CN102105649A - 用来改进油井安全性和采收率的设备及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种用来改进油井的安全性和采收率的、要安装在油井中的设备，包括深置井口(DSWH)、套管接受器(1)、深置油管悬挂器(DSTH)(2)、井下安全阀(SSSV)(12)(13)，一条或两条独立控制线路以及连接元件设在DSTH与井口之间。

Description

用来改进油井安全性和采收率的设备及其安装方法

技术领域

本发明涉及用来改进油井的安全性和采收率的设备和相关安装方法。

发明内容

本发明是一种革新系统，该系统可用在用于油或气的抽取的任何生产井中，无论它是在岸上还是在海上。该系统设计成用于：保护在生产中的油井，免于使井口和紧下面部分遭受任何损害，并改进油井本身的安全性。

就当前使用的技术而言，由于替换损坏连接元件的可能性，系统被设计为允许快速、方便而又经济地重新建立油井本身的功能性。尽管系统可应用在任何范围中，但它特别适于用在油井存在较大的被损害危险的地方。它因而适用于岸上油井、适用于平台或水下油井，这些水下油井由于自然原因，如风暴、异常海浪、台风、冰山的通过、水面浮冰、或诸如火灾、爆炸、特别沉重设备的脱落或通过与船撞击的损坏之类的意外事件，而处于可能的损害的威胁之下。

用来改进油井的安全性和采收率的设备就当前使用的技术而言形成一种革新的安全系统，因为它在井口处有事故的情况下改进在生产中的油井的安全性。

它将由相对于井口在DSTH下面在完全安全和保护位置中安装的SSSV提供的较大固有安全水平，添加到由在适当深度处定位的SSSV供给的安全水平上。

DSTH和两个SSSV形成用于环带管的进一步安全屏障，因为它们能够不仅隔离生产管，而且也隔离环带。此外，在井口处有事故的情况下，生产管保持连接到DSTH上，防止其重量释放到在井底部处的装填器(packer)上。

关于传统安全系统，只有生产管的封闭借助于SSSV保证，而环带仅通过装填器保持与储层隔离。

然而，该系统的主要优点在于，恢复和用新元件替换可能损坏井元件的可能性，由此实现井功能性的重新建立，而不用干预下面的DSWH和DSTH。

作为另外的优点，如果由于安全原因，将用来监视生产参数的设备安装在采油树紧后面是不适当的，则为用在油井中建造的仪器可按等效功能性直接安装在生产管上，该生产管将DSTH连接到采油树上。从而，用来监视诸如压力和温度之类的状态参数的仪器，或诸如流量计等等之类的功能仪器，可以安装在保护位置中。

用来改进油井的安全性和采收率的、要安装在油井中的设备(该设备是本发明的目的)包括深置井口(DSWH)、套管接受器(1)、深置油管悬挂器(DSTH)(2)、井下安全阀(SSSV)(12)(13)，使一条或两条独立控制线路以及连接元件设在DSTH与井口之间，其特征在于：

a.在适当深度处放置的深置井口(DSWH)与下置套管端接，这些下置套管用于油井的建造，并且装备有脱开和重新连接系统，该脱开和重新连接系统具有与传统井口连接的连接套管或立管(14、15、19、25)；

b.容纳DSTH(2)的套管接受器(1)装备有：

·用来容纳DSTH的接口；

·液压密封(5)和机械元件(3)的接口，用来提供在DSTH与套管接受器之间的密封；

·用于连接到生产套管或立管上的接口(25)；

c.深置油管悬挂器(DSTH)(2)装备有：

·至少两条通路，用于生产管(11)和用于环带管(20)的控制；

·用于SSSV的控制的液压连接和通路(24)；

·用于到井口的连接元件的上部接口(6)(接口组)，该上部接口允许这些元件的脱开和以后的重新安装；

·用于容纳在套管接受器内的密封(9)的接口；

·在套管接受器上的适当阻挡系统(8)，该阻挡系统基于径向可运动的阻挡元件或挡块，并且通过对专用液压装置加压而被致动。

d.在DSTH与传统井口之间的连接元件能够：

·将生产管连接(21)到表面井口上；

·借助于控制线路将SSSV连接(24)到井口上；

并且装备有：

·与DSTH的适当接口(6)，允许脱开和以后的重新连接；

·有助于安装的伸缩接头(22)(23)；

·在DSTH上的阻挡系统(8)，基于径向可运动的并且液压致动的挡块，

套管、立管及导管在DSTH的较高高度处装备有连接件。

在DSWH中，用于油井的建造的套管还可装备有液压密封，这些液压密封隔离各种环带管，DSWH借助于立管而连接到传统井口上。

优选地，可提供连接元件，这些连接元件能够将环带的控制管连接到传统井口上。

环带的控制可以是在DSTH与传统的生产采油树之间没有连接元件。

密封接口(5)和(9)优选地由金属材料制成。

可以只用一条控制线路来控制两个SSSV。

SSSV可集成在DSTH中：在这种情况下，SSSV将不再包括在市场上可得到的传统设备，而是将被适当地定制以被容纳在DSTH内部。

在DSTH内部，将设有适当的孔，以替代SSSV的外部套管。SSSV的元件因此容纳在这些孔内。

套管优选地在DSWH中被端接和液压地隔离，因此在表面上没有与各种套管的环带的连接：在这种情况下，套管接受器可安装在DSWH上方，并且将借助于适当立管而被连接到传统井口上。

系统被安装在地面或海底下面，并且在任何情况下都与井口具有安全距离，从而它不会由于机械冲击或由同一油井或附近油井的可能火灾的热量造成的外部作用而被损坏。

生产管的重量由DSTH支承，并且传递到其外壳上，该外壳是DSWH的一部分。

如果井口被损坏，则SSSV保证油井的完全封闭，即生产管和环带管的完全封闭。

套管接受器被容纳在DSWH中，除端接为建造油井使用的套管之外，该DSWH的特性还包括允许套管/立管的连接和脱开、以及随后的替换，这些套管/立管将它连接到表面井口上。

所使用的DSWH是现有系统，该现有系统在技术上是统一的，并且在市场上已经存在。本发明的设备的集成型式是适于这种系统的具体要求的实施方式。

DSWH可构造成，如果由环境和功能条件有所要求，则全部连接套管可以存在，或者它们在DSWH本身的水平处被端接，并且只安装必要的连接件。

依据所适配的构造，DSWH集成或者不集成密封元件，这些密封元件适于密封与DSWH本身相对应的环带管。

本发明的另一个目的涉及用来安装设备的方法，其特征在于，它按单一运行方式实现，其为了完成油井还包括连接元件以及生产套管。

附图说明

在本发明的如下描述中，对10张图进行参考，这10张图代表相同数量的示意图，具体地说：

图1表示要求保护的设备的主截面，该设备包括系统的全部主要元件；

图2表示DSTH的整个组件；

图3表示对于DSTH的连接元件的接口组；

图4表示在套管接受器内的DSTH上组装的接口组；

图5表示在DSWH中的套管的外壳系统和支撑；

图6表示系统的元件，这些元件被降低并容纳在图5的DSWH中；

图7表示在DSWH上安装的设备，而没有示出连接元件；

图8表示连接元件；

图9表示在DSWH上安装的设备；

图10表示在用于生产线的单一连接的情况下的设备。

具体实施方式

全部套管/立管设有连接接口，这些套管/立管将DSWH连接到传统井口上，这些连接接口由于金属对金属密封，能够实现元件的结构连接和液压密封。

在DSTH上方，设有生产套管、环带控制线路及环带管的连接元件、和SSSV的液压控制线路，这些液压控制线路连接到井口上。

它们借助于在图3中所示的接口组而被连接到DSTH上，当需要时，该接口组可连接到DSTH上和与其脱开。

在井口损坏的情况下，连接元件因此可被替代和重新安装，迅速重新建立油井的可操作性，重新开始生产，而从不干扰DSWH下面，并且不抽取在DSTH的接口下面的完井。

在套管/立管(图7)的适当更换和传统井口的安装之后，内部连接元件——生产管、控制管、环带管、液压控制线路及在图8中所示的元件——的建立按单一运行(run)实现，在此期间，还重新建立全部密封元件，它们是金属类型的(金属对金属密封)。两条连接管装备有伸缩接头，以便于它们的安装。它们还装备有金属类型的密封元件。

参照附图1-10的示意图、由如下说明性和非限制性描述，根据本发明的设备的特征和优点将更为显明。

套管接受器(1)是生产套管(18)的整体部分。在其内部，有适于与阻挡元件(3)相联接的成形轮廓，这些阻挡元件(3)包含在DSTH的本体(2)中。在套管接受器上观察到用于金属密封(5)的表面，该金属密封(5)在系统的建立期间被致能(energized)。套管接受器借助于生产套管或立管(25)连接到井口上。DSTH通过对液压装置加压而被固定，该液压装置致动定位套筒(4)。定位套筒被强迫向下运动，使挡块(3)扩张。生产管(11)的重量保证金属密封(5)的激励力。阻挡装置(未示意表示)防止定位套筒本身向后运动，减小在挡块上的压力。

定位套筒(4)还装备有接口，该接口允许对于适当回收工具的连接，当需要时，该适当回收工具能够实现DSTH的抽取和整个下置完井。

在这种情况下，油井保持敞开，如在图5中所示的那样。

本体(2)装备有两条主要内部通路：第一条连接到生产管(11)上，而第二条(20)保持环带的控制。它还设有用来控制SSSV的两条较小通路。

图2表示DSTH套具的截面，没有示出连接元件(在顶部修井的情况下油井的构造)。

DSTH的本体(2)在上方与接口本体(6)对接，在该处连接管(20)、(21)和液压控制线路(24)(也见图3)。

在本体接口组(6)与DSTH的本体(2)之间，有金属对金属密封(9)和(10)，以保证在生产管和环带中的压力的隔离和SSSV(12)和(13)的液压控制线路(24)的密封。

液压控制线路(24)-它们来自表面井口，沿连接管(20)(21)延伸，并且连接到在接口组的本体(6)内的两条通路上。这些通路与金属密封相联接，使对应通路在DSTH内。到达SSSV的控制线路连接到DSTH的下部部分上。

接口组的本体(6)借助于两个校准接头(16)和(17)连接到连接管(21)上，并且连接到环带管(20)上，该连接管(21)和环带管(20)与控制线路(24)一起到达井口。校准接头(16)和(17)提供在连接管中限定和校准的薄弱点。在限定外力的作用下，它们屈服，将管与接口组分离，因此允许这些元件的回收，而不损坏下置部分。它们定位成，在它们的致动之后，允许回收工具的下降。与定位套筒(7)匹配的回收工具实现接口组的回收，该接口组与DSTH脱开。

接口组借助于挡块(8)安装和固定在DSTH内，这些挡块(8)径向扩张，直到它们与在DSTH的本体(2)内布置的成形轮廓相联接。

挡块(8)由液压致动的接口定位套筒(7)定位。

接口组的元件在图3中示出，图3也示出在连接元件与DSTH之间的接口。

为了实现DSTH在套管接受器中的容易安装、和其对于井口的连接，两个伸缩接头(22)和(23)设置在生产管(21)中，并且是环带管(20)的控制件(也见图4)。这些接头具有大约一米的行程，并且装备有金属密封。它们被阻挡就位，并且它们的密封在安装结束处一实现采油树试验就被致能。

图1还示出套管连接接口(14)和(15)和导管连接元件(19)。

现在描述优选安装方法。

下面概要地描述本发明的安装和启动操作：

·油井提供有当前使用的技术，直到DSWH安装完成，如图5所示。它包括生产套管，该生产套管包括套管接受器；

·在车间预先组装和试验图4的整个单元，该单元包括在套管接受器(1)中包含的系统的部分，包括DSTH单元和接口组；

·单元与完井一起被安装并且试验，防止阻挡元件(3)扩张，该单元包括DSTH、接口组，该接口组具有校准接头和相关控制线路；

·在同一运行期间，安装伸缩接头(22)和(23)，安装在生产管和环带控制管上，直到可安装传统井口的油管悬挂器。图6表示系统的元件，这些元件被降低并容纳在图5的DSWH中。

·在实现互连元件的长度调整，从而DSTH定位在套管接受器内并且油管悬挂器安装在传统井口的管轴(Tubing Spool)中之后，实现控制线路的全部连接和试验，并且安装整个单元；

·安装和试验传统井口；

·固定DSTH；

·致动伸缩接头；

·压力试验整个系统、DSTH及伸缩接头。

现在描述油井的回收过程，该回收过程使用根据本发明的设备。

在传统井口或紧下面的部分损坏之后，假定在DSTH与井口之间的连接元件，如导管(19)、套管立管(14)、(15)及(25)、管(20)和(21)、控制线路(24)或有效存在的那些元件，已经永久地变形或分叉，从而使油井本身不能使用。

位于DSTH下面的SSSV被关闭，并且烃的出流被中断。

下面概要地描述为重新建立油井的结构和功能完整性所必须实现的操作：

·使用可能的模式和技术，必须将全部套管/立管及管切断到这样一种水平：从而下置段是完全完好的(图9)。损坏部分必须被除去。

·使用专用工具，通过脱开相关接头，取出导管的未损坏部分。导管然后被完全重新集成。

·恢复和重新集成其它套管/立管，从而重新建造传统井口。

·通过拉动作用恢复两个生产管以及环带控制管，该拉动作用引起校准接头的断开。

·使用专用工具抽取接口组。得到在图7中所示的构造。

在这时，可进行重新建立油井的功能性必需的操作。

现在描述使用根据本发明的设备以重新建立油井的功能性的过程。

下面概要地描述为重新建立油井的功能性所必须实现的操作：

·预先组装和试验图3的接口组单元，该接口组单元包括具有校准接头(16)和(17)的本体(6)、在DSTH上的阻挡系统、及用来控制SSSV的相关控制线路(24)。

·在同一运行(run)期间，装设伸缩接头(22)和(23)，该伸缩接头(22)和(23)安装在管和油管悬挂器上。整个单元在图8中示出。

·在实现互连元件的长度调整(加大间隔)，从而接口组被定位在DSTH内，并且表面油管悬挂器安装在轴(spool)内之后，进行控制线路的全部连接和试验，并且随后安装整个单元。

·对传统井口进行安装和试验。

·对接口本体(6)加以固定，并且对密封元件进行致动。

·对伸缩接头进行致动。

·对整个系统、DSTH及伸缩接头进行试验。

这样，油井的功能性得以重新建立。

Claims (9)

1.一种用来改进油井的安全性和采收率的、要安装在油井中的设备，该设备包括深置井口(DSWH)、套管接受器(1)、深置油管悬挂器(DSTH)(2)、井下安全阀(SSSV)(12)(13)，一条或两条独立控制线路以及连接元件设在所述DSTH与井口之间，其特征在于：

a.位于适当深度处的所述深置井口(DSWH)与下置套管端接，这些下置套管用于所述油井的建造，并且装备有脱开和重新连接系统，该脱开和重新连接系统具有与传统井口连接的连接套管或立管(14、15、19、25)；

b.容纳所述DSTH(2)的所述套管接受器(1)装备有：

·用来容纳所述DSTH的接口；

·液压密封(5)和机械元件(3)的接口，用来提供在所述DSTH与套管接受器之间的密封；

·用于连接到生产套管或立管上的接口(25)；

c.所述深置油管悬挂器(DSTH)(2)装备有：

·至少两条通路，用于生产管(11)和用于环带管(20)的控制；

·用于所述SSSV的控制的液压连接和通路(24)；

·用于到井口的连接元件的上部接口(6)(接口组)，该上部接口允许这些元件的脱开和以后的重新安装；

·用于容纳在所述套管接受器内的密封(9)的接口；

·在所述套管接受器上的适当阻挡系统(8)，该阻挡系统基于径向可运动挡块元件，并且通过对专用液压装置加压而被致动。

d.在所述DSTH与传统井口之间的连接元件能够：

·将生产管连接(21)到表面井口上；

·借助于所述控制线路将所述SSSV连接(24)到所述井口上；

并且装备有：

·与所述DSTH连接的适当接口(6)，允许脱开和以后的重新连接；

·有助于安装的伸缩接头(22)(23)；

·在所述DSTH上的阻挡系统(8)，基于径向可运动的并且由液压致动的挡块，

所述套管、立管及导管在所述DSTH的较高高度处装备有连接件。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述DSWH中，用于所述油井的建造的所述套管还装备有液压密封，这些液压密封隔离各种环带管，所述DSWH借助于立管而连接到所述井口上。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，设有能够将所述环带的所述控制管连接到所述表面井口上的连接元件。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述密封接口(5)和(9)由金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，设有用来控制两个SSSV的控制线路。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述环带的控制是在所述DSTH与传统采油树之间没有连接元件。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述套管在所述DSWH中被端接并被液压地隔离。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述套管接受器安装在所述DSWH上方。

9.一种用于安装根据权利要求1至8中的至少一项所述的设备的方法，其特征在于，该方法按单一下降方式实现，该方法为了油井的完成还包括连接元件以及生产管组。

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