[发明专利]插塞安装系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于操作插塞(plug)组件的系统和方法。更具体而言，本发明涉及用于将插塞组件安装到海底油管悬挂器和/或从其移除的系统和方法。

背景技术

海底井口组件通常具有高压井口外壳，其支承于低压井口外壳中且固连至延伸到井中的套管。通常，一个或多个套管悬挂器就位(land)在井口外壳中，其中套管悬挂器位于延伸至井中更深深度的套管柱的上端。油管柱通常延伸穿过套管以从井生产流体。大多数组件包括装配至井口外壳的上端以用于控制井流体的生产树。生产树通常是大且重的，具有装配于其上的许多阀和控制装置。

一种类型的树(有时称作“传统”树)包括用于生产流体的孔和油管环空接近孔。具有传统树的井口组件通过将油管悬挂器就位在井口外壳中而形成。传统树中的油管悬挂器通常具有生产通路、以及与围绕油管的油管环空连通的环空通路。穿过油管环空和生产油管限定流回路，使流体流通通过回路可用于压井或者用于在完井期间使重流体流通出来。

有时称作“水平”树的树具有树中的单一孔，其通常为生产通路。水平树在安装其对应的油管悬挂器之前就位，然后油管悬挂器下降且就位在树中。油管悬挂器下降穿过立管，该立管通常为钻井立管。在另一常见类型的井口系统中，同心油管悬挂器以与传统井口组件相同的方式就位在井口外壳中。油管悬挂器具有生产通路和环空通路。然而，生产通路与油管悬挂器的轴线同心，而不是如在传统油管悬挂器中那样稍微偏置，并且树不具有竖直油管环空通路。竖直树中的油管悬挂器通常在将树就位在井口外壳中之前安装。油管通常在就位柱上行进穿过钻井立管和BOP。在钻井立管与井口外壳脱离之前，将插塞作为安全屏障安装在油管悬挂器中。插塞通常在缆绳(wireline)上下降穿过就位柱。随后，在树被安装之后，插塞通过可用于安装树的开阔水面立管移除。

发明内容

本文中提供了用于操纵插塞进出设置在海底井口组件中的油管悬挂器的系统的示例。在示例实施例中，该系统包括选择性地与海底井口组件联接的外壳；其中外壳具有端部，该端部带有与形成于外壳中的腔室相交的开口。牵引器选择性地从外壳内部署，其具有附连的端部效应器(effector)。插塞选择性地与端部效应器联接，使得当牵引器从外壳内部署时，端部效应器操作油管悬挂器中的插塞。在一个示例中，该系统还包括装配在外壳上的绕线筒(reel)，控制线卷绕在绕线筒上，该控制线具有附连到牵引器的端部且与部署在海底的远程操作机车选择性地通信。可选的热入扣(hot stab)可装配在外壳上以用于连接至远程操作机车。在一个可选示例中，当外壳与海底井口组件联接时，腔室与海底井口组件中的主孔对齐。牵引器在一个示例中包括轮部件，其径向朝外突出，并且当牵引器在外壳中时与腔室的内表面迫压接触且当牵引器从外壳内部署时与海底井口组件中的主孔迫压接触。腔室的上端可以可选地在海底。在一个实施例中，密封件沿着外壳与井口组件之间的界面限定。

在本文中还提供了用于堵塞海底井口组件中的油管悬挂器的系统的示例，该系统在一个实施例中包括带有开口端的外壳。在该示例中，外壳还包括在开口端处可密封地附连到井口组件的基部和与开口端相反的闭合端。井口组件中的腔室与开口端相交。插塞工具作业(tooling)组件可从腔室内选择性地部署。在一实施例中，插塞工具作业组件由牵引器、装配在牵引器上的端部效应器以及可释放地连接到端部效应器的插塞组成。外壳的开口端可附连到井口组件且闭合端可设置在海底。可以可选地包括提供电力和控制信号到插塞工具作业组件的控制缆线。在一示例中，控制缆线具有与插塞工具作业组件联接的端部且与设置在海底的远程操作机车通信。在示例性实施例中，控制缆线沿着穿过闭合端形成的通路延伸，并且其中，通路中的封隔器(packoffs)在空腔与外壳周围之间限定压力屏障。接近传感器可以可选地设于外壳和插塞中，用于确定插塞在外壳中的位置。

在本文中还提供了操作在海底井口组件的油管悬挂器中的插塞的方法。在一个示例中，该方法包括：将带有附连端部效应器的牵引器封闭在外壳中，将外壳装配至井口组件上使得外壳的上端淹没在海底，将牵引器和端部效应器从外壳部署到井口组件中的主孔中，以及利用端部效应器操作在油管悬挂器中的插塞。在该方法的一个可选示例中，部署牵引器的步骤包括使牵引器上的轮与外壳的内表面和主孔的内表面接合。该方法还可包括：将远程操作机车部署在海底，使外壳上的连接器与远程操作机车接合，以及通过连接器从远程操作机车控制牵引器和端部效应器。

根据一方面，一种用于操纵插塞进出设置在海底井口组件中的油管悬挂器的系统包括：外壳，其选择性地与海底井口组件联接，且其包括带有开口的端部；腔室，其在外壳中，与开口相交；