[发明专利]管中管装置、方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于输送流体的管道，这种管道具有布置在外管内的内管，还涉及使用这类管道的方法和系统。本发明还涉及使用这类管道来输送烃混合物或其他流体或气体的方法和系统。

背景技术

在水下油气开采系统中，通常的做法是，采用一种使用环形配置的双生产管线的油田结构，将水下装置连接到主设备上。已经证实，这种环形配置在商业水下油气开采作业中能有效地实现几个重要目的，如，保障管道流动、操作灵活和稳定。这类系统也需要一些装置保持稳态生产、缓解关键的操作情况（如，紧急关闭和计划关闭、启动和阻止生产管线中会阻碍或停止生产的液流）。需要一些系统能防止或合适地阻止生产管线内的水合物或其他固体。下面的一些现有方法和技术用来保持流体在生产管线中的流动，包括：热绝缘、加热、清管、人工或气体举升、产液置换、化学剂、连续油管插入生产管线中、热流体循环、生产管线减压以及试井，但不局限于此。

仍需要新的解决方案来降低水下和陆上油气开采系统的复杂性，同时使操作灵活性更大以可在更宽的操作范围内处理计划的流体中断和意外的流体中断情况，使生产正常运行时间和产品回收最大化。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种管中管装置，用于使流体在其中流动，该管中管装置包括：

a.内管，其包括内管壁，内管壁具有内表面和外表面并界定内管壁中的内孔；

b.外管，其包括外管壁，外管壁具有环绕内管布置的内表面和外表面，使得在外管壁的内表面与内管壁的外表面之间形成环形空间；以及

c.可控制的改向结构，用于在所述内孔和所述环形空间之间实现流体流通。

在另一实施例中，提供了一种使流体在管中管装置中流动的方法，该方法包括以下步骤：

a.使流体经过所述管中管装置的内孔和/或环形空间而在第一流体通道中流动；以及，

b.控制使流体流通的可控制的改向结构，以使正在流动的流体经过所述内孔和/或环形空间从第一流体通道改向流到第二流体通道中。

在另一实施例中，提供了一种系统，用于控制流体在管中管装置中流动，该系统包括管中管装置和脐带管，脐带管通过至少一个可控制的改向结构连接到所述管中管装置，该改向结构用于使流体在脐带管与管中管装置的内孔和环形空间二者中的至少一个之间流通。

附图说明

图1A-1D示出了管中管装置的一个实施例，该管中管装置使用液压致动式滑动套筒，这些图中，位于内孔和环形空间之间的流体通道打开；

图2A-2B示出了图1A-1D中的管中管装置，这些图中，流体通道关闭；

图3A-3B示出了管中管装置的另一实施例，该管中管装置使用液压致动式插塞，这些图中，流体通道分别打开和关闭；

图4A-4D示出了管中管装置的另一实施例，该管中管装置使用液压致动式旋转套筒，图4A-4B中的流体通道关闭，图4C-4D中的流体通道打开；

图5A-5B根据一个实施例示出了将管中管装置的环形空间分隔开的构件；

图6A-6D示出了使沿管中管装置的环形空间流动的流体在环形空间和内孔之间流动的各种结构；

图7示出了根据一个实施例的系统，该系统的水下油气开采设备中使用管中管装置。

具体实施方式

在一个实施例中，管中管装置具有布置在外管内的内管。内管具有内管壁，内管壁具有内表面和外表面，内管壁界定位于内管壁中的内孔。外管具有外管壁，外管壁具有环绕内管布置的内表面和外表面，使得在外管壁的内表面与内管壁的外表面之间形成环形空间。内管和外管可由任何合适材料制成，包括高碳钢和钢合金。管中管装置还具有一种用于在内孔和环形空间之间提供流体流通的结构（也称之为可控制的改向结构），这种构件例如为内管壁上的开口，其至少可处于打开位置、关闭位置以及可能处于一个或更多个局部打开的中间位置，该管中管装置还具有用于控制上述位置的构件。可控制的改向结构用于使管中管装置内的流体改向流动。该管中管装置可包括位于环形空间内的分隔壁，分隔壁上的开口贯穿分隔壁，从而使环形空间具有相邻部分，可控制的改向结构可使流体在相邻部分之间流通。通过控制内管壁上的开口位置，能控制流经所述内孔和环形空间的流体的相对流动（包括容积流量和流向）。