CN109642587A - 用于向井压力控制装置供应动力流体的方法和系统 - Google Patents
用于向井压力控制装置供应动力流体的方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
用于井压力控制装置的动力流体供应系统，包括在井压力控制装置中的液压流体蓄能器的流体出口和液压油缸之间液压连通的控制阀歧管。加压气体蓄能器与液压流体蓄能器的流体入口流体连通。加压气体供应导管从加压气体蓄能器延伸到加压气体源。
Description
背景技术
本公开涉及海底井压力控制装置领域，例如防喷器(BOP)。更具体地，本公开涉及用于供应受压动力流体，以操作防喷器(例如海底防喷器)的各种元件的方法和系统。
本领域中已知的海上井眼钻井技术包括使用压力控制装置(例如防喷器(BOP))，其设置在水底附近并且连接到设置在井中的表面管道或套管的上端。BOP可包括一组或多组可逆操作的闭合和密封元件，例如“全封闭防喷器闸板”，其完全封闭BOP壳体的内孔，以在液压方面将井与BOP壳体中的全封闭防喷器闸板隔离。可以提供“剪切闸板”以使得能够切割设置在BOP壳体中的孔内的导管和/或钻孔工具，并且随后关闭以在液压方面隔离该井。环形密封件，例如闭合和密封元件构造成密封管道外部(“管道闸板”)而不损坏管道，可以在需要液压隔离井时使用，同时使得导管(诸如钻杆或钻孔工具)通过BOP外壳。
前述类型的闭合和密封元件中的每一个可以相对成对地设置在BOP壳体上，并且可以由相应的液压油缸操作。用于操作各种液压油缸的液压流体压力，可以通过从控制阀歧管延伸到水面上的钻井平台的液压流体管线来控制，并且通过提供多个蓄能器来控制，每个蓄能器具有受压液压流体和气体(例如氮气)，在必须关闭BOP中的闭合和密封元件中的任何一个或多个的情况下，快速供应相对大量的流体。即使在液压流体管线被堵塞或断开的情况下，蓄能器也可以供应受压液压流体。
图1中示出了本领域中已知的BOP动力流体系统的示意图。液压流体管线10从控制阀歧管14延伸到水面上的平台(图1A)。受压液压流体可以由平台上的设备(未示出)提供，以操作控制阀歧管14中的控制阀，并且在有必要关闭BOP组中的各种密封元件(未单独示出)时，提供操作闸板16所需的部分或全部受压液压流体量(图1A)。多个蓄能器12可以设置在控制阀歧管14附近。每个蓄能器12可以包括其中具有隔膜或其他流体隔离屏障的压力容器，其中每个蓄能器12的内部容积的一部分可以在在流体分离屏障的一侧填充有液压动力流体，并且在流体分离屏障的另一侧填充有气体，例如氮气。每个蓄能器12的充气部分被加压到某个量，这个量与布置BOP组的水深度和使液压流体从蓄能器12移位以操作闸板所需的操作压力相关。因此，实际上，气体充气压力相对于水深度增加，因为闸板16必须克服水的流体静压力以便操作。
在本领域已知的许多BOP动力流体系统中，气体预充压力是固定的。可以通过选择合适数量的蓄能器，并用液压动力流体将每个蓄能器填充到其总内部容积的选定分数，来解决闸板闭合压力、气体膨胀压力损失和需要克服的流体静压力。在这种系统中，必须在将BOP设定在水底附近之前选择蓄压器气体压力。因此，蓄能器中的最大可用增压压力受到蓄压器压力容器的压力容量的限制。存在具有补偿外部流体静压力的增压压力的蓄能器，但由于通过压力补偿器泄漏的风险而不经常使用。需要一种用于BOP和BOP组的改进的液压动力流体操作系统。
附图说明
图1A示出了井眼钻井系统的示例性实施例，其包括压力控制装置，所述压力控制装置包括一个或多个闸板致动防喷器(BOP)。
图1示出了在本公开之前的本领域中已知的液压动力流体系统。
图2示出了本公开的液压动力流体系统的示例性实施例。
具体实施方式
图1A示出了根据本公开的各个方面的示例性实施例的钻井系统，其可以使用井压力控制装置，即闸板致动的BOP。示出的钻井船110漂浮在水体113上；在其他实施例中，钻井船可以是底部支撑的。在水底117下方钻出的井眼122可配备有根据本公开的井压力控制装置。井口115定位在水底(海底)117附近，其限定了海底地层118的上表面或“泥线”，井眼122延伸穿过该海底地层118。钻柱119和相关的钻头120悬挂在安装在钻井船110上的井架121上。钻柱119如图1A所示，从井架121延伸到井眼122的底部。一段结构壳体127从井口115延伸到井眼122中的底部沉积物118中的选定深度。钻柱119嵌套在立管123中，所述立管123位于防喷器(BOP)组124的上端和钻井船110之间。BOP组124可以以其下端安装到井口115的上端。
在立管123的每个端部处可以存在旋转连接器，例如球形接头125。立管123可以通过本技术领域熟知类型的低位海下立管组件LMRP连接到BOP组124的上端。
钻台130可以形成钻井船110的一部分；钻台130可以由下部结构132支撑。立管123可以通过在张紧器环138和下部结构132或钻台130之间延伸的张紧线136保持张紧。可以在立管123上端附近设置滑动接头134，使得立管123能够适应钻井船110的“起伏”，“起伏”则是水面高度相对于水底117变化的结果。
将参考图1和图2进一步解释BOP组124的某些特征。为了限定本公开的范围，BOP组124可包括至少一个流体压力致动的闭合元件(图1和图2中的闸板16)，其在致动时关闭BOP组124的中心孔(未单独示出)。BOP组124的各种实施例中可以有不止一个这样的闭合元件，包括众所周知的布置，其中相对成对的这种闭合元件在被致动时，朝向BOP组124的中心延伸，以闭合中心孔。
仅提供图1A中所示的示例性钻井系统，以示出在海洋钻井系统中BOP或BOP组可以定位的位置。参考图1描述的钻井方法和部件不旨在限制本公开的范围(当其涉及BOP和BOP组时)。
图2中示出了根据本公开的BOP动力流体系统的示意图。液压流体管线10从控制阀歧管14延伸到水面上的平台(例如图1A中的钻井船110)。受压液压流体可以由平台(例如图1中的钻井船110)上的设备(未示出)提供，用以操作控制阀歧管14中的控制阀，并且在有必要关闭BOP(参见图1A中的124)中的多个密封元件(未单独示出)时，提供操作闸板16所需的部分或全部受压液压流体量。多个蓄能器12可以设置在控制阀歧管14附近。每个蓄能器12可以基本上完全充满液压动力流体。每个蓄能器12的流体出口可以连接到控制阀歧管14中的合适端口，因此当需要操作部分或全部BOP(图1A中的124)时，其可用于操作闸板16。
每个蓄能器12的流体入口可以连接到加压气体蓄能器18。加压气体蓄能器18可以通过流动管线20流体连通到平台(图1A中的110)上的源或加压气体(未示出)中。在组装BOP(图1A中的124)或BOP组和钻井立管(图1A中的123)期间，因为BOP组(图1A中的124)包括操作闸板16、蓄能器12、控制阀歧管14，并且加压气体存储器18下降到水中，可以从平台(图1A中的110)通过流动管线20供应气体(例如氮气、空气或其他惰性气体)，以将加压气体蓄能器18中的气体压力维持在与水深有关的选定预充压力下。因为蓄能器12、18不必预先充气到与BOP或BOP组(图1A中的124)的最终水深相关的压力，所以蓄能器12、18的爆破压力容量可以显著降低，与本公开之前的本领域已知的蓄能器形成对比。
在完成对井的操作之后，当包括闸板16、控制阀歧管14和蓄能器12、18的BOP(图1A中的124)从水底附近升高到水面，在加压气体存储器18中的气体压力可以逐渐释放，使得蓄能器12、18中的压力不超过蓄能器12、18的安全内部压力容量。
根据本公开的系统的优点可包括以下中的一个或多个。预充压力是可变的，使得在立管和BOP运行期间可以调节最终关闭压力(闸板16完全关闭)，而不是在组装立管/BOP之前需要完全预充压蓄能器12。各个蓄能器12可以更小，因为所有蓄能器容积都可以用于流体。在井眼操作期间可以保持和改变充气压力。蓄水器尺寸不考虑水深因素。中央储气库可以实现特定情况的闸板致动顺序。所需要的蓄能器12可能更少，因为它们可能最初基本上完全充满液压流体。由于不需要在表面上具有高压充压装置，因此可以提高操作的安全性。
虽然已经根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计出不脱离本公开的本发明的范围的其他实施例。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求限制。
Claims (9)
1.一种用于井压力控制装置的动力流体供应系统，包括：
控制阀歧管，其在至少一个液压流体蓄能器的流体出口与至少一个井压力控制装置中的液压油缸之间进行液压连通；
加压气体蓄能器，与至少一个液压流体蓄能器的流体入口流体连通；和
加压气体供应导管，从加压气体蓄能器延伸到加压气体源。
2.如权利要求1所述的装置，还包括从控制阀歧管延伸的液压流体管线，和加压液压流体源。
3.如权利要求1所述的装置，还包括多个液压流体蓄能器，每个液压流体蓄能器在其出口处与控制阀歧管液压连通，多个液压流体蓄能器中的每一个在其入口处与加压气体蓄能器流体连通。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，井压力控制装置包括多个与控制阀歧管流体连通的液压油缸。
5.一种用于将井压力控制装置安装到海底井上的方法，包括：
将井压力控制装置降低到水体中，直到井压力控制装置到达主体或水中的选定深度，所述井压力控制装置包括控制阀歧管、加压气体蓄能器和加压气体供应导管，其中所述控制阀歧管在井压力控制装置中的至少一个液压流体蓄能器的流体出口和至少一个液压油缸之间液压连通，所述加压气体蓄能器与至少一个液压流体蓄能器的流体入口流体连通，所述加压气体供应导管从加压气体蓄能器延伸到加压气体源，所述加压气体源在水体表面的平台上；
将井压力控制装置连接到井口；并且
通过将气体从加压气体源移动到加压气体蓄能器来调节加压气体蓄能器中的气体压力，以在其中保持与所选择的水体中深度相关的选定压力。
6.如权利要求5所述的方法，还包括将多个液压流体蓄能器降低到水体中，每个液压流体蓄能器在其出口处与控制阀歧管液压连通，所述多个液压流体蓄能器中的每一个在其入口处与加压气体蓄能器流体连通。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述井压力控制装置包括与所述控制阀歧管流体连通的多个液压油缸。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，降低井压力控制装置包括将井压力控制装置连接到海洋立管的纵向端，并将海洋立管从水体表面上的平台加长。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述井压力控制装置包括防喷器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |