中。
[0038]由于管道柱28的長(zhǎng)度取決于生產(chǎn)區(qū)域Z的深度，因此下部組件36相對(duì)于管道柱28的長(zhǎng)度在井之間不同。優(yōu)選地，下部組件36具有在I’到1，500’的范圍內(nèi)、更優(yōu)選地在I’到300’的范圍內(nèi)并且最優(yōu)選地在5’到100’的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度。
[0039]如上面所述，管道懸掛器下部組件36承載下部密封件8和鎖定組件37。優(yōu)選地，管道懸掛器下部組件36靠近管道懸掛器外殼13a的下端定位。管道懸掛器下部組件36優(yōu)選地具有的外徑略小于生產(chǎn)套管25的內(nèi)徑。下部密封件8和鎖定組件37可以作為整體組件被包含或者可以是獨(dú)立的。而且，如上面所述，管道懸掛器懸掛組件13也承載禁止流體通過管道懸掛器懸掛組件和生產(chǎn)套管懸掛器25a之間的上部密封件9。上部和下部密封件9、8在井的生產(chǎn)期間允許“A”和“B”環(huán)空24、26的隔離。這些隔離密封件也在生產(chǎn)期間允許唯一地監(jiān)測(cè)“A”和“B”環(huán)空，能夠在生產(chǎn)和井停工時(shí)期期間釋放壓力。上部和下部密封件9、8可以由任何合適的材料制造，例如彈性體材料或金屬。
[0040]參考圖6和7，顯示由具有(一個(gè)或多個(gè))端口 32的適配器、環(huán)空套筒7b和抗磨襯套23組成的環(huán)空組件7的操作。在鉆井操作期間，并且在管道懸掛器組件13插入套管井身中之前，生產(chǎn)套管環(huán)空組件7中的(一個(gè)或多個(gè))端口 32由環(huán)空套筒7b閉合。環(huán)空套筒7b定位在(一個(gè)或多個(gè))端口 32之上，如圖6的左側(cè)所示，并且用環(huán)形密封件7c密封生產(chǎn)套管25。環(huán)形密封件7c優(yōu)選地為ο形圈并且可以由任何合適的材料制造，例如彈性體材料、復(fù)合材料或金屬。當(dāng)管道懸掛器組件13安裝在生產(chǎn)套管懸掛器25a中時(shí)，管道懸掛器組件13配備有承載一對(duì)鎖卡爪34、35的套筒接合機(jī)構(gòu)39。當(dāng)管道懸掛器組件13向下移動(dòng)時(shí)，第一鎖卡爪35以錐形表面35a接觸環(huán)空套筒7b。當(dāng)它經(jīng)過環(huán)空套筒7b時(shí)，第一鎖卡爪35朝著生產(chǎn)管道28被向內(nèi)推動(dòng)使得它繞過環(huán)空套筒7b。其后第二鎖卡爪34以平坦表面34b接觸環(huán)空套筒7b。平坦表面34b接合環(huán)空套筒7b的頂緣并且向下推動(dòng)它直到管道懸掛器組件13完全安裝并且(一個(gè)或多個(gè))端口 32打開。
[0041]當(dāng)從井身去除管道懸掛器組件13時(shí)，逆反以上動(dòng)作以閉合(一個(gè)或多個(gè))端口 32。也就是說，當(dāng)向上牽引管道懸掛器組件時(shí)，第一鎖卡爪35的平坦表面35b捕捉環(huán)空套筒7b的下緣并且將環(huán)空套筒7b牽引回到(一個(gè)或多個(gè))端口 32之上的位置。以該方式，當(dāng)出于維護(hù)或任何其它原因而去除管道懸掛器組件時(shí)，閉合(一個(gè)或多個(gè))端口 32。環(huán)空通路適配器組件7內(nèi)靠近(一個(gè)或多個(gè))端口 32裝配的抗磨襯套23布置和設(shè)計(jì)成在鉆井期間保護(hù)并且?guī)椭鷮h(huán)空套筒保持在(一個(gè)或多個(gè))端口 32之上，并且當(dāng)去除管道懸掛器組件13時(shí)防止環(huán)空套筒7b移動(dòng)到(一個(gè)或多個(gè))端口 32之上。
[0042]在替代實(shí)施例中，可以使用液壓打開和閉合套筒7b，如圖6中所示。例如，液壓流體可以被引入環(huán)空適配器組件7和套筒接合機(jī)構(gòu)39之上的區(qū)域中。其后，通過調(diào)節(jié)該區(qū)域中的液壓壓力，可以向上或向下重新定位套筒接合機(jī)構(gòu)39。由于套筒接合機(jī)構(gòu)39上的鎖卡爪34、35控制環(huán)空套筒7b的位置，如上所述，因此在安裝管道懸掛器組件時(shí)可以液壓地打開或閉合(一個(gè)或多個(gè))端口 32。
[0043]如圖所示，例如，在圖6中，一個(gè)或多個(gè)液壓控制管線42、44可以延伸通過管道懸掛器懸掛組件13以將液壓控制提供給井中的裝置。例如，液壓控制管線可以啟動(dòng)和禁用下部密封件8和鎖定組件37、環(huán)空套筒7b或本行業(yè)中已知的其它裝置，例如地下安全閥。液壓控制管線可以在管道懸掛器下部組件36和生產(chǎn)管道柱28之間的生產(chǎn)環(huán)空24a中或在下部密封件8之下、在生產(chǎn)管道柱28和生產(chǎn)套管柱25之間延伸。
[0044]關(guān)于安裝，管道懸掛器懸掛組件13優(yōu)選地用管道懸掛器送入工具(未顯示)下降到套管井身和井口罩2a中。管道懸掛器送入工具適合于鎖定到管道懸掛器懸掛組件13的上端中。管道懸掛器送入工具優(yōu)選地包括延伸通過送入工具并且與管道懸掛器懸掛組件13的孔道連通的生產(chǎn)孔道。管道懸掛器送入工具也優(yōu)選地包括與環(huán)空通道14、15連通的環(huán)空通路孔道，以及與管道懸掛器懸掛組件13的液壓管線42、44連通的液壓管線。應(yīng)當(dāng)理解管道懸掛器送入工具優(yōu)選地包括用于井下液壓和化學(xué)注入的管線以便與管道懸掛器懸掛組件13中的類似管線連通。
[0045]圖8表示工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管道懸掛器鎖環(huán)裝置40。該裝置在工業(yè)上是標(biāo)準(zhǔn)的，用于將管道懸掛器主體、例如管道懸掛器懸掛組件13鎖定到井口高壓罩2a中。附圖的其它方面描繪上述的本發(fā)明的特征。因此，圖8示出如何用常規(guī)管道懸掛器鎖定裝置獲得“A”和“B”環(huán)空通路。
[0046]應(yīng)當(dāng)理解包括通用管道懸掛器懸掛組件13的本發(fā)明不限于本文中所述的優(yōu)選實(shí)施例。例如，通用管道懸掛器懸掛組件13不限于管道懸掛器外殼接收在井口罩中。相反地，通用管道懸掛器懸掛組件13也可以在管道懸掛器接收在安裝于井口罩上的管道雙端法蘭管(spool)或水平樹中的井中使用。應(yīng)當(dāng)理解在這樣的替代情況下，下部密封件8和可選的鎖定組件37仍然可以定位在生產(chǎn)套管柱25或該套管柱中的容器中。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的管道懸掛器懸掛組件、井完成系統(tǒng)及其安裝方法的優(yōu)選實(shí)施例因此已被闡述。然而，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)乇幌拗频絻H僅為了示例性目的而闡述的前述內(nèi)容。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見本發(fā)明的各種修改和變化而不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制并且監(jiān)測(cè)井中的多個(gè)環(huán)空的井完成系統(tǒng)，所述井具有生產(chǎn)管道柱、圍繞所述生產(chǎn)管道柱并且在其間限定“A”環(huán)空的生產(chǎn)套管柱以及圍繞所述生產(chǎn)套管柱并且在其間限定“B”環(huán)空的中間套管柱，所述井完成系統(tǒng)包括: 管道懸掛器懸掛組件，所述管道懸掛器懸掛組件包括所述生產(chǎn)管道柱和具有管道懸掛器下部組件的管道懸掛器，所述管道懸掛器下部組件圍繞所述生產(chǎn)管道柱的上部長(zhǎng)度延伸并且限定所述管道懸掛器下部組件和生產(chǎn)管道之間的生產(chǎn)環(huán)空，所述管道懸掛器下部組件布置和設(shè)計(jì)成用于插入所述生產(chǎn)套管柱內(nèi)； 所述管道懸掛器下部組件包括布置和設(shè)計(jì)成提供所述管道懸掛器下部組件和所述生產(chǎn)套管柱之間的密封接合的密封件，所述密封接合提供在所述密封件之上在下部組件外部并且在所述生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的分離區(qū)域，所述分離區(qū)域與所述生產(chǎn)環(huán)空隔離，所述生產(chǎn)環(huán)空與所述“A”環(huán)空保持流體連通； “B”環(huán)空通路組件，所述“B”環(huán)空通路組件包括在所述生產(chǎn)套管柱中在所述密封件之上的位置處的至少一個(gè)端口，并且提供所述“B”環(huán)空和所述分離區(qū)域之間的通路，所述“B”環(huán)空通路組件包括具有打開位置和閉合位置的活動(dòng)套筒，所述活動(dòng)套筒在處于打開位置時(shí)允許通過所述至少一個(gè)端口的流體連通，并且在處于閉合位置時(shí)防止通過所述至少一個(gè)端口的流體連通； 所述管道懸掛器懸掛組件包括用于將所述套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置的裝置，由此允許所述“B”環(huán)空經(jīng)由所述至少一個(gè)端口與所述分離區(qū)域連通； 管道懸掛器外殼，所述管道懸掛器外殼包括“A”和“B”環(huán)空通道，所述“A”環(huán)空通道與所述生產(chǎn)環(huán)空連通，并且所述“B”環(huán)空通道與所述分離區(qū)域連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其中用于將所述套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置的裝置是附連到所述管道懸掛器懸掛組件的套筒接合機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述管道懸掛器懸掛組件插入所述井中時(shí)所述套筒接合機(jī)構(gòu)配置成接觸所述套筒，并且將所述套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其中用于將所述套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置的裝置是液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)通過將液壓力施加到所述套筒將所述套筒從閉合位置移動(dòng)到打開位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其中用于將所述套筒從打開位置移動(dòng)到閉合位置的裝置是附連到所述管道懸掛器懸掛組件的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)從所述井去除所述管道懸掛器懸掛組件時(shí)所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)配置成接觸所述套筒，并且將所述套筒從打開位置推動(dòng)到閉合位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其中用于將所述套筒從打開位置移動(dòng)到閉合位置的裝置是液壓系統(tǒng)，所述液壓系統(tǒng)通過將液壓力施加到所述套筒將所述套筒從打開位置推動(dòng)到閉合位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其還包括采油樹，所述采油樹布置和設(shè)計(jì)成經(jīng)由所述環(huán)空通道與所述生產(chǎn)環(huán)空和所述分離區(qū)域連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井完成系統(tǒng)，其還包括在所述“A”環(huán)空通道中的至少一個(gè)閥，所述閥配置成阻止所述生產(chǎn)環(huán)空與所述采油樹連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井完成系統(tǒng)，其還包括在所述“B”環(huán)空通道中的至少一個(gè)閥，所述閥配置成阻止所述分離區(qū)域與所述采油樹連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井完成系統(tǒng)，其還包括附連到生產(chǎn)套管的抗磨襯套從而當(dāng)所述管道懸掛器懸掛組件不在所述井中時(shí)防止所述套筒損壞或去除。
10.一種監(jiān)測(cè)并且控制井中的多個(gè)環(huán)空中的流體的方法，所述環(huán)空包括所述井的生產(chǎn)管道和生產(chǎn)套管柱之間的“A”環(huán)空，以及所述井的中間套管柱和所述生產(chǎn)套管柱之間的“B”環(huán)空，所述方法包括以下步驟: 在所述“A”環(huán)空內(nèi)提供管道懸掛器懸掛組件，所述管道懸掛器懸掛組件配置成密封所述“A”環(huán)空使得所述“A”環(huán)空中的流體被限制進(jìn)入所述生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的分離部分，并且引導(dǎo)到所述管道懸掛器懸掛組件和所述生產(chǎn)管道之間的生產(chǎn)環(huán)空； 打開在所述管道懸掛器懸掛組件的密封件之上的生產(chǎn)套管中的端口，由此允許來自所述“B”環(huán)空的流體穿過生產(chǎn)套管進(jìn)入所述生產(chǎn)套管柱內(nèi)部的所述分離部分；以及 與所述分離部分和所述生產(chǎn)環(huán)空連通以監(jiān)測(cè)并且控制所述環(huán)空內(nèi)的流體。
【文檔編號(hào)】E21B33/03GK103717829SQ201280018450
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】E·布勞薩德, R·喬利 申請(qǐng)人:Proserv操作股份有限公司