[發(fā)明專(zhuān)利]具有可移除剪切元件的海上鉆井隔水管連接器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980157594.4
• 申請(qǐng)日: 2009-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102333933A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杰森·波斯特III·柯蒂斯;哈爾斯·A·小雷諾茲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 戴蒙德海底鉆探公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B17/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B17/00;F16L39/00
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯雄軍

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119(e)主張2008年12月29日提出申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第61/141,160號(hào)的臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該申請(qǐng)通過(guò)引用在此全文并入。

技術(shù)領(lǐng)域

這里公開(kāi)的實(shí)施例總體涉及用于在海上鉆井隔水管中使用的管道的隔水管連接裝置。更具體地，這里公開(kāi)的實(shí)施例涉及一種用于使用可移除剪切元件將多段海上鉆井隔水管連接在一起的隔水管連接裝置和方法。

背景技術(shù)

海上鉆井隔水管(“隔水管”)是大致從位于海底的海底防噴器(“BOP”)堆延伸到諸如鉆井船或半潛式鉆井裝置的浮式鉆井裝置的連接管道。隔水管單根通常長(zhǎng)為大約50與80英尺之間，并且可以通過(guò)各種形成的隔水管連接器的任一種連接在一起以形成隔水管柱。隔水管用于使井筒從海底延伸到地面并用于使鉆井液(或“鉆井泥漿”)和井眼巖屑從鉆進(jìn)到海底防噴器組下方的海底中的井筒返回到浮式鉆機(jī)。另外，典型的隔水管可以包括位于總隔水管管道外部的多個(gè)輔助管道，所述輔助管道可以包括節(jié)流及壓井管線(xiàn)、隔水管泥漿升壓管線(xiàn)、至少一個(gè)水力管道、和至少一個(gè)海底BOP控制管纜。通常，鉆井隔水管單根還可以與被設(shè)計(jì)成減少隔水管結(jié)構(gòu)在海水中的表觀重量的罩狀泡沫浮力段配合。

隔水管連接器在非常長(zhǎng)的使用期限(達(dá)到20年)必須經(jīng)得起高波動(dòng)載荷，同時(shí)保持穩(wěn)固，制造和修理廉價(jià)，并且盡可能輕，從而符合該隔水管連接器的預(yù)定保養(yǎng)。此外，在現(xiàn)代海上鉆井中，可以迅速組裝和分解隔水管連接器以最小化隔水管運(yùn)行時(shí)間變得越來(lái)越有益，具體地，這是因?yàn)樵诟畹乃羞M(jìn)行鉆井，并且因?yàn)楦∈姐@井裝置的每日成本非常高。

例如，目前使用的最普通的隔水管連接器(例如，螺栓法蘭連接器)可以以每小時(shí)僅大約3至4個(gè)接頭的速度組裝或拆卸。對(duì)于當(dāng)前的隔水管單根，通常長(zhǎng)大約75英尺，這產(chǎn)生大約300英尺/小時(shí)的起下鉆速率。因此，起出6000英尺長(zhǎng)的隔水管將需要大約20小時(shí)。因?yàn)楫?dāng)前的浮式鉆井裝置成本可能超過(guò)$20,000每小時(shí)，因此可以通過(guò)盡可能地減小隔水管起下鉆時(shí)間來(lái)最小化成本。不管螺栓法蘭隔水管連接器是否非常緩慢運(yùn)行，但是螺栓法蘭隔水管連接器的優(yōu)點(diǎn)在于螺栓法蘭隔水管連接器可靠、可修理的、并且相對(duì)廉價(jià)。

過(guò)去對(duì)隔水管連接器已經(jīng)進(jìn)行了各種努力，使得與傳統(tǒng)的法蘭海上鉆井隔水管連接裝置相比，該隔水管連接器可以更加迅速地運(yùn)行，同時(shí)保持該隔水管連接器的優(yōu)點(diǎn)。一些現(xiàn)有技術(shù)的海上隔水管連接器使用螺紋連接器；然而，因?yàn)楦羲鼙仨気斔椭T如節(jié)流及壓井管線(xiàn)以及浮力段的輔助管道，因此用于海上鉆井隔水管的螺紋隔水管連接裝置通常必須為“活接頭”型，例如授予Roche的美國(guó)專(zhuān)利No.4,496,173(“‘173專(zhuān)利”)中所教導(dǎo)的，或者必須提供中心隔水管以相對(duì)于輔助管道和浮力段以另外旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，如授予Reynolds的美國(guó)專(zhuān)利No.6,419,277(‘277專(zhuān)利”)所教導(dǎo)的。

圖1A示出了‘173專(zhuān)利中教導(dǎo)的現(xiàn)有技術(shù)的螺紋連接的海上鉆井隔水管連接裝置。隔水管連接裝置包括上立管段1、下立管段2、和分別由上立管段1和下立管段2支撐的節(jié)流及壓井管線(xiàn)段3A、3B、4A和4B。節(jié)流及壓井管線(xiàn)通過(guò)節(jié)流及壓井連接器5A和5B在隔水管連接器處連接在一起。上立管段1上的活管接環(huán)母接頭構(gòu)件(female?union?box?member)6通過(guò)自旋螺紋6A螺紋固定到焊接到下立管段2的公接頭構(gòu)件7。通過(guò)活管接環(huán)母接頭構(gòu)件6與動(dòng)力環(huán)8之間的動(dòng)力螺紋8A將預(yù)加載荷施加到隔水管連接裝置。自旋螺紋6A與動(dòng)力螺紋8A相對(duì)，即，一個(gè)向右螺旋，而另一個(gè)向左螺旋。

為了防止活管接環(huán)母接頭構(gòu)件6由于來(lái)自鉆井的振動(dòng)和地下水流在隔水管柱上的作用(例如，渦流產(chǎn)生的振動(dòng)或VIV)，鎖定構(gòu)件或鍵9滑動(dòng)地移動(dòng)到槽口10中以克服相對(duì)于公接頭構(gòu)件7的旋轉(zhuǎn)鎖定活管接環(huán)母接頭構(gòu)件6。

圖1B示出了‘277專(zhuān)利中教導(dǎo)的現(xiàn)有技術(shù)的螺紋連接的隔水管連接裝置。隔水管單根15具有陽(yáng)(“公”)端螺紋11和陰(“母”)端螺紋12。諸如節(jié)流壓井管線(xiàn)、泥漿升壓管線(xiàn)、和液壓管道的輔助管道13具有輔助管線(xiàn)連接器17，并通過(guò)法蘭14和軸承16連接到海上鉆井隔水管單根。因?yàn)榉ㄌm14通過(guò)軸承16連接到接頭15，因此接頭可以旋轉(zhuǎn)，同時(shí)法蘭14和輔助管道13保持旋轉(zhuǎn)固定。這能夠使接頭15使用傳統(tǒng)的螺紋連接方法連接到其它這種接頭。

由于對(duì)在鹽水環(huán)境中必須承受相對(duì)較高的周期性載荷的大直徑軸承的需求，以及由于難以在輔助管道中施加高組裝扭矩和拆卸扭矩，因此‘277專(zhuān)利的隔水管連接器對(duì)于修建及使用來(lái)說(shuō)是昂貴的。