CN101349146B - 深水防飓风阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于暂时隔离深水海上井的防风暴栓，该防风暴栓包括可收回维护封隔器和固定阀，该可收回维护封隔器连接至包含可移动隔离套管的阀壳。该固定阀预防流体流经隔离套管的一部分，该隔离套管被从打开位置液压致动到关闭位置。在打开位置，流体可通过固定阀中的流体端口流到阀壳与隔离套管之间的环形旁路区域。在关闭位置，隔离套管防止流体流经阀壳。与传统的通过工作管柱旋转而设置的防风暴阀相比，所述阀可以液压致动。用于将防风暴栓送入井内的送入工具可以以液压方式与阀壳断开。

Description

深水防飓风阀

发明领域

本发明大体上涉及一种防风暴栓(storm plug)和用于暂时隔离海上油井或气井的方法。也被称为防飓风栓的该防风暴栓包括可收回维护封隔器和可被液压致动以防止流体流经的阀。该阀可包括具有固定阀(standing valve)的阀壳和位于阀壳内的可液压移动的隔离套管。该隔离套管可被定位成与固定阀结合而预防流体流经阀壳。阀的液压致动消除了旋转工作管柱来打开和关闭阀的需要，并且还可防止在向井安装可收回维护封隔器和尾管过程中由于工作管柱旋转而将阀意外打开。

背景技术

出于在暴风雨条件下保证海上油井或天然气井安全的需要，或对井口进行维护时都需要使用“防风暴栓”。防风暴栓组件包括可收回维护封隔器和阀，该阀在工业上又被称为防风暴阀或防飓风阀。防风暴栓放置位于泥线以下通常200英尺位置，即海底以下200英尺位置的下套管井中。在传统的“岩床(shelf)”应用中，因为升降式钻井平台的最大操作深度大约为300英尺，所以防风暴栓将被设置在可能500英尺的最大深度处。在其中浮式钻井船或半潜式钻井平台在6000英尺以上的水深操作的深水应用中，防风暴栓的设置深度将可能为6200英尺以上。

防风暴栓在设置深度的操作通常是机械的，因而可收回维护封隔器使用右向旋转来设置，之后，用左向旋转关闭防风暴阀。在该操作中暗含着工作管柱的恢复，因此阀的左向旋旋的第二个目的就是将工作管柱从防风暴栓断开。因此防风暴栓留在下套管井中，直到暴风雨的威胁过去或水线以上的维修结束。在将来必须继续进行向下钻进操作时，防风暴栓被收回，以通过下套管井来进行钻井或完井作业。这是通过将工作管柱运转至阀的顶部，并用5000至10000磅的力轻轻击打该工作管柱，然后使工作管柱慢慢向右旋转以与阀顶部的螺纹再次接合而实现的。一旦接合，则收回防风暴栓并从井眼卸下。

在大陆架深度时，工作管柱的旋转可使用管扳手或顶部驱动单元来精确实现。然而对深水井来说，利用任何装置的旋转都可能是不精确的，从而导致阀断开或意外打开的问题。而且，由于使防风暴栓到达设置深度常常需要高扭矩旋转(由于井眼偏斜)，所以在进行设置并从工作管柱断开之前阀可能被损坏。通常将尾管或钻柱连接至可收回维护封隔器的底部，以在封隔器上提供重量并在井被暂时隔离时保护钻柱。深水井对旋转工作管柱以将尾管插入井内的需要可能会增大。

因此，有益的是提供可用于暂时隔离深水井并可通过液压装置而不是工作管柱的旋转来关闭的防风暴栓。还有益的是提供在被送入井时能够承受所施加的极高的右旋扭矩而不用考虑损坏或断开装置的防风暴栓。有益的是提供一种防风暴栓，该防风暴栓被设计成处理深水防风暴栓设备的典型的极高尾管载荷。还有益的是提供一种防风暴栓，该防风暴栓适于在送入井眼中的同时保持阀机构打开，从而自动地用流体填充工作管柱，以允许流体在关闭阀机构之前循环。

本公开的发明致力于克服或至少降低上述一个或多个问题带来的影响。

发明内容

本公开的发明旨在一种防风暴栓以及一种用于暂时隔离深水海上井的方法。具体地说，其中所述防风暴栓可通过液压手段而不是工作管柱的旋转来致动。根据一个实施方式，该防风暴栓包括可收回维护封隔器和阀。该阀包括位于阀壳内的隔离套管和固定阀，该固定阀防止流体流过所述隔离套管的至少一部分。所述阀壳的上端与工作管柱机械联接，而所述阀壳的下端与所述封隔器机械联接。所述隔离套管可以在打开位置与关闭位置之间以液压方式移位。在所述打开位置，流体可流经位于所述阀壳与所述隔离套管之间的环形旁通区域，而在所述关闭位置，所述隔离套管防止流体流经所述阀。

所述防风暴栓的阀可包括连接至所述隔离套管的动力活塞，该动力活塞响应于预定的液压压力而使所述隔离套管从所述打开位置移位到所述关闭位置。一个或多个延伸穿过所述阀壳的流体端口可允许外部压力使所述动力活塞和所述隔离套管移位。隔离套管/动力活塞组件在打开位置可通过剪切机构可释放地附接于所述阀壳。所述剪切机构可为适于在预定压力下剪断的剪切销。

所述防风暴栓的阀还可包括锁定机构，该锁定机构用于将所述隔离套管锁定在关闭位置。该锁定机构可以为卡合在所述动力活塞的肩部上的夹套。闩锁机构(如锁定爪)可用于相对于所述阀壳保持所述夹套。通过将释放套管移位成与释放套管闩锁机构的内径上的凹部对准而可以释放所述闩锁机构。送入工具可释放地连接至所述防风暴栓，通过施加预定大小的液压压力可释放所述送入工具。

在一个实施方式中，一种用于暂时停止海上井的系统包括可收回维护封隔器以及具有上端和下端的阀壳，该下端与所述封隔器机械联接，该上端与工作管柱机械联接。该系统还可包括位于所述阀壳内部且可在打开位置与关闭位置之间以液压方式移动的隔离套管。一固定阀定位在所述隔离套管内并防止流体流过所述隔离套管的至少一部分。所述阀壳包括至少一个流体端口，可以通过该流体端口施加液压压力来使所述隔离套管移位。在打开位置，所述隔离套管允许流体流经所述阀壳与所述隔离套管之间的环形旁路区域。在关闭位置，所述隔离套管防止流体流经所述阀壳。动力活塞可连接至所述隔离套管，该动力活塞通过一剪切机构有选择地连接至所述阀壳，该剪切机构适于在预定液压压力下剪断，并且所述动力活塞响应于该预定液压压力而使所述隔离套管从打开位置移位到关闭位置。

所述系统包括适于在预定液压压力下从所述阀壳释放的送入工具。该送入工具还适于作为辅助释放机构而从所述阀壳机械地释放。该系统的送入工具可包括具有带外螺纹的指的夹套和可液压地移动的支撑套管，该支撑套管在第一位置使夹套指向外扩张，而在第二位置允许夹套指向内移动。带外螺纹的夹套指适于在被所述支撑套管向外扩张时与所述阀壳的螺纹部分接合。

该系统还可包括锁定机构，该锁定机构有选择地将所述隔离套管锁在关闭位置。该系统还可包括收回工具，该收回工具适于与所述阀壳的螺纹部分接合。该收回工具可与释放套管接合，该释放套管释放将所述隔离套管锁在关闭位置的锁定机构。

一种实施方式为一系统，该系统包括：可收回维护封隔器；具有上端与下端的阀壳，该阀壳下端与可收回维护封隔器机械联接，并具有位于该阀壳内的固定阀和位于该阀壳内的可移动隔离套管；以及收回工具。该收回工具适于与所述阀壳的上端机械地联接。所述隔离套管以液压方式从第一位置致动到第二位置，其中在该第二位置，所述隔离套管与所述固定阀相结合而防止流体流经所述阀壳。系统可包括锁定机构和可移动释放套管，所述锁定机构用于选择性地将所述隔离套管固定在所述第二位置，所述可移动释放套管将所述隔离套管从该第二位置释放，其中所述收回工具的接合移动所述释放套管。

一种实施方式为一种暂时中止海上井的方法，该方法包括：将可收回维护封隔器和具有上端与下端的阀送入海上井内，该下端与所述可收回维护封隔器机械联接，该上端与工作管柱机械联接，所述阀适于在送入井内的同时允许流体流经所述阀。该方法还包括：设置可收回维护封隔器、防止流体流经所述阀、并将工作管柱从与所述阀的上端的机械联接中移除。所述阀以液压方式致动以防止流体流经该阀。

一种实施方式为一种暂时中止海上井的方法，该方法包括：将可收回维护封隔器和阀送入海上井，该阀包括均位于阀壳内的固定阀和可移动隔离套管。所述阀壳的下端与所述可收回维护封隔器机械联接，所述阀壳的上端与工作管柱机械联接。该方法包括设置所述可收回维护封隔器以及对所述阀壳施加预定液压压力，以使所述隔离套管移动到防止流体流经所述阀壳的位置。

该方法可包括将所述绝缘套管锁定在防止流体流经所述阀壳的位置。可以利用与所述阀壳的上端可释放地机械联接的送入工具将所述可收回维护封隔器和所述阀送入海上井。该方法可包括施加第二预定液压压力以将所述送入工具从所述阀壳释放，该方法还可包括将所述收回工具与所述阀壳接合以收回所述可收回维护封隔器和所述阀。该方法还包括移动所述释放套管以解锁所述绝缘套管。所述收回工具的接合可以使所述释放套管在所述阀壳内移动。该方法还可包括在解锁所述绝缘套管之后利用所述收回工具将所述可收回维护封隔器和所述阀从海上井中收回。

附图说明

图1示出了连接有送入工具的用于暂时隔离海上井的防风暴阀的一个实施方式的剖面图。

图2示出了图1实施方式的剖面图，其中防风暴阀的阀机构关闭并且送入工具断开。

图3示出了图1的实施方式的剖面图，其中收回工具连接至防风暴阀。

图4示出了送入工具的一个实施方式的轴测图。

图5示出了收回工具的一个实施方式的轴测图。

图6示出了用于暂时隔离海上井的防风暴栓的轴测图，该防风暴栓连接至工作管柱。

图7示出了用于暂时隔离海上井的防风暴栓的轴测图，其中工作管柱端口且防风暴栓设置成隔离所述井。

图8示出了连接至工作管柱的收回工具的轴测图，该收回工具正被送入井中以收回设置好的用于暂时隔离海上井的防风暴栓。

图9示出了连接至用于暂时隔离海上井的防风暴栓的图8的收回工具的轴测图。

图10示出了可被用于将防风暴阀的阀机构手动移动到打开位置的收回工具的一个实施方式的端部的剖面图。

图11示出了拧到防风暴阀的接收器中的图10的收回工具。

图12示出了防风暴阀的一个实施方式的剖面图，该防风暴阀包括可用于将该防风暴阀的阀机构移动到关闭位置的机械连杆。

图13示出了图12的实施方式的剖面图，其中送入工具从防风暴阀断开。

图14示出了防风暴阀的一个实施方式的上半剖面图，该防风暴阀处于其中可以利用油管压力使防风暴阀的阀机构关闭的送入位置。

图15示出了其中防风暴阀的阀机构关闭的图14的实施方式的剖面视图。

图16示出了可用于堵塞尾管以允许油管压力将图14的防风暴阀的阀机构关闭的装置的一个实施方式的剖面图。

图17示出了可用于将支撑套管保持在其向上位置从而将送入工具从防风暴阀释放的保持环的一个实施方式。

图18示出了可利用环空压力从防风暴阀断开的送入工具的一个实施方式的上半剖面图。

图19示出了图18的送入工具的上半剖面图，其中支撑套管移动至其上部位置。

尽管易于对本发明进行各种修改和变型形式，但在附图中以示例方式示出了具体实施方式，并且这里将对这些实施方式进行详细描述。然而，应理解，本发明并不旨在局限于所公开的特定形式。而其目的是覆盖落入由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物及替换例。

具体实施方式

下面将本发明示例性实施方式描述成它们可以应用在防风暴栓以及用于暂时隔离海上油井或天然气井的方法中。为了清楚起见，在该说明书中并没有描述实际实施的所有特征。当然应当意识到，在任何这种实际实施方式的改进中，为了达到研制者的具体目的(如符合系统相关和商业相关的约束)，必须制定大量具体实施的决定，这些实施彼此之间会有所不同。而且，应当意识到，这样的改进工作可能是复杂且耗费时间的，虽然如此但这对于获益于本公开的本领域技术人员只是常规的任务。

本发明的各种实施方式的其他方面和优点通过对下列说明和附图的描述将变得显而易见。

图1示出了可被用作暂时隔离海上井的防风暴栓的构件的防风暴阀的一个实施方式。该防风暴阀的下端包括底部接头60，该底部接头60与可收回维护封隔器80(图7所示)机械联接。尽管在优选实施方式中使用了可收回维护封隔器，其它类型的可从商业获得的封隔器(如生产封隔器)可与本发明一起使用。本文中使用的机械联接是指直接连接或间接连接。受益于本公开的本领域技术人员将认识到可以使用其他的接头/连接器将底部接头60连接到可收回维护封隔器80。底部接头60的顶端与外壳220机械联接。术语“阀壳”可用来指拧在一起、用键保持在一起用于防旋转目的、且/或紧固在一起以构成防风暴阀的外壳的部件的集合。阀壳可包括各种构件，如接头和壳，这对于获益于本公开的本领域技术人员来说是能认识到的。整个防风暴阀的阀壳包括中心孔。两头阳螺纹接头210可用于将外壳220与底部接头60相连。该两头阳螺纹接头210可包括将两头阳螺纹接头210连接到底部接头60的下螺纹部分45以及用于连接至外壳220的上螺纹部分215。

紧固件125可用于将防风暴阀的壳的各种构件连接到一起。防旋转键135可用于防止壳的各个构件相对于彼此旋转。防旋转键135可防止防风暴阀的各种螺纹构件在防风暴栓进入海上井期间由于工作管柱旋转而意外断开。

该防风暴阀包括位于底部接头60的中心孔内的固定阀50，该固定阀将中心孔内的流体流从循环端口30转移到环形的旁路区域35中。流体流可沿中心孔继续向下穿过隔离套管10的端口70并进入底部接头60的中心孔中。图中所示的端口的方位和数量用于说明性目的，在本发明的精神内可以改变，这对于获益于本公开的本领域技术人员来说是能够认识到的。防风暴阀的阀机构包括与固定阀50相结合的隔离套管10。

固定阀50的上端连接至隔离套管10，该隔离套管10可以从图1所示的打开或下部位置移动到图2所示的关闭或上部位置。隔离套管10包括上密封件20和下密封件40。当隔离套管10处于下部位置时，密封件20与两头阳螺纹接头210形成流体密封，而下密封件40不接触阀壳的任何部分，从而允许流体沿着环形旁路区域35向下流动并通过隔离套管下端的端口70。

隔离套管10与定位于阀壳的中心孔内的动力活塞180机械联接。一个或多个可剪切装置200(如剪切螺钉)与动力活塞180机械联接以选择性地将动力活塞180连接到外壳220。闩锁机构195可连接至动力活塞180以与可剪切装置接合，从而在防风暴栓被送入井中的同时将动力活塞180和隔离套管10保持在打开或下部位置。该防风暴阀包括一锁定机构，以将动力活塞180和隔离套管10保持在关闭或上部位置。如图1-3所示的锁定机构为具有夹套指165的夹套160，这些夹套指165包括位于夹套指165下端的肩部170。这些夹套指165的肩部170和夹套160将动力活塞180保持在如下面详细描述的关闭位置。作为锁定机构的夹套和夹套指仅用于示例性目的，并且可以为其它各种锁定装置，如锁定环或一套锁定爪，这对于获益于本公开的本领域技术人员来说是能够认识到的。

外壳220的顶端连接至接收器100的下端，该接收器包括如上面所讨论的中心孔。外壳220和接收器100可拧在一起。阀壳可包括定中心器130以在防风暴阀送入井中时有助于使其居中。定中心器130可用紧固件125连接至阀壳并可包括防旋转键135以防止外壳220与接收器100之间的旋转。接收器100的上部与送入工具300机械联接。接收器的中心孔包括螺纹部分115，该螺纹部分与送入工具300的夹套指340的外螺纹接合。

送入工具300与防风暴阀的阀壳机械联接并用于将防风暴栓送入海上井。送入工具300包括可移动支撑套管310，该可移动支撑套管310在其初始位置使夹套330的夹套指340扩张成与接收器100的螺纹部分115接合。夹套指340的外螺纹与支撑套管310相结合使得送入工具300可与接收器100螺纹连接。一个或多个可剪切装置105(如剪切销或剪切螺钉)提供了附加的将送入工具300连接到接收器100的可释放装置。顶部接头350可连接送入工具300的上端，从而使送入工具300可与工作管柱或钻井管360(如图4和6所示)机械联接。紧固件125可将定中心器130连接到顶部接头350，以在将防风暴阀送入井中时有助于防风暴阀居中。防旋转键125可用于防止顶部接头350和送入工具300之间的旋转。

在如下面详细所述那样已经设置可收回维护封隔器且将隔离套管10移动到关闭位置之后，可从接收器100将送入工具300以液压方式释放。可向送入工具的中心孔施加压力。由于支撑套管的下密封件311具有比支撑套管310的上密封件312更大的直径，因此液压压力在支撑套管310上施加向上的力。因此，向支撑套管310的下密封件311施加了更大的力。支撑套管310可以由可剪切装置320(如剪切销或剪切螺钉)选择性地固定在其初始位置，该可剪切装置320适于在送入工具300的中心孔内的预定压力下剪断。一旦可剪切装置320已经剪断而释放支撑套管310，液压压力将使支撑套管310沿着送入工具300的中心孔向上移动。支撑套管接口380可包括保持环313(图17所示)，该保持环与顶部接头350中的肩部314接合以将支撑套管310保持在上部位置。图17所示的保持环313仅用于示例性目的，因为如本领域技术人员所知道的那样，多种装置都可以用于将支撑套管310保持在其上部位置。

送入工具300中的上连通端口305允许包含在支撑套管310和送入工具300之间的凹部315内的流体在支撑套管310沿送入工具300向上移动时排出凹部315。下连通端口110有助于防止由于支撑套管310和接收器100之间的流体截留而产生压力积累。夹套指340在支撑套管310沿送入工具300向上移动并且与夹套指340脱离接触时将被向内压缩。夹套指340的塌缩将送入工具300的底部从与接收器100的螺旋接合中释放。向上的力然后可通过工作管柱360和顶部接头350施加到送入工具300上直到可剪切装置105断裂而将送入工具300从防风暴阀释放。在丧失液压控制或不能使支撑套管310沿送入工具300向上移位的情况下，可以通过旋转工作管柱360将送入工具300从防风暴阀上移除。工作管柱360的旋转会剪断可剪切装置105，从而使得夹套指340旋转并从接收器100的螺纹部分115拧出。可选的是，支撑套管接头380中的标准设置轮廓390可以允许支撑套管310通过移位工具或设置工具而机械地向上移位以将销320剪断，从而释放支撑套管310。

图2示出了防风暴阀，其中阀机构关闭并且从接收器100的顶部移除了送入工具300。该防风暴阀的阀机构通过将隔离套管10液压移位到关闭位置而被关闭。该防风暴阀的阀机构包括与可被液压致动的隔离套管10相结合的可在商业上获得的钢索传送固定阀50。隔离套管10包括上密封件20和下密封件40。在初始或打开位置，隔离套管10的上密封件20密封两头阳螺纹接头210，而下密封件40位于两头阳螺纹接头210的下方，从而允许流体流过循环端口30并绕过固定阀50。

为了关闭阀机构，向井套施加液压压力，该液压压力经过贯穿外壳220的连通端口5施加至防风暴阀的环形区域。防风暴阀内的增加的压力由于动力活塞密封件190的孔的直径比隔离套管的上密封件20的孔的直径大而在动力活塞180上施加向上的力。井套内的压力增加到一预定量，在该预定量时可剪切装置200适于剪断而释放闩锁机构195，从而允许动力活塞180沿外壳220向上移动。动力活塞180使隔离套管10沿防风暴阀向上移动，从而将下密封件40定位成抵靠两头阳螺纹接头210。下密封件40密封两头阳螺纹接头210，从而防止流体流进环形旁路区域35而绕过固定阀50。关闭的隔离套管10与设置的可收回维护封隔器80相结合暂时地关闭了海上井。

具有夹套指165的夹套160被用于将动力活塞180和隔离套管10锁定到关闭位置。动力活塞180包括肩部185，该肩部在动力活塞180沿着外壳220的中心孔向上移动时与夹套指165上的肩部170接合。夹套指165的肩部170与动力活塞185的肩部接合，从而防止动力活塞180和隔离套管10向下移动。在达到关闭位置之后，动力活塞180的进一步向上移动由于动力活塞180的上端接触夹套160而被防止。因此，夹套160和夹套指165防止动力活塞180和隔离套管10的进一步移动直到插入收回工具将防风暴栓收回为止。

一旦不再需要隔离海上井，则可将图3所示的收回工具400在工作管柱460上行进以打开防风暴阀而收回防风暴栓。本公开的防风暴栓在海上井的使用仅用于示例性目的，这是由于所公开的防风暴栓也可用于暂时隔离陆上井，这对于受益于本公开的本领域技术人员来说是能够认识到的。收回工具400包括螺纹部分415，该螺纹部分可旋进接收器的螺纹部分115。上接头450可用于将收回工具400连接到工作管柱460。上接头450可螺纹连接到收回工具400并可包括定中心器130和用于防止上接头450与收回工具400之间的旋转的防旋转键135。

收回工具400的下端包括鼻部420，该鼻部在收回工具400拧进接收器100中时接触释放套管120。释放套管120连接锁定套管140。与收回工具400的鼻部420的接触使释放套管120和锁定套管140产生向下的力从而剪断一个或多个选择性地将锁定套管连接到夹套160的可剪切装置155。如图3所示，可剪切装置155的剪断允许释放套管120和锁定套管140沿着防风暴阀的内孔向下移动。优选的是，收回工具400的鼻部420使可剪切装置155在螺纹部分415完全安置在接收器的螺纹部分115内之前几圈被剪断。在初始位置，锁定套管140将锁定爪150支撑在扩张位置，锁定爪150连接至夹套160。锁定套管140包括凹部145，当凹部145由于锁定套管140沿着防风暴阀的中心孔向下行进而到达锁定爪150的位置时锁定爪150可塌缩到该凹部145中。释放套管120、锁定套管140、凹部145和锁定爪150的构造仅用于示例性目的，并且可在本发明的精神内改变，这对于受益于本公开的本领域技术人员来说是能够认识到的。

锁定爪150塌缩到锁定套管140的凹部145中产生了包括释放套管120、锁定套管140、夹套160、夹套指165、动力活塞180和隔离套管10的组件。锁定爪150塌缩到凹部145中还将夹套160从外壳220释放，从而将动力活塞180和隔离套管10解锁。动力活塞/隔离套管组件现在沿着防风暴阀的中心孔自由地向下移动。

防风暴阀中的阀机构需要在从井移除防风暴栓之前打开。在暂时隔离海上井之前，将压井液泵送到井中以防止从井中产生流体。如果在隔离期间中贮液器没有意料之外的流体损失，则固定阀50下方的压力会被平衡且动力活塞/隔离套管组件将适当地保持在关闭或上部位置。工作管柱可被加压，直至将动力活塞/隔离套管组件沿着防风暴阀的中心孔向下移动到打开或下部位置。防风暴阀的外壳包括用于防止隔离套管10的进一步向下运动经过其下部或打开位置的肩部。图1-3所示的实施方式示出了连接到隔离套管10的闩锁机构195将接触两头阳螺纹接头210，从而一旦隔离套管10到达其下部位置则防止进一步向下移动。如果贮液器发生流体损失，则关闭的阀下方的压力应比上方的压力小。在这种情况下，一旦动力活塞/隔离套管组件被解锁，在关闭的阀上方的增加的压力将使隔离套管移动到打开或下部位置。

另选的是，如果关闭的阀下方的压力超过关闭的阀上方的液压压力，则动力活塞/隔离套管组件即使在组件已被收回工具解锁之后也将保留在关闭位置。收回工具400包括密封件430，该密封件与接收器的密封孔120接合，从而对井提供控制。工作管柱内的压力可缓慢增加直到其超过井下压力，使动力活塞/隔离套管组件移动到打开位置，从而打开防风暴阀中的阀机构。

图4示出了送入工具300的一个实施方式，该送入工具300可用于将防风暴栓送入海上井。送入工具300的上端包括连接至工作管柱360的顶部接头350。送入工具300可包括定中心器130以有助于使该工具和防风暴栓在井中居中。送入工具300的下端包括夹套指340，夹套指340包括外螺纹部分345，该外螺纹部分345适用于拧进接收器100的螺纹部分115。送入工具300可包括多个开口325，以允许一个或多个可剪切装置选择性地将送入工具300连接到防风暴栓的接收器100。

图5示出了收回工具400的一个实施方式，该收回工具400可用于将防风暴栓从海上井收回。收回工具400的上端包括可连接到工作管柱460的顶部接头450。收回工具400可包括定中心器130以有助于防风暴阀在井中居中。收回工具400包括螺纹部分415，该螺纹部分415适于与接收器100的螺纹部分115接合。收回工具400包括可密封在接收器的密封孔中的密封件430和用于与防风暴栓的释放套管接合的鼻部420。

图6示出了将防风暴栓送入海上井的工作管柱360的轴测图。顶部接头350将工作管柱360连接到送入工具300。该送入工具连接到防风暴阀的接收器的上端。底部接头60将可收回维护封隔器80连接到防风暴阀的底部。尾管90连接到封隔器80的底部。图7示出了设置在井中的封隔器80和从接收器100断开的送入工具。

图8和图9示出了防风暴栓从海上井的收回。通过顶部接头450连接到工作管柱460的收回工具400被如图8所示送入井中。收回工具400连接到防风暴阀的接收器100。在封隔器80被拆卸后，工作管柱460可用于从井中收回防风暴阀、封隔器80和尾管90。

图10示出了收回工具400的下端的另一个实施方式，该收回工具400可用于从海上井收回防风暴栓。收回工具400包括螺纹部分415，该螺纹部分415适于与接收器100的螺纹部分115接合。收回工具400的下端包括密封接头480，该密封接头包括两组密封件485、490。在密封接头480的末端是鼻部495，该鼻部适于与防风暴阀的释放套管接合。长度较长的密封接头480适于在收回工具400的螺纹部分415与接收器100的螺纹部分115完全接合时使隔离套管10移动到下部或打开位置。该增加的长度允许操作者在收回工具400完全插入时将防风暴阀的阀机构移动到打开位置，即使阀机构下方的压力增加也是如此。密封接头480的双密封件485、490保证在隔离套管10移动到打开位置之前将孔密封。

图11示出了图10的拧入防风暴阀的接收器100中的收回工具400。收回工具400的鼻部495与释放套管120接合，该释放套管120通过动力活塞180和锁定套管140连接到隔离套管10。收回工具400的该实施方式的密封接头480的长度使得隔离套管10在收回工具400完全接合在防风暴阀的接收器100内时移动到下部或打开位置。

图12示出了防风暴阀的一个实施方式，该防风暴阀包括位于支撑套管310和动力活塞180之间的连杆375。一个或多个可剪切装置376(如一组剪切螺丝)可释放地将连杆375连接到动力活塞180。连杆375通过使动力活塞180和隔离套管10沿着壳220向上移位而允许对阀机构进行机械致动。如图12所示，连杆375提供了用于致动阀机构的辅助装置。可以利用移位工具(如钢索移位工具)与支撑套管接头380中的轮廓390接合以将阀机构移位到上部或关闭位置。连杆375还提供了可以利用送入工具300从接收器的旋出将阀机构移位到上部或关闭位置。送入工具300的旋转将通过套管310与连杆375的上端之间的螺纹连接而将旋转运动施加给连杆375。可剪切装置376可延伸到连杆375的下端的环形凹部中，该环形凹部允许连杆375与动力活塞180之间的相对旋转。当送入工具被旋转而与螺纹部分115脱离接合时，连杆375向上移动动力活塞180和隔离套管10，从而关闭阀机构。在一个可选实施方式中，连杆375可作为用于致动阀机构的主要装置。在该实施方式中可省略动力活塞。如果省略该动力活塞，则可以从图12所示的零件180省略封隔装置190、端口5和可剪切装置200。在该实施方式中，零件180将作为隔离套管10的延伸件。本领域技术人员应认识到该实施方式中的延伸件可为单独件或隔离套管10的一体部分。图13示出了从防风暴阀断开的送入工具300的连杆375。

图14和图15示出了可通过油管压力致动阀机构的防风暴阀的一个实施方式。需要将一栓插入尾管柱以允许油管压力增加。可选的是，一旦设置好封隔器，并且在封隔器下方没有任何钻孔，则可在没有栓的情况下向工作管柱加压。图16示出了栓500的一个实施方式，该栓500可用于阻止流体沿着尾管柱向下流动。栓500包括螺纹部分530和与栓500的壳选择性连接的密封元件510。可剪切装置520将密封件510连接到壳上，且适于在比致动防风暴阀的阀机构所需的压力量更大的压力下剪断。

动力活塞密封件191、192适于允许油管压力使动力活塞180沿着壳220向上移动，从而将隔离套管10移到上部或关闭位置。动力活塞180包括贯穿该活塞的端口193，从而允许油管压力相对于隔离套管的上密封件20在动力活塞密封件191、192上产生向上的力。图15示出了处于上部或关闭位置的防风暴阀的阀机构。一旦不再需要对井进行隔离，则可以增加油管压力，直到栓500中的可剪切元件520变形或剪断从而释放密封件510为止。

图18和图19示出了送入工具300的一个实施方式，该送入工具300可通过环空压力而从防风暴阀断开。送入工具300的密封件316、317适于通过送入工具300的端口6向密封件316、317施加环空压力时在支撑套管310上产生向上的力。支撑套管310的向上运动使送入工具300从防风暴阀的接收器100释放，如上所述。

尽管已经示出并描述了各种实施方式，但是本发明并不限于此，并且应理解为包括对本领域技术人员来说所有明显的这种修改和变型。举例来说，阀机构的关闭和/或送入工具的释放可以以静液压方式实现。然而，本领域技术人员应认识到静液压致动只是液压致动的一种形式，因此，包含在这里所使用的本发明的液压制动的范围内。

Claims (20)

1.一种用于油井和气井的防风暴栓，该防风暴栓包括：

封隔器；以及

防风暴阀，该防风暴阀包括：

（i）具有上端和下端的阀壳，该下端与所述封隔器机械联接；

（ii）位于所述阀壳内部的隔离套管，以及

（iii）位于所述隔离套管内的固定阀，其中，所述隔离套管能够在一打开位置与一关闭位置之间以液压方式移位，在所述打开位置流体能够流经所述阀壳与所述隔离套管之间的环形旁路区域，在所述关闭位置所述隔离套管和所述固定阀相结合而防止流体流经所述防风暴阀。

2.根据权利要求1所述的防风暴栓，该防风暴栓还包括连接到所述隔离套管的动力活塞，该动力活塞响应于预定的液压压力而使所述隔离套管从所述打开位置移位到所述关闭位置。

3.根据权利要求1所述的防风暴栓，该防风暴栓还包括用于将所述隔离套管锁定在所述关闭位置的锁定机构。

4.根据权利要求1所述的防风暴栓，其中，所述阀壳的所述上端适于可释放地连接至一送入工具，该送入工具附接至工作管柱的下端，所述送入工具可通过预定的液压压力而从所述阀壳释放。

5.一种用于油井和气井的防风暴栓，该防风暴栓包括：

封隔器；以及

具有隔离套管和位于所述隔离套管内的阀机构的防风暴阀，其中，所述隔离套管可在允许流体流经所述阀机构的第一位置和防止流体流经所述阀机构的第二位置之间以液压方式移动。

6.根据权利要求5所述的防风暴栓，其中，环空液压压力将所述隔离套管从所述第一位置移动到所述第二位置。

7.根据权利要求5所述的防风暴栓，该防风暴栓还包括连接至所述封隔器的尾管柱和位于该尾管柱中的栓，其中，油管液压压力将所述隔离套管从所述第一位置移动到所述第二位置。

8.根据权利要求5所述的防风暴栓，该防风暴栓还包括连杆，其中，该连杆的一端连接到送入工具并在相反端与所述阀机构机械联接，所述送入工具可释放地连接到所述防风暴阀。

9.根据权利要求8所述的防风暴栓，其中，所述送入工具的非旋转运动也能够将所述隔离套管从所述第一位置移动到所述第二位置。

10.根据权利要求8所述的防风暴栓，其中，所述送入工具的旋转运动也能够将所述隔离套管从所述第一位置移动到所述第二位置。

11.根据权利要求5所述的防风暴栓，该防风暴栓还包括可释放地连接至所述防风暴阀的送入工具。

12.根据权利要求11所述的防风暴栓，其中，环空压力的施加将所述送入工具从所述防风暴阀释放。

13.根据权利要求11所述的防风暴栓，其中，油管压力的施加将所述送入工具从所述防风暴阀释放。

14.根据权利要求11所述的防风暴栓，其中，所述送入工具的旋转运动将所述送入工具从所述防风暴阀释放。

15.根据权利要求11所述的防风暴栓，其中，所述送入工具的非旋转运动将所述送入工具从所述防风暴阀释放。

16.根据权利要求8所述的防风暴栓，其中，所述送入工具可被选择性地通过所述送入工具的运动或液压压力的施加而从所述防风暴阀释放。

17.一种暂时隔离油井和气井的方法，该方法包括下列步骤：

将可收回封隔器和防风暴阀送入井内，该防风暴阀具有：

（i）具有与所述可收回封隔器机械联接的下端的阀壳，

（ii）位于所述阀壳内部并在打开位置与关闭位置之间可液压移位的隔离套管；以及

（iii）位于所述隔离套管内的固定阀；

设置所述可收回封隔器；以及

向所述阀壳施加预定的液压压力以将所述隔离套管移动到所述关闭位置，从而防止流体流经所述防风暴阀。

18.根据权利要求17所述的方法，该方法还包括将所述隔离套管锁定在所述关闭位置。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，一送入工具与所述阀壳的上端可释放地机械联接，并且该方法还包括施加第二预定的液压压力以将所述送入工具从所述阀壳释放。

20.根据权利要求19所述的方法，该方法还包括将所述隔离套管移回到所述打开位置并利用收回工具将所述可收回封隔器和所述防风暴阀从所述油井和气井收回。

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