ПОДВОДНОЕ УСТЬЕВОЕ УСТРОЙСТВО
SUBMERGED WELLHEAD VALVE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к подводным устьевым устройствам, обеспечивающим проведение потока углеводородов из нефтяной и/или газовой скважины.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Современные подводные устьевые устройства и придонная фонтанная арматура становятся все более совершенными. Увеличение глубин моря, на которых они используются, соответственно сопровождается повышением давления. Кроме того, современная технология бурения обеспечивает скважины, которые проходят более глубоко в грунт, что приводит к высоким температурам поступающих из них углеводородов. Температуры углеводородов могут составлять, например, 150°С - 200°С и, в некоторых случаях, могут даже превышать эти значения. Кроме того, подводные устьевые устройства обладают большими возможностями, чем прежде, и содержат такое оборудование, как электрические и гидравлические соединительные муфты и направляющие колонны. Например, в подобных соединительных муфтах и направляющих колоннах в настоящее время используются уплотнения из эластомерного материала, которые выдерживают температуры в диапазоне от -18°С до 150°С, тогда как существует необходимость в оборудовании, которое выдерживает температуры, например, вплоть до 180°С и выше. Оборудование для таких условий является трудновыполнимым, а требуемые материалы являются значительно более дорогостоящими.
Другим типом компонентов, подвергающихся чрезмерному нагреву, являются уплотнения, образующие сдерживающие давление барьеры. Воздействие высокого перепада давлений в сочетании с возможными большими изменениями температур требует совершенных характеристик материала и соответствующей конструкции.
Для того чтобы удовлетворить все возрастающий спрос на устьевые компоненты, обладающие стойкостью к механическим воздействиям в сочетании с повышенными температурами поступающих через них углеводородов, предпринимаются попытки поиска материалов с характеристиками, обеспечивающими использование в экстремальных условиях эксплуатации, которые в значительной степени удовлетворят предъявляемым требованиям. Однако при указанных условиях эксплуатации и непрерывно возрастающем спросе на оборудование использование более совершенных материалов не является достаточным.
Другим способом решения проблем, обусловленных высокими температурами, является создание более совершенной конструкции подводного устьевого устройства, например конструкции придонной фонтанной арматуры. Однако снаружи потока, содержащего углеводороды, в канале придонной фонтанной арматуры существуют пространственные ограничения, что затрудняет устранение указанных недостатков таким способом.
В патенте США №6267172 приведено описание способа, обеспечивающего теплообмен между трубопроводом, через который может проходить текучая среда, и наземным теплообменником, через который проходит теплопередающая текучая среда.
В патенте США №4126406 приведено описание способа скважинного охлаждения электродвигателя насоса, защиты двигателя и упорного подшипника погружного насосного узла в условиях высоких температур.
В патенте США №6032732 приведено описание системы для нагрева устьевого устройства обычной скважинной насосной установки.
Настоящее изобретение представляет оборудование для подводного устьевого устройства, такое как придонная фонтанная арматура, способное удовлетворить подобным вышеуказанным требованиям экстремальных условий эксплуатации. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает снижение требований к компонентам данного оборудования в отношении стойкости к механическим воздействиям в сочетании с повышенными температурами, исключая тем самым использование дорогостоящих компонентов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением предлагается подводное устьевое устройство, имеющее внутренний канал для проведения добываемых углеводородов, при этом указанное устройство характеризуется тем, что оно имеет впускное окно и выпускное окно, расположенные соответственно на концах впускного канала и выпускного канала и предназначенные для присоединения к охлаждающей текучей среде, причем указанные каналы проходят к участку в устройстве, пригодному для охлаждения компонентов, нагреваемых теплым потоком указанных углеводородов.
Указанные впускное и выпускное окна предпочтительно выполнены с возможностью присоединения к указанной охлаждающей текучей среде с помощью подвижного средства с дистанционным управлением (ПСДУ). Таким образом, обеспечивается возможность для установки охлаждающего контура после установки подводного устьевого устройства. При необходимости подобный охлаждающий контур может быть снабжен насосом, предназначенным для регулирования потока. Кроме того, если необходимо выполнить требования по сверхсильному охлаждению, то может быть обеспечена установка теплового насоса для охлаждения данного устройства текучей средой, которая значительно холоднее окружающей морской воды. Кроме того, предпочтительно впускное и выпускное окна могут использоваться для удаления воздуха и введения охлаждающей текучей среды.
Используемая в настоящем документе формулировка «подводное устьевое устройство» относится не только к компонентам собственно устья скважины, но и к присоединенному оборудованию, такому как придонная фонтанная арматура, подвеска насосно-компрессорной колонны в стволе скважины и оборудование устья скважины.
ПРИМЕР ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
Далее, при описании основных свойств придонной фонтанной арматуры в соответствии с данным изобретением, будет приведено более подробное описание примера варианта выполнения со ссылкой на фиг.1.
Фиг.1 представляет собой схематический вид в разрезе вертикальной придонной фонтанной арматуры 1, расположенной на морском дне на верхней части скважины. Фонтанная арматура 1 имеет внутренний канал 3 для проведения углеводородов из скважины.
Для предотвращения чрезмерного нагревания компонентов придонной фонтанной арматуры в области устья 5 скважины и выше подвески 6 насосно-компрессорной колонны к фонтанной арматуре 1 присоединено охлаждающее средство 7. Охлаждающее средство 7 содержит трубопровод 9 для проведения текучей среды. Трубопровод 9 имеет впускную трубу 9a, направляющую холодную охлаждающую текучую среду в фонтанную арматуру 1, и выпускную трубу 9b, направляющую нагретую охлаждающую текучую среду из фонтанной арматуры 1. Трубопровод 9 также содержит радиаторную часть 9 с, выполненную для эффективной передачи тепла окружающей морской воде. Следует отметить, что существенная часть трубопровода 9 проходит в вертикальном направлении. Такое решение приводит к эффекту сифона в охлаждающей текучей среде, поскольку более холодная охлаждающая текучая среда имеет большую плотность, чем более теплая охлаждающая среда. Этот принцип хорошо известен специалистам. Таким образом, благодаря расположению трубопровода 9 с подобным прохождением в вертикальном направлении отпадает необходимость в насосе, обеспечивающем циркуляцию охлаждающей текучей среды.
Предпочтительно трубопровод 9 имеет вертикальную часть 9d, проходящую по существу прямолинейно вблизи радиаторной части 9 с.
На верхней стороне трубопровода 9 расположен клапан 11 и впускное окно 13 для подключения к внутренней части трубопровода 9. Канал трубопровода также может быть присоединен к клапану для регулирования потока (не показан) для возможности предотвращения потока в трубопроводе 9. Такой клапан предпочтительно может приводиться в действие с помощью ПСДУ (подвижного средства с дистанционным управлением).
Трубопровод 9 взаимодействует с арматурой 1 у впускного окна 15a и выпускного окна 15b, от которых отходит впускной канал 17a и выпускной канал 17b в область между фонтанной арматурой 1 и подвеской 6, направляя охлаждающую текучую среду в зону, содержащую компоненты, которые должны быть защищены от чрезмерного нагревания горячим потоком углеводородов в канале 3, или расположенную смежно с ними.
Специалисту должно быть очевидно, что вышеприведенный пример варианта выполнения лишь описывает один из множества возможных вариантов выполнения в пределах объема правовой охраны данного изобретения, изложенного в формуле изобретения. Например, вместо проходящей в вертикальном направлении придонной фонтанной арматуры, показанной на фиг.1, данное изобретение применяется к фонтанной арматуре, проходящей в горизонтальном направлении, а также к другим подвергаемым воздействию тепла деталям подводного устьевого устройства.