CN103998708B - 动态立管串悬挂组件 - Google Patents

Abstract

一种用于在包含动态张力系统的近海钻探装备中支撑立管串的动态悬挂组件。所述悬挂组件包含壳体，所述壳体具有穿过所述壳体的通道。所述壳体还包含锁定机构。所述组件进一步包含可放置在所述壳体通道内的适配器。所述适配器的外表面包含轮廓。所述立管串还可附接到所述适配器。所述锁定机构驱动以啮合所述适配器轮廓并且将所述适配器紧固到所述壳体。当所述立管串连接到所述适配器并且所述适配器由所述壳体紧固时，所述立管串是可由所述壳体支撑的。所述壳体还可由所述动态张力系统动态地支撑以动态地支撑所述立管串。

Description

动态立管串悬挂组件

背景技术

近海石油和天然气操作通常利用支撑在海底上的井口壳体以及紧固到井口壳体的上端的防喷器组。防喷器组是用于控制井眼压力的防喷器和阀门的组合。防喷器组的上端具有端部连接或立管适配器(通常被称作下部海洋立管封装或LMRP)，其允许防喷器组连接到一系列管道，所述管道被称为立管、立管串，或立管管道。立管串的每一区段是以端对端的关系连接的，允许立管串向上延伸到放置在井口壳体上方的钻探装备或钻探平台。

所述立管串由钻探装备支撑在海洋表面处并且穿过钻探装备中的月池延伸到水下设备。转台和相关联的设备通常在安装期间支撑立管串。在转台下方也可以有转向器、立管平衡环，以及其他敏感设备。

在立管串的安装期间，可能需要暂时移动整个钻探装备，例如，当强风暴接近时。在移动所述装备之前，有必要拉起整个立管。如果将立管留在原位，那么所述装备的移动将引起立管串损害转台、转向器、平衡环，以及其他敏感设备。拉起立管串的每个部分需要较长的时间，这增加了总体钻探操作的成本。此外，在需要移动装备之前，可能没有足够的时间来拉动整个立管串。

附图说明

为了详细描述本发明的优选实施例的，现将参考附图，其中：

图1A到图1B示出了钻探系统；

图2示出了根据各种实施例的动态悬挂组件的透视图；

图3示出了图2的动态悬挂组件的侧视图；

图4示出了图2的动态悬挂组件的俯视图；

图5A示出了在图4的平面A-A上以剖面示出的图2的动态悬挂组件的侧视图；

图5B示出了图5A的细节区域B的侧视图；以及

图6示出了在图4的平面A-A上以剖面示出的图2的动态悬挂组件的透视图。

具体实施方式

以下论述是针对本发明的各实施例的。附图不必按比例绘制。所述实施例的某些特征可以放大或以一定的示意形式示出，并且出于简明清晰的考虑，可能不会示出常规元件的一些细节。虽然这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是不应将所揭示的实施例解释为限制本发明的范围(包含权利要求书)或作为限制本发明的范围(包含权利要求书)来使用。会充分认识到，以下论述的各实施例的不同教示可以单独运用或以任何合适的组合加以运用，以达成所需效果。此外，所属领域的技术人员将理解以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的论述仅意味着该实施例的示例性论述，而并非意图暗示将本发明的范围(包含权利要求书)限制于该实施例。

某些术语在整个以下描述和权利要求书中被用来指代特定的特征或组件。如所属领域的技术人员将了解，不同的人可以通过不同的名称来指代相同的特征或组件。此文档并非意图区分开在名称而非功能上不同的组件或特征。附图不必按比例绘制。本文中的某些特征和组件可以放大或以一定的示意形式示出，并且出于简明清晰的考虑，可能不会示出常规元件的一些细节。

在以下论述中并且在权利要求书中，术语“包含”和“包括”以一种开放式方式使用，并且因此应解释为意味着“包含但不限于...”。并且，术语“耦接”意图意味着间接或直接连接。因此，如果第一装置耦接到第二装置，那么该连接可能通过直接连接，或通过经由其他装置、组件和连接的间接连接。此外，如本文所使用，术语“轴向”和“轴向地”通常意味着沿中心轴(例如主体或端口的中心轴)或平行于所述中心轴，而术语“径向”和“径向地”通常意味着垂直于所述中心轴。举例来说，轴向距离是指沿中心轴或平行于中心轴测量的距离，而径向距离意味着垂直于中心轴测量的距离。

图1A到图1B示出了根据各种实施例的钻探系统100。钻探系统100包含钻探装备126的平台，其具有连接到井口壳体110的用于石油和天然气钻探操作的立管串122和防喷器组112。井口壳体110设置在海底上并且通过液压连接器114与防喷器组112连接。防喷器组112包含多个防喷器116以及垂直布置的压井和节流阀118，以按所属领域的技术人员已知的方式控制井眼压力。设置在防喷器组112的上端的是立管适配器120，以允许立管串122连接到防喷器组112。立管串122是由端对端连接的并且向上延伸到钻探装备126的管道或立管接头124的多个部分组成的。

钻探装备126进一步包含月池128，所述月池具有设置在其中的可伸缩式接头130。可伸缩式接头130包含内部圆筒132，所述圆筒在外部圆筒134中伸缩以允许在钻探装备126与井口壳体110之间的相对运动。双重封隔器135设置在外部圆筒134的上端并且抵靠着内部圆筒132的外部进行密封。着陆工具适配器接头136在立管串122的上端与可伸缩式接头130的外部圆筒134之间连接。张力环138紧固在外部圆筒134的外部上并且由张力管线140连接到液压张力系统，如同所属领域的技术人员已知的。此布置允许张力由液压张力系统施加到张力环138和可伸缩式接头130。张力通过着陆工具适配器接头136传递到立管串122以支撑立管串122。内部圆筒132的上端由柔性接头142和连接到平衡环146和转台支架148的转向器144终止。

在将立管串122安装到水下设备之前甚至之后，可能有必要从转向器144、平衡环146、转台148和任何其他敏感设备中分离立管串122。举例来说，可能需要将钻探装备126从一个位置移动到另一位置，并且钻探装备126相对于立管的移动将损害所述设备。在这些情况下，替代于拉起和拆卸整个立管串122，钻探装备126可以包含如图2到图6中所示的动态悬挂组件200，以在将立管串122从转向器144和其他设备上拆卸下来之后支撑立管串122。

如图2到图6中所示，动态悬挂组件200包含张力环138，所述张力环包含壳体210，所述壳体具有穿过壳体210的通道。或者，具体而言壳体210可以针对悬挂组件设计并且代替张力环138。壳体210是由张力管线140连接到动态张力系统，例如，如上文所述并且是所属领域的技术人员已知的。壳体210是作为环示出的，但是应了解壳体210可以是用于支撑立管串122的任何适合的形状。虽然在图2到图6中未示出是连接的，但是张力管线140在连接点212处附接到壳体210以在月池128中支撑壳体210。

悬挂组件200还包含可附接到立管串122的适配器250。适配器250包含如图所示的适配器250的径向延伸部分的外部上的轮廓252。应了解所示出的适配器250和轮廓252的配置仅仅是实例，并且可以使用不同的尺寸和位置。轮廓252是作为环形示出的，但是不需要在适配器250的外表面上是连续地形成的。适配器轮廓252经成形以使得适配器250由壳体210支撑从而支撑立管串122，如下文所述。

在图5A、图5B和图6中所示，壳体210进一步包含一个或多个锁定机构218，所述锁定机构啮合适配器轮廓252以将适配器250紧固到壳体210。在一些实施例中，锁定机构218是液压操作的。在其他实施例中，锁定机构218是机械操作的。在一些实施例中，锁定机构218可以是液压或机械操作的。在附图中示出的是液压操作的锁定机构218的实例，所述锁定机构包含由液压活塞在锁定位置与解锁位置之间驱动的滑块。也可以包含额外的备用或二级锁定机构。

悬挂组件200被设计成附接到钻探装备126上的张力系统以通过钻探装备月池128悬挂立管串122。如图所示，立管串122和柔性接头142从转向器144、平衡环146和转台支架148上拆卸下来。使用适配器250上的连接凸缘将立管适配器250附接到柔性接头142。立管串送入工具300相对于立管串122附接到适配器250。在钻探装备126上使用立管串送入工具300以支撑立管串122并且将其移动就位，因此立管串122可以由悬挂组件200支撑。通过将壳体210和适配器250如图所示进行放置，锁定机构218得以驱动以将适配器250锁定到壳体210。一旦就位，壳体210因此使用装备126上的动态张力系统紧固适配器250并且支撑立管122。这允许张力由张力系统施加到壳体210。张力通过壳体210和适配器250传递到立管串122以支撑立管串122。通过将立管串122锁定在动态悬挂组件200中并且由装备126的张力系统支撑，动态悬挂组件200能够动态地进行调节以维持立管串122上的张力。在装备126现在可以移动到不同的位置的同时，立管串122穿过月池128保持悬浮。

虽然已经根据具体细节描述了本发明，但是除了将本发明的范围包含在所附权利要求书中的范围之外，并非意图将此类细节视为对本发明的范围的限制。

Claims (10)

1.一种动态悬挂组件,所述动态悬挂组件用于支撑在包含动态的张力系统的近海钻探装备中的立管串，其包含：

壳体,所述壳体可由所述张力系统动态地支撑，所述壳体包含通过所述壳体的通道；

适配器,所述适配器可放置在所述壳体的通道内，所述适配器包含外表面上的轮廓，所述立管串是可附接到所述适配器的；

所述壳体还包含锁定机构，所述锁定机构是可致动的以啮合所述适配器的轮廓并且将所述适配器紧固到所述壳体；

其中当所述壳体由所述张力系统支撑时所述动态悬挂组件动态地支撑所述立管串，所述立管串附接到所述适配器，并且所述适配器紧固在所述壳体中。

2.根据权利要求1所述的动态悬挂组件，其进一步包括一个以上锁定机构。

3.根据权利要求2所述的动态悬挂组件，其中所述锁定机构是液压驱动的。

4.根据权利要求1所述的动态悬挂组件，其中所述壳体是环形的。

5.根据权利要求1所述的动态悬挂组件，其中所述适配器轮廓围绕所述适配器的所述外表面延伸。

6.根据权利要求1所述的动态悬挂组件，其中所述壳体包括动态的所述张力系统的张力环。

7.一种在近海钻探装备中动态地支撑立管串的方法，其包括：

从转向器中分离所述立管串同时保持所述立管串的剩余的部分原封不动；

将立管适配器附接到所述立管串；

将壳体锁定到所述立管适配器；并且

通过动态地施加张力到所述壳体来动态地支撑所述立管串。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述立管适配器附接到所述立管串包括将所述立管适配器附接到柔性接头,所述柔性接头是所述立管串的一部分。

9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述壳体锁定到所述立管适配器包括将动态张力系统的张力环锁定到所述立管适配器。

10.根据权利要求7所述的方法，其中动态地支撑所述立管串包括通过动态张力系统来动态地施加张力到所述壳体。