CN103061701A - 用于生产树的可收回生产模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产树的可收回生产模块。更具体而言，一种具有生产模块的井口组件包括阀门、模块和通道并且安装在生产树上。当生产模块安放在生产树上时，生产树中的流动通道与模块中的对应流动通道配准。生产管段具有连接到生产流体跨接器的出口。生产管段可通过联接到生产树而被支承并且具有当生产模块安放在生产树上时连接到生产流动通道的接头。生产模块可从生产树移除而不妨碍生产管段与生产流体跨接器之间的连接。

Description

用于生产树的可收回生产模块
技术领域
本发明大体上涉及用于控制井孔流体的生产的设备。更具体而言，本发明涉及一种可从生产树移除且具有与生产树的通道配准的通道的模块。
背景技术
在从地层提取的烃类的生产中使用的井口通常包括井口组件，该井口组件附连到成形于烃生产层中的井孔的上端处。环形井口壳体通常构成最外侧构件，井口组件在这里连接到井孔。生产树通常连接到井口组件的上端以用于控制进出井孔的流并允许进入井孔。支承悬挂器一般包括在井口壳体内以用于将生产管道和套管悬挂至井孔中。套管为井孔加衬，从而隔离井孔与周围地层。管道通常在套管内保持同心并在套管中提供导管以用于生产夹带在地层中的烃类。
生产树通常包括流送管，其与井口组件外部的其它管线相连以用于将生产的流体从井孔输送至某个地点用于处理流体。生产树通常还包含也连接到生产树外部的管线的通道。通常，通道用于进入同心井孔管之间的环状空间。通道还常常用来为注入管(例如管道或套管)内的流体提供返回路径，该流体离开管的底端并在管周围的环状空间中流至井孔以上。一般地，阀门调节通过管线和通道的流，并且串联地包括在管线和通道中。因此，由于维修或其它原因而移除生产树通常需要单独的步骤来将生产树内部的管线和通道与生产树外部的管线和通道断开。
发明内容
本文所公开的是井口组件和井孔操作方法的示例，该井口组件具有能可移除地安装在生产树上的生产模块。井口组件的示例实施例包括内部安放有管道悬挂器的管状井口壳体，其中管道悬挂器的下端可附连到管道柱。包括了具有安装孔的生产模块，该安装孔延伸通过生产模块；流动通道从安装孔通过生产模块伸出。包括了选择性地插入安装孔的生产树，该生产树安装在井口壳体的上端。生产树包括与轴向通过管道悬挂器的孔配准的轴向孔。生产树中包括了端口，该端口与轴向孔相交并且还与生产树的外表面相交。当生产树插入安装孔且生产模块安放在生产树上时，端口与流动通道配准。可可选地包括联接到生产树的生产管段(spool)，并且其中当生产模块被安放在生产树上时，生产管段与生产模块中的生产管线配准。在示例中，端口在管道悬挂器的上端上方。可选地，端口包括用于生产流体的流动的生产端口。在示例实施例中，端口具有与管道悬挂器中的轴向通道连通的辅助管线，该轴向通道和在管道悬挂器与井口壳体之间的环状空间连通。在可选实施例中，井口组件还包括设置在生产模块上的可选择性地移除的促动器，其用于促动设置在生产模块中的阀门。
本文还包括一种井孔操作的方法。在示例实施例中，该方法包括提供具有轴向安装孔和与安装孔相交的通道的生产模块。生产模块定位在生产树上，生产树安装在井孔上且具有与生产树的外表面相交的端口。该方法还包括将生产树插入安装孔以使通道与端口配准，从而将生产模块安放在生产树上。可选地，该方法还包括将具有生产接头的生产管段与生产树联接，以使得当生产模块安放在生产树上时生产接头与形成于生产模块中的生产流管线配准。在备选方案中，该方法还包括从与生产树连通的井孔中生产流体并从生产树移除生产模块。在示例中，关闭生产树中的单个阀门隔离生产模块与井孔的连通。在示例实施例中，生产管段与井流动跨接器(jumper)联接，并且生产管段包括生产接头；其中，生产管段通过与生产树联接而被支承；并且当生产模块安放在生产树上时，生产接头与形成于生产模块中的生产流管线配准，使得当生产模块从生产树移除时，生产管段与井流体跨接器保持联接。可选地，生产树安装在其中安放管道悬挂器的井口壳体上。促动器可与生产树联接，生产树与生产模块所配备的阀门机械联接，该方法还可包括用促动器操作阀门。流体可可选地通过生产模块从井孔生产，并且安装在生产模块上的促动器能被移除。
本文还公开了井口组件的示例实施例，在该示例实施例中包括管状井口壳体；管道悬挂器，其安放在井口壳体中并带有可附连到管道柱的下端；以及生产模块。生产模块包括轴向安装孔和从安装孔伸出的流动通道。包括了选择性地插入安装孔的生产树；该生产树安装在井口壳体的上端。生产树中的轴向孔与管道悬挂器孔配准，其中管道悬挂器孔通过管道悬挂器轴向地形成。还包括了在生产树中的生产通道，其在轴向孔与生产树的外表面之间延伸。生产管线设置在生产模块中，其具有当生产模块安放在生产树中时与生产通道选择性地联接的入口。生产接头与生产管线流体的出口选择性地连通，使得当生产模块安放在生产树上时，生产通道与生产流体跨接器流体连通，该生产流体跨接器可连接到生产接头的出口。在生产模块中可可选地包括辅助通道。在示例实施例中，当生产模块安放在生产树上时，辅助通道接合辅助接头用于使辅助通道与管道环状空间连通。
附图说明
已经陈述了本发明的特征和益处中的一些，随着结合附图的描述的进行，其它特征和益处将变得明显，在附图中：
图1是根据本发明联接到生产树上的生产模块的侧剖视图。
图2是接合图1的生产模块和生产树的示例的侧透视图。
图3是根据本发明的图1的生产模块和生产树的备选实施例的侧透视图。
图4是根据本发明从水下生产树收回生产模块的示例的侧透视图。
虽然本发明将结合优选实施例进行描述，但应当理解，并非意图使本发明受限于该实施例。相反地，本发明意图覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替代形式、修改和等同物。
部件列表
20     井口组件
22     井口壳体
23     表面
24     套管悬挂器
26     套管
28     管道悬挂器
30     管道
32     管道环状空间
34     生产树
36     夹具
38     生产模块
40     孔
42     辅助管线
44     辅助管线
46     通风管线
48     阀门
52     阀门
50     阀门
54     通道
56     生产管线
58     生产端口
60     生产翼阀
62     旁路管线
64     阀门
66     阀门
68     节流器(choke)
70     生产接头
71     主生产孔
72     生产主阀门
74     抽汲阀
76     传感器
78     管线
80     通道
82     促动器
84     控制管线
86     通道
88     系带组件
90     线
92     管段接头
94     生产管段
95     联接器
96     阀门
98     阀门
100   管线。
具体实施方式
现在将在下文中参照其中示出实施例的附图更充分地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可具有许多不同的形式并且不应解释为受限于本文所阐述的图示实施例；而是，这些实施例被提供以便本公开全面而完整，并且将其范围完整地传达给本领域技术人员。在全文中相同的附图标记表示相同的元件。
还应当理解，本公开的范围不限于所示出和描述的构造、操作、具体材料或实施例的具体细节，因为修改和等同物对于本领域技术人员将显而易见。在附图和说明书中，已经公开了示例性实施例，并且虽然采用了特定术语，但这些术语只是在一般性和描述性地意义上使用，而不是为了限制目的。相应地，本文所述改进因此仅由所附权利要求的范围限制。
图1示出井口组件20的示例实施例的侧剖视图，井口组件20包括下端安装在地层上方的表面23上的井口壳体22。在图1的示例中，表面23可以是海底。环形套管悬挂器24安放在井口壳体22内且示出为在其下端连接有向下悬垂到井孔中的套管26柱。图1还示出管道悬挂器28，其示出为安放在井口壳体22的内表面上且在套管悬挂器24的上端上方。管道柱30附连到管道悬挂器28的下端且在套管悬挂器24和套管26内同心地向下伸出。环状空间32限定在管道30、井口壳体22、套管悬挂器24与套管26之间。
安装在井口壳体22的上端上的是生产树34，其由夹具36附连到井口壳体22。安放在生产树34上的是生产模块38，其示出为具有轴向地形成通过生产模块38的孔40，并且生产树34的上端插入孔40中。在生产模块38内是辅助管线42，辅助管线42示出为从孔40横向向外延伸并且与另一辅助管线44相交。生产模块38定位在生产树34上，使得辅助管线42与示出为轴向地通过生产树34形成的排出(vent)管线46配准。排出管线46内的阀门48设置成可用于调节或控制通过排出管线46的流。类似地，在辅助管线42、44内是用于控制通过辅助管线42、44的流的阀门50、52。轴向通道54延伸通过管道悬挂器28，由此提供与管道环状空间32的流体连通且进入排出管线46。因此，可经由辅助管线42、44以及阀门48、50、52的选择性控制获得到管道环状空间32的连通。
另外示出为形成通过生产模块38且与孔40相交的是生产管线56，当生产模块38安放在生产树34上时，生产管线56与生产端口58配准。阀门60示出为设置在生产端口58内以用于控制通过生产端口58的流动或连通。旁路管线62与生产管线56在生产模块38内相交。分别设置在生产管线56和旁路管线62中的阀门64、66可被促动以用于选择性地使流转向通过生产管线56或旁路管线62。在旁路管线62中还设有节流器68，其限制旁路管线62中的截面区域以用于将流过旁路管线62的流体的压力降低至对于来自井孔的生产流体而言更可控的压力。
仍然参考图1，环形生产接头70示出为在管道悬挂器28与生产树34的下端之间提供联接，以用于提供从井孔内并且直到生产端口58的无缝流。管道30、管道悬挂器28、生产接头70和生产树34的孔为大致同轴的并且限定通过井口组件20的主生产孔71。生产主阀72示出为放置在主生产孔71中在生产树34内的部分中。生产主阀72可选择性地打开或关闭以调节通过主生产孔71到井孔的连通。靠近生产树34上端的是抽汲阀74，其也放置在主生产孔71并且可以打开或关闭以允许从生产树34的上端进入主孔71内。
可选传感器76示出为联接在生产模块38的外表面上且与生产树34连通。形成通过生产模块38的侧向通道80提供了用于管线78的路径。类似地，促动器82示出为安装在生产模块38上且联接到放置在通道86内的控制管线84。通道86使得用于控制管线84的路径能够连接到促动器或生产树34和/或生产模块38内的装置。
现在参考图2，示出了将图1的生产模块38安放到生产树34上的示例实施例的侧透视图。在该示例中，系带组件88联接到生产模块38的上端且由线90悬挂。通过下降生产模块38并将生产模块38中的孔40与生产树34的上端对齐，使得当生产模块38下降到生产树34上时，生产树34插入孔40中。当孔40延伸通过生产模块38时，进入生产树34中的主生产孔71不受生产孔38的阻碍。
图3的侧透视图中示出了井口组件20A的备选实施例，其中生产模块38A放置在生产树34上。在图3的示例中，生产管段接头92示出为生产管段94的一部分。生产管段94由将生产管段94附连到生产树34的联接器95而支承。阀门96、98示出为设置在生产管段98内，以用于选择性地控制到附连到生产管段94的管线100、102的流。管线100、102可为所生产的流体提供从井孔到处理或精炼生产流体的生产设施(未示出)的通路。在图3的示例中，生产管线56A具有示出为与生产模块38A的下端相交的出口。当生产模块38A安放在生产树34上时，生产管段接头92插入生产管线56A的出口中。这样，经由生产端口58和生产流管线56A建立通过生产管段接头92在生产管段92与主孔71之间的流体连通。
在图3的示例中还可选地设置有可选的节流器促动器104，其示出为经由联接器105安装到生产树。机械连接件106、108从节流器促动器104延伸到阀门64、66以用于调节通过在生产模块38A中的生产流管线56A和/或旁路管线62的流。因此，通过在将生产模块38A安放在生产树34上时使生产模块38A定向，可以在生产流管线56A与生产管段接头92之间建立连通，并且建立节流器促动器104和机械连接件106、108的自动联接以用于控制通过生产流管线56A的流。
现在参考图4，在操作的示例中，生产模块38示出为从生产树34被移除，诸如用于维护或其它原因。所示示例的优点是当从生产树34移除模块38时可保持到跨接流管线100、102的连通性。在该示例中，为了隔离来自井孔的流以允许移除生产模块38，只需要关闭生产主阀72。与生产管段94类似的是辅助管段110，其安装到生产树34且具有辅助接头112，以便在生产模块38安放到生产树34上时用于与辅助管线42A自动联接。此外，在图4的示例中，作业船114用来升高和下降管线94以移除和/或安放生产模块38。
因此，本文所述本发明很适合实现目的并获得所提及的目标和优点以及其中所固有的其它。虽然已经出于公开的目的而提供了本发明的目前优选的实施例，但在用于实现所需结果的过程的细节中存在许多变化。这些和其它类似的修改将容易被本领域技术人员想到，并且意图包括在本文所公开的本发明的精神和所附权利要求的范围内。

Claims (17)

1. 一种井口组件，包括：
管状井口壳体；
管道悬挂器，所述管道悬挂器安放在所述井口壳体中，所述管道悬挂器具有可附连到管道柱的下端；
生产模块，所述生产模块包括延伸通过所述生产模块的安装孔和从所述安装孔伸出的流动通道；
生产树，所述生产树选择性地插入所述安装孔中并且安装在所述井口壳体的上端上；
在所述生产树中的轴向孔，所述轴向孔与管道悬挂器孔配准，所述管道悬挂器孔轴向地形成通过所述管道悬挂器；以及
在所述生产树中的端口，所述端口与所述生产树的轴向孔和外表面相交，使得当所述生产树插入所述安装孔且所述生产模块安放在所述生产树上时，所述端口与所述流动通道配准。
2. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，还包括联接到所述生产树的生产管段和在所述生产模块中的生产管线，当所述生产模块安放在所述生产树上时，所述生产管段与所述生产管线配准。
3. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述端口在所述管道悬挂器的上端上方。
4. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述端口包括用于生产流体的流的生产端口。
5. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，所述端口包括与所述管道悬挂器中的轴向通道连通的辅助管线，所述轴向通道和在所述管道悬挂器与所述井口壳体之间的环形空间连通。
6. 根据权利要求1所述的井口组件，其特征在于，还包括设置在所述生产模块上的可选择性移除的促动器，其用于促动设置在所述生产模块中的阀门。
7. 一种井孔操作的方法，包括：
提供生产模块，所述生产模块包括延伸通过所述生产模块的安装孔和与所述安装孔相交的流动通道；
将所述生产模块定位在生产树上，所述生产树安装在井孔上且具有与所述生产树的外表面相交的端口；以及
将所述生产树插入所述安装孔并将所述通道与所述端口配准，从而将所述生产模块安放在所述生产树上。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，具有生产接头的生产管段与所述生产树联接，并且当所述生产模块安放在所述生产树上时，所述生产接头与形成于所述生产模块中的生产流管线配准。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括从与所述生产树连通的井孔中生产流体并从所述生产树移除所述生产模块。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，关闭所述生产树中的单个阀门使所述生产模块与所述井孔的连通隔离。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，与井流体跨接器联接且具有生产接头的生产管段通过与所述生产树联接而被支承，并且当所述生产模块安放在所述生产树上时，所述生产接头与形成于所述生产模块中的生产流管线配准，使得当所述生产模块从所述生产树移除时，所述生产管段与所述井流体跨接器保持联接。
12. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生产树安装在其中安放管道悬挂器的井口壳体上。
13. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，促动器与所述生产树联接并且与所述生产模块所具备的阀门联接，所述方法还包括利用所述促动器来操作所述阀门。
14. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括通过所述生产模块从所述井孔生产流体并且移除安装在所述生产模块上的促动器。
15. 一种井口组件，包括：
管状井口壳体；
管道悬挂器，所述管道悬挂器安放在所述井口壳体中，所述管道悬挂器具有可附连到管道柱的下端；
生产模块，所述生产模块包括延伸通过所述生产模块的安装孔和从所述安装孔伸出的流动通道；
生产树，所述生产树选择性地插入所述安装孔中并且安装在所述井口壳体的上端上；
在所述生产树中的轴向孔，所述轴向孔与管道悬挂器孔配准，所述管道悬挂器孔轴向地形成通过所述管道悬挂器；
在所述生产树中的生产通道，所述生产通道在所述生产树的轴向孔与外表面之间延伸；
在所述生产模块中的生产管线，所述生产管线具有入口，当所述生产模块安放在所述生产树上时，所述入口与所述生产通道选择性地联接；以及
生产接头，所述生产接头与所述生产管线流体的出口选择性地连通，使得当所述生产模块安放在所述生产树上时，可连接到所述生产接头的出口的生产通道与生产流体跨接器流体连通。
16. 根据权利要求15所述的井口组件，其特征在于，还包括在所述生产模块中的辅助通道。
17. 根据权利要求16所述的井口组件，其特征在于，当所述生产模块安放在所述生产树上时，所述辅助通道与辅助接头接合以便使所述辅助通道与管道环状空间连通。
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