水平式採油樹的安全閥的製作方法
2023-11-04 03:07:22
專利名稱：水平式採油樹的安全閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及海底採油樹的安全閥，特別涉及水平的海底採油樹安全閥。
由於採用水平式採油樹所降低的成本已超過了慣用技術，使它很快成為海底完井的規範。如在1993年11月號「近海國際期刊」(Offshore International Magazine)中由Leonard Le Blanc編寫的題為「水平式採油樹提供快速的井筒進尺，節約25％的成本」一文中所報告的，當海底完井進入深海時，節約的成本顯著增長至25％。水平井口也能供在慣用技術中應用於較大的完井，使得能由較少的油井開發出一塊油田。然而，在修井之後與投產之前隔離水平井口的慣用方法是採用在油管懸掛器中設置電纜插頭的方法，它可能要化數年的時間。按照一些較大石油公司的觀點這是一種不太理想的方法。其中的一個特殊問題就是在投產前拔出插頭相當困難並且確實危險。經常會發現這類插頭很難去除，它能增加相當多的實習費用。
本發明的目的在於為減輕或消除與現有裝置和方法相關的至少一項缺陷，提供一種井孔隔離的改進裝置與方法。
它是採用一種兩部分安全閥的系統來實現的。第一部分包括一個保留在井口內的閥門機構，它常態偏置於封閉的位置。在投產的全部時間閥門保留在井口中，並能通過鎖閉第二部分使其驅動至開通的位置，第二部分包括控制電纜和一個可動的閥驅動器，它可在修井時從海面操縱以區動井口內的閥門開通。它與電纜組的插頭相比，提供了修井期間的更大安全，並且還能更加安全地重新進入井內。
按照本發明的一種方式，所提供的水平式採油樹的安全閥系統包括，一個第一安全閥部分，配置在所述的採油樹中，並有一個可在開通與關閉位置之間移動的閥門部件，一個第二安全閥部分，可安全鬆開所述第一閥門部分，並有一個可動閥門部件的驅動裝置，用它使此時的所述第一和第二閥門部分安全地結合在一起，所述閥門部件驅動裝置由控制信號引起反應，去驅動所述閥門部件從封閉的位置移至開通的位置。
按照本發明的另一種方式，所提供的水平式採油樹的安全閥包括一個第一安全閥部分，包含設置在採油樹中的可動閥門裝置，設置在所述第一閥門部分中的第一彈性偏壓裝置，它與可動閥門裝置結合，促使所述可動閥門裝置處於封閉位置。
一個第二安全閥部分，它適合於通過鎖閉裝置使所述第一閥門部分安全放鬆，所述鎖閉裝置具有分別與所述第一和第二閥門部分結合的第一和第二鎖閉部分，所述第二閥門部分具有一個彈性偏壓部件，它適合於當所述第一和第二安全閥部分安全地接合在一起時與所述可動閥門裝置耦合，所述彈性偏壓部件由一驅動力產生反應，當所述驅動在出現時，它推動所述可動閥門裝置達到開通的位置，在沒有所述驅動力時，所述第一彈性偏壓裝置以及所述彈性偏壓部件促使所述閥門裝置達到封閉的位置。
所述可動閥門裝置最好是一個帶孔的球閥，所述帶孔球閥有一個中心通孔，其可動位置對應於在封閉位置與經90°到達開通位置之間的驅動力。
所述第一部分的彈性偏壓裝置通常是由一個線繞彈簧來實現的。
球閥設置在一個球殼中，球體有一對在球面上加工的縫隙，以供安裝樞軸，使球體可軸向及可旋轉移動。縫隙設計成與穿透球體的軸孔成45°角。
實現閉鎖裝置的最好方案是，由一個位於所述第二部分底部的多個軸指以及一個配置在所述第一閥門部分頂部的圓周閉鎖面組成。通常為十六個軸指。
軸指可徑向移動，使之能與閉鎖面接合，而第二閥門部分包含有在第一和第二閥門部分接合之後能夠驅使所述軸指鎖定位置的裝置。通常的實現方法是，通過一個液壓孔和一條液壓線向所述第二閥門部分施加增壓的液壓流體，使之驅使一個鎖閂向下鎖定以確保鎖指被卡定在閉鎖面上，從而將第一和第二閥門部分鎖固在一起。鎖閂還能向上驅動使鎖指鬆開，以便於斷開第一和第二閥門部分。
在通常情況下，第二閥門部分包含有一個可在非使用位置和使用位置之間移動的閥門驅動元件，前一位置用以保持閥門封閉，後一位置用以接合閥門載架使閥門經90°設置在開通的位置，所述閥門接合裝置要和一個彈性偏壓裝置結合成在常態下推動接合裝置與球閥脫離接合。有一條液壓線與接合裝置結合，當增壓的液壓流體通過接合裝置向彈性偏壓裝置施壓克服了彈性力，並推動球閥旋轉使其固定在一個開通的位置。
在通常情況下，為了接合球閥，鎖閂彈簧和鎖閂彈簧推動器是圍繞著接合裝置和彈性偏壓裝置同心配置的。
按照本發明的另一種方式，提供了隔離井口以及能夠重返油井的一種方法，所包括的步驟提供一個帶可動閥門裝置的第一閥門部分的水平式採油樹，其中提供由第一閥門部分分離出的第二閥門部分，以及提供所述的帶有流體控制線的第二閥門部分，使所述第一與第二閥門部分相連接，以及驅動所述第二閥門部分中的可動部件去移動並接合所述第一閥門部分中的閥門裝置，由此在出現一個驅動力時所述閥門裝置從一個封閉位置移至一個開通位置，並且所述第一和第二部分包含有彈性偏壓裝置，用於封閉閥門以及在未出現所述驅動力時放鬆閥門。
本發明的這些以及其它方式從下面結合附圖的描述中可以了解清楚，其中
圖1為本發明一項實施例的水平式採油樹安全閥的概略圖示，它示出分開的第一和第二閥門部分；圖2示出當閥門封閉、鎖閂在一起時的圖1部分，以及圖3與圖2類似，但示出驅動至開通閥門的上部，閥門處於開通位置。
首先對圖1進行標註，用標號10總的表示水平式採油樹的內部套組情況，並用標號12總的表示安全閥門操作件。以後將會詳細描述，就會懂得操作件12可被移動地與水平式採油樹內部套組件10銜接合，藉此在水平式採油樹中所包含的安全閥能夠根據來自地面的液壓控制信號開通與關閉。
為了便於了解，將首先描述水平式採油樹的內部組套件10，然後描述安全閥操作件12，將要描述圖2所示它們是如何組合鎖閂的，然後還要描述它們是如何組合起來去操縱以及驅動閥門開通或封閉的。
水平式採油樹的內部組套件包含有一個外腔14，它有一個用虛線表示的鎖閂面14。人們會了解鎖閂面14一般都是特定廠家獨特加工的，取決於水平式採油樹的類型，各廠家製造的互不相同。人們還會了解本發明提供的採油樹內部組套件要切合特定製造廠家的特定鎖閂面而會有差異。
影線所表示的部分通稱為較低的或第一閥門部分16，儘管在圖1中剖析部分僅僅示出它的一半。在16部分中一個帶孔球閥18有平面20，圖中示出了其中之一，在其內加工了一條縫隙(為了清晰起見未予示出)供容納插口22(僅示出了其中之一)，它使閥門能夠軸向移動，並能按後面就要詳細描述的使之圍繞其軸24旋轉在開通和封閉的位置之間。
球體部件18與上座26接觸。插口22從一固定的球體運轉心軸32延伸，它為下閥門承載座34限定，在一個小腔36中配置了繞線彈簧38，它向上座26推壓球閥18。上球閥座26包含在鎖閂環之中，總的以標號40表示，它與球體殼30接合，在圖1中能夠看清。這樣的組合體被封裝成一個結構上的鎖閂帽42，它又被一個絲扣緊固件43緊連到一個外層下閥門腔44上。
鎖閂腔40、球體殼30、球體部分18以及下閥門承載座34是可相對於插口22與運轉心軸32軸向移動的，並且，要描述的是，當球閥向下軸向移動的同時，它從圖1所示的封閉位置旋轉至圖3所示的封閉位置。
現在就要對安全閥操作件進行標註，它用標號12作總的標記。從圖1看出，它也是一塊剖析部分並且總體上是一個管狀部件，它有一個頂下件用標號50作總體標記，頂下件50與一個外圓柱套管52配合。頂下件50包含液壓流管線56，它適合與液壓流體管線56配合，用以接收液壓流體去驅動可動的內套管，後面將對此進行詳述。
頂下件腔體50被可動內套管62、環狀空腔64和65限定。
鎖閂保持環68被配置在環狀臺54的底部，載體16操縱鎖閂指70，圖中僅示出其一。鎖閂指70裝在至環68的支樞點72上，並可在第一位置(以實線表示的鎖閂位置)與第二位置(以虛線表示的非鎖閂位置)之間繞樞軸轉動。頂下件腔體50與一鎖閂活塞74接合，活塞74被中間環54、套管50以及外環狀空腔76限定。鎖閂活塞74被緊固在一個鎖緊部件80上，使鎖閂指70鎖定在鎖閂環90上。
圖1所示位置為未接合位置，可動內套管62和環68是在上部位置，使得運行鎖閂指70能夠圍繞樞軸點72自由樞轉，這就便於與採油樹內部鎖閂環的接合，以提供如在圖2中能夠看清的接合位置，這將在後面予以詳述。
現在對圖2進行標註，圖2中示出的安全閥部分10和12是按接合位置描繪的。在此接合位置將會看到鎖閂指70全部與鎖閂面40相接合。在此位置上會看到未向液壓線施加了液壓，球閥18保持在封閉位置。為了緊固部分10和12之間的接合必需施加液壓使鎖閂指70緊固定位。這是通過經液壓管線58施壓實現的，液壓管線58迫使鎖閂活塞74和緊固部件80向外施加彈簧力。一旦如圖2所示操作件接合到水平式採油樹上，球閥18便能被驅動至一個開通的位置。
這是通過管道56施加液實現的，它使流體壓力施加在所示位置86的內套筒62頂部的平臺85上，這樣迫使套筒62下降。套筒62、鎖閂指70、鎖閂面載體40以及上球閥座26通過閥門帽42對著球閥18的外表面向下施壓。這就迫使球閥部件軸向向下，如在申請號為No.PCT/GB93/01110的同期發表的國際專利申請中所述，球體是通過閥門縫隙和插口22以45°角的路徑移動的，它迫使球閥從圖2所示位置經90°旋轉至圖3所示位置，由此球閥孔19便取向在垂直位置，使其能夠通過井口進入。
人們會意識到，球閥只有當向液壓管線84加壓時才是開通的。
當來自井口採油樹的操作結束，給操作件12的液壓也就停止；彈簧38首先迫使內套筒62向上，結果使球閥部件18上的壓力被消除，繞線彈簧38推動底閥部件34迫使閥門向上再沿45°路徑旋轉閥門從開通位置回到封閉位置。與此同時，通過液壓管線82的壓力為不連續的並通過閥孔84施加壓力推動鎖閂活塞74和緊固件80向上，使得鎖固件80和鎖閂面90頂部之間不連續地接觸著，使在操作件12上有一向上的拉力能夠從鎖閂環40上鬆開鎖閂指70，如此則操作件12能被取至海面，留下的井口被封閉，從而又回到圖1的位置。
對上述實施例的各種變換均不脫離本發明的範圍。首先會了解到，球閥部件可被任何其它合適的閥門所取代，例如舌形閥或滾柱閥，它們能夠在跟接一個分開的閥門部件後被驅動至開通與封閉。鎖閂機構可被任何其它合適的諸如J形縫隙機構所取代，操作件可用壓縮空氣或電氣驅動，而不用液壓。
本發明的主要優點在於它無需在管道掛勾中裝設井孔插頭，並能在修井之後與投產之前使井口隔離，當用一個操作器部件簡易地鎖入採油樹時就要求進行這樣的操作。這便於更安全地重返井孔。
權利要求
1.一種水平式採油樹的安全閥系統，其特徵在於，它包括一個第一安全閥部分，配置在所述的採油樹上，具有一個在開通和封閉位置之間可活動的閥門部件，一個第二安全閥部分對所述第一安全閥部分可松解固接，具有一個可活動的閥門部件驅動裝置，藉此，當所述的第一第二安全閥部分固接在一起時，所述的閥門部件驅動裝置對控制信號作出反應，驅動所述閥門部件從封閉位置移動至開通位置。
2.一種水平式採油樹的安全閥，其特徵在於，它包括第一安全閥部分包含有位於採油樹的可動閥門裝置，位於所述第一安全閥部分的第一彈性偏壓裝置並連接至可動閥門裝置推動所述可動閥門裝置達到封閉位置，第二安全閥部分適合於用鎖閂裝置與所述第一閥門部分作可松解的固接，所述鎖閂裝置具有分別的第一和第二鎖閂部分連接到所述第一和第二閥門部分，所述第二安全閥部分具有一個適合於當所述第一和第二安全閥部分固接在一起時對所述可動閥門裝置連接的彈性偏壓部件；當所述的驅動力出現時，對在此施加的驅動力作出反應的所述彈性偏壓部件推動所述可動的閥門裝置到開通位置；當所述的驅動力不出現時，所述的第一彈性偏壓裝置和所述彈性偏壓部件推動所述閥門裝置到封閉位置。
3.按照權利要求1所述的閥門，其特徵在於，其中所述可動閥門裝置是一個帶孔的球閥，當對從封閉位置經過90°到達開通位置之間的驅動力作可動反應時，所述帶孔球閥有一個中央穿孔。
4.按照權利要求1或2所述的閥門，其特徵在於，其中所述第一部分彈性偏壓裝置是用一個繞線彈簧實現的。
5.按照權利要求2至4的任一項所述的閥門，其特徵在於，其中的球閥設置在一個球殼內，球體有一對加工成面狀的縫隙，用以容納樞軸，圍繞著它球體可軸向並可旋轉地移動。
6.按照權利要求2至4的任一項所述的閥門，其特徵在於，其中的鎖閂裝置是由設置在所述第二部分底部的多個軸指和配置在所述第一閥門部分頂部的一個圓周鎖閉面來實施的，通常有十六個軸指。
7.按照權利要求6所述的閥門，其特徵在於，其中的軸指可徑向移動以使其與鎖閉面接合，第二閥門部分包含有在第一和第二閥門部分接合之後可驅動所述軸指位置緊固的裝置。
8.按照權利要求7所述的閥門，其特徵在於，其中所述的可驅動裝置是應用增壓的液壓流經一個液壓口和一條液壓線向所述第二閥門部分進行驅動，驅動一個鎖閂向下鎖固以確保鎖閂指緊固在鎖閂面上，從而使第一和第二閥門部分鎖固在一起。
9.按照權利要求2至8的任一項所述的閥門，其特徵在於，其中第二閥門部分包含一個閥門驅動件，可在一個非使用位置和一個使用位置之間移動，非使用位置閥門保持封閉，使用位置時所述閥門驅動件接合閥門載體經90°使閥門定位在一個開通的位置上，所述閥門接合裝置連接至一個彈性偏壓裝置使在常態下推動接合裝置從球閥脫開。
10.按照權利要求9所述的閥門，其特徵在於，其中的一條液壓線與接合裝置連接，並當增壓的液流使接合裝置對彈性偏壓裝置施力克服彈性力並推動球閥座時，球閥轉至一個開通位置。
11.按照權利要求9或10所述的閥門，其特徵在於，其中鎖閂彈簧或鎖閂彈簧推動器是同心設置在接合裝置和彈性偏壓裝置的周圍以供接合球閥。
12.一種隔離井口並能重進井孔的方法，其特徵在於，它所包括的步驟有，提供一個具有在其中帶可動閥門裝置的第一閥門部分的水平式採油樹，提供一個從第一閥門部分分開出來的第二閥門部分，並提供具有流體控制線的所述第二閥門部分，接合所述第一和第二閥門部分，以及驅動在所述第二閥門部分中的一個可動部件以移動接合在所述第一閥門部件中的所述閥門裝置，從而，在出現一個驅動力時，所述閥門裝置從一個封閉位置移至一個開通位置，而所述第一和第二部分包含彈性偏壓裝置，用於封閉閥門，並當所述的力不出現時放鬆閥門。
全文摘要
所述用於水平式海底採油樹的一種安全閥採用了一種兩部分的安全閥系統。第一部分包含的一套閥門機構保留在井口並在常態偏壓成封閉位置。該閥門機構在投產的全部時間都保留在井口，並能通過鎖入第二部分被驅動至開通位置，第二部分包含控制電纜和一套可動閥門驅動器，它可在修井時從海面操縱驅動井口部分的閥門開通。它與設置電纜插頭相比，提供了修井期的更大安全。還能更安全地重新進入井孔。
文檔編號E21B34/00GK1138360SQ9419459
公開日1996年12月18日 申請日期1994年12月21日 優先權日1993年12月21日
發明者傑弗裡·查理·愛德華 申請人:愛克斯普北海有限責任公司