[發明專利]立管彎曲釋荷接頭

無效

• 申請號: 201210029303.7
• 申請日: 2012-02-02
• 公開（公告）號: CN102628343A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: D·J·亞歷山大
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷公司
• 主分類號: E21B33/038
• 分類號: E21B33/038
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發明涉及連接器，其具有可作為彎曲釋荷接頭來操作的萬向節接頭，以在施加的彎矩超過預定的彎曲極限的情況下，釋放施加在海底立管中的高彎曲位置處的彎曲應力。

背景技術

近海油氣生產設備典型地具有在海床上的井頭和在海底采油樹上的生產連接件。為完成生產或修井目的，立管管道柱可連接在海底采油樹和水上船舶之間，例如負責執行期望的井干預的半潛式船或鉆探船。

可通過錨定件或通過使用船舶中的全球定位系統(GPS)和推進器來抵消漂移實現的動態定位來將水上船舶在井的上方保持就位。在操作狀況中，為了應付局部狀況(包括潮汐和天氣)的變化所造成的漂移，水上船舶的遠離井的上方的豎直位置的一些成角度的移位將是可接受的。在給定情形中，水上船舶可安全地漂移的操作范圍將取決于各種因素，包括立管的拉力和彎曲極限。在意外或極端的情況中，例如如果錨定件滑脫或GPS失效或在突如其來的風暴中，水上船舶可漂移到可能需要采取緊急措施的程度，以避免對立管或井頭有損害。

出于這樣的目的，立管柱可包括安全接頭——設計成在低于普通立管管道的極限的拉力下失效的“弱連結件”。為了保護井頭，可在立管柱的基部處提供利用快速斷開連接器(例如WO?2009/019515中描述的)的緊急斷開組件(EDP)。

在過去，已經提出了各種類型的球窩接頭或柔性連接器，以允許管狀立管柱有某種程度上的持續撓曲，例如如US-A-3?433?504、US-A-3977?707、US-A-3?523?578和US-3?695?633中描述的那樣。

但是，這些系統本身并未設計成被可在離開豎直位置的極端的成角度移位的情況下施加給立管或由立管施加的過度的彎矩觸發，或者提供對抗過度的彎矩的保護。由于局部環境差異，例如在井現場處的潮汐的強度和水的深度，還可出現另外的困難。在較淺的水中，水上船舶在容許漂移的程度上絕對有必要受較多的限制，并且長度較短的立管在深水中比長度較長的立管表現得更具剛性。會出現不同的應力，并且需要對應地調適安全系統。

本發明涉及提供用于釋放海底立管中的彎曲應力的器件，該器件可為可調節到選定的極限，以及處理在不同的位置上的有關操作參數中的變化。

發明內容

根據本發明的一方面，提供了一種用于海底立管設備的連接器，該連接器包括本體，本體具有第一連接面，第一連接面具有貫穿通路，并且適于連接到第一外部管道元件和本體內的萬向節接頭上，萬向節接頭具有與第一面中的貫穿通路基本對準的貫穿通路，以及在連接器的與第一連接面相對的側上且適于連接到第二外部管道元件上的第二連接面，連接器進一步包括適于接合萬向節接頭上的對應的定位特征的至少一個鎖銷機構，借此使貫穿通路保持對準，并且阻止萬向節接頭相對于本體而運動，直到跨過萬向節接頭的貫穿通路的軸線對萬向節接頭施加預定彎矩為止。

根據本發明的另一方面，提供了一種提供用于立管設備的釋荷接頭的方法，該方法包括：提供包括本體的連接器，本體具有帶有貫穿通路的第一連接面；在本體內提供萬向節接頭，萬向節接頭具有與第一面中的貫穿通路基本對準的貫穿通路，以及在連接器的與第一連接面相對的側上的第二連接面；將第一連接面連接到第一外部管道元件上；以及將第二連接面連接到第二外部管道元件上，該方法進一步包括提供接合萬向節接頭上的對應的定位特征的至少一個鎖銷機構，借此使貫穿通路保持對準，并且阻止萬向節接頭相對于本體而運動，直到跨過萬向節接頭的貫穿通路的軸線對萬向節接頭施加預定彎矩為止。

將理解，上面提到的第一外部管道元件和第二外部管道元件可包括立管管道或其它管狀元件或井頭固定裝置，例如防噴器，并且它們本身不形成連接器本身的一部分。

根據本發明的連接器和方法具有這樣的優點：貫穿通路和立管在彎矩的安全工作范圍內保持對準，但是當達到預定極限時，在連接的立管或井頭元件發生損害之前，可快速和一致地釋放彎曲應力。延伸通過通路的任何工具也得到保護，并且提供了取回這種工具的額外機會。

優選地，提供在本體的周圍隔開的多個鎖銷機構來接合萬向節接頭上的對應的定位特征。在這種情況下，優選地，機構在本體的貫穿通路的軸線的周圍均勻地隔開。

鎖銷機構或各個鎖銷機構優選包括用于調節待施加給對應的定位特征的力的調節器件，以確定觸發萬向節接頭的運動所需的預定彎矩。

鎖銷機構或各個鎖銷機構可包括受彈簧器件作用的鎖銷，例如盤簧或螺旋彈簧或復合彈簧。

如果鎖銷機構包括彈簧器件，鎖銷機構或各個調節器件可包括用于調節鎖銷機構的彈簧器件的彈簧剛性系數的器件；或者調節器件或各個調節器件可包括液壓器件。