特許 6861277 ケーブル配備型電動水中ポンプ用地下安全弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861277

(24)【登録日】2021年3月31日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】ケーブル配備型電動水中ポンプ用地下安全弁

(51)【国際特許分類】

   E21B 34/06 20060101AFI20210412BHJP

【ＦＩ】

   E21B34/06

【請求項の数】22

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-526301(P2019-526301)

(86)(22)【出願日】2017年11月17日

(65)【公表番号】特表2019-534404(P2019-534404A)

(43)【公表日】2019年11月28日

(86)【国際出願番号】US2017062159

(87)【国際公開番号】WO2018094146

(87)【国際公開日】20180524

【審査請求日】2019年7月10日

(31)【優先権主張番号】62/423,308

(32)【優先日】2016年11月17日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/667,780

(32)【優先日】2017年8月3日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506018363

【氏名又は名称】サウジ アラビアン オイル カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(74)【代理人】

【識別番号】100132403

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 儀雄

(72)【発明者】

【氏名】アブデルアイジズ，モハンナド

(72)【発明者】

【氏名】シャオ，ジンジャン

(72)【発明者】

【氏名】ロート，ブライアン，エー．

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００９６９７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００９０８３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３５４３１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｂ １／００−４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地下坑井用の安全弁システムであって、
中央体の外径上に中央体外形部を備えた前記中央体と、
前記中央体の前記中央体外形部と嵌合しかつそれを支持するように成形された支持外形部を内径上に有する支持体と、
前記中央体を囲み、前記中央体と前記支持体との間をシールするように位置決めされた外径シールと、
前記中央体の中央孔内に配置された内径シールであって、付勢解除位置と付勢位置との間で移動可能であり、前記中央体の前記中央孔と前記中央孔を通って延びるケーブルとの間にシールを形成する前記内径シールと、
前記外径シールおよび前記内径シールを通過し前記安全弁システムを通って軸方向に延びる環状流体流路と、
流体が前記環状流体流路を通って流れることができる開位置と、流体が前記環状流体流路を通って流れることができない閉位置との間で移動可能である弁アセンブリと、
前記中央体の前記外径の周りに配置され、収縮位置と伸長位置との間で移動可能であり、前記伸長位置では、前記中央体と前記支持体との間の相対的な軸方向の移動を防止する係止部と
を備える、安全弁システム。

【請求項2】

前記付勢解除位置では、前記内径シールは、前記内径シールと前記ケーブルとの間の相対的な軸方向の移動を可能にするように位置決めされる、請求項１に記載の安全弁システム。

【請求項3】

前記付勢位置では、前記内径シールは前記ケーブルに対して軸方向に静止したままであり、前記ケーブルは前記中央体に対して軸方向に移動可能である、請求項１または請求項２に記載の安全弁システム。

【請求項4】

前記弁アセンブリは、係合解除位置から係合位置へ移動可能な内側シール付勢装置を含むスリーブアセンブリであり、前記係合位置では、前記内側シール付勢装置は、前記内径シールを前記付勢位置に維持する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の安全弁システム。

【請求項5】

前記環状流体流路は、前記内径シールの半径方向外側かつ前記外径シールの半径方向内側にある、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の安全弁システム。

【請求項6】

前記環状流体流路は、前記内径シールの半径方向外側かつ前記外径シールの半径方向外側にある、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の安全弁システム。

【請求項7】

前記支持体は、前記ケーブルの端部に配置された坑内装置の外径よりも大きい内径を備えた中央通路を有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の安全弁システム。

【請求項8】

前記支持体は前記地下坑井内に延びる生産用導管の一部である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の安全弁システム。

【請求項9】

安全弁システムを有する地下炭化水素開発システムであって、
地下坑井内に延びる生産用導管と、
ケーブルによって前記生産用導管内に吊り下げられた坑内装置と、
前記坑内装置の軸方向上方に配置された前記安全弁システムであって、
中央体の外径上に中央体外形部を備えた前記中央体、前記中央体の前記中央体外形部と嵌合しかつこれを支持するように成形された支持外形部を内径上に有する、前記生産用導管の一部である支持体と、
前記中央体を囲み、前記中央体と前記支持体との間をシールするように位置決めされた外径シールと、
前記中央体の中央孔内に配置され、付勢解除位置と付勢位置との間で移動可能であり、前記中央体の前記中央孔と前記ケーブルとの間にシールを形成する内径シールと、
前記外径シールおよび前記内径シールを通過し前記安全弁システムを軸方向に通って延びる環状流体流路と、
流体が前記環状流体流路を通って流れることができる開位置と、流体が前記環状流体流路を通って流れることができない閉位置との間で移動可能な弁アセンブリと、
前記中央体の外径の周りに配置され、収縮位置と伸長位置との間で移動可能であり、前記伸長位置では、前記中央体と前記支持体との間の相対的な軸方向の移動を防止する係止部と
を備える前記安全弁システムと
を有する、地下炭化水素開発システム。

【請求項10】

前記係止部が前記収縮位置にある状態で前記中央体外形部の最大外径は、前記支持外形部の最小内径よりも大きい、請求項９に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項11】

前記付勢解除位置では、前記内径シールは、前記中央体の前記中央体外形部が前記支持体の前記支持外形部によって支持された状態で、前記ケーブルと前記生産用導管との間の相対的な軸方向の移動を可能にするように位置決めされる、請求項９から請求項１０のいずれか一項に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項12】

前記付勢位置では、前記内径シールは前記ケーブルに対して軸方向に静止したままであり、前記ケーブルは前記中央体に対して軸方向に移動可能である、請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項13】

前記環状流体流路は前記中央体を通って延びる、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項14】

前記環状流体流路は前記支持体を通って延びる、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項15】

前記弁アセンブリは、係合解除位置から係合位置に移動可能な内側シール付勢装置を含むスリーブアセンブリであり、前記係合位置では、前記内側シール付勢装置は、前記坑内装置の動作中、前記内径シールを前記付勢位置に維持する、請求項９に記載の地下炭化水素開発システム。

【請求項16】

安全弁システムを使用して地下坑井を開発する方法であって、
中央体の外径上に中央体外形部を有する前記中央体を前記地下坑井内に降下させるステップと、
前記中央体を支持体の内径上の支持外形部に到達させるステップであって、前記支持外形部は、前記中央体の前記中央体外形部と嵌合してこれを支持するように成形されるステップと、
前記中央体を囲む外径シールで前記中央体と前記支持体との間をシールするステップと、
前記中央体の中央孔内に配置された内径シールを付勢解除位置から付勢位置に移動させて、前記中央体の前記中央孔と前記中央孔を通って延びるケーブルとの間にシールを形成するステップと、
流体が環状流体流路を通って流れることができるように、流体が前記環状流体流路を通って流れることができない閉位置から開位置へ弁アセンブリを移動させるステップであって、前記環状流体流路は、前記外径シールおよび前記内径シールを通過し前記安全弁システムを通って軸方向に延びるステップと、
前記中央体の外径の周りに配置された係止部を収縮位置から伸長位置に移動させて前記中央体と前記支持体との間の相対的な軸方向の移動を防止するステップと
を含む、方法。

【請求項17】

前記弁アセンブリを前記閉位置から前記開位置に移動させるステップは、前記弁アセンブリに油圧を供給するステップを含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記油圧の低下により、前記弁アセンブリは前記閉位置に移動する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記付勢解除位置では、前記内径シールは、前記内径シールと前記ケーブルとの間の相対的な軸方向の移動を可能にする、請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記付勢位置では、前記内径シールは前記ケーブルに対して軸方向に静止したままであり、前記ケーブルは前記中央体に対して軸方向に移動可能である、請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項21】

前記環状流体流路が、前記内径シールの半径方向外側に延び、前記外径シールの半径方向内側に延び、そして前記中央体を通って延びる、請求項１６から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記環状流体流路が、前記内径シールの半径方向外側に延び、前記外径シールの半径方向外側に延び、そして前記支持体を通って延びる、請求項１６から請求項２０のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、地下坑井内の地下安全弁に関し、特に、電動水中ポンプと共に使用される地下安全弁に関する。

【背景技術】

【0002】

自然生産のための十分な内圧が不足している坑井孔から炭化水素流体を生産する１つの方法は、電動水中ポンプなどの人工採油法を利用することである。いくつかのタイプの電動水中ポンプシステムでは、ケーブルは産出層に最も近い坑井孔の底部近くで水中ポンプ装置を吊り下げることができる。水中ポンプ装置は、生産帯流体を回収し、流体内により高い圧力を与え、加圧された生産帯流体を生産用導管内に放出するように動作可能である。加圧された坑井孔流体は、圧力差によって動かされ表面に向かって上昇する。

【0003】

地上制御地下安全弁（ＳＣＳＳＶ）は、緊急事態の場合など生産用導管の閉鎖を行うために坑井孔で使用することができる。深層設置ＳＣＳＳＶは、電動水中ポンプシステムまたは他の坑内装置の下方で利用することができる。しかしながら、このような深い深度にＳＣＳＳＶを設置することにより、ＳＣＳＳＶの上方の地下坑井内に大量の炭化水素が存在することになる。その上、深層設置ＳＣＳＳＶを有することにより、非常に大きな地上油圧動力系統を稼働することが必要になる可能性がある。

【0004】

ＳＣＳＳＶを電動水中ポンプシステムの上方に設置することにより、ケーブルが地上制御地下安全弁の傍を通過するために、水中ポンプ装置を支持しているケーブルを接合することが必要となり、このことによりケーブルに不安定な部分または弱い部分が生じる可能性がある。例えば、現在の方法の１つは、完成管の周りにケーブルを配線することを含む。この方法の別の大きな欠点は、正確な距離間および終端点を達成することが難しいことである。電気的接合および接続は、生産環境では特に不安定である。

【0005】

現在の別の方法は、ケーブルをＳＣＳＳＶに直接通過させることである。ケーブルは、ＳＣＳＳＶの周りに配線してＳＣＳＳＶ流路と接合することができる。生産環境でなされる電気的接合および接続は減っているものの、ＳＣＳＳＶにおいてケーブルの距離間と終端に関する課題は残っている。

【0006】

現在の代替システムでは、地上制御地下安全弁は、ケーブルの周りを閉鎖するフラッパ、スプリットまたはクラムシェルタイプの装置であり得る。しかしながら、このようなシステムでは、ケーブルの一直線の整列および集中化が困難になり得、２つ以上のセグメント間およびセグメントとケーブルとの間のシール面積が大きくなり、結果として漏洩の可能性が高まり、製造公差により漏洩ゼロのシールを提供することが課題となる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本明細書で開示される実施形態は、ケーブルは安全弁システムの中心を通過して延び坑内装置に接続された、電動水中ポンプアセンブリなどの坑内装置の軸方向上方にある安全弁システムを提供する。安全弁システムが所望の位置に達すると、安全弁システムは所定の位置に係止されて坑内装置から切り離され、坑内装置はその計画深度に向かってさらに降下する。坑内装置のリグレス設置が完了した後、安全弁システムの内径シールを付勢してケーブルをシールし、流体の流れを安全弁システム内の環状流体流路に迂回させることができる。環状流路は、弁の開閉動作を制御することができる弁アセンブリを有することができる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一実施形態では、地下坑井用の安全弁システムは、中央体の外径上に中央体外形部を備えた中央体を有する。支持体は、中央体の中央体外形部と嵌合してこれを支持するように成形された支持外形部を内径上に有する。外径シールは中央体を囲み、中央体と支持体との間をシールするように位置決めされる。内径シールは、中央体の中央孔内に配置されており、付勢解除位置と付勢位置との間で移動可能であり、ここで内径シールは中央体の中央孔と中央孔を通って延びるケーブルとの間にシールを形成する。環状流体流路は、外径シールおよび内径シールを通過し安全弁システムを通って軸方向に延びる。弁アセンブリは、流体が環状流体流路を通って流れることができる開位置と、流体が環状流体流路を通って流れることができない閉位置との間で移動可能である。

【0009】

代替の実施形態では、付勢解除位置にあるとき、内径シールは、内径シールとケーブルとの間の軸方向の相対的な移動を可能にするように位置決めされ得る。付勢位置にあるとき、内径シールはケーブルに対して軸方向に静止したままにでき、ケーブルは中央体に対して軸方向に移動可能であり得る。弁アセンブリは、係合解除位置から係合位置へ移動可能な内側シール付勢装置を含むスリーブアセンブリとすることができ、係合位置では、内側シール付勢装置は内径シールを付勢位置に維持する。

【0010】

他の代替の実施形態では、環状流体流路は、内径シールの半径方向外側かつ外径シールの半径方向内側であり得、または代替的に、環状流体流路は、内径シールの半径方向外側かつ外径シールの半径方向外側であり得る。支持体は、ケーブルの端部に配置された坑内装置の外径よりも大きい内径を備えた中央通路を有することができる。係止部を中央体の外径の周りに配置することができ、係止部は収縮位置と伸長位置との間で移動可能であり、拡張状態では、係止部は中央体と支持体との間の相対的な軸方向の移動を防止する。支持体は、地下坑井内に延びる生産用導管の一部であり得る。

【0011】

本開示の代替の実施形態では、安全弁システムを有する地下炭化水素開発システムは、地下坑井内に延びる生産用導管を含むことができる。坑内装置はケーブルによって生産用導管内に吊り下げられる。安全弁システムは坑内装置の軸方向上方に配置され、中央体の外径上に中央体外形部を備えた中央体を有する。安全弁システムは、また、中央体の中央体外形部と嵌合してこれを支持するように成形された支持外形部を内径上に有する支持体をも有し、支持体は生産用導管の一部である。安全弁システムは、中央体を囲み、中央体と支持体との間をシールするように位置決めされた外径シールをさらに有する。内径シールは、中央体の中央孔内に配置され、付勢解除位置と付勢位置との間で移動可能であり、ここで内径シールは中央体の中央孔とケーブルとの間にシールを形成する。環状流体流路は、外径シールおよび内径シールを通過し安全弁システムを通って軸方向に延びる。弁アセンブリは、流体が環状流体流路を通って流れることができる開位置と、流体が環状流体流路を通って流れることができない閉位置との間で移動可能である。

【0012】

代替の実施形態では、係止部を中央体の外径の周りに配置することができ、係止部は収縮位置と伸長位置との間で移動可能であり、拡張状態では、係止部は中央体と支持体との間の相対的な軸方向の移動を防止する。係止部が収縮位置にある状態で、中央体外形部の最大外径は、支持外形部の最小内径よりも大きくなり得る。

【0013】

他の代替の実施形態では、付勢解除位置にあるとき、中央体の中央体外形部が支持体の支持外形部によって支持されて、ケーブルと生産用導管との間の相対的な軸方向の移動を可能にするように内径シールを位置決めすることができる。付勢位置にあるとき、内径シールはケーブルに対して軸方向に静止したままにでき、ケーブルは中央体に対して軸方向に移動可能である。環状流体流路は、中央体を通るか、あるいは支持体を通って延び得る。弁アセンブリは、係合解除位置から係合位置へ移動可能な内側シール付勢装置を含むスリーブアセンブリとすることができ、係合位置では、内側シール付勢装置は、坑内装置の動作中、内径シールを付勢位置に維持する。

【0014】

本開示のさらに別の代替の実施形態では、安全弁システムを使用して地下坑井を開発する方法は、中央体の外径上に中央体外形部を有する中央体を地下坑井内に降下させることを含む。中央体は、支持体の内径上の支持外形部上に到達することができ、支持外形部は、中央体の中央体外形部と嵌合してこれを支持するように成形されている。中央体を囲む外径シールは、中央体と支持体との間をシールすることができる。中央体の中央孔内に配置された内径シールは、付勢解除位置から付勢位置へと移動して、中央体の中央孔と中央孔を通って延びるケーブルとの間にシールを形成することができる。流体が環状流体流路を通って流れることができるように、弁アセンブリは、流体が環状流体流路を通って流れることができない閉位置から開位置に移動することができ、ここで、環状流体流路は外径シールおよび内径シールを通過し安全弁システムを通って軸方向に延びる。

【0015】

代替の実施形態では、弁アセンブリを閉位置から開位置に移動させることは、弁アセンブリに油圧を供給することを含むことができる。油圧を下げることにより、弁アセンブリを閉位置に移動させることができる。付勢解除位置にあるとき、内径シールは内径シールとケーブルとの間の相対的な軸方向の移動を可能にし得る。付勢位置にあるとき、内径シールはケーブルに対して軸方向に静止したままにでき、ケーブルは中央体に対して軸方向に移動可能であり得る。

【0016】

他の代替的実施形態では、流体流路は、内径シールの半径方向外側に延び、外径シールの半径方向内側に延び、および中央体を通って延びることができる。代替的に、環状流体流路は、内径シールの半径方向外側に延び、外径シールの半径方向外側に延び、および支持体を通って延びることができる。中央体の外径の周りに配置されたブロックを収縮位置から伸長位置へ移動させて、中央体と支持体との間の相対的な軸方向の移動を防ぐことができる。

【0017】

本開示の実施形態の上記の構成、態様、および利点、ならびに明白になるであろうその他のことが達成され、詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、本明細書の一部を形成する図面に示されているその実施形態を参照して行う。しかしながら、添付の図面は本開示の好ましい実施形態を例示しているに過ぎず、したがって、本開示の範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本開示の一実施形態による、中央体が地下坑井内に降下する状態を示す安全弁システムの断面図である。

【0019】

【図2】本開示の一実施形態による、中央体が支持体に到達した状態を示す図１の安全弁システムの断面図である。

【0020】

【図3】本開示の一実施形態による、中央体が地下坑井内に降下する状態を示す安全弁システムの断面図である。

【0021】

【図4】本開示の一実施形態による、中央体が支持体に到達した状態を示す図３の安全弁システムの断面図である。

【0022】

【図5】本開示の一実施形態による、内径シールが付勢解除位置にあり、弁アセンブリが閉位置にある状態を示す安全弁システムの部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示の実施形態は、本開示の実施形態を例示する添付図面を参照して、以下でより十分に説明される。しかしながら、本開示のシステムおよび方法は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の例示された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が、徹底的かつ完全であるように、および本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。全体を通して同様の番号は同様の要素を指し、プライム表記が用いられる場合、代替の実施形態または配置において同様の要素を示す。

【0024】

以下の議論では、本開示の完全な理解を与えるために多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、本開示の実施形態がこのような具体的な詳細なしで実施できることは当業者には明らかであろう。さらに、大部分において、坑井掘削、貯留層試験、坑井仕上げなどに関する詳細は、このような詳細が本開示の完全な理解を得るのに必要と考えられない限りは省略されており、それらは当業者の技術の範囲内であると考えられる。

【0025】

図１を見ると、地下坑井１０は坑井孔１２を含む。坑内装置１４は坑井孔１２内に配置される。示された例では、坑内装置１４は、ポンプを駆動するために使用されるモータと、モータとポンプとの間に配置されて電動水中ポンプアセンブリ内の圧力を坑井孔１２の圧力と等しくするためのシール部とを含む電動水中ポンプアセンブリである。坑内装置１４は、坑井孔１２内に降下することができ、ケーブル１６を用いて坑井孔１２内に吊り下げることができる。

【0026】

坑内装置１４の交換が必要とされるときはいつでも従来の改修リグを利用する必要がなく、代わりに、坑内装置１４をより安価なコイルドチュービングリグによって引っ張ることができることから、ケーブル配備型電動水中ポンプなどのケーブル配備型坑内装置１４が有利である。ケーブル配備型坑内装置１４は、坑内装置１４への電力の供給と、坑内装置１４が設置される深度まで坑内装置１４を運搬するための強度の提供との両方を行うことができるケーブル１６を用いて設置仕上げを経て配備することができる。坑内装置１４の設置深度は、地表面１８から数千フィート下の場合がある。

【0027】

いくつかの地下坑井内、特に坑内装置１４が電動水中ポンプアセンブリである地下坑井１０内では、ＳＣＳＳＶを使用して炭化水素の無制御放出から環境を保護することができる。ＳＣＳＳＶは、坑井のフェイルセーフ制御を提供するように設計される。本開示の実施形態は、ＥＳＰの上方で軸方向に設置される安全弁システム２０の形でＳＣＳＳＶを提供するための代替手段を提供する。坑口の数千フィート下に設置される深層設置ＳＣＳＳＶとは対照的に、安全弁システム２０は坑口の数百フィート下に設置することができる。本開示の安全弁システム２０を使用することにより、安全弁システム２０の上方に位置する炭化水素の容量を削減することができる。安全弁システム２０は、坑内装置１４を配備して電力を供給するために使用されるケーブル１６の周りを閉鎖しシールすることができる。

【0028】

図１を見ると、安全弁システム２０は中央体２２を含む。中央体２２は、中央体２２を通って延びる中央体孔を備えたほぼ管状の部材である。ケーブル１６は、中央体２２の中央体孔を通過することができる。図１において、中央体２２は、坑内装置１４に関連して生産用導管２３の下方に運搬されている。中央体２２は、坑内装置１４の上部に静止することができ、坑内装置１４または坑内装置１４の上方のケーブル１６に取り付けられたサブに物理的に取り付けることができる。取り付けは、例えば、剪断ピンもしくは剪断ねじなどの剪断機構、またはＣリング、デテントリング、Ｊ溝などのリセット可能な機構、または他の既知の接続機構を用いて行うことができる。

【0029】

中央体外形部２４はまた、中央体２２を囲む外径シール２７の一部とすることができ、中央体２２と支持体２８との間をシールするように位置決めすることができる。示されている実施形態例では、支持体２８は、生産用導管２３と一体形成（図１から図２）されるか、生産用導管２３に取り付けられかつその一部をなす別部材（図３から図４）である。支持体２８は、中央体２２の中央体外形部２４と嵌合しかつこれを支持するように成形された支持外形部３０を内径上に有する。支持体２８は、ケーブル１６の端部に位置する坑内装置１４の外径よりも大きい内径を備えた中央通路を有する。

【0030】

中央体外形部２４はまた、中央体２２の外径の周りに配置された係止部２６の一部とすることもできる。一例として、支持外形部３０は、凹部と停止部を備えたポート付ニップルとすることができる。支持外形部３０は、研磨され光沢を出したシール孔を含み、中央体２２の外径シール２７が支持外形部３０に到達して係止するだけでなく、パッキングスタックで密封することもできる。油圧制御ライン３２は、支持外形部３０から地表面１８まで延びることができる。油圧制御ライン３２は、中央体２２が支持体２８内に到達した後に、安全弁システムに油圧を供給する。

【0031】

坑内装置１４は、中央体外形部２４が支持外形部３０上に適切に到達すると、中央体外形部２４の係止部２６の係止ドッグを収縮位置（図１および図３）から伸長位置（図２および図４）へ伸長することによって、中央体外形部２４内に保持される。係止部２６の係止ドッグは、中央体外形部２４が生産用導管２３を通過できるように、中央体２２を生産用導管２３の中を通過して下降させている間ずっと収縮位置に保持される。係止部２６が収縮位置にある状態で、中央体外形部２４の最大外径は、停止部において支持外形部３０の最小内径よりも大きいので、坑内装置１４は支持外形部３０を超えて下降することができない。拡張状態では、係止部２６により中央体２２と支持体２８との間の相対的な軸方向の移動が防止される。

【0032】

係止部２６の係止ドッグの設定は、油圧的、機械的、または電気的な手段によることができる。油圧設定は、共通の油圧制御ライン３２を用いて達成することができるか、または地表面１８への別の専用制御ラインである可能性がある。油圧がピストンに作用して、係止ドッグマンドレルを係合解除位置から係合位置へ移動させる。代替的に、電力によって係止ドッグマンドレルを係合解除位置から係合位置へ付勢することができる。係止ドッグマンドレルを用いたドッグの機械的設定は、配備中に、ケーブル重量インジケータでの重量喪失が、中央体２２が支持外形部３０の停止部に到達したことを示すように、段階的なイベントによって達成される。

【0033】

図２を見ると、中央体２２が支持外形部３０に到達した後、中央体２２を坑内装置１４から解放することができ、ケーブル１６は下方に移動し続けることができる。一例として、坑内装置１４の下方移動により剪断機構が剪断され、またはリセット可能な機構が解除されて、中央体２２が支持体２８内に留まっている間ずっと、ケーブル１６および坑内装置１４は妨げられることなく地下坑井１０内で下方へ移動し続けることができる。

【0034】

安全弁システム２０は、中央体２２の中央孔内に配置された内径シール３４をさらに含む。内径シール３４は、付勢解除位置と付勢位置との間で移動可能である。付勢解除位置では、内径シール３４は、内径シール３４とケーブル１６との間の相対的な軸方向の移動が可能になるように位置決めされる。したがって、内径シール３４が付勢解除位置にあるとき、内径シール３４は、中央体２２の中央体外形部２４が支持体２８の支持外形部３０によって支持された状態で、ケーブル１６と生産用導管２３との間の相対的な軸方向の移動が可能になるように位置決めされるので、中央体２２が支持体２８内に留まっている間ずっと、坑内装置１４およびケーブル１６は妨げられることなく地下坑井１０内を下方へさらに移動することができる。

【0035】

坑内装置１４が所望の深度に到達した後、内径シール３４を付勢位置に移動させることができる。付勢位置では、内径シール３４は、中央体２２の中央孔と中央孔を通って延びるケーブル１６との間にシールを形成する。内径シール３４は、普通のエラストマー材料または水もしくは油またはその両方で膨潤するように設計することができる膨潤性エラストマー材料とすることができる。エラストマー材料の内径上の薄いＴｅｆｌｏｎ（登録商標）スリーブにより、エラストマーの内径とケーブル１６の外径との間に低摩擦係数の接触面ができ、坑内装置１４およびケーブル１６の深部までの配備が可能になる。別の実施形態では、内径シール３４は、形状記憶材料を利用してケーブル１６上にシールを生成することができる。

【0036】

代替的に、図５に示すように、地表面１８で油圧システムと連通する油圧制御ライン３２によって供給される油圧を用いて、内径シール３４を圧縮してケーブル１６をシールすることができる。各実施形態では、内径シール３４は、いったん設置されると、安全弁システム２０が地下坑井１０から撤去されるまで十分に付勢されたままであり、ケーブル１６による流体の流れが防止される。フェイルセーフ動作を提供するために、例えば、剪断ピンまたはばね荷重で所定の位置に内径シール３４を係止することができるので、たとえ油圧が喪失したとしてもケーブル１６に対するシールは維持される。

【0037】

内径シール３４がケーブル１６と中央体２２との間をシールし、かつ外径シール２７が中央体２２と支持体２８との間をシールする状態で、坑井孔１２内の流体は、外径シール２７および内径シール３４を通過し安全弁システム２０を軸方向に通過する環状流体流路３６の中を通って導かれる。図１から図２の実施形態では、環状流体流路３６は中央体２２を通って延びる。このような実施形態では、環状流体流路３６は内径シール３４の半径方向外側かつ外径シール２７の半径方向内側である。図３から図４の実施形態では、環状流体流路３６は支持体２８を通って延びる。このような実施形態では、環状流体流路３６は内径シール３４の半径方向外側かつ外径シール２７の半径方向外側にある。

【0038】

弁アセンブリ３８を使用して安全弁システム２０を通過する流体の流れを制御することができる。弁アセンブリ３８は、流体が環状流体流路３６を通って流れることができる開位置と、流体が環状流体流路３６を通って流れることができない閉位置との間で移動可能である。油圧制御ライン３２を介して供給される油圧により弁アセンブリ３８が開放され、環状流体流路３６を経由して弁アセンブリ３８を通過する流れが可能になる。油圧制御ライン３２内の圧力が解放されると、弁アセンブリ３８が閉鎖され、炭化水素の流れが遮断される。

【0039】

弁アセンブリ３８の一例が図５に示される。図５を見ると、支持体２８がサンプル弁アセンブリ３８と共に示されている。弁アセンブリ３８は、閉位置にあり、弁アセンブリ３８を通過する流体の流れを遮断する。図５では、内径シール３４も付勢されていない。油圧制御ライン３２は、内径シール３４を作動させるための、弁アセンブリ３８を開放するための、および安全弁システム２０を回収するための主制御機構として使用することができる。このような実施形態では、異なるレベルの圧力により、このような機能のそれぞれを操作することができる。例えば、より高い初期圧力を使用して内径シール３４を設置し、内径シール３４を所定の位置に係止し、次いで油圧を迂回させて閉鎖機構を開放することができる。この後、制御ライン圧力が供給され、閉鎖機構を開放することができる。低圧では、油圧制御ライン３２はフルボア弁を開放することができ、それはリグレス作業全体の期間に亘って維持される。本システムは、電線と交互に結合することができ、または坑内設計を容易にするために制御ラインの数を増やすことによって、結合することができる。

【0040】

図５の例では、油圧制御ライン３２が加圧されると、ブロック４０が軸方向上方に移動し、内側シール付勢装置４２は係合解除位置から係合位置に移動する。これにより、内径シール３４はケーブル１６に対するシールを形成する。内側シール付勢装置４２は、内側シール付勢装置４２の溝がスナップリング４４に係止するまで軸方向に移動する。内側シール付勢装置４２が内径シール３４を付勢位置に維持するように、スナップリング４４が内側シール付勢装置４２を保持する。内側シール付勢装置４２が内径シール３４を付勢している間、係止部２６の一部であって肩部４８によって制限されているラッチ４６は、内側シール付勢装置４２および内径シール３４を所定の位置に保持する。印加された軸力は、肩部４８を剪断するのに十分なレベルに達することができる。肩部４８が剪断された後、内径シール３４はケーブル１６に対して軸方向に静止したままであるが、ケーブル１６は、伸長した支持外形部３０内でラッチ４６を動かすことによって、中央体２２に対して軸方向に移動可能である。これにより、地下坑井１０の製造寿命期間中、例えば、高温の炭化水素が貯留層から生成されるときの熱膨張効果により、または、例えば、接続を変更するためにコイルの上部をクレーンに取り付けるため、もしくは回収目的でオーバープルを実行するためにケーブルを少し引っ張る必要がある場合、ケーブル１６の軸方向の移動が制限されるであろう。極端な場合は、停止させる力が坑口にかかる場合、および安全弁システム２０の保全性が影響を受ける可能性があるような方法でケーブルの制限された軸方向の移動を引き起こす力が坑口にかかる場合である。ケーブル１６の軸方向の移動を制限することが可能である場合、これらの影響は軽減することができる。

【0041】

油圧制御ライン３２を経由して追加の油圧を供給することにより、ブロック４０が弁スリーブ５０と接触し、ばね５２に抗する弁スリーブ５０の直線運動により開口部５４が一直線に整列し、流体の流れが中央体２２の上方の生産用導管２３へ通過する。ブロックスナップリング５６を追加してブロック４０の動きを制限することができる。ばね５２は、開口部５４が整列からずれるように弁スリーブ５０を付勢することによって、安全弁システム２０を通常閉位置に維持することができる。

【0042】

弁スリーブ５０は、軸方向に移動して開口部５４を一直線に整列させることができ、または回転して開口部５４を一直線に整列させることができる。回転する弁スリーブ５０の利点は、潜在的な開口面積がより大きいことおよび回転機構が固着デブリを剪断する可能性があることなどから、このような実施形態がより多くのデブリに対して耐性があることである。開口部５４は、円形または楕円形などの様々な形状を有することができる。

【0043】

中央体２２を回収するために、係止部２６の係止ドッグを支持外形部３０から収縮させることができる。中央体２２がケーブル１６上で回収されている場合、内径シール３４は付勢位置に留まることができる。

【0044】

地下坑井１０内にケーブル１６がないときがある場合、（完全に密封された）プラグとして作用する改良中央体を支持体の内側に設置することができる。別の解決策は、安全弁システム２０と直列に別のＳＣＳＳＶを設置することである。別のＳＣＳＳＶは、現在利用可能な弁システムとすることができ、または本開示の同じ閉鎖機構を利用することができる。

【0045】

したがって、本明細書に記載のシステムおよび方法は、ケーブル１６に対するシールおよび環状流体流路３６用のフェイルセーフ閉鎖機構を提供する。浅層設置安全弁システム２０は、修理または交換の必要があるとき、従来の改修リグを必要とせずに回収することができる。本開示の実施形態は、ケーブル１６の熱膨張によりケーブル１６の軸方向の移動を制限することを可能とし、坑口の停止という極端な場合を説明することができる。本明細書に記載されている安全弁システムは、ケーブル１６が存在しないとき、オプションとして完全な閉鎖に対応することもできる。

【0046】

電動水中ポンプアセンブリと共に使用するためのシステムおよび方法が、本明細書での使用のために説明されてきたが、ＳＣＳＳＶは、例えば、坑井ヒータなど集合ソリッドコアを使用する坑内装置を含む他の坑井孔ケーブル配備の工具および機器にも、同様に有用であり得る。

【0047】

したがって、本明細書に開示されているように、本開示のシステムおよび方法の実施形態は、クルーメンバー２人だけでリグレスで取り扱うことができる、より簡単でより速い設置作業により、現在の電動水中ポンプアセンブリと比べてコスト削減をもたらす。本開示の実施形態は、高ガス油比または低ガス油比のいずれかを有する坑井を含む様々な種類の坑井において展開することができる。本明細書のシステムおよび方法は、坑井の休止時間および人為的ミスを削減し、効率的な改修を提供し、生産維持率を向上することができる。

【0048】

したがって、本明細書に記載の開示の実施形態は、目的を実行し、言及した目的および利点、ならびにそれに固有の他のものを達成するようによく適合されている。本開示の現時点で好ましい実施形態は、開示の目的で与えられているが、所望の結果を達成するための手順の詳細には多数の変更が存在する。これらおよび他の同様の修正は、当業者に容易に示唆されるであろうし、本開示の精神および添付の特許請求の範囲の範囲内に包含されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】