[发明专利]深水防飓风阀

说明书

发明领域

本发明大体上涉及一种防风暴栓(storm plug)和用于暂时隔离海 上油井或气井的方法。也被称为防飓风栓的该防风暴栓包括可收回维护 封隔器和可被液压致动以防止流体流经的阀。该阀可包括具有固定阀 (standing valve)的阀壳和位于阀壳内的可液压移动的隔离套管。该 隔离套管可被定位成与固定阀结合而预防流体流经阀壳。阀的液压致动 消除了旋转工作管柱来打开和关闭阀的需要，并且还可防止在向井安装 可收回维护封隔器和尾管过程中由于工作管柱旋转而将阀意外打开。

背景技术

出于在暴风雨条件下保证海上油井或天然气井安全的需要，或对井 口进行维护时都需要使用“防风暴栓”。防风暴栓组件包括可收回维护封 隔器和阀，该阀在工业上又被称为防风暴阀或防飓风阀。防风暴栓放置 位于泥线以下通常200英尺位置，即海底以下200英尺位置的下套管井 中。在传统的“岩床(shelf)”应用中，因为升降式钻井平台的最大操 作深度大约为300英尺，所以防风暴栓将被设置在可能500英尺的最大 深度处。在其中浮式钻井船或半潜式钻井平台在6000英尺以上的水深操 作的深水应用中，防风暴栓的设置深度将可能为6200英尺以上。

防风暴栓在设置深度的操作通常是机械的，因而可收回维护封隔器 使用右向旋转来设置，之后，用左向旋转关闭防风暴阀。在该操作中暗 含着工作管柱的恢复，因此阀的左向旋旋的第二个目的就是将工作管柱 从防风暴栓断开。因此防风暴栓留在下套管井中，直到暴风雨的威胁过 去或水线以上的维修结束。在将来必须继续进行向下钻进操作时，防风 暴栓被收回，以通过下套管井来进行钻井或完井作业。这是通过将工作 管柱运转至阀的顶部，并用5000至10000磅的力轻轻击打该工作管柱， 然后使工作管柱慢慢向右旋转以与阀顶部的螺纹再次接合而实现的。一 旦接合，则收回防风暴栓并从井眼卸下。

在大陆架深度时，工作管柱的旋转可使用管扳手或顶部驱动单元来 精确实现。然而对深水井来说，利用任何装置的旋转都可能是不精确的， 从而导致阀断开或意外打开的问题。而且，由于使防风暴栓到达设置深 度常常需要高扭矩旋转(由于井眼偏斜)，所以在进行设置并从工作管柱 断开之前阀可能被损坏。通常将尾管或钻柱连接至可收回维护封隔器的 底部，以在封隔器上提供重量并在井被暂时隔离时保护钻柱。深水井对 旋转工作管柱以将尾管插入井内的需要可能会增大。

因此，有益的是提供可用于暂时隔离深水井并可通过液压装置而不 是工作管柱的旋转来关闭的防风暴栓。还有益的是提供在被送入井时能 够承受所施加的极高的右旋扭矩而不用考虑损坏或断开装置的防风暴 栓。有益的是提供一种防风暴栓，该防风暴栓被设计成处理深水防风暴 栓设备的典型的极高尾管载荷。还有益的是提供一种防风暴栓，该防风 暴栓适于在送入井眼中的同时保持阀机构打开，从而自动地用流体填充 工作管柱，以允许流体在关闭阀机构之前循环。

本公开的发明致力于克服或至少降低上述一个或多个问题带来的影 响。

发明内容

本公开的发明旨在一种防风暴栓以及一种用于暂时隔离深水海上井 的方法。具体地说，其中所述防风暴栓可通过液压手段而不是工作管柱 的旋转来致动。根据一个实施方式，该防风暴栓包括可收回维护封隔器 和阀。该阀包括位于阀壳内的隔离套管和固定阀，该固定阀防止流体流 过所述隔离套管的至少一部分。所述阀壳的上端与工作管柱机械联接， 而所述阀壳的下端与所述封隔器机械联接。所述隔离套管可以在打开位 置与关闭位置之间以液压方式移位。在所述打开位置，流体可流经位于 所述阀壳与所述隔离套管之间的环形旁通区域，而在所述关闭位置，所 述隔离套管防止流体流经所述阀。

所述防风暴栓的阀可包括连接至所述隔离套管的动力活塞，该动力 活塞响应于预定的液压压力而使所述隔离套管从所述打开位置移位到所 述关闭位置。一个或多个延伸穿过所述阀壳的流体端口可允许外部压力 使所述动力活塞和所述隔离套管移位。隔离套管/动力活塞组件在打开位 置可通过剪切机构可释放地附接于所述阀壳。所述剪切机构可为适于在 预定压力下剪断的剪切销。