套管阀的制作方法
【专利说明】套管阀
[0001]本申请为申请日2011年7月20、申请号201180041713.7且发明名称为“用于井的安全机构、包括该安全机构的井及相关方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于井的安全机构(例如，阀、套筒、封隔器或插塞)、一种包括该安全机构的井、以及用于改善井的安全性的方法，尤其但不排他性地涉及海底碳氢化合物井。
【背景技术】
[0003]近年来，油和气已经从超过Ikm量级的非常深的水区中的海底井(subsea well)内重新获得。这对于在这样深处中钻探、固定、提取和放弃井提出了许多技术问题。
[0004]在井的完整性上出现问题的情况下，众所周知使用井口装置(wellheadapparatus)控制系统来关闭井，以防止井出现危险的井喷或大量的碳氢化合物损失。防喷器(BOP)位于海底井的顶部处、在海床处，并且可以由控制室激活以关闭井，或者能够适合于自动检测井喷并且关闭。如果控制室出现了故障，遥控潜水车辆(ROV)将可以直接激活海床处的BOP以关闭井。
[0005]在已竣工的井中，在井的顶部处不是设置BOP而是设置“圣诞”树状物(tree)，并且在井内的“井底”处通常增加地下安全阀(SSV)。如果“圣诞”树状物与控制平台、钻探装备或船失去联系，则SSV通常被激活以封闭并且关闭井。
[0006]尽管有这些已知的安全控制，事故仍然发生并且最近的实例是在来自诸如墨西哥湾中的海底井的灾难性的井喷，产生巨大的爆炸，造成生命损失、钻探装备的损失以及大量和持续的油流入墨西哥湾，威胁野生动植物和海洋产业。
[0007]尽管该灾难的具体原因目前不清楚，但是一些方面可以被观察到:由钻探装备控制的紧急断开系统未能密封井并且使船与井分离；在海床处的死人(dead-man)/AMF系统未能密封井；随后的遥控车辆(ROV)干预也未能激活BOP上的安全机构。无疑地，在防喷器上主要聚焦的传统系统在爆炸的时候未激活并且在控制通信与钻探装备一起丢失之后也未能遏制油流入海中。
[0008]因此，需要改善油井的安全性，尤其是需要改善位于深水区域中的油井的安全性。
[0009]考虑到连通和控制井内工具(即，井中的工具)的困难性(尤其在通信被切断的情况下)，人们可能考虑为位于海床处的BOP提供其他的切断机构。但是，本发明的发明人已经注意到，此时增加更多的设备将是极其困难的，因为它将增加此时所放置的部件的大小和高度，这一在安装之前就将对于钻探装备是难以适应的。此外，虽然这将增加其他保护措施，但是它在很大程度上具有与现有安全系统相同的概念。甚至，增大控制系统的复杂性以支持这些额外的特征可能潜在地对整个系统的可靠性具有不利影响，而不是增大所提供的安全性水平。
[0010]在增加用于装置的其他传统控制机构(例如，阀或井内传感器)的情况下，本发明的发明人还注意到局限性，因为万一发生井喷，这些装置可能由于没有使压力波动以控制压力驱动的装置或者由于线路的失控而失去运行能力。
[0011]因此，对于普通技术人员而言，设计可以实际地增加到已经设置在油井中的安全系统上的其他安全系统是困难的。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于缓解现有技术中的问题，并且更好地改善井中的安全性。
[0013]根据本发明的第一方面，提供了一种安全机构，包括:
[0014]阻挡构件(obstructing member)，所述阻挡构件能够在允许流体流动的第一位置和限制流体流动的第二位置之间移动，通常地，所述阻挡构件能够从允许流体流动的第一位置移动到限制流体流动的第二位置；
[0015]移动机构；
[0016]以及，适合于接收无线信号的无线接收器(通常为适合于接收并且通常发送无线信号的收发器)；
[0017]其中，所述移动机构可操作成响应于由所述无线接收器接收到的所述信号的变化，将所述阻挡构件从所述第一位置和所述第二位置中的一个位置移动到所述第一位置和所述第二位置中的另一位置。
[0018]因此，阻挡构件可以在某些实施例中起始于第一位置或第二位置。
[0019]提供收发器时，收发器通常是具有接收器功能和发射器功能的单个设备；但是原则上，分离的接收器和分离的发射器可以被提供。尽管如此，当接收器和发射器一起设置在某一位置处时，被认为是如本文中所描述的收发器。
[0020]继电器和中继器可以用于使无限信号利于从一位置传输到另一位置。
[0021]本发明还提供了一种根据本发明的第一方面的至少一个安全机构的井。
[0022]通常地，井具有井口。
[0023]因此，本发明提供了显著的优点，因为它可以响应于无线信号而移动(通常关闭)阻挡构件(例如，阀、封隔器、套筒或插塞)。值得注意地，这不依赖在井和井口装置(例如，Β0Ρ)之间的控制线路(例如，液压管线或电缆)的提供。因此万一发生灾难性的井喷或爆炸，无线信号可以仅通过将通常在井的顶部处的井口装置与无线发射器(其将发送适当的信号)相连接被发送给阀。对于某些实施例，无线发射器可以安装在井口装置上。的确，因为无线信号不要求完好无损的控制线路以便关闭阀，所以即使井口装置已经遭受大量的损坏和/或液压管线、电缆或其他控制线路已经被损坏并且传统的安全系统已经失去了所有的功能，这也可以被实现。因此，这排除了当前对起作用的BOP/井口装置的依赖，以避免油、气或其他井流体流入海中。
[0024]在某些实施例中，发射器可以设置成井口装置的一部分。
[0025]正如在本文中所使用的井口装置包括但不局限于井口、管道和/或套管悬挂器、Β0Ρ、电缆/连续油管润滑器、导向基座、井树状物、树状物构架、井盖、防尘盖和/或井遮蓬。
[0026]通常地，井口在钻孔的顶部处提供了密封接口。通常地，在井口处或在井口以上多达20-30m的任一件设备或装置出于该目的可以被认为是井口装置。
[0027]所述的“信号的变化”可以是已接收到的不同信号，或者可以是在控制信号以前没有被接收到的地方接收到控制信号，并且还可以是在信号以前被接收到的地方失去信号。因此，在后一种情况下，安全机构可以适合于当无线通信失去(其可能由于紧急情况而发生)时操作，而不是必须要求主动发送控制信号来操作安全机构。
[0028]的确，本发明更一般地提供了一种收发器，所述收发器配置成在紧急情况已经发生之后激活并且发送信号，正如本文中所限定的。
[0029]在优选的实施例中，收发器是声收发器并且控制信号是声控制信号。在可替代的实施例中，收发器可以是电磁收发器，并且信号是电磁信号。组合能够被提供:例如，可以通过声信号传播一部分距离，通过电磁信号传播一部分距离，通过电缆传播一部分距离，和/或通过纤维光缆传播一部分距离；必要时，全部使用收发器。
[0030]声信号可以通过细长构件或者通过井流体或细长构件和井流体的组合进行发送。为了通过流体发送声信号，可以使用压力脉冲发生器或泥浆脉冲发生器。
[0031]优选地，阻挡构件从第一位置移动到第二位置。
[0032]优选地，安全机构包含电池。
[0033]安全机构通常部署在海底。
[0034]收发器包括发射器和接收器。发射器的提供使信号能够从安全机构发送到控制器(例如，控制信号的确认或激活的确认)。
[0035]安全机构可以设置在钻柱、完井管柱、套管柱或任何其他的细长构件上，或者设置在井中的已装套管的或未装套管的部分内部的子组件上。安全机构可以与BOP或井口、树状物、或者井盖用在相同的井内，并且除了传统的地下安全阀以外，可以设置安全机构。
[0036]通常地，设置多个安全机构。
[0037]收发器可以与移动机构间隔开并且通过传统装置(例如，液压管线或电缆)与传感器连接。这使无线信号能够在更小的距离上传输。例如，无线信号可以从井口装置传输到井的顶部下方多达100m、有时小于50m或