[发明专利]用于监测海底井的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及监测海底井的组件并且更具体地涉及监测海底井中的环A和环B中的压力/应力。

背景技术

在烃类开采中，立管、井口和采油树用作帮助烃类从油井流到采油资产的物理接口。为了确保烃类的有效收集，主动监测海底井的完整性，这是可期望的。海底井的完整性可由于开采管、井或井口结构的壳体或接合剂作业中的泄漏而受到损害，由此促使压力在海底井的环（例如环A和环B）中建立。在某些情况下，如果不同环之间的压力差超过阈值，海底井的管可坍塌。因此，测量环中的压力和/或海底井的壳体中的应力对于检测海底井完整性中的任何损害是关键的。

常规地，海底井的环A中的压力感测使用传统的压力传感器来实现。而且，在海底应用中，法规禁止在环A与B之间通过壳体壁的任何钻探/布线。因此，由于缺乏对环B的直接接入，环B中的压力的测量可通过将压力传感器设置在环B中而实现。另外，将传感器设置在环B中需要向传感器提供通信链路和电力供应而不穿过环B，以便避免环B中的潜在泄漏路径。此外，这些压力传感器可由于老化、污垢、水汽、周围流体的组成改变及诸如此类而经历失效。更换有缺陷的传感器是富有挑战性的任务。

发明内容

根据本公开的方面，呈现用于监测海底井的系统。该系统包括海底井，其包括开采管、与该开采管同轴并且安置在该开采管外部的环A、与环A同轴并且安置在环A外部的环B以及设置在环A与环B之间的壳体壁。此外，该系统包括第一传感器，其设置在开采管、环A、壳体壁或其组合上或周围并且配置成测量第一参数。而且，该系统包括控制器，其操作地耦合于海底井并且配置成分析由第一传感器测量的第一参数并且检测海底井的一个或多个组件中的异常。

根据本公开的另一个方面，呈现用于监测海底井的方法。该方法包括将第一传感器设置在海底井的开采管、环A和壳体壁中的一个或多个上或周围，其中该第一传感器配置成测量第一参数。此外，该方法包括使用控制器来分析测量的第一参数。另外，该方法包括基于第一参数的分析来识别海底井的一个或多个组件中的异常。而且，呈现非暂时性计算机可读介质，其配置成执行用于监测海底井的方法。

提供一种用于监测海底井的系统，其包括：

所述海底井，其包括：

开采管；

环A，其与所述开采管同轴并且安置在所述开采管外部；

环B，其与所述环A同轴并且安置在所述环A外部；以及

壳体壁，其设置在所述环A与所述环B之间；

第一传感器，其设置在所述开采管、所述环A、所述壳体壁或其组合上或周围并且配置成测量第一参数；

控制器，其操作地耦合于所述海底井并且配置成：

分析由所述第一传感器测量的第一参数；并且

检测所述海底井的一个或多个组件中的异常。

优选的，所述第一传感器包括固定传感器、绳索工具或其组合。

优选的，所述固定传感器包括磁场传感器、磁致伸缩传感器、感应线圈、维拉里效应传感器、声换能器、光纤传感器、温度传感器或其组合。

优选的，所述绳索工具包括操作地耦合于绳索线缆的传感器，并且其中所述传感器包括磁场传感器、磁致伸缩传感器、感应线圈、维拉里效应传感器、声换能器、光纤传感器、温度传感器或其组合。

优选的，所述系统进一步包括锁定机构，所述锁定机构配置成操作地使所述第一传感器耦合于所述开采管、所述环A和所述壳体壁中的一个或多个。

优选的，所述锁定机构包括基于弹簧的机构、液压机构、伺服马达致动机构、磁机构或其组合。

优选的，所述壳体壁包括配置成感测所述第一参数的一个或多个段。

优选的，具有感测能力的所述一个或多个段包括一个或多个磁编码区。

优选的，所述一个或多个磁编码区包括多个磁化线，其具有沿所述壳体壁的长度形成的至少两个极性。

优选的，所述一个或多个磁编码区包括多个磁化线，其具有在所述壳体壁周围采用螺旋配置形成的至少两个极性。

优选的，所述系统进一步包括在所述壳体壁周围采用螺旋配置而设置的光纤。

优选的，所述系统进一步包括第二传感器，所述第二传感器设置在所述环B上或周围并且配置成测量所述环B上或周围的压力和温度中的一个或多个。

优选的，所述第一参数包括压力、压缩应力、环向应力、残余应力、纵向应力、张应力、弯曲应力、扭转引致的应力或其组合。

提供一种用于监测所述海底井的方法，所述方法包括：