[发明专利]井生产关闭

说明书

背景技术

该发明涉及用于控制在水下的流体生产井(例如，海底烃类提取井)的生产关闭的方法以及系统。

对井操作者而言在多个井集合中关闭单个海底井的优选的当前可用的方法是通过表面平台。涉及井的操作的数据(例如压力以及温度)典型地经由脐带式电缆通过井的通信系统被传输至表面平台。这样的数据典型地由井操作者所监视。关闭井的需要通常由集成控制与安全系统(ICSS)来自动确定，ICSS是位于表面的安全整合等级(SIL)评级系统，但操作者可手动地通过ICSS来启动该系统。通常ICSS与在海底高压单元(HPU)上的排放阀相连，当排放阀打开时，促使在脐带中的液压供应降压，以及结果该井最后将关井，且这样做所花费的时间取决于脐带的长度。如果确定要求井关闭采用可控且及时的方式，命令则通过相同的通信系统被传输至海底井树的海底电子模块(SEM)，该命令典型地导致生产翼阀的关闭，接着是在HPU处的排放阀的操作以确保系统排放并且关井。来自表面平台的命令信号被位于海底控制模块(SCM)中的海底电子模块(SEM)接收，其可位于井口处。SEM的电子元件驱动在SCM中的方向控制阀(DCV)，其进而控制液压供应以操作生产翼阀。

已知的系统在图1中被示出。如所示，生产流送管1与多个阀配合以控制并且保护系统，这些阀包括表面可控的表面下的安全阀(SCSSV)2、生产总阀(PMV)3、生产翼阀(PWV)4以及流量控制扼流器(flow control choke)5。阀2、3以及4液压式操作并且是自动复位的，因为随着液压功率的损失，阀自动关闭(例如通过复位弹簧处于偏置)。液压功率通过位于安装在井树上的海底控制模块(SCM)6内的方向控制阀(DCV，未示出)被馈送给阀2、3以及4。DCV的电操作螺线管由位于SCM 6中的海底电子模块(SEM)7的电子元件驱动。在图1中，两个SEM 7被示出，如果一个SEM 7故障则提供备用安全。经由脐带穿过所谓的“黑通道”(如在例如GB-A-2452948中所述的)对SEM 7馈送来自位于表面平台上的顶侧控制系统8的控制信号。任何关闭井的要求(例如在紧急情况下)由从顶侧控制平台8传输至SEM 7和关联的DCV的控制信号来实现，以致动适当的阀以实现生产关闭(PSD)。关闭井的决定通过如上所述的ICSS12典型地从可例如从位于井上的传感器9、10、以及11传输的温度以及压力的观测来做出。在这个例子中，为了实现关闭，来自至少一个传感器9、10、11的信号必须通过SEM7以及脐带被传递至位于表面的ICSS 12，由ICSS 12所处理，并且然后关闭控制信号由ICSS 12发送，通过脐带到达海底井口(经由SEM 7)以促使至少一个DCV以激活，其进而促使至少一个阀的关闭，例如排放阀或者生产翼阀。

这样的系统的问题是它是过长且复杂的，涉及大量部件，并且要求从井口传感器到表面以及再返回来的通信，而且这导致了比所希望的可靠性要低。确实，这样已知的系统具有这样差的“一经需求而故障的概率”，使得它们不可能实现甚至最低的安全整合等级(SIL)评级(其是SIL 1)。

本发明的目的是克服该问题并且提高关闭系统的可靠性。该目的通过在井处提供关闭处理功能来实现。

这样生产关闭(PSD)系统的实现(使用传感器以及本地处理器、采用SIL可评级的软件来本地化地(如，海底)探测故障状况)可不需要与表面通信而实现PSD。如果需要，该系统理想地通过来自表面的命令而允许PSD，但如果在紧急情况下需要PSD时不依赖该通信。而且，来自表面的电功率或黑通道通信的故障，理想地导致本地化操作的PSD。

以该方式，井生产关闭系统的安全整合可通过本地处理来保证，如其能被SIL评级，同时仍通过来自顶侧控制系统的命令来实现传统的PSD。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了用于控制在水下的流体生产井的生产关闭的方法，其包括以下步骤：

a)监视来自位于井处的传感器的输出信号；

b)处理该信号以确定关闭是否需要；以及

c)通过发送关闭信号到装置以促使位于井处的阀的致动而实现关闭，所述致动促使井关闭生产；

其中在步骤b)中，该处理由位于井处的处理器来执行。

根据本发明的第二个方面，提供用于控制在水下流体生产井的生产关闭的系统。该井具有用于产生指示该井的状态的输出信号的传感器以及可致动以关闭井的生产活动的阀，该系统包括：

用于接收输出信号的装置；以及

用于处理所接收的信号以确定关闭是否需要并且输出关闭信号给阀的处理器；

其中该接收装置以及处理器位于井处。