Оборудование подводного морского устья скважины
Изобретение относится к оборудованию подводного морского устья скважины. Техническим результатом является упрощение конструкции и эксплуатации устройства за счет исключения необходимости использования клапанов с дистанционным управлением. Предложено крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины, содержащее первые крепежные средства для закрепления устройства (36) подвеса в первом положении и вторые крепежные средства для закрепления устройства подвеса (36) во втором положении. Причем первые крепежные средства размещены, при использовании, с образованием канала текучей среды по внешней поверхности уплотнения устройства (36) подвеса при сохранении устройства (36) подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда имеет возможность протекать вокруг внешней поверхности уплотнения устройства (36) подвеса. А вторые крепежные средства содержат устройство зажима для обеспечения уплотнения вокруг устройства (36) подвеса при закреплении устройства (36) подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности протекать вокруг внешней поверхности уплотнения устройства (36) подвеса. Кроме того, первые крепежные средства выполнены с возможностью закрепления устройства (36) подвеса в одном продольном направлении и с возможностью перемещения устройства (36) подвеса во втором противоположном продольном направлении. При этом устройство (36) подвеса содержит множество первых продольных ребер, расположенных ниже внешней поверхности уплотнения, и множество вторых продольных ребер, расположенных выше внешней поверхности уплотнения, таким образом, что в первом положении канал текучей среды, образованный по внешней поверхности уплотнения устройства (36) подвеса, обеспечен через указанное множество первых продольных ребер и через указанное множество вторых продольных ребер. Предложены также оборудование подводного морского устья скважины, содержащее указанное крепежное устройство, и способ закрепления устройства подвеса (36) внутри указанного оборудования (10). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к оборудованию подводного морского устья скважины, устройству закрепления для оборудования подводного морского устья скважины и к способу закрепления колонны обсадных труб внутри оборудования подводного морского устья скважины.
Уровень техники
Глубоководные скважины все чаще используют для извлечения углеводородов. Такие глубоководные скважины ранее не полагали экономичными. Однако отсутствие легко доступных и легкодостижимых месторождений способствовало значительным достижениям в извлечении углеводородов посредством глубоководных скважин. Однако при использовании таких глубоководных скважин имеет место много затруднений и недостатков по сравнению с мелководными скважинами.
В обычных нефтяных и газовых скважинах обычно используются концентрические трубы или колонны обсадных труб. Самая наружная колонна обсадных труб закреплена и прикреплена к грунту и, в частности, она закреплена на морском дне. Каждая концентрическая внутренняя колонна обсадных труб закреплена внутри внешней колонны обсадных труб посредством прикрепления к следующей соседней внешней колонне обсадных труб. Обычно колонна обсадных труб содержит устройство подвеса на своем верхнем конце. Устройство подвеса содержит буртик с внешним выступом, размещенную на выступающем во внутреннем направлении выступе внешней колонны обсадных труб и взаимодействующую с ним. В соответствии с этим внутренняя колонна обсадных труб функционально поддержана на внешней колонне обсадных труб и "свисает" с нее. После такого размещения на выступе цемент может быть подан в кольцевое пространство, определенное между наружной поверхностью внутренней колонны обсадных труб и внутренней поверхностью внешней колонны обсадных труб. Цемент, тем самым, приклеивает внутреннюю колонну обсадных труб к внешней колонне обсадных труб. Внешняя колонна обсадных труб может содержать возвратный клапан с возможностью управления транспортным средством с дистанционным управлением, расположенным на уровне дна моря или вблизи его. При закачке цемента в кольцевое пространство излишний цемент может выходить через клапан.
Обычная скважина содержит несколько концентрических колонн обсадных труб.
Например, внешняя колонна обсадных труб может быть прикреплена цементом к первой внутренней колонне обсадных труб, которая может поддерживать вторую внутреннюю колонну обсадных труб, которая может поддерживать третью внутреннюю колонну обсадных труб и т.д. Специалистам в данной области техники очевидно, что излишний цемент между внешней колонной обсадных труб и первой внутренней колонной обсадных труб относительно легко может быть извлечен из скважины через клапан, расположенный на уровне дна моря во внешней колонне обсадных труб. Однако становится все более и более затруднительным просто извлекать лишний цемент из последовательно расположенных внутренних колонн обсадных труб, поддерживая целостность оборудования подводного морского устья скважины.
Кроме того, предпочтительно блокировать внутренние концентрические колонны обсадных труб таким образом, чтобы колонна обсадных труб не могла быть поднята вверх никаким избыточным давлением или силой, образованной в окружающем ее кольцевом пространстве. Такие блокирующие устройства соединения могут требовать, чтобы устройство подвеса содержало блокирующее устройство, которым, возможно, относительно трудно управлять и манипулировать, поскольку блокирующие устройства соединения расположены на большом расстоянии от поверхности. Кроме того, такие блокирующие устройства могут быть сложными и не прилагать никакой осевой нагрузки к колонне обсадных труб.
Системы известного уровня техники могут содержать многочисленные компоненты, включая компоненты кольцевого уплотнения для выполнения необходимого уплотнения, компоненты блокировки для предотвращения перемещения вниз колонны обсадных труб скважины, а также компоненты блокировки для предотвращения перемещения вверх колонны обсадных труб скважины. Каждый из этих компонентов требует активации или приведения в действие, что может иметь место только при их расположении на глубоководном уровне. Таким образом, эти многочисленные компоненты и операции активации могут быть затруднительными и проблематичными.
Цель настоящего изобретения состоит в преодолении по меньшей мере одного недостатка, связанного с известным уровнем техники, независимо от того, упомянут он здесь или нет.
Раскрытие изобретения
Согласно первой особенности настоящего изобретения предложено устройство
закрепления для закрепления устройства подвеса в оборудовании подводного морского устья скважины, содержащее первые средства закрепления для закрепления устройства подвеса в первом положении и вторые средства закрепления для закрепления устройства подвеса во втором положении, причем первые средства закрепления размещены, при использовании, с образованием канала текучей среды по внешней поверхности уплотнения устройства подвеса при сохранении устройства подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда может течь вокруг внешней поверхности уплотнения устройства подвеса, а вторые средства закрепления содержат устройство зажима для обеспечения уплотнения вокруг устройства подвеса при закреплении устройства подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности течь вокруг внешней поверхности уплотнения устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения вторые средства закрепления закрепляют устройство подвеса в первом продольном направлении и в противоположном втором продольном направлении для предотвращения перемещения устройства подвеса в любом продольном направлении.
В предпочтительном варианте реализации изобретения вторые средства закрепления прилагают осевую нагрузку к колонне обсадных труб, закрепленной ниже устройства подвеса. Предпочтительно, чтобы колонна обсадных труб была закреплена внутри скважины цементом.
В предпочтительном варианте реализации изобретения первые средства закрепления закрепляют устройство подвеса в одном продольном направлении и обеспечивают возможность перемещения устройства подвеса во втором противоположном продольном направлении.
В предпочтительном варианте реализации изобретения первые средства закрепления содержат удерживающий выступ, размещенный при использовании так, чтобы взаимодействовать с удерживающей поверхностью на устройстве подвеса с целью подвески устройства подвеса в первом положении.
В предпочтительном варианте реализации изобретения удерживающий выступ выполнен на секции трубы, уже подвешенной или закрепленной внутри оборудования устья скважины.
Удерживающий выступ может быть образован патрубком, уже закрепленным внутри оборудования подводного морского устья скважины.
Удерживающий выступ может быть снабжен устройством подвеса, уже закрепленным внутри оборудования подводного морского устья скважины.
В предпочтительном варианте реализации изобретения в первом положении внешняя поверхность уплотнения устройства подвеса размещена с возможностью расположения в продольном положении, причем внешняя поверхность уплотнения расположена на расстоянии от внутренней поверхности, выполненной в оборудовании устья скважины, для определения кругового пути потока вокруг внешней поверхности уплотнения.
Первые средства закрепления могут содержать канавку канала текучей среды, определенную вокруг внутренней поверхности трубы в оборудования устья скважины.
Первые средства закрепления могут иметь увеличенный диаметр на внутреннем патрубке или трубе в оборудовании подводного морского устья скважины.
Удерживающий выступ может быть выполнен верхней поверхностью трубы, уже подвешенной или закрепленной внутри оборудования устья скважины.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство подвеса содержит множество шлицев или продольных ребер на своей наружной поверхности.
Устройство подвеса может содержать множество радиальных ребер на своей нижней кольцевой поверхности.
В предпочтительном варианте реализации изобретения нижняя поверхность шлицев или продольных ребер или радиальных ребер образует удерживающую поверхность на устройстве подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения нижняя поверхность шлицев или продольных ребер при использовании размещена так, чтобы упираться в опору или удерживающую поверхность в оборудовании устья скважины и быть поддержанной ими.
В предпочтительном варианте реализации изобретения шлицы или продольные ребра расположены на радиальном расстоянии друг от друга вокруг окружности наружной поверхности устройства подвеса. В предпочтительном варианте реализации изобретения шлицы или продольные ребра расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг окружности наружной поверхности устройства подвеса.
Радиальные ребра могут отстоять друг от друга в радиальном направлении вокруг окружности нижней кольцевой поверхности устройства подвеса. В предпочтительном варианте реализации изобретения радиальные ребра размещены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг окружности нижней кольцевой поверхности устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения соседние в радиальном направлении шлицы или продольные ребра или радиальные ребра образуют между
собой канал текучей среды.
В предпочтительном варианте реализации изобретения шлицы или продольные ребра проходят вверх от нижнего положения до внешней поверхности уплотнения устройства подвеса.
Устройство подвеса может содержать дополнительные шлицы или продольные ребра, расположенные выше внешней поверхности уплотнения. Предпочтительно, чтобы дополнительные шлицы или продольные ребра совпадали со шлицами или ребрами, расположенными ниже внешней поверхности уплотнения, а два набора шлицев или продольных ребер могли, по существу, представлять собой один набор с внешней поверхностью уплотнения, расположенной между ними.
В предпочтительном варианте реализации изобретения внешняя поверхность уплотнения содержит внешнюю металлическую поверхность для выполнения уплотнения типа металл-металл во втором положении.
Внешняя поверхность уплотнения может содержать уплотнение в виде кольцевой уплотнительной прокладки и предпочтительно содержит две кольцевых уплотнительных прокладки, отстоящих друг от друга в продольном направлении на наружной поверхности устройства подвеса.
Предпочтительно, чтобы канал текучей среды обеспечивал возможность выходящему на устья скважины цементу течь вверх из кольцевого пространства вокруг устройства подвеса.
Предпочтительно, чтобы устройство подвеса содержало колонну обсадных труб, закрепленную на его нижнем конце.
В предпочтительном варианте реализации изобретения канал текучей среды обеспечивает возможность выходящему на устья скважины цементу течь вверх из кольцевого пространства вокруг устройства подвеса и подвешенной колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство закрепления обеспечивает возможность цементу течь вниз по колонне обсадных труб и затем вверх вокруг наружной поверхности обсадной трубы, и возможность цементу, выходящему на устье скважины, затем течь вверх вокруг устройства подвеса и вверх от него.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство закрепления предотвращает протекание текучей среды и, в частности, жидкости вокруг устройства подвеса при закреплении устройства подвеса во втором положении.
Устройство закрепления может содержать нижнее устройство закрепления и верхнее устройство закрепления.
Нижнее устройство закрепления может содержать нижние первые средства закрепления для закрепления нижнего устройства подвеса в первом положении и нижние вторые средства закрепления для закрепления нижнего устройства подвеса во втором положении, причем при использовании нижние первые средства закрепления размещены с образованием канала текучей среды по внешней поверхности уплотнения нижнего устройства подвеса при сохранении нижнего устройства подвеса в первом положении, так что текучая среда может течь вокруг внешней поверхности уплотнения нижнего устройства подвеса, а нижние вторые средства закрепления содержат нижнее зажимное устройство с образованием уплотнения вокруг нижнего устройства подвеса при закреплении нижнего устройства подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не может течь вокруг внешней поверхности уплотнения нижнего устройства подвеса.
Верхнее устройство закрепления может содержать верхние первые средства закрепления для закрепления верхнего устройства подвеса в первом положении и верхние вторые средства закрепления для закрепления верхнего устройства подвеса во втором положении, причем при использовании верхние первые средства закрепления размещены с образованием канала текучей среды по внешней поверхности уплотнения верхнего устройства подвеса при сохранении верхнего устройства подвеса в первом положении, так что текучая среда может течь вокруг внешней поверхности уплотнения верхнего устройства подвеса, а верхние вторые средства закрепления содержат верхнее зажимное устройство с образованием уплотнения вокруг верхнего устройства подвеса при закреплении верхнего устройства подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не может течь вокруг внешней поверхности уплотнения верхнего устройства подвеса.
Верхнее устройство подвеса может содержать трубчатую колонну обсадных труб, подвешенную на нем, которая при использовании размещена для расположения внутри трубчатой колонны обсадных труб, подвешенной на верхнем устройстве подвеса.
Нижнее устройство закрепления может быть выполнено внутри нижнего корпуса оборудования устья скважины. Верхнее устройство закрепления может быть выполнено внутри верхнего корпуса оборудования устья скважины. Верхний корпус оборудования устья скважины может быть поддержан на нижнем корпусе оборудования устья скважины.
В предпочтительном варианте реализации изобретения вторые средства закрепления содержат зажимное устройство для зажима устройства подвеса первой
трубчатой колонны обсадных труб скважины, причем зажимное устройство содержит буртик с внешней конусообразной поверхностью, а также содержит кольцевой компонент с внутренней конусообразной поверхностью, при этом буртик и кольцевой компонент выполнены с возможностью относительного осевого перемещения между первым положением, в котором конусообразная поверхность кольцевого компонента не обеспечивает приложение радиальной силы к буртику, и вторым положением, в котором конусообразная поверхность кольцевого компонента выполнена с возможностью приложения радиальной силы, достаточной для деформации буртика в направлении внутрь с целью захвата устройства подвеса первой трубчатой колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения кольцевой компонент выполнен в виде работающего на сжатие кольца.
В предпочтительном варианте реализации изобретения буртик выполнен в виде работающего на сжатие буртика.
Работающий на сжатие буртик может иметь проходящую в осевом направлении канавку, размещенную на внешней периферии, причем предпочтительно, чтобы работающий на сжатие буртик содержала множество проходящих в осевом направлении канавок, размещенных радиально вокруг внешней периферии.
В предпочтительном варианте реализации изобретения трубчатая колонна обсадных труб проходит вниз к месторождению и/или в морское дно.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство содержит патрубок, при использовании размещенный с возможностью расположения между внутренней поверхностью буртика и наружными поверхностями устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения при использовании патрубок размещен с возможностью соединения на верхнем конце с кондукторной обсадной колонной, проходящей вверх к морской поверхности.
В предпочтительном варианте реализации изобретения при использовании патрубок размещен с возможностью соединения на нижнем конце с кондукторной обсадной колонной, проходящей вниз к месторождению и предпочтительно ниже уровня дна моря.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок выполнен в виде работающего на сжатие патрубка.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство содержит средства перемещения для перемещения кольцевого компонента относительно буртика. В предпочтительном варианте реализации изобретения средства перемещения
выполнены в виде гидравлических средств перемещения.
Средства перемещения могут содержать камеру между кольцевым компонентом и верхним компонентом корпуса зажима, причем камера может быть под повышенным давлением, побуждающим кольцевой компонент быть на удалении от верхнего компонента корпуса зажима.
Зажимное устройство может содержать средства ввода гидравлической текучей среды для введения гидравлической текучей среды в камеру, чтобы побудить кольцевой компонент быть на удалении от верхнего компонента корпуса зажима.
Средства перемещения могут содержать поршень. Предпочтительно, чтобы средства перемещения содержали множество поршней. Предпочтительно, чтобы поршни были размещены радиально вокруг кольцевого компонента.
Поршень или каждый поршень может быть прикреплен к корпусу зажима и предпочтительно на верхнем компоненте корпуса зажима. Предпочтительно, чтобы верхний компонент корпуса зажима был прикреплен к нижнему концу направляющей колонны обсадных труб, проходящей вверх к морской поверхности. Один поршень или каждый поршень может быть размещен с возможностью прохождения вниз от корпуса зажима и перемещения буртика вниз от корпуса зажима.
Патрубок предпочтительно представляет собой компонент, который может быть или нарезан в виде резьбы на колонну обсадных труб или может быть расположен в подходящей для расположения и получения области на колонне обсадных труб.
Зажимное устройство может содержать средства блокировки для блокировки кольцевого компонента во втором положении. Средства блокировки могут содержать элемент блокировки, который взаимодействует с блокировочной выточкой, выполненной в нижнем компоненте корпуса зажима. Предпочтительно, чтобы средства блокировки содержали множество элементов блокировки.
Элемент блокировки может быть выполнен в виде блокирующего пальца.
Блокирующий палец может содержать эластичный компонент, который выполнен по своей природе поджатым для вступления во взаимодействие с блокирующей выточкой в положении блокировки или при достижении кольцевым компонентом второго положения.
Средства блокировки содержат средства снятия блокировки. Предпочтительно, чтобы средства снятия блокировки были размещены с возможностью вывода из взаимодействия указанного или каждого элемента блокировки с блокирующей выточкой.
Средства снятия блокировки могут содержать средства перемещения для
перемещения элемента блокировки из состояния взаимодействия с блокирующей выточкой. Средства снятия блокировки могут содержать поршень и, предпочтительно, гидравлический поршень.
Зажимное устройство может содержать средства обратного перемещения для перемещения кольцевого компонента из второго положения в первое положение. В частности, средства обратного перемещения могут содействовать высвобождению силы зажима между кольцевым компонентом и буртиком.
В предпочтительном варианте реализации изобретения средства обратного перемещения содержат камеру между кольцевым компонентом и нижним компонентом корпуса зажима, причем эта камера может быть под повышенным давлением, побуждающим кольцевой компонент быть на удалении от верхнего компонента корпуса зажима.
Средства перемещения могут содержать поршень. Предпочтительно, чтобы средства перемещения содержали множество поршней. Предпочтительно, чтобы поршни были размещены радиально вокруг кольцевого компонента.
Поршень или каждый поршень может быть прикреплен к нижней компоненте корпуса зажима. В предпочтительном варианте реализации изобретения нижняя компонента корпуса зажима прикреплена к верхнему концу направляющей колонны обсадных труб, проходящей вниз от морской поверхности и/или ниже уровня дна моря. Поршень или каждый поршень может быть размещен с возможностью прохождения вверх от нижнего компонента корпуса зажима и перемещения буртика вверх с удалением от нижнего компонента корпуса зажима.
В предпочтительном варианте реализации изобретения зажимное устройство представляет собой подводное зажимное устройство.
В предпочтительном варианте реализации изобретения оборудование подводного морского устья скважины представляет собой скважину, проходящую в продольном направлении от первого верхнего конца до второго нижнего конца.
В предпочтительном варианте реализации изобретения вторые средства закрепления одновременно создают уплотнение для колонны обсадных труб, подвешенной от устройства подвеса, при выполнении блокирующего устройства для предотвращения и перемещения вверх и перемещения вниз колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения вторые средства закрепления одновременно создают уплотнение типа металл-металл для колонны обсадных труб, подвешенной от устройства подвеса, при выполнении блокирующего устройства для предотвращения и перемещения вверх и перемещения вниз колонны
обсадных труб.
Устройство может содержать средства контроля для контроля кольцевого пространства, расположенного ниже устройства подвеса.
Средства контроля могут следить за кольцевым пространством, расположенным ниже устройства подвеса (или на первой его стороне), причем оно расположено между наружной поверхностью внутренней колонны обсадных труб и внутренней поверхностью внешней колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения средства контроля содержат патрубок с возможностью закрепления внутри оборудования устья скважины, причем патрубок содержит контрольный канал текучей среды, который жидкостным образом соединяет кольцевое пространство с контрольным отверстием, расположенным выше устройства подвеса (или на второй его стороне), а средства контроля дополнительно содержит датчик контроля, расположенный выше устройства подвеса (или на второй его стороне).
Патрубок может быть размещен с возможностью охвата устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство подвеса содержит колонну обсадных труб, закрепленную на его нижнем конце. Обсадная труба может быть подвешена от устройства подвеса. Предпочтительно, чтобы колонна обсадных труб, закрепленная от устройства подвеса, представляла собой внутреннюю колонну обсадных труб, наружная поверхность которой определяет кольцевое пространство вместе с внутренней поверхностью внешней колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок содержит секцию колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок содержит колонну обсадных труб, закрепленную на его нижнем конце. Колонна обсадных труб может быть подвешена от патрубка. В предпочтительном варианте реализации изобретения колонна обсадных труб, закрепленная от патрубка, представляет собой внешнюю колонну обсадных труб, внутренняя поверхность которой определяет кольцевое пространство вместе с наружной поверхностью внутренней колонны обсадных труб.
Устройство подвеса может поддерживать колонну обсадных труб, причем средства контроля следят за кольцевым пространством, расположенным между наружной поверхностью этой колонны обсадных труб и внутренней поверхностью внешней колонны обсадных труб.
В предпочтительном варианте реализации изобретения средства контроля
содержат патрубок, закрепленный внутри оборудования устья скважины, причем патрубок содержит контрольный канал текучей среды, соединяющий кольцевое пространство с контрольным отверстием, расположенным выше устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок размещен с возможностью закрепления устройства подвеса внутри оборудования устья скважины.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок содержит первые средства закрепления и вторые средства закрепления для закрепления устройства подвеса в первом положении и во втором положении.
В предпочтительном варианте реализации изобретения нижний конец патрубка расположен ниже поверхности уплотнения устройства подвеса в первом положении и/или во втором положении.
Патрубок может проходить между нижним устройством закрепления и верхним устройством закрепления.
В предпочтительном варианте реализации изобретения контрольный канал текучей среды обеспечивает обход жидкостного соединения, обеспечивающий возможность введения текучей среды в кольцевое пространство и/или извлечения из него.
Средства контроля могут содержать датчик текучей среды, расположенный выше устройства подвеса.
Средства контроля могут представлять собой контрольное устройство подвеса.
Контрольное устройство подвеса может содержать контрольный канал текучей среды, который выровнен с отверстием канала текучей среды в патрубке, причем контрольное устройство подвеса дополнительно содержит порт контроля для соединения со средствами связи, обеспечивающими связь от оборудования подводного морского устья скважины к поверхности.
В предпочтительном варианте реализации изобретения средства связи выполнены с возможностью выборочного ввода во взаимодействия с портом контроля и вывода из взаимодействия с ним.
Средства контроля могут содержать изолирующий патрубок, выполненный с возможностью прикрепления выше устройства подвеса, причем изолирующий патрубок уплотняет открытое отверстие, образованное контрольным каналом текучей среды внутри патрубка, в котором расположено устройство подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения устройство закрепления содержит зажимное устройство для зажима устройства подвеса. Устройство закрепления может содержать первое зажимное устройство для зажима устройства
подвеса и второе зажимное устройство для зажима части средств контроля выше устройства подвеса. Второе зажимное устройство способно зажать изолирующий патрубок выше устройства подвеса. Второе зажимное устройство способно зажать контрольное устройство подвеса выше устройства подвеса.
Первое зажимное устройство и/или второе зажимное устройство могут быть размещены с возможностью прилагать радиальную силу, достаточную для деформации патрубка во внутреннем направлении с целью захвата устройства подвеса и/или изолирующего патрубка и/или контрольного устройства контроля.
В предпочтительном варианте реализации изобретения при использовании патрубок размещен с возможностью расположения между внутренней поверхностью части первого зажимного устройства и наружной поверхностью устройства подвеса.
В предпочтительном варианте реализации изобретения при использовании патрубок размещен с возможностью расположения между внутренней поверхностью части второго зажимного устройства и наружной поверхностью изоляционного патрубка или контрольного устройства контроля.
В предпочтительном варианте реализации изобретения контрольный канал текучей среды не проникает в колонну обсадных труб оборудования устья скважины.
В предпочтительном варианте реализации изобретения патрубок содержит цилиндрическую секцию колонны обсадных труб, включая внутреннюю поверхность и наружную поверхность.
В предпочтительном варианте реализации изобретения контрольный канал текучей среды выполнен в патрубке и содержал впускное отверстие на внутренней поверхности патрубка, удлиненную секцию, соединяющую впускное отверстие с выпускным отверстием, и выпускное отверстие, расположенное на внутренней поверхности патрубка. В предпочтительном варианте реализации изобретения удлиненная секция проходит (в основном) в продольном направлении патрубка. Удлиненная секция может содержать секцию, вытянутую в радиальном направлении. Удлиненная секция может одновременно быть вытянутой в радиальном внешнем и в продольном направлениях и затем в радиальном внутреннем направлении вдоль радиуса патрубка.
Контрольный канал текучей среды может обеспечить средства восстановления, восстанавливающие подъем давления в кольцевом пространстве. В предпочтительном варианте реализации изобретения средства восстановления размещены с возможностью стравливания давления из кольцевого пространства. В предпочтительном варианте реализации изобретения средства восстановления размещены с возможностью введения
текучей среды восстановления с целью уплотнения части кольцевого пространства. Средства восстановления могут при использовании быть размещены для восстановления действующего продолжительное время давления внутри колонны обсадных труб. Средства восстановления могут быть размещены с возможностью стравливать давление или вводить текучую среду восстановления, такую как буровой глинистый раствор, для устранения утечки, или цемент для ее уплотнения.
Согласно второй особенности настоящего изобретения предложено оборудование подводного морского устья скважины, включающее устройство закрепления для закрепления устройства подвеса в оборудовании подводного морского устья скважины, причем устройство закрепления выполнено в соответствии с первой особенностью настоящего изобретения.
Согласно третьей особенности настоящего изобретения предложен способ закрепления устройства подвеса внутри оборудования подводного морского устья скважины, включающий закрепление устройства подвеса в первом положении посредством первых средств закрепления и обеспечение канала текучей среды по внешней поверхности уплотнения устройства подвеса при сохранении устройства подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда может течь вокруг внешней поверхности уплотнения устройства подвеса, причем способ включает перемещение устройства подвеса из первого положения во второе положение, закрепление устройства подвеса во втором положении посредством второго средства закрепления и зажим устройства подвеса для обеспечения уплотнения вокруг устройства подвеса при закреплении устройства подвеса во втором положение таким образом, что текучая среда не может течь вокруг внешней поверхности уплотнения устройства подвеса.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет теперь описано, лишь в виде примера, со ссылками на последующие чертежи, на которых:
На фиг. 1 показано поперечное сечение предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины с первым зажимным устройством в первом положении.
На фиг. 2 показан подробный вид части предпочтительного варианта реализации первого зажимного устройства в первом положении внутри предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины.
На фиг. 3 показано поперечное сечение предпочтительного варианта реализации
оборудования подводного морского устья скважины с первым зажимным устройством во втором положении.
На фиг. 4 показан подробный вид части предпочтительного варианта реализации первого зажимного устройства во втором положении внутри предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины.
На фиг. 5 показано поперечное сечение предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины со вторым зажимным устройством в первом положении и первым зажимным устройством во втором положении.
На фиг. 6 показан подробный вид части предпочтительного варианта реализации второго зажимного устройства в первом положении внутри предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины.
На фиг. 7 показано поперечное сечение предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины со вторым зажимным устройством во втором положении и первым зажимным устройством во втором положении.
На фиг. 8 показан подробный вид части предпочтительного варианта реализации второго зажимного устройства во втором положении внутри предпочтительного варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины.
На фиг. 9 показано поперечное сечение варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины с первым и вторым устройствами зажима вместе со средствами контроля за кольцевым пространством в конфигурации восстановления.
На фиг. 10 показано поперечное сечение другого варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины с первым и вторым устройствами зажима с патрубком, обеспечивающим канал контроля, и с изолирующим патрубком и устройством подвеса в нижнем положении закрепления.
На фиг. 11 показано поперечное сечение другого варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины с первым и вторым устройствами зажима с патрубком, обеспечивающим канал контроля, и с изолирующим патрубком и устройством подвеса в верхнем положении закрепления.
На фиг. 12 показано поперечное сечение другого варианта реализации оборудования подводного морского устья скважины с первым и вторым устройствами зажима с контрольным устройством подвеса, выровненным относительно патрубка, обеспечивающего канал контроля, причем средства контроля находятся в конфигурации добычи.
Подробное описание изобретения
Как показано на фиг. 1, оборудование 10 устья скважины содержит ряд концентрических колонн обсадных труб, подвешенных от него. В частности, направляющая колонна 12 обсадных труб охватывает промежуточную колонну 14 обсадных труб и в конкретном примере реализации направляющая колонна 12 обсадных труб диаметром 36 дюймов охватывают колонну 14 обсадных труб диаметром 28 дюймов. Колонна 14 обсадных труб диаметром 28 дюймов содержит устройство 15 подвеса на своем верхнем конце, которое эффективно подвешивает колонну 14 обсадных труб диаметром 28 дюймов от направляющей колонны 12 обсадных труб. Направляющая колонна 12 обсадных труб содержит первый корпус 26 оборудования устья скважины на верхнем своем конце. Формирование скважины включает прохождение цемента вниз через колонну обсадных труб диаметром 28 дюймов, и этот цемент затем течет вверх между внутренней поверхностью направляющей колонны 12 обсадных труб и наружной поверхностью колонны 14 обсадных труб диаметром 28 дюймов в образованном между ними кольцевом пространстве 18. Клапан 20 обеспечивает возможность «выходящему на устье скважины цементу» вытекать из кольцевого пространства 18 по мере вытеснения цементом такой текучей среды. Клапан 20 содержит подводный аппарат дистанционного управления с устройством подвеса диаметром 28 дюймов, управляющий нижним клапаном 20. «Выходящий на устье скважины цемент» может преобладающе представлять собой буровой раствор.
Колонна обсадных труб диаметром 28 дюймов охватывает колонну 22 обсадных труб диаметром 22 дюйма, которая подвешена от второго корпуса 24 оборудования устья скважины. И опять цемент проходит вниз по колонне 22 обсадных труб диаметром 22 дюйма и затем течет вверх вокруг наружной поверхности колонны 22 обсадных труб диаметром 22 дюйма и внутренней поверхности колонны 14 обсадных труб диаметром 28 дюймов и в образованный между ними кольцевое пространство 28. И опять клапан 30 обеспечивает возможность «выходящему на устье скважины цементу» вытекать из кольцевого пространства 28 по мере вытеснения цементом такой текучей среды. Этот второй клапан 30 содержит подводный аппарат дистанционного управления с устройством подвеса диаметром 28 дюймов, управляющий нижним клапаном 30.
Настоящее изобретение имеет, прежде всего, отношение к закреплению внутренних колонн 32, 34 обсадных труб, расположенных внутри промежуточной колонны 22 обсадных труб диаметром 22 дюйма.
Первая внутренняя колонна 32 обсадных труб представляет собой колонну 32 обсадных труб диаметром 13 3/8 дюйма. В настоящем изобретении первая внутренняя колонна 32 обсадных труб проходит вниз промежуточной колонны 22 обсадных труб. Первая внутренняя колонна 32 обсадных труб содержит устройство подвеса на своем верхнем конце. Устройство подвеса содержит опорную поверхность вокруг своей периферии. Опорная поверхность 38 размещена с возможностью взаимодействия с удерживающим выступом 40 и удержания на нем, причем указанный выступ выступает во внутреннем направлении от промежуточной колонны 22 обсадных труб или, в частности, от патрубка 42, расположенного на верхнем конце промежуточной колонны 22 обсадных труб. Это положение соответствует первому положению закрепления для первой внутренней колонны 32 обсадных труб.
В частности, устройство 36 подвеса из первой внутренней колонны 32 обсадных труб содержит шлицы 44 или продольные ребра вокруг окружности. Эти шлицы 44 или продольные ребра могут быть расположены на части продольного размера первого устройства 36 подвеса и выступать лишь в пределах этой части. В частности, эти шлицы 44 или продольные ребра выступают лишь в пределах части нижней части устройства 36 подвеса. Нижние концы шлицев 44 или продольных ребер создают опорную поверхность 38, на которой устройство 36 подвеса поддержано на удерживающем выступе 40.
Непосредственно выше шлицев 44 или продольных ребер устройство 36 подвеса содержит внешнюю поверхность 46 уплотнения, размещенную вокруг его полной периферии.
Внешняя радиальная протяженность шлицев 44 или продольных ребер может по существу соответствовать радиальной протяженности внешней поверхности 46 уплотнения. В первом положении внешняя поверхность 46 уплотнения расположена рядом с канавкой 48, расположенной на внутренней стенке промежуточной колонны 22 обсадных труб или патрубка 42.
Устройство 36 подвеса также содержит шлицы 50 или продольные ребра, проходящие в длину вверх от внешней поверхности 46 уплотнения. Эти шлицы 50 или продольные ребра выполнены равноотстоящими вокруг окружности устройства 36 подвеса.
Эти верхние шлицы 50 или продольные ребра ориентированы относительно нижних шлицов 44 или продольных ребер, причем внешняя поверхность 46 уплотнения расположена между ними.
Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, при поддержке устройства 36 подвеса из первой
внутренней колонны 32 обсадных труб на удерживающем выступе 40 нижние шлицы 44 обеспечивают канал текучей среды, обеспечивающий возможность протекания текучей среды вверх из области между промежуточной колонной 22 обсадных труб и первой внутренней колонной 32 обсадных труб. Эта текучая среда может затем течь вверх между внешней поверхностью 46 уплотнения и промежуточной колонной 22 обсадных труб или патрубком 42, снабженным частью 48 в виде канавки. Текучая среда может затем пройти через каналы, выполненные в верхних шлицах 50 или продольных ребрах и текучая среда может продолжать течь вверх по трубчатой колонне обсадных труб к поверхности.
Этот непрерывный канал для текучей среды вокруг первой внутренней колонны 32 обсадных труб при устройстве подвеса первой внутренней колонны 32 обсадных труб обеспечивает канал для протекания «выходящего на устье скважины цемента» вверх назад к поверхности без необходимости использования клапанов с дистанционным управлением.
В соответствии с этим при закреплении первой внутренней колонны 32 обсадных труб в первом положении таким образом, что нижние концы шлицев 44 или продольные ребра оперты на верхнюю поверхность выступа 40, цемент может быть пропущен через первую внутреннюю колонну 32 обсадных труб, чтобы цемент тек вверх в кольцевом пространстве 52, имеющем место между наружной поверхностью первой внутренней колонны 32 обсадных труб и внутренней поверхностью промежуточной колонны 22 обсадных труб. Текучая среда, вытесняемая цементом, образует «выходящий на устье скважины цемент» и эта текучая среда затем течет через нижние шлицы 44, вокруг внешней поверхности 46 уплотнения, через верхние шлицы 50, и наконец «выходящий на устье скважины цемент» может вытекать на поверхность через трубчатую колонну обсадных труб, проходящую от оборудования 10 устья скважины к поверхности.
Как показано на фиг. 3 и фиг. 4, после цементирования происходит поднятие первой внутренней колонны 32 обсадных труб до тех пор, пока внешняя поверхность 46 уплотнения не будет расположена рядом со вторыми средствами закрепления. Подъем устройства 36 подвеса и первой внутренней колонны 32 обсадных труб может быть лишь простым перемещением вверх, которое может быть измерено относительно определенной контрольной точки. В одном варианте перемещение может быть измерено относительно индексной точки, обеспечиваемой частью противовыбросового превентора.
Вторые средства закрепления содержат зажимное устройство, содержащее
буртик 54 с внешней конусообразной поверхностью, взаимодействующей с кольцевым компонентом в виде работающего на сжатие кольца 56. Работающее на сжатие кольцо 56 подвижно в осевом направлении относительно работающего на сжатие буртика 54 таким образом, что взаимодействующие конусные поверхности создают направленную вовнутрь силу, сжимающую патрубок 42 на внешней поверхности 46 уплотнения. Сила, образованная относительным осевым перемещением работающего на сжатие кольца 56 относительно работающего на сжатие буртика 54, образует уплотнение типа металл-металл между патрубком 42 и устройством 36 подвеса из первой внутренней колонны 32 обсадных труб. Патрубок 42 может содержать серию шлицев 43 или гребней или продольных ребер вокруг своей внешней окружности, содействующих сжимающей силе, образованной посредством сжатия патрубка 42. Шлицы 43 по существу увеличивают наружный диаметр патрубка в своем расположении внутри зажимного устройства.
Кроме того, перемещение устройства 36 подвеса из первого положения во второе положение создает осевую нагрузку на первую внутреннюю колонну 32 обсадных труб, а зажимное устройство сохраняет эту осевую нагрузку внутри первой внутренней колонны 32 обсадных труб.
Внешняя поверхность 46 уплотнения из устройства 36 подвеса создает уплотнение типа металл-металл между устройством 36 подвеса и патрубком 42. Внешняя поверхность 46 уплотнения может также содержать два кольцевых уплотнителя 56, расположенных в продольном направлении на расстоянии друг от друга на внешней поверхности 46 уплотнения, для выполнения уплотнения высокого качества.
Зажимное устройство зажимает устройство 36 подвеса и, следовательно, первую внутреннюю колонну 32 обсадных труб для предотвращения любого продольного перемещения первой внутренней колонны 32 обсадных труб. В частности, зажимное устройство предотвращает натяжение вниз первой внутренней колонны 32 обсадных труб под воздействием веса колонны 32. Кроме того, зажимное устройство также предотвращает перемещение вверх первой внутренней колонны 32 обсадных труб под воздействием любого направленного вверх давления, образованного в кольцевом пространстве 52, окружающем первую внутреннюю колонну 32 обсадных труб. В соответствии с этим первая внутренняя колонна 32 обсадных труб выдерживает напряжение при наличии уплотнения типа металл-металл, а первая внутренняя колонна 32 обсадных труб поддержана посредством осевой нагрузки.
Простое зажимное устройство создает уплотнение типа металл-металл и также
предотвращает перемещение колонны 56 обсадных труб вниз и предотвращает перемещение колонны 56 обсадных труб в направлении вверх.
Как показано на фиг. 5-8, оборудование устья скважины содержит второй корпус 24 оборудования устья скважины, расположенный выше первого корпуса 26 оборудования устья скважины. Второй корпус 24 оборудования устья скважины содержит вторые средства закрепления для закрепления второй внутренней колонны 56 обсадных труб внутри первой внутренней колонны 32 обсадных труб при аналогичном размещении.
Вторая внутренняя колонна 56 обсадных труб представляет собой колонну 56 обсадных труб диаметром 9 5/8 дюйма. Вторая внутренняя колонна 56 обсадных труб содержит устройство 58 подвеса на своем верхнем конце. Устройство 58 подвеса содержит внешнюю поверхность 60 уплотнения, определенную вокруг ее внешней периферии, размещенную с возможностью создания уплотнения типа металл-металл с патрубком 42.
Устройство 58 подвеса снова размещено таким образом, чтобы быть поддерживаемым в первом положении, создавая канал текучей среды, обеспечивающий возможность «выходящему на устье скважины цементу» течь вверх через колонну обсадных труб к поверхности.
Второе устройство 58 подвеса содержит вытянутые в радиальном направлении ребра 62 или шлицы, определенные как нижняя опорная поверхность устройства 58 подвеса. Второе устройство 58 подвеса сохранено в первом положении при упоре нижней опорной поверхности 62 устройства 58 подвеса в удерживающий выступ 64 или поверхность, обеспеченную первым устройством 36 подвеса.
Поскольку нижняя опорная поверхность 62 второго устройства 58 подвеса содержит шлицы или ребра 62, эти средства опоры обеспечивают множество каналов текучей среды.
Внешняя поверхность 60 уплотнения второго устройства 58 подвеса размещена с возможностью расположения в увеличенном диаметре 65 или канавке патрубка 42 таким образом, что текучая среда может проходить между внешней поверхностью 60 уплотнения и патрубком 42 при сохранении устройства 58 подвеса в первом положении.
В этом первом положении цемент может течь вниз по второй внутренней колонне 56 обсадных труб и затем течь вверх в кольцевом пространстве 66 между наружной поверхностью второй внутренней колонны 56 обсадных труб и внутренней поверхностью первой внутренней колонны обсадных труб. При вхождении цемента в
это кольцевое пространство 66 цемент вытесняет расположенную здесь текучую среду, которая затем способна течь вверх между шлицами 62 или ребрами устройства 58 подвеса и вокруг внешней поверхности 60 уплотнения второго устройства 58 подвеса. Текучая среда затем течет вверх между верхними шлицами 63 или продольными ребрами, выполненными на втором устройстве 58 подвеса выше внешней поверхности 60 уплотнения. «Выходящий на устье скважины цемент» может затем течь вверх к поверхности.
После застывания цемента второе устройство 58 подвеса и связанная с ним вторая внутренняя колонна 56 обсадных труб могут быть подняты вверх, чтобы внешняя поверхность уплотнения 60 второго устройства 58 подвеса была расположена рядом со (и внутри) вторыми средствами закрепления, содержащими зажимное устройство.
Зажимное устройство содержит работающий на сжатие буртик 68 с конусными во внешнем направлении поверхностями. Два работающих на сжатие кольца 70, 71 с конусной во внутреннем направлении поверхностью размещены с возможностью расположения вокруг конусообразных поверхностей работающего на сжатие буртика 68. Эти работающие на сжатие кольца 70, 71 могут быть перемещены относительно друг друга и по внешним конусообразным поверхностям работающего на сжатие буртика 68. Это относительное перемещение заставляет работающий на сжатие буртик 68 сжимать и деформировать патрубок 42 во внутреннем направлении с уменьшением внутреннего диаметра патрубка 42 и эффективным сжатием второго устройства 58 подвеса. В частности, эта направленная вовнутрь сила создает уплотнение типа металл-металл между внешней поверхностью 60 уплотнения второго устройства 58 подвеса и внутренней поверхностью патрубка 42.
Внешняя поверхность 60 уплотнения содержит два кольцеобразных уплотнения 67, содействующих уплотнению, созданному силой зажима.
Зажимное устройство выполняет уплотнение типа металл-металл и также предотвращает перемещение колонны 56 обсадных труб вниз, а также предотвращает перемещение колонны 56 обсадных труб в направлении вверх.
Как показано на фиг. 7 и фиг. 8, вторая внутренняя колонна 56 обсадных труб поднята после застывания цемента. Это перемещение положения вершины колонны 56 обсадных труб означает, что вторая внутренняя колонна 56 обсадных труб выдерживает осевую нагрузку, поддерживаемую закреплением второго устройства 58 подвеса в этом втором положении. Это перемещение представляет собой простое перемещение вверх второй внутренней колонны 56 обсадных труб.
В соответствии с этим настоящее изобретение предлагает оборудование 10 устья скважины, содержащее первую внутреннюю колонну 32 обсадных труб, которая удержана при осевой нагрузке, и вторую внутреннюю колонну 56 обсадных труб, которая также удержана при осевой нагрузке. И первая и вторая внутренние колонны 32, 56 обсадных труб зажаты с возможностью освобождения таким образом, что колонны 32, 56 обсадных труб не способны выполнять перемещение вверх или вниз в продольном направлении. Перед зажатием в таком положении оборудование 10 устья скважины создает первые средства удержания для сохранения первой и второй колонн 32, 56 обсадных труб в позиции цементирования, посредством чего «выходящий на устье скважины цемент» способен течь вокруг соответствующих устройств 36, 58 подвеса и вверх через колонну обсадных труб к поверхности. После цементирования верхние устройства 36, 58 подвеса из соответствующих внутренних колонн 32, 56 обсадных труб перемещены вверх, где устройство подвеса затем зажато в положении, способствующем поддержанию соответствующих внутренних колонн 32, 56 обсадных труб под осевой нагрузкой, что препятствует перемещению и вверх и вниз.
Настоящее изобретение может быть использовано в оборудовании подводного морского устья скважины, работающем при высоком давлении / высокой температуре, и может быть использовано на самоподъемных скважинах поисково-разведочных работ. Устройство закрепления обеспечивает истинные уплотнения типа металл-металл и обеспечивает возможность мгновенной блокировки, что может соответствовать возможностям устройства подвеса.
Настоящее изобретение обеспечивает много отличительных признаков, включая требование об установке подводных устройств подвеса посредством лишь одной спускоподъемной операции. Устройства подвеса уплотнены и заблокированы после завершения цементирования. Кроме того, полная способность блокировки давления в кольцевом пространстве для устройств подвеса может составлять до 4 миллионов фунтов. Настоящее изобретение устраняет использование кольцевых уплотнений и блокирующих патрубков известного уровня техники.
В соответствии с этим настоящее изобретение имеет существенно уменьшенное время установки и также обеспечивает способность контроля целостности уплотнения.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает надежные уплотнения типа металл-металл вследствие устранения перемещения, большую площадь контакта уплотнения, множественные уплотнения металла, единственный канал утечки, причем уплотнение зажима имеет доказанную величину, составляющую 20000 фунтов на кв. дюйм сверху и снизу (при температуре 350 F).
Настоящее изобретение обеспечивает автоматическую предварительно загруженную блокировку устья скважины относительно направляющей колонны обсадных труб и имеет конструкцию с увеличенным диаметром скважины и хорошим сопротивлением изгибающей нагрузке. Система имеет интегральные металлические уплотнения при отсутствии операции подводной установки уплотнения, а многочисленные уплотнения металла возбуждены внешней силой с предсказуемой величиной. Блокировка мгновенна и нет никаких движущихся частей, необходимых для устройств подвеса. Нет никаких подлежащих активизации запорных колец и система создает среду с жестким уплотнением типа металл-металл. Система может быть использована в загрязненной окружающей среде.
Установка системы может включать выполнение тестирования противовыбросового превентора с установленными работающими на износ вкладышами. Операция установки устройств подвеса обратима и система может содержать положительную блокировку работающего на износ вкладыша без поворота.
Настоящее изобретение предлагает простую и эффективную систему для обеспечения устройства для блокировки колонны обсадных труб, в котором колонна обсадных труб удержана уплотнением типа металл-металл, и колонна обсадных труб блокирована от перемещения и в направлении вверх, и вниз. Зажимное устройство не требует использования многочисленных компонентов, используемых при известном уровне техники. Зажимное устройство представляет собой одну простую систему. В частности зажимное устройство представляет собой эффективную и надежную систему, обеспечивающую возможность одной операции активации для блокирования перемещения колонны обсадных труб вверх и вниз при одновременном выполнении уплотнения типа металл-металл. Зажимное устройство вырабатывает силу сжатия, создающую достаточную способность захвата для обеспечения быстрой, простой и одновременной реализации всех трех из этих упомянутых функциональных возможностей без необходимости использования многочисленных отдельных компонентов для обеспечения каждой функциональной возможности. Например, системы известного уровня техники могут потребовать использования кольцевых компонентов уплотнения, компонентов для блокировки перемещения колонны вниз и компонентов для блокировки перемещения колонны вверх. Каждая из этих трех функциональных возможностей, возможно, потребовала бы использования отдельных компонентов, и каждая из этих функциональных возможностей возможно, ранее требовала отдельных операций активации. Специалистам в данной области техники очевидно, что эти многочисленные дополнительные компоненты и операции активации
приводят к возникновению дополнительных затруднений, а дополнительные компоненты и операции активации увеличивают риск поломки.
Настоящее изобретение также предлагает средства контроля для контроля пространства и объема внутри нижнего кольцевого пространства. В частности, средства контроля контролируют пространство и объем внутри нижнего кольцевого пространства 52, расположенного между внутренней поверхностью промежуточной колонны 22 обсадных труб диаметром 22 дюйма и наружной поверхностью внутренней колонны 32 обсадных труб. Кроме того, средства контроля обеспечивают способность извлечения текучей(-их) среды(-ед) из кольцевого пространства 52 и/или их введения в указанные пространство.
Средства контроля содержат порт, в частности канал 100 (контрольный канал текучей среды), вытянутый вверх из кольцевого пространства 52. Канал 100 выполнен в патрубке 102. Таким образом, патрубок 102 представляет собой патрубок, заменяющий ранее описанный патрубок 42. В соответствии с этим патрубок 102 расположен на верхнем конце промежуточной колонны 22 обсадных труб. Патрубок 102 содержит канавку 48 и внутреннюю поверхность уплотнения для уплотнения с внешней поверхностью 46 уплотнения устройства 36 подвеса во втором положении закрепления.
Как показано на фиг. 9, канал 100 содержит нижний конец 104, который обеспечивает область входа/выхода. Нижний конец 104 размещен с возможностью расположения ниже уплотнения, выполненного между устройством 36 подвеса и патрубком 102 при нахождении устройства 236 подвеса во втором положении закрепления. Точно так же верхний конец 106 канала 100 размещен с возможностью расположения выше уплотнения, созданного между устройством 36 подвеса и патрубком 102 при нахождении устройства 36 подвеса во втором верхнем положении закрепления.
В соответствии с этим при нахождении устройства 36 подвеса во втором верхнем положении закрепления канал 100 обеспечивает жидкостную связь (или трубопровод), обходящую уплотнение таким образом, что текучая среда способна проходить между верхней секцией 108 трубопровода и нижним кольцевым пространством 52.
Таким образом, в настоящем изобретении выполнен канал 100, обеспечивающий возможность контроля за пространством и объемом внутри нижнего кольцевого пространства 52. Это расположение не требует вскрытия устья скважины и, в частности, не требует вскрытия колонн обсадных труб. Порт, содержащий клапан, выступающий через колонну обсадных труб ниже устья скважины, способен
обеспечить доступ к кольцевому пространству 52, но такое размещение может быть опасным и рискованным. Например, при отказе такого клапана последствия для скважины могут быть катастрофическими. Кроме того, различные правила и инструкции могут указывать, что не разрешено такое вскрытие трубопровода в этом месте.
Термин «контроль» использован здесь с включением контроля параметров и/или устранения недостатков, обнаруженных внутри кольцевого пространства. В частности, траектория контроля за кольцевым пространством может также быть использована для восстановления любого давления, обычно называемого «действующим продолжительное время давлением внутри обсадной трубы». Устранение недостатков представляет собой стравливание давления или введение восстанавливающей текучей среды, например, бурового глинистого раствора для устранения утечки или цемента для ее уплотнения.
При формировании устья скважины может быть использован изолирующий патрубок 110, показанный на фиг. 10. Изолирующий патрубок 110 размещен с возможностью закрепления на верхнем конце 106 канала 100 и предотвращения, тем самым, перемещения жидкости в канал 100. Изолирующий патрубок может быть использован в качестве временного патрубка во время формирования устья скважины. Изолирующий патрубок 110 удаляют и затем заменяют контрольным устройством 112 подвеса, который представляет собой устройство подвеса, выполненное с возможностью контроля и монтажа труб. В примере реализации настоящего изобретения, показанном на фиг. 9, контрольное устройство 12 подвеса не содержит подвешенную из него колонну обсадных труб, а контрольное устройство подвеса обеспечивает средства восстановления для устранения избыточного давления, обнаруженного внутри кольцевого пространства посредством введения или извлечения текучей среды через средства контроля.
Контрольное устройство 112 подвеса размещено с возможностью закрепления внутри второго (верхнего) корпуса 24 устья скважины. В частности, контрольное устройство 112 подвеса закреплено внутри второго средства закрепления, как описано ранее.
Контрольное устройство 112 подвеса представляет собой инструмент, способный устанавливать связь с кольцевым пространством внутри инструмента бурения в виде бурильной трубы через стояк и управлять этим пространством. Контрольное устройство 112 подвеса может быть развернуто или перед установкой устройства подвеса трубы или в ходе вмешательства посредством удаления устройства
подвеса трубы и замены его контрольным устройством 112 подвеса.
Как показано на фиг. 9, в конфигурации восстановления контрольное устройство 112 подвеса содержит центральный трубопровод 108, содержащий канал 114, проходящий в радиальном направлении за пределы центрального трубопровода 108. Радиальный канал 114 размещен с возможностью ориентации относительно верхнего конца 106 канала 100, выполненного в патрубке 102. Как было объяснено выше, нижний конец 104 канала 100 имеет жидкостную связь с кольцевым пространством 52, расположенным ниже нижнего устройства 36 подвеса. В соответствии с этим центральный трубопровод 108 из контрольного устройства 112 подвеса находится в жидкостной связи с нижним кольцевым пространством 52 между внутренней поверхностью колонны обсадных труб диаметром 22 дюйма и наружной поверхностью внутренней колонны 32 обсадных труб. Центральный трубопровод 108 может быть присоединен к поверхности, где могут быть расположены дополнительные устройства управления и датчики. Например, связь с поверхностью может быть обеспечена шлангокабелем или другим подходящим видом связи. Датчики могут представлять собой манометр и/или температурный датчик или другой датчик контроля текучей среды. Манометр может быть расположен на поверхности в конфигурации восстановления, показанной на фиг. 9, или электрический манометр может быть расположен в фонтанной арматуре 120, находящейся в связи с поверхностной станцией. Кроме того, средства контроля могут содержать дистанционно управляемый клапан, выполненный с возможностью доступа к кольцевому пространству, так что пользователь может управлять введением текучей среды в кольцевое пространство или извлечением текучей среды него.
В этой конфигурации восстановления текучая среда может быть введена в кольцевое пространство или извлечена из него. Например, средства контроля могут обнаружить избыточное давление внутри кольцевого пространства и/или средства контроля могут обнаружить присутствие излишнего количества нефти/газа внутри кольцевого пространства, которое не должно присутствовать. Средства контроля обеспечивают возможность извлечения объема этой излишней текучей среды из кольцевого пространства через канал 100 и в центральный трубопровод 108. Излишняя текучая среда может затем протекать через центральный трубопровод 108 для удаления. В качестве альтернативы, проблема излишней текучей среды или нежелательной текучей среды может быть решена посредством введения текучей среды (например, бурового раствора, цемента и т.д.) в кольцевое пространство. Это может помочь при разрешении проблемы протекания текучей среды (например, нефти, газа и
т.д.) в кольцевое пространство. Введение текучей среды может приводить к принуждению протекания текучей среды вниз через центральный трубопровод 108, через канал 100 и в кольцевое пространство 52. В соответствии с этим средства контроля образуют средства восстановления. Средства контроля контролируют/обнаруживают любое нарастание давления нефти/газа со временем в кольцевом пространстве, где этого не должно быть, и средства контроля могут затем устранить эту проблему. Например, средства контроля могут сбросить избыточное давление и затем перекрыть эту связь, или насос может быть присоединен к средствам контроля для подачи бурового раствора/цемента, который будет закачан в кольцевое пространство для прекращения Дальнейшего протекания. В соответствии с этим канал 100 обеспечивает доступ текучей среды к кольцевому пространству с обеспечением возможности снижения давления или введения текучей среды восстановления.
Патрубок 102, содержащий канал 100, проходит между первыми (нижними) средствами закрепления и вторыми (верхними) средствами закрепления устья скважины. Как показано на фиг. 9, канал 100 содержит нижний вход 104, расположенный ниже поверхности уплотнения устройства 36 подвеса. Канал 100 изогнут под углом во внешнем радиальном направлении при распространении канала 100 вверх, пока канал 100 не создаст угловую секцию 116. Канал 100 затем проходит в радиальном внутреннем направлении в виде линейной секции 115 вдоль радиуса патрубка 102.
Эта линейная секция 115 создает выходную область, размещенную с возможностью выравнивания с каналом 114, выполненным в контрольном устройстве 112 подвеса.
Далее с определенными ссылками на фиг. 10-12 будет описана установка средств контроля.
Сначала имеет место установка устройства 36 подвеса эксплуатационной колонны обсадных труб вместе с изолирующим патрубком 110. Агрегат спущен с устройством 36 подвеса колонны обсадных труб, поддерживаемым на выступе 40, выполненном патрубком 102, расположенной на вершине промежуточной колонны 22 обсадных труб, как показано на фиг. 10. Колонну 32 обсадных труб затем цементируют в положении, обеспечивающем возможность удаления избыточного цементного состава/вытесненной текучей среды. Устройство 36 подвеса колонны обсадных труб и изолирующий патрубок 110 затем подняты в положение регулировки и кольцевые уплотнения установлены посредством использования нижнего средства закрепления. Нижние средства закрепления приведены в действие для уплотнения устройства 36
подвеса колонны обсадных труб на месте, а верхние средства закрепления приведены в действие для уплотнения изолирующего патрубка 110 на месте, как показано на фиг. 11 с удаленным инструментом для спускоподъемных работ.
Операция расположения может включать испытание под давлением, проводимое в этой конфигурации. Затем может быть удален инструмент для спускоподъемных работ, который установил и отрегулировал нижнее устройство 36 подвеса колонны обсадных труб и изолирующий патрубок 110. Затем может быть продолжена программа бурения. Последовательность операций установки может включать еженедельное профилактическое проведение испытаний продувки с использованием любого подходящего для проведения испытаний инструмента, который может быть избирательно опущен в устье скважины и извлечен из него.
Изолирующий патрубок 110 может затем быть удален из устройства. Происходит расцепление верхнего средства закрепления с последующим удалением изолирующего патрубка 110 при использовании инструмента для спускоподъемных работ. После удаления могут быть установлены снаряд для окончания скважины и устройство подвеса труб, как показано на фиг. 12, где показаны средства контроля в эксплуатационной конфигурации. Это включает выполняемую вторыми средствами закрепления операцию во втором корпусе 24 оборудования устья скважины по установке кольцевых уплотнений для контроля за кольцевым пространством и закрепления на месте устройства 112 подвеса трубы. После этого закрепления канатные пробки присоединяют к устройству 112 подвеса трубы и устанавливают в нем. Инструмент для спускоподъемных работ устройства подвеса колонны и водоотделяющая колонна для бурения могут затем быть удалены.
После удаления водоотделяющей колонны для бурения агрегат 120 фонтанной арматуры может быть установлен выше второго корпуса 24 устья скважины, как показано на фиг. 12. Агрегат 120 фонтанной арматуры установлен выше второго корпуса 24 устья скважины, причем агрегат 120 фонтанной арматуры содержит соединительное устройство 122, проходящее в порт 119 контроля кольцевого пространства, выполненного в устройстве 112 подвеса колонны. Наконец, происходит удаление канатной пробки и монтаж скважины завершен.
1. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины, содержащее
первые крепежные средства для закрепления устройства (36) подвеса в первом положении и
вторые крепежные средства для закрепления устройства подвеса (36) во втором положении, причем
первые крепежные средства размещены, при использовании, с образованием канала текучей среды по внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса при сохранении устройства (36) подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда имеет возможность протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса, а
вторые крепежные средства содержат устройство зажима для обеспечения уплотнения вокруг устройства (36) подвеса при закреплении устройства (36) подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса,
отличающееся тем, что первые крепежные средства выполнены с возможностью закрепления устройства (36) подвеса в одном продольном направлении и с возможностью перемещения устройства (36) подвеса во втором противоположном продольном направлении,
причем устройство (36) подвеса содержит множество первых продольных ребер (44), расположенных ниже внешней поверхности (46) уплотнения, и множество вторых продольных ребер (50), расположенных выше внешней поверхности (46) уплотнения, таким образом, что в первом положении канал текучей среды, образованный по внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса, обеспечен через указанное множество первых продольных ребер (44) и через указанное множество вторых продольных ребер (50).
2. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
вторые крепежные средства обеспечивают осевую нагрузку на колонну (32) обсадных труб, закрепленную ниже устройства (36) подвеса и закрепленную внутри скважины с помощью цемента, причем
первые крепежные средства содержат удерживающий выступ (40), размещенный при использовании так, чтобы взаимодействовать с удерживающей поверхностью (38) на устройстве (36) подвеса с целью подвески устройства (36) подвеса в первом положении.
3. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
внешняя радиальная протяженность первых продольных ребер (44) соответствует радиальной протяженности внешней поверхности (46) уплотнения.
4. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
канал текучей среды обеспечивает возможность выходящему на устье скважины цементу протекать вверх из кольцевого пространства вокруг устройства (36) подвеса и подвешенной колонны (32) обсадных труб,
причем указанная текучая среда выполнена с возможностью протекания через первые продольные ребра (44), вокруг внешней поверхности (46) уплотнения и вверх через вторые продольные ребра (50).
5. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 3 или 4, в котором
нижняя поверхность первых продольных ребер (44) обеспечивает удерживающую поверхность (38) на устройстве (36) подвеса.
6. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 3 или 4, в котором
нижняя поверхность первых продольных ребер (44) при использовании размещена с упиранием в и с поддержкой на опору или удерживающую поверхность (40) в оборудовании (10) устья скважины.
7. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 3 или 4, в котором
первые продольные ребра (44) расположены на радиальном расстоянии друг от друга вокруг окружности наружной поверхности устройства (36) подвеса и в котором первые продольные ребра (44) расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг окружности наружной поверхности устройства (36) подвеса.
8. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 3 или 4, в котором
первые продольные ребра (44) проходят вверх от нижнего положения до внешней поверхности уплотнения (46) устройства (36) подвеса.
9. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 8, в котором
вторые дополнительные продольные ребра (50) совпадают с первыми продольными ребрами (44), расположенными ниже внешней поверхности (46) уплотнения, а два набора продольных ребер (44, 50) по существу представляют собой единый набор с внешней поверхностью (46) уплотнения, расположенной между ними.
10. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
внешняя поверхность (46) уплотнения содержит внешнюю металлическую поверхность для создания уплотнения типа металл-металл во втором положении.
11. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
крепежное устройство содержит нижнее крепежное устройство и верхнее крепежное устройство, причем
нижнее крепежное устройство содержит нижние первые крепежные средства для закрепления нижнего устройства (36) подвеса в первом положении и нижние вторые крепежные средства для закрепления нижнего устройства (36) подвеса во втором положении, при этом при использовании
нижние первые крепежные средства размещены с образованием канала текучей среды по внешней поверхности (46) уплотнения нижнего устройства (36) подвеса при сохранении нижнего устройства (36) подвеса в первом положении, так что текучая среда может протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения нижнего устройства (36) подвеса, а
нижние вторые крепежные средства содержат нижнее зажимное устройство для выполнения уплотнения вокруг нижнего устройства (36) подвеса при закреплении нижнего устройства (36) подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения нижнего устройства (36) подвеса, при этом
верхнее крепежное устройство содержит верхние первые крепежные средства для закрепления верхнего устройства подвеса (58) в первом положении и верхние вторые крепежные средства для закрепления верхнего устройства (58) подвеса во втором положении, причем при использовании
верхние первые крепежные средства размещены с образованием канала текучей среды по внешней поверхности (60) уплотнения верхнего устройства (58) подвеса, при сохранении верхнего устройства (58) подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда может протекать вокруг внешней поверхности (60) уплотнения верхнего устройства (58) подвеса, а
верхние вторые крепежные средства содержат верхнее зажимное устройство для выполнения уплотнения вокруг верхнего устройства (58) подвеса, при закреплении верхнего устройства (58) подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности протекать вокруг внешней поверхности (60) уплотнения верхнего устройства (58) подвеса.
12. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
вторые крепежные средства содержат зажимное устройство для зажима устройства (36) подвеса первой трубчатой колонны (32) обсадных труб скважины, причем
зажимное устройство содержит буртик (54) с внешней конусообразной поверхностью, а также содержит кольцевой компонент (56) с внутренней конусообразной поверхностью,
при этом буртик (54) и кольцевой компонент (56) выполнены с возможностью относительного осевого перемещения между первым положением, в котором конусообразная поверхность кольцевого компонента (56) не прилагает радиальной силы к буртику (54), и вторым положением, в котором конусообразная поверхность кольцевого компонента (56) прилагает радиальную силу, достаточную для деформации буртика (54) в направлении внутрь с целью захвата устройства (36) подвеса первой трубчатой колонны (32) обсадных труб скважины.
13. Крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины по п. 1, в котором
вторые крепежные средства одновременно создают уплотнение типа металл-металл для колонны (32) обсадных труб, подвешенной от устройства (36) подвеса, при выполнении блокирующего устройства для предотвращения как перемещения вверх, так и перемещения вниз колонны (32) обсадных труб.
14. Оборудование (10) подводного морского устья скважины, включающее крепежное устройство для закрепления устройства (36) подвеса в оборудовании (10) подводного морского устья скважины, причем
крепежное устройство выполнено в соответствии с любым из пп. 1-13.
15. Способ закрепления устройства (36) подвеса внутри оборудования (10) подводного морского устья скважины, включающий
закрепление устройства (36) подвеса в первом положении посредством первых крепежных средств и
образование канала текучей среды по внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса при сохранении устройства (36) подвеса в первом положении таким образом, что текучая среда может протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса, причем способ включает
перемещение устройства (36) подвеса из первого положения во второе положение,
закрепление устройства (36) подвеса во втором положении посредством вторых крепежных средств и
зажим устройства (36) подвеса для образования уплотнения вокруг устройства (36) подвеса при закреплении устройства (36) подвеса во втором положении таким образом, что текучая среда не имеет возможности протекать вокруг внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса, отличающийся тем, что устройство (36) подвеса закрепляют посредством первых крепежных средств в одном продольном направлении и перемещают устройство (36) подвеса во втором противоположном продольном направлении,
причем устройство (36) подвеса содержит множество первых продольных ребер (44), расположенных ниже внешней поверхности (46) уплотнения, и множество вторых продольных ребер (50), расположенных выше внешней поверхности (46) уплотнения, таким образом, что в первом положении канал текучей среды, образованный по внешней поверхности (46) уплотнения устройства (36) подвеса, обеспечен через указанное множество первых продольных ребер (44) и через указанное множество вторых продольных ребер (50).
