CN107407137A - 启动井系统工具 - Google Patents
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Abstract
一种井系统包括：本地控制单元，其被构造为可通信地连接到井场处的关井组件，所述关井组件可基于来自本地控制单元的命令操作以关闭井眼；以及远程控制单元，其被构造为在远离本地控制单元和井场的位置处无线地通信视线空气传播无线信号，以发起从本地控制单元到关井组件的命令。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张2015年3月9日提出申请的美国临时专利申请No.62/130,212的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及致动井系统的工具，更具体地，涉及在紧急情况下远程致动井系统的工具。
背景技术
在一些油井控制事故中，例如与井喷、火灾或其他相关的事故，钻井人员通过遵循预定的操作程序有足够的时间使井安全。这种操作程序可能涉及关闭井，例如防止油气流体逸出地下地层处的井眼或套管。例如，钻井操作期间的关井可以包括停止钻柱的旋转、用钻井流体泵(一个或多个)升起或降下钻柱直到其中间隔开、停止钻井流体泵(一个或多个)、检查油气流体开采，并且如果开采证据显而易见，则关闭阀(例如环形防喷器闸板、剪切式防喷器闸板、全封闭防喷器闸板、管道式防喷器闸板)，其目的是防止钻井液和油气离开井，但受控条件除外。一旦井被安全关闭，就可以监测压力和体积，以确定井是否“发生井涌”，从而需要进一步的井控措施。否则，井可能被打开以进行持续的钻井作业。然而，在某些情况下，人员可能需要在执行和确认这种关闭操作之前迅速放弃钻机。
发明内容
本公开涉及一种远程启动式关井系统，当发生或已经发生钻机人员撤离时，其能够操以从远离钻机的位置处远程地致动井关闭。在总体的实施方式中，一种井系统包括：本地控制单元，其被构造为可通信地连接到井场处的关井组件，所述关井组件可基于来自本地控制单元的命令操作以关闭井眼；以及远程控制单元，其被构造为在远离本地控制单元和井场的位置处无线地通信视线空气传播无线信号，以发起从本地控制单元到关井组件的命令。
在与总体实施方式组合的一方面中，所述关井组件包括：BOP堆，其包括防喷器，所述防喷器被构造成关闭井眼以防止油气流体从井眼流出；和BOP动力单元，其可通信地连接到本地控制单元。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述BOP动力单元包括液压动力单元，所述液压动力单元以流体连通的方式连接到BOP堆的防喷器。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述本地控制单元可通信地连接到所述液压动力单元的至少一个控制阀。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，来自本地控制单元的命令可操作以调节液压动力单元的至少一个控制阀。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述视线空气传播无线信号包括射频信号、蜂窝信号、Wi-Fi信号或卫星信号中的至少一个。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，本地控制单元被构造将无线数据发送给远程控制单元和从远程控制单元接收无线数据，从本地控制单元发送给远程控制单元的无线数据包括以下数据中的至少一个：关井组件接收到命令的确认、关井组件的致动的确认、关井事件的状态、或井数据。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述井数据包括与所述井场相关联的压力、温度或井控系统状态数据中的至少一个。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，远离本地控制单元和井场的位置包括在十分之一英里和十英里之间的距离。
在另一总体实施方式中，一种用于启动井眼安全装置的方法，包括以下步骤：在井场处接收来自远离井场的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号；基于信号的接收，启动用于井眼安全装置的动力单元；和基于动力单元的启动，致动井眼安全装置以关闭井场处的井眼。
在与总体实施方式组合的一方面中，视线空气传播无线信号在能够通信地连接到所述动力单元的本地控制单元处被接收。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，井眼安全装置包括BOP堆，所述BOP堆包括连接到动力单元的防喷器，所述动力单元包括液压动力单元，所述液压动力单元以流体连通的方式连接到BOP堆的防喷器。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，本地控制单元能够通信地连接到所述液压动力单元的至少一个阀。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述方法还包括以下步骤：基于所述信号的接收，从本地控制单元产生可操作以调节所述液压动力单元的所述至少一个阀的命令。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述方法还包括：基于调节所述液压动力单元的至少一个阀，利用所述防喷器关闭所述井眼；和利用防喷器防止油气流体从井眼流出。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述方法还包括：将数据从所述本地控制单元无线地发送给所述远程控制单元，从本地控制单元发送给远程控制单元的数据包括以下数据中的至少一个：井安全装置接收到命令的确认、井安全装置的致动的确认、关井事件的状态、或井数据。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述井数据包括与所述井场相关联的压力、温度或井控设备状态数据中的至少一个。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，在井场处接收来自远离所述井场的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号包括：在所述井场处接收来自位于在十分之一英里至十英里之间的距离处的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号。
在另一总体实施方式中，一种远程启动式关井系统包括：包括至少一个防喷器的BOP堆；液压动力单元，其以流体连通的方式连接到防喷器；本地控制单元，其能够通信地连接到液压动力单元；以及远程控制单元，其被构造为在远离本地控制单元的位置处无线地通信视线空气传播无线信号，以发起从本地控制单元到液压动力单元的命令，从而致动防喷器以关闭井眼。
在与总体实施方式组合的一方面中，所述本地控制单元能够通信地连接到所述液压动力单元的至少一个阀，并且来自所述本地控制单元的命令能够操作以调节所述液压动力单元的至少一个阀。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述防喷器被构造成关闭所述井眼以防止油气流体从井眼流出。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述本地控制单元被构造为将无线数据发送给远程控制单元，从本地控制单元发送给远程控制单元的无线数据包括以下数据中的至少一个：BOP堆接收到命令的确认、BOP堆的致动的确认、关井事件的状态、井数据、或井控设备状态。
在与之前的多个方面中的任一个组合的另一方面中，所述井数据包括与井场相关联的压力、温度或井控设备状态数据中的至少一个。
远程启动式关井系统的各种实施方式可以包括以下特征中的一个、一些或全部。例如，远程启动式关井系统可以通过使在钻机的安全距离(例如，几码至几英里)处使井安全装置(例如防止器)的部件起作用来提供附加的操作安全性。作为另一个示例，远程启动式关井系统可以允许钻机组员撤离钻井现场位置，同时还能够监测或监视和运行安全装置以关闭和隔离井直到紧急人员或经过适当培训的第三方人员可以进入钻机场附近。作为另一个示例，远程启动式关井系统可以允许在井被认为失控的时间段(数分钟、数小时、数天)期间远程关闭基于地层地面的井。作为更进一步的示例，远程启动式关井系统可以有助于在远离控制井的安全距离处监控被致动的安全装置(例如，防喷器或其他安全装置)。远程启动式关井系统还可以增加在井控事件期间能够关闭井的概率。作为另一个示例，远程启动式关井系统可以与“干式采油树”(例如，陆基或浅水表面部署的)BOP系统一起使用。此外，远程启动式关井系统可以是独立的系统，其可以用于远程启动新的集成BOP控制系统结构(例如，新的BOP堆叠)或改型的井结构(用于例如，改型的BOP堆和HPU/控件)中的安全装置。
远程启动式关井系统的各种实施方式可以包括以下特征中的一个，一些或全部。例如，远程启动式关井系统通过潜在使用更坚固的组件(例如但不限于脐带式软管、配件和恶劣环境保护的HPU和LCU)来提供更高的可操作性，以允许在油气释放和着火的事件中继续在地层水平操作。该系统通过允许用户认识到和程序化钻机人员的撤离，在这之前，当人们在通常很短的时间内需要做出复杂和紧张的决策(例如，“我应该留下或应该离开”的决定)时，通过常规方法可以实现的是经常在短时间内通知。远程启动式关井系统可以与附加的单个闸板系统一起使用，以包括独立的附加钻机安全系统，或者可以与现有设备集成以补充这种组件的功能。远程启动式关井系统利用安全的工业无线通信系统来确保错误启动的风险被最小化。远程启动式关井系统可以利用一个或多个远程控制单元来运行和监控井和井控系统状态。便携式远程控制单元可以被分配给关键的操作人员，或者被封装以被定位于预定的撤离路线的固定位置，例如离岸的驻地或救生艇站或岸上的营地位置。
在附图和下面的描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。本公开的其它特征和优点将从描述和附图以及权利要求书中变得显而易见。
附图说明
图1示出了包括钻机和远程启动式关井系统的示例性井系统的示意图；
图2示出了远程启动式关井系统的示例性实施方式的示意图；
图3示出了远程启动式关井系统的另一示例性实施方式的示意图；
图4示出了用于防喷器的液压动力单元的示意图，其中所述防喷器包括远程启动式关井系统的本地控制单元；以及
图5示出了远程启动式关井系统的远程控制单元的示例性实施方式。
具体实施方式
本公开涉及一种远程启动式关井系统，其在钻机排空发生或已经发生时可操作以从远离钻机的位置远程致动关井。在一些方面，远程启动式关井系统包括本地控制单元，该本地控制单元可操作以致动BOP动力单元(例如，液压动力单元或电力单元)，以便致动防喷器来关井。在一些方面，远程启动式关井系统包括远程控制单元，该远程控制单元可操作以向本地控制单元发送信号以发起关井程序。在某些情况下，远程控制单元通过远离钻机几十到几百码、一英里或几英里的无线通信来发起关井程序，以确保钻机人员的安全。在一些方面，远程启动式关井系统可以通过视线(或基本上视线)无线通信或不需要是视线的无线通信来发起基于陆地的井或浅水井的关井程序。
图1示出了示例性钻机和井系统100的示意图，其至少包括远程启动式关井系统的一部分。如图所示，井系统100包括具有钻台104的修井或钻机102，该钻台104位于地球地面106(例如，地层表面或海底表面)上或上方，并且在贯穿地下地层的井眼108之上或围绕该井眼108延伸以用于油气开采。井眼108可以使用任何合适的钻井技术被钻入到地下地层中。所示的井眼108大致垂直(即，垂直设计)地远离地球表面106延伸超过垂直井眼部分116。在可选的操作环境中，井眼108的全部或一部分可以是垂直的、以任何合适的角度偏斜、是水平的、弯曲的或两者。井眼108可以是新的井眼、现有的井眼、平直井眼、延长到达井眼、侧钻井眼、多旁侧向井眼和用于对一个或多个生产区域进行钻井并完井的其他类型的井眼。此外，井眼108可以用于生产井和注入井，并且可以通过套管被整个下套管(利用导体套管110、表面套管112和其它套管)，通过套管被部分地下套管(例如，仅使用导体套管110和表面套管112)，或者是裸眼井(例如，未下套管)或其变型。
在井眼108的整个寿命期间，井眼管柱118可以被下入到地下地层中以用于各种目的(例如，钻井、介入、将流体注入井眼中或从井眼开采流体、修井或处理程序或其他)。在该示出的示例中，修井机或钻机102可以包括具有钻台104的井架，井眼管柱118通过该钻台104从钻机102向下延伸到井眼108中。修井机或钻机102可以包括电动绞盘和其他相关的设备，所述其他相关设备用于将井眼管柱118延伸到井眼108中，从而将井眼管柱118置于选定的深度。尽管图1所示的操作环境指的是用于在陆地井眼108内输送井眼管柱118的钻机102，但是在替代实施方式中，修井机、井眼维修单元(例如连续油管单元)等可以用于将井眼管柱118下入到井眼中。井眼管柱118可以替代地用于其他操作环境中，例如用在近海井眼操作环境中，其中井眼108从海洋延伸到位于其内的BOP 116或者刚好位于钻机下方的BOP 116。
如图所示，油管118延伸穿过防喷器(BOP)堆116，该防喷器堆包括一个或多个(如图所示，三个)防喷器128。所示的BOP堆116包括一组用于确保井眼108的次级压力控制的两个或以上防喷器。例如，BOP堆116可以包括一个或多个闸板式防喷器(ram-typepreventer)和可选地一个或多个环形防喷器。这里，防喷器128可以是闸板式的，其包括全封闭式、剪切式和管道环形式或者其他。可以优化BOP堆116的防喷器的具体构造，以在井控事件发生的情况下提供最大的压力完整性、安全性和灵活性。BOP堆116还包括各种短管(spool)、适配器、阀和管道出口(未示出)，以在井控事件的情况下允许井眼流体在压力下循环。
如图所示，BOP堆116的防喷器128由例如从液压动力单元(HPU)119(也在图4中示出)循环通过控制管线126的液压流体致动。如图4中更详细地描述的HPU 119可操作以将受控压力液压流体循环到防喷器128中一个或多个，从而致动一个或多个防喷器128，以关闭井限108。如图所示，可以存在两个或更多个用于HPU 119的控制面板。一个控制面板120可以位于钻台上或靠近钻台，以便于在修井、完井、钻井或操作期间通过钻机手操作。例如，另一个控制面板122可以定位成远离钻台104(例如，几十或几百码)，例如由钻井监督员操作，或定位在工具推动器的办公室位置处。例如，当情况需要从钻台区域104撤退时，控制面板122可以用于控制HPU 119(例如，致动防喷器128中的一个或多个)。
如图1所示，本地控制单元(LCU)124可以可操作地连接到HPU 119并且形成远程启动式关井系统的至少一部分。LCU 124可以操作以从远程控制单元(未示出)接收无线命令130，并且基于这样的无线命令，向HPU 119发送一个或多个信号以致动一个或多个防喷器128。在一些实施方式中，远程控制单元可以在距离LCU 124相对较远的距离，例如几百码、一英里以上、在1-5英里之间。或超过5英里(例如10英里)，并且仍然能够将无线命令130通信给LCU 124。在一些实施方式中，无线命令130可以是从远程控制单元到LCU 124的单向通信。在一些实施方式中，无线命令130可以包括在远程控制单元和LCU 124之间的双向通信。
在一些情况下，无线命令130可以是射频(RF)信号、蜂窝信号、Wi-Fi信号、卫星信号或其他形式的空气传播无线通信。在一些实施方式中，无线命令130可以是视线命令，例如，当这些部件不受到物理障碍物的阻挡(或基本上不受阻挡)时，主要或仅可操作以在远程控制单元和LCU 124之间通信数据。在一些实施方式中，即使当远程控制单元和LCU 124不在视线中时，无线命令130也可以操作以通信数据。
图2示出了远程启动式关井系统200的示例性实施方式的示意图。远程启动式关井系统200操作以促进从远程控制单元222到LCU 220的通信，以便操作HPU 218。HPU 218进而操作以致动BOP堆202中的一个或多个防喷器以关闭井眼108。在一些实施方式中，远程控制单元222可以在与LCU220通信期间位于相对远离LCU 220的位置，例如，距离LCU 220大于1英里、在1-5英里之间、或5英里以上。HPU 218和LCU 220又可以相对靠近井眼108定位，例如在几十或几百码的范围内。因此，当情况可能要求井员离开井眼108且位于井眼108附近(例如，小于1英里)其不关井或没有确保井被关闭时，远程控制单元222可用于致动BOP堆202的一个或多个防喷器。
如在该示例所示，远程启动式关井系统200包括与延伸进入地层地面106的井108连接的BOP堆202。BOP堆202包括环形防喷器204、闸板式防喷器206，208，210和214、压井管线(kill line)212、节流管线(choke line)216、短管232和转换接头(cross over)231。防喷器206，208，210和214可以是任何类型的防喷器，例如闸板式、剪切式或管道式。在一些实施方案中，防喷器214可以是管道式防喷器以围绕管柱118密封，使得在关井时，管柱118不会落入井眼108中。在一些实施方式中，防喷器206，208和210可以是剪切式防喷器，其剪切管柱118并密封井108以防止油气流体流向地层地面106。在任何情况下，井操作者可以选择用于防喷器204，206、208，210和214的特定类型的防喷器。
如在该示例中所示，来自HPU 218的控制管线224(例如，液压管线)以流体连通的方式连接到防喷器206。在一些方面，防喷器206可以是为了提供额外的远程关井功能而添加的改型式防喷器(retro-fit preventer)。在这种情况下，HPU 218是专用于防喷器206的单元，并且是常规钻机HPU和BOP系统的补充。防喷器206可以在制造之后、安装之后或以其他方式被添加到BOP堆202，特别是用于实施远程启动式关井系统200。在一些实施方式中，远程启动式关井系统200可以被改型到BOP堆202。
在一些实施方案中，防喷器206可以是BOP堆202的原始组件(例如，在制造期间被包含在内)。此外，尽管示出为连接HPU 218和防喷器206，但是HPU 218可以以流体连通的方式连接以控制BOP堆202中的任何防喷器。此外，可以存在多个HPU，其以流体连通的方式连接以控制BOP堆202中的多个防喷器。多个HPU中的一个或多个可以包括单独的LCU 220；替代地，单个LCU 220可与多个HPU通信。
在所示的示例中，LCU 220可通信地连接到HPU 218(例如，硬连线或其他方式)，并通过无线命令228无线连接到远程控制单元222。如前所述，无线命令228可以是单向通信(例如，从远程控制单元222到LCU 220)，或者可以是单元220和222之间的双向通信。如下面更详细地描述的，远程控制单元222可以被启动以向LCU 220发送特定的无线命令228，LCU220又将向HPU 218发送信号(例如通过控制管线、液压流体管线，无线命令或其他方式)以操作防喷器206从而关闭井眼108。
图3示出了远程启动式关井系统300的另一示例性实施方式的示意图。远程启动式关井系统300类似于远程启动式关井系统200，但是HPU 318以液压的方式连接到BOP堆302，位于用于节流管线312和压井管线310的入口/出口下方。远程启动式关井系统300操作以促进从远程控制单元322到LCU 320的通信，以便操作HPU 318。HPU318继而被操作以致动BOP堆302中的一个或多个防喷器，从而关闭井眼108。在一些实施方式中，远程控制单元322可以在与LCU 320通信期间位于相对远离LCU 320的位置，例如，距离LCU 320大于1英里、在1-5英里之间、或5英里以上。HPU 318和LCU 320又可以相对靠近井眼108定位，例如在几十至几百码的范围内。因此，当情况可能要求井员离开井眼108且位于井眼108附近(例如，小于1英里)且没有关闭井或没有确保井被关闭时，远程控制单元322可用于致动BOP堆302的一个或多个防喷器。
如在该示例所示，远程启动式关井系统300包括与延伸进入地层地面106的井108连接的BOP堆302。BOP堆302包括环形防喷器304、闸板式防喷器306，308，314和316、压井管线310、和节流管线312。防喷器306，308，314和316可以是任何类型的防喷器，例如全封闭式、剪切式或管道式。在一些实施方案中，防喷器316可以是管道式防喷器以围绕管柱118密封，使得在井关闭时，管柱118不会落入井眼108中。在一些实施方式中，防喷器306、308和314可以是闸板式或剪切式防喷器，其剪切管柱118并密封井108以防止油气流体流向地层地面106。在任何情况下，井操作者可以选择用于防喷器304，306、308，314和316的特定类型的防喷器。
如图3所示，BOP堆302包括压井管线310。压井管线310可以以流体连通的方式连接(未示出)到泵。BOP堆302还包括节流管线312。节流管线312还可以以流体连通的方式连接到钻台或其他位置的背压节流器/歧管。
如图所示，来自HPU 318的控制管线324(例如，液压、电气或无线通信管线)连接到防喷器316。在一些方面，防喷器316可以是改型式防喷器。防喷器316可以在制造之后、安装之后或以其他方式被添加到BOP堆302中，特别用于实施远程启动式关井系统300。在一些实施方式中，远程启动式关井系统300可以被改型到BOP堆306。在一些实施方式中，防喷器316可以是BOP堆306的原始组件(例如，在制造期间被包括在内)。
此外，尽管示出为连接HPU 318和防喷器306，但是HPU 318可以被以流体连通的方式连接或电连接以控制BOP堆302中的任何防喷器。此外，可以存在多个HPU(例如，一对一的比例)，这些HPU被以流体连通的方式连接或电连接以控制BOP堆302中的多个防喷器。多个HPU中的一个或多个可以包括单独的LCU 320；替代地，单个LCU 318可以与多个HPU通信。
在所示示例中，LCU 320可通信地连接到HPU 218(例如，硬连线或以其他方式)，并通过无线命令328无线连接到远程控制单元322。如前所述，无线命令328可以是单向通信(例如，从远程控制单元322到LCU 320)，或者可以是单元320和322之间的双向通信。如下面更详细地描述的，远程控制单元322可以被启动以向LCU 320发送特定的无线命令328，LCU320又将向HPU 318发送信号(例如通过控制管线、液压流体管线、无线命令或其他方式)以操作防喷器206从而关闭井眼108。
图4示出用于防喷器的示例性液压动力单元(HPU)400的示意图，其可以由远程启动式关井系统的本地控制单元416启动。HPU 400将液压流体循环到防喷器402以便致动防喷器402。尽管该示例性HPU 400液压地操作防喷器402(以例如致动防喷器402中的闸板式防喷器或剪切式防喷器)，但是其它形式的HPU包括电动HPU、基于热反应或基于爆炸的HPU以及其他。可以规定HPU 400以在井眼处在油气释放条件下操作。
在该示例中，HPU 400包括(除了其他部件之外)存储加压液压流体的储存供应罐404、能够进行流体减压或调节的压力调节器单元405、调节器或旁通阀406、控制阀408、将控制阀408以流体连通的方式连接到防喷器402的“关闭”供应控制管线410、以及将控制阀406以流体连通的方式连接到防喷器402的“打开”控制管线412以及液压流体储存器414。
在示例性的实施方案中，HPU 400如下操作以启动防喷器402。将液压流体从流体储存器414泵送(通过泵，未示出)到供应罐404并在压力下储存该液压流体。通常的储存压力为3000或5000psi。罐404中的存储的液压流体处于足够高的压力以启动防喷器402，并且被设计为用作例如当电力或钻机空气供应已经失效(从而使一个或多个泵不工作)时的主备用系统。当需要罐404中的流体时，调节阀406允许来自罐404的流体在所需压力下流动。然后调节控制阀408(例如，四通控制阀)以允许从调节器阀406到打开或关闭液压管线410或412(取决于功能要求)和防喷器402的流动。
在该示例性的实施方案中，LCU 416可操作地连接到控制阀408(例如，连接到阀408的阀致动器或马达)或调节器旁通阀406或两者。因此，例如，启动防喷器402的命令可以被从LCU 416发送到控制阀408的致动器，以调节阀408，从而允许液压流体(例如，从罐404通过调节阀406)流动到防喷器402。如图所示，远程控制单元500(在图5中更详细地示出)将无线命令418通信给LCU 416，例如以启动LCU 416，从而致动控制阀408。在一些方面，LCU416可以将数据(例如，控制阀408已被致动的确认)通信给远程控制单元500。
在另一示例性的实施方案中，LCU 416可操作地连接到调节器旁通阀406(例如，连接到阀406的阀致动器或马达)。因此，例如，启动防喷器402的命令可以被从LCU 416发送到阀406的致动器，以调节阀406，从而允许液压流体流动。因此，旁通阀406被控制以允许未调节的加压流体从罐404通过调节阀406“旁通”，调节阀406被设置为旁通调节压力并施加来自罐404的全部系统压力。旁通的流体被循环到防喷器关闭功能管线410。如图所示，远程控制单元500(在图5中更详细地示出)可以将无线命令418通信给LCU 416，例如以启动LCU416，从而致动旁通阀406。在一些方面，LCU 416可以将诸如调节器旁通阀406已被致动的确认的数据无线地通信给远程控制单元500。
在另一示例性实施方式中，LCU 416可操作地连接到调节器旁通阀406和控制阀408。当被远程控制单元500致动时，LCU 416可以选择性地致动阀406和408中的一个或两者，从而如前所述地致动防喷器402。
图5示出了远程启动式关井系统的远程控制单元500的示例性实施方式。如图所示，远程控制单元500包括壳体502(例如，加固型壳体)，其包括通过壳体502被露出的启动开关510。在一些情况下，启动开关510也可以仅通过打开壳体502而被露出。启动开关510可以不是BOP堆(例如先前描述的防喷器/BOP堆)上的防喷器的启动的单点控制。例如，通过按压启动开关510，同时也按压另一个键启动的开关按钮、屏幕504的代码输入或设计成防止意外功能启动的其他联锁式系统或方法，可以将无线信号发送到本地控制单元，该本地控制单元可通信地连接到液压动力单元。信号命令本地控制单元启动液压动力单元，液压动力单元又向BOP堆的特定防喷器提供液压流体以关闭井。
在一些方面，启动开关510可以包括无线发射器或无线收发器或电连接到远程控制单元500的无线发射器或无线收发器。无线发射器或无线收发器可以促进一个或多个无线协议，诸如Wi-Fi、蜂窝、RF、卫星或其他。无线传输可以通过RCU和LCU之间的适当“握手”而被保护或防止通过包括WIFI、RF、卫星、蜂窝或其他方面的第三方系统的意外启动。无线发射器或无线收发器可以是视线传输，例如，当这些组件没有被物理障碍物阻碍(或基本上不受阻碍)时，仅可操作以在远程控制单元与本地控制单元之间通信数据。即使当远程控制单元和本地控制单元不在视线内时，无线发射器或无线收发器也可以操作以通信数据。
远程控制单元500还包括显示器504，以用于显示信息，这些信息是诸如通过无线通信从本地控制单元接收的信息或其他信息(例如，诊断、测试或其他)。在一些方面，显示器504可以确认已经向本地控制单元发送“关闭”命令以启动液压动力单元从而“关闭”BOP堆中的防喷器。在一些方面，远程控制单元500和显示器504有助于并显示RCU500的健康检查、与本地控制单元的通信链路的健康检查、功能“关闭”的确认以及对泵送体积-预期体积的反馈、或其他增加BOP堆已经关闭的置信度的此类方法。
此外，在一些方面中，远程控制单元500或LCU可以包括自动功能，以在例如发生过热检测(爆炸)、气体检测或其他的情况下，自动发送“关闭”信号，或者另外地在操作上或程序上触发反应。从本地无线控制单元周围的仪器收集的额外的数据信道可以被发送到远程控制单元500，以在显示器504上进行显示，从而在一些情况下促进在与钻机现场安全距离处的更明智的决定。
在所示的远程控制单元500的示例中，提供动力输入506以允许向远程控制单元500提供电力。在一些方面，动力输入506可以为独立电源(例如，电池、电容器或其他)充电，该独立电源可以为与有线电源断开的远程控制单元500供电。远程控制单元500在该实施方式中还包括开关按钮508和安全锁512。开关按钮508可以允许远程控制单元500的操作者打开或关闭该单元，例如以节省单元500所存储的电力。安全锁512可以被提供以防止意外的系统功能，例如意外地向本地控制单元发送“关闭”信号。安全锁512可以是开关、按钮、屏幕504的代码输入或被设计成防止意外功能启动的其他联锁类式系统或方法。
在一些方面，远程控制单元500(以及本地控制单元，例如416的LCU124，220，320)可以是由一个或多个处理器组成的系统或包括由一个或多个处理器组成的系统，该系统可被构造为凭借软件、固件、硬件或其组合执行特定的动作，这些软件、固件、硬件或其组合安装在远程控制单元500(或本地控制单元)上并且在运行中使系统执行这些动作。存储在存储器中的一个或多个计算机程序凭借包括如下的指令可以被构造为执行特定动作，该指令当由处理器执行时使远程控制单元500(或本地控制单元)执行动作。
在根据本公开的示例性操作中，在钻机人员撤离期间，一个或多个指定人员(例如，钻机主管和工具推动员)可以各自拥有用于远程启动式关井系统的远程控制单元。额外的远程控制单元可以分配给其他钻机人员或放置在钻机现场或远离该钻机现场的指定位置。这些位置的示例包括但不限于岸上钻机营地位置或海上安装的驻地。一个或多个远程控制单元可操作以与远程启动式关井系统的本地控制单元进行无线通信。进而，本地控制单元可以可通信地连接到BOP动力单元(例如，液压动力单元或其他)或连接到用于BOP动力单元的控制面板，或两者。BOP动力单元又可以可通信地连接到钻机的BOP堆的至少一个防喷器。
在确认或发起紧急事件或潜在的紧急事件(例如，井喷)之后，并且在撤回到安全范围之后(该安全范围例如由预期的井条件和公司政策预定(该安全范围例如是距离井场几英里))，远程控制单元可以被启动以起动关井。例如，远程控制单元向本地控制单元发信号以启动BOP动力单元，BOP动力单元又致动防喷器(例如，剪切式防喷器、全封闭式防喷器、管道式或环形防喷器)。因此，井可以被关闭，或者至少可以降低井控事件的严重性。在某些情况下，可以将防喷器致动的确认连同(在一些示例中)井数据和井控数据(例如，压力、温度、井控设备状态等)，一起从本地控制单元发送到远程控制单元。
已经描述了许多实施方式。然而，应当理解，可以进行各种修改。例如，本文描述的示例性操作，方法和过程可以包括比所描述的更多的步骤或更少的步骤。此外，这样的示例性操作，方法和过程中的步骤可以以与图中所描述或示出的不同的顺序执行。因此，其他实施方式落在所附权利要求的范围内。
Claims (23)
1.一种井系统，包括：
本地控制单元，其被构造为能够通信地连接到井场处的关井组件，所述关井组件能够基于来自本地控制单元的命令操作以关闭井眼；以及
远程控制单元，其被构造为在远离本地控制单元和井场的位置处无线地通信视线空气传播无线信号，以发起从本地控制单元到关井组件的命令。
2.根据权利要求1所述的井系统，其中所述关井组件包括：
BOP堆，其包括防喷器，所述防喷器被构造成关闭井眼以防止油气流体从井眼流出；和
BOP动力单元，其能够通信地连接到本地控制单元。
3.根据权利要求2所述的井系统，其中所述BOP动力单元包括液压动力单元，所述液压动力单元以流体连通的方式连接到所述BOP堆的防喷器。
4.根据权利要求3所述的井系统，其中所述本地控制单元能够通信地连接到所述液压动力单元的至少一个控制阀。
5.根据权利要求4所述的井系统，其中来自本地控制单元的命令能够操作以调节液压动力单元的至少一个控制阀。
6.根据权利要求1所述的井系统，其中所述视线空气传播无线信号包括射频信号、蜂窝信号、Wi-Fi信号或卫星信号中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的井系统，其中，所述本地控制单元被构造将无线数据发送给远程控制单元和从远程控制单元接收无线数据，从本地控制单元发送给远程控制单元的无线数据包括以下数据中的至少一个：关井组件接收到命令的确认、关井组件的致动的确认、关井事件的状态、或井数据。
8.根据权利要求7所述的井系统，其中所述井数据包括与所述井场相关联的压力、温度或井控系统状态数据中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的井系统，其中远离本地控制单元和井场的位置包括在十分之一英里和十英里之间的距离。
10.一种用于启动井眼安全装置的方法，包括以下步骤：
在井场处接收来自远离井场的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号；
基于信号的接收，启动用于井眼安全装置的动力单元；和
基于动力单元的启动，致动井眼安全装置以关闭井场处的井眼。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述视线空气传播无线信号在能够通信地连接到所述动力单元的本地控制单元处被接收。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述井眼安全装置包括BOP堆，所述BOP堆包括连接到所述动力单元的防喷器，所述动力单元包括液压动力单元，所述液压动力单元以流体连通的方式连接到所述BOP堆的防喷器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述本地控制单元能够通信地连接到所述液压动力单元的至少一个阀。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：
基于所述信号的接收，从本地控制单元产生能够操作以调节所述液压动力单元的所述至少一个阀的命令。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括以下步骤：
基于调节所述液压动力单元的至少一个阀，利用所述防喷器关闭所述井眼；和
利用防喷器防止油气流体从井眼流出。
16.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：
将数据从所述本地控制单元无线地发送给所述远程控制单元，从本地控制单元发送给远程控制单元的数据包括以下数据中的至少一个：井安全装置接收到命令的确认、井安全装置的致动的确认、关井事件的状态、或井数据。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述井数据包括与所述井场相关联的压力、温度或井控设备状态数据中的至少一个。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，在井场处接收来自远离所述井场的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号包括：
在所述井场处接收来自位于在十分之一英里至十英里之间的距离处的远程安全控制装置的视线无线空气传播信号。
19.一种远程启动式关井系统，包括：
包括至少一个防喷器的BOP堆；
液压动力单元，其以流体连通的方式连接到防喷器；
本地控制单元，其能够通信地连接到液压动力单元；以及
远程控制单元，其被构造为在远离本地控制单元的位置处无线地通信视线空气传播无线信号，以发起从本地控制单元到液压动力单元的命令，从而致动防喷器以关闭井眼。
20.根据权利要求19所述的远程启动式关井系统，其中所述本地控制单元能够通信地连接到所述液压动力单元的至少一个阀，并且来自所述本地控制单元的命令能够操作以调节所述液压动力单元的至少一个阀。
21.根据权利要求19所述的远程启动式关井系统，其中所述防喷器被构造成关闭所述井眼以防止油气流体从井眼流出。
22.根据权利要求19所述的远程启动式关井系统，其中，所述本地控制单元被构造为将无线数据发送给远程控制单元，从本地控制单元发送给远程控制单元的无线数据包括以下数据中的至少一个：BOP堆接收到命令的确认、BOP堆的致动的确认、关井事件的状态、井数据、或井控设备状态。
23.根据权利要求22所述的远程启动式关井系统，其中所述井数据包括与井场相关联的压力、温度或井控设备状态数据中的至少一个。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |