CN105164362A - 梅林钻井隔水管组合件 - Google Patents

Abstract

一种经改善的钻井隔水管组合件，其包含在配合时形成连接接头的公钻井隔水管组合件区段及母钻井隔水管组合件区段。所述钻井隔水管组合件区段具有内部刺型主钻井隔水管连接器。所述钻井隔水管组合件区段各自具有主钻井隔水管凸缘，所述凸缘具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环。盒及销连接器各自具有与钻井隔水管组合件区段的外部螺旋形凸缘环配合的内部螺旋形螺纹环。所述盒及销连接器朝向彼此延伸，且围绕所述钻井隔水管组合件的所述刺型连接器构成围封式压缩联结配合区段。

Description

梅林钻井隔水管组合件

相关申请案

本申请案要求2013年5月3日申请的美国临时专利申请案第61/819,273号的权益，所述临时专利申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及海底钻井隔水管组合件。

背景技术

海上钻井隔水管组合件已用于钻井操作中达一段时间。在海底钻井时，在可能的情况下在钻场处重复使用管路及管连接器是有用的。举例来说，在海底组合件需要被带回到钻机上以便再加工并接着重新投入使用时，这可能是有用的。随着时间的过去，钻井操作已钻到较大的水深度，致使钻井组合件经历越来越大的压力，同时经受与较长且较深的海底设施相关联的越来越大的张力。这些因素及其它因素不断地导致需要可耐受这些增加的力的更高级的海上钻井隔水管组合件。

海底钻井操作传统上是基于具有带有重型螺栓的凸缘型连接器或带有锁定爪的刺型连接器以连接管区段的海上钻井隔水管组合件。通常是包含外部凸缘型连接器或刺型连接器的盒及销焊接到管区段的末端。一旦配合，凸缘型连接器系统的匹配末端就被螺栓连接在一起，从而固定连接接头。这些类型的连接可包含多隔水管配置及单隔水管配置两者。将希望具有可经受较大的海底压力、处置增加的张力负荷、具有较大的可重复使用性且相对快速地安装的连接接头。这些特性将另外允许实现每设施较大的钻井深度及较少的工时。

另外，将希望具有包含梅林型管连接器的一些特性的海上钻井隔水管组合件。梅林型管连接器在所属领域中众所周知为用于将管连接在一起，且揭示在GB1573945、GB2033518、GB2099529、GB2113335及GB2138089中。对于梅林型连接器，连接是由具有截头圆锥形外部外围表面的管状销构件及具有与销构件的截头圆锥形外部外围表面对应的大体上是截头圆锥形的内部外围表面的管状盒构件形成。在使用中，各自与管区段相关联的两个构件叠缩在一起且通过设置在所述外围表面上的配合环形突出物及凹槽而轴向地锁定在一起，所述突出物及凹槽沿着两个表面隔开。

在将两个构件叠缩在一起时，最初是将它们叠缩直到在突出物的脊顶表面与凹槽之间的表面之间至少在所述表面的重叠部分的末端处进行表面接触为止。接着通常将在压力下的液压流体供应在表面的重叠部分之间以使盒构件膨胀及/或使销构件收缩以准许所述构件完全地叠缩在一起，或所述构件可简单地被推动到一起。加压的液压流体还用以通过使盒构件膨胀及/或使销构件收缩以使突出物与对应凹槽脱离而使所述构件分离。

发明内容

本发明提供一种与先前设计相比较可经受较大的海底压力、处置增加的张力负荷、具有较大的可重复使用性且可相对快速地安装的海底钻井组合件。经改善的钻井隔水管组合件包含多隔水管实施例及单隔水管实施例两者。

根据本发明，一种经改善的钻井隔水管组合件包含公钻井隔水管组合件区段及母钻井隔水管组合件区段。公钻井隔水管组合件区段具有任选地由刺型扼流、压井、增压及工作连接器环绕的内部刺型主钻井隔水管连接器。公钻井隔水管组合件区段包含主钻井隔水管凸缘且具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环。梅林式盒连接器具有内部螺旋形螺纹环、与外部螺旋形凸缘环配合，且围绕公钻井隔水管组合件区段的刺型连接器延伸。

母钻井隔水管组合件区段具有用于与公钻井隔水管组合件区段的刺型钻井连接器配合的内部刺型主钻井隔水管连接器。母钻井隔水管组合件区段可任选地由刺型扼流、压井、增压及工作连接器环绕。母钻井隔水管组合件区段包含主钻井隔水管凸缘且具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环。梅林式销连接器具有内部螺旋形螺纹环、与外部螺旋形凸缘环配合，且围绕公钻井隔水管组合件区段的刺型连接器延伸。

梅林式盒连接器进一步包含截头圆锥形内部外围表面，且梅林式销连接器进一步包含截头圆锥形外部外围表面，所述截头圆锥形表面经配置以配合在一起。梅林式盒连接器的截头圆锥形内部表面具有用于与梅林式销连接器的截头圆锥形外部表面的可相互接合环形突出物及凹槽轴向地锁定的可相互接合的环形突出物及凹槽。

当经配置以供安装时，梅林式盒连接器螺旋形螺纹环与凸缘的螺旋形螺纹环配合，由此将梅林式盒连接器连接到管区段。同样地，梅林式销连接器螺旋形螺纹环与安装在单独管区段上的凸缘的螺旋形螺纹环配合。在每一梅林式连接器装配到管区段的情况下，所述连接器可通过将两个区段压缩在一起而联结。这联结了梅林式盒及销连接器、内部刺型主钻井隔水管连接器与任选扼流、压井、增压或工作管线中的任一者。

附图说明

将更容易了解一个或多个示范性实施例及其修改的各种方面及伴随优势，因为结合附图参考以下详细描述将能更好地理解所述方面和优势，其中：

图1为包含示范性钻井隔水管组合件的剖面图的侧立面视图。

图2为公钻井组合件隔水管区段的侧立面视图。

图3为展示内部螺旋形螺纹环的梅林式盒连接器的侧立面视图。

图4为梅林式盒连接器被移除的公钻井组合件隔水管区段凸缘的侧立面视图。

图5为根据本发明的母钻井组合件隔水管区段的侧立面视图。

图6为展示外部螺旋形螺纹环的梅林式销连接器的侧立面视图。

图7为梅林式销连接器被移除的母钻井组合件隔水管区段凸缘的侧立面视图。

图8A为刚好在完全地组装之前的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图。

图8B为图8A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图8C为图8A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图8D为图8A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图9A为紧跟在完全地组装之后的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图。

图9B为图9A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图9C为图9A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图9D为图9A的梅林式钻井隔水管组合件的侧横截面视图的放大截面。

图10为单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的横截面视图。

图11A为图10的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的替代实施例的截面的侧横截面视图。

图11B为图11A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

图11C为图11A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

图11D为图11A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

图12A为图10的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的侧横截面视图。

图12B为图12A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

图12C为图12A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

图12D为图12A的单隔水管梅林式钻井隔水管组合件的连接接头的截面的侧横截面视图的放大截面。

具体实施方式

在所参考的附图中说明示范性实施例。希望将本文中所揭示的实施例及附图视为说明性的而非限制性的。不应将对以下技术的范围的限制归因于附图中所展示及本文中所论述的实例。

参考图1，本发明提供与先前设计相比较可经受较大的海底压力、处置增加的张力负荷、具有较大的可重复使用性且可相对快速地安装的经改善的海底钻井组合件10。根据本发明，经改善的钻井隔水管组合件10包含公钻井隔水管组合件区段20及母钻井隔水管组合件区段40。

参考图1、图2、图3及图4，公钻井隔水管组合件区段20具有内部刺型主钻井隔水管连接器22，且可任选地由一个或多个刺型扼流、压井、增压及工作连接器24环绕。公钻井隔水管组合件区段20包含主钻井隔水管凸缘26，所述凸缘具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环28。

在一实施例中，梅林式盒连接器60具有内部螺旋形螺纹环62(如图2所展示)且与外部螺旋形凸缘环28配合。凸缘的螺旋形螺纹环28及盒连接器60的螺旋形螺纹环62允许钻井隔水管组合件作为一个整体较容易地且较快速地安装，尤其是与例如螺栓及凸缘设计的先前连接设计相比较时。在一实施例中，梅林式盒连接器60可围绕公钻井隔水管组合件区段20的刺型连接器24延伸。

参考图1、图5、图6及图7，母钻井隔水管组合件区段40具有用于与公钻井隔水管组合件区段(如图1、图2、图3及图4所展示)的刺型钻井连接器配合的内部刺型主钻井隔水管连接器42。母钻井隔水管组合件区段40可任选地由刺型扼流、压井、增压及工作连接器44环绕。母钻井隔水管组合件区段40包含主钻井隔水管凸缘46，所述凸缘具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环48。

在一实施例中，具有内部螺旋形螺纹环82的梅林式销连接器80与外部螺旋形凸缘环(如图1所展示)配合，且围绕公钻井隔水管组合件区段20的刺型连接器24延伸。

再次参考图1、图2、图3及图4，梅林式盒连接器60进一步包含截头圆锥形内部外围表面64，且梅林式销连接器80进一步包含截头圆锥形外部外围表面84，盒及销的截头圆锥形表面经配置以在压缩将零件推动到一起时配合在一起。梅林式盒连接器60的截头圆锥形内部表面具有用于与梅林式销连接器80的截头圆锥形外部表面82的可相互接合的环形突出物及凹槽86轴向地锁定的可相互接合的环形突出物及凹槽66。

当经配置以供安装时，梅林式盒连接器螺旋形螺纹环与凸缘的螺旋形螺纹环配合，由此将梅林式盒连接器连接到管区段。同样地，梅林式销连接器螺旋形螺纹环与安装在单独管区段上的凸缘的螺旋形螺纹环配合。在每一梅林式连接器装配到管区段的情况下，所述连接器可通过将两个区段压缩在一起而联结。这联结了梅林式盒及销连接器、内部刺型主钻井隔水管连接器与任选扼流、压井、增压或工作管线中的任一者。

在一实施例中，梅林式盒连接器60可经配置有母钻井隔水管组合件区段40，且梅林式销连接器可经配置有公钻井隔水管组合件区段20。相似地，刺型连接器24的公及母末端各自可经配置有公或母钻井隔水管组合件区段。

新钻井组合件的一些益处包含当梅林式盒及销连接器受损时或当需要不同的轴向预负荷等级时调换出所述梅林式盒及销连接器的能力。所述调换对于长钻柱来说可较快且较具成本效益，这是因为无需焊接。梅林式盒及销连接器也允许使用较高强度且较薄的管，其通常提供较轻重量的隔水管。这在离岸处理长钻柱时可特别有利。梅林式盒及销连接器特别有利于用在酸性工作环境中，其中标准规定管、连接器及/或焊接材料的硬度在内部表面处不超过250Hv10(22HRC)或在外部表面处不超过275Hv10(26HRC)。在材料硬度超过这些等级的情况下，将需要执行特殊材料测试以模拟在处于高应力等级下时暴露在高浓度的H2S下的情况。对于高压力操作，有益的是使用可得到的最高强度材料，其允许最小化的所需壁厚度，这又允许较低重量的管，如先前所提及。梅林连接器允许增加的管强度、最小化的壁厚度及较低重量的管，以及其它优势。所述连接器还允许针对在H2S及其它酸性工作环境中的使用满足这些准则中的每一者。

如图8A到图8D及图9A到图9D所说明，对梅林式盒及销区段内部及外部螺旋形部分的改变可在连接器内提供定制的轴向预负荷等级。这允许调整连接器中的预负荷等级以适合于包含水深度、环境负荷及组装工具作业能力的精确操作条件。连接器内的预负荷是在制造连接器组件时确定。参考图8A到图8D，在组装期间，钻井隔水管主连接器22及42之间的内部邻接界面92在梅林销80与梅林盒60之间的外部邻接界面90之前闭合。随着施加额外外部轴向力以闭合外部邻接界面90，轴向预负荷积聚在主钻井隔水管连接器22及42之间。通过改变邻接界面90相对于邻接界面92的距离，预负荷等级可被紧密地控制且将不取决于隔水管安装人员在组装时的任何动作。在完全组装之前，一组梅林销可相互接合的环形突出物及凹槽(“梅林销齿”)86及梅林盒可相互接合的环形突出物及凹槽(“梅林盒齿”)66不完全接合且将仅在所述齿的脊顶处接触。

参考图9A到图9D，当已施加足够的外部轴向力且邻接界面90闭合时，梅林销齿86与梅林盒齿66将适当地对准以提供稳固的轴向连接。邻接界面92处的所得预负荷将表示钻井隔水管主连接器22及钻井隔水管连接器42的弹性轴向缩短的组合，从而引起梅林销80及梅林盒60的弹性轴向延长以及弹性变形。

参考图10、图11A到图11D及图12A到图12D，展示具有梅林连接器的单隔水管钻井隔水管组合件的各种实施例。在组装期间，钻井隔水管主连接器122及142之间的内部邻接界面194在梅林销180与梅林盒160之间的外部邻接界面190之前闭合。参考图11A到图11D，展示邻接界面192的替代实施例。随着施加额外外部轴向力以闭合外部邻接界面190，轴向预负荷积聚在主钻井隔水管连接器122及142之间。通过改变邻接界面190相对于邻接界面192的距离，预负荷等级可被紧密地控制且将不取决于隔水管安装人员在组装时的任何动作。在完全组装之前，一组梅林销可相互接合的环形突出物及凹槽(“梅林销齿”)186及梅林盒可相互接合的环形突出物及凹槽(“梅林盒齿”)166不完全地接合且将仅在所述齿的脊顶处接触。

尽管已结合实践本文中所揭示的概念的优选形式及其修改来描述所述概念，但所属领域的一般技术人员将理解，可对所述概念进行许多其它修改。因此，不希望这些概念的范围以任何形式受到以上描述的限制。

Claims (14)

1.一种用于海底井设施的钻井隔水管组合件，所述钻井隔水管组合件包括：

公钻井隔水管组合件区段，其包括：

内部刺型公主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

盒连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有一组面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽；及

母钻井隔水管组合件区段，其包括：

内部刺型母主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

销连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有经配置以与所述公钻井隔水管组合件区段的盒连接器的所述面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽接合的一组面向外的可相互接合的环形突出物及凹槽。

2.根据权利要求1所述的钻井隔水管组合件，其中所述钻井隔水管组合件包含管区段，所述管区段具有在每一末端上的螺旋形螺纹环以方便分别与公钻井隔水管组合件区段及母钻井隔水管组合件区段的连接。

3.根据权利要求1所述的钻井隔水管组合件，其中所述主钻井隔水管凸缘从中心轴向外延伸，且所述主钻井隔水管凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环与所述内部刺型连接器轴向地隔开。

4.根据权利要求3所述的钻井隔水管组合件，其中所述主钻井隔水管凸缘的向外延伸的部分具有一个或多个轴向通道以容纳多隔水管组合件。

5.一种用于海底井设施的钻井隔水管组合件，所述钻井隔水管组合件包括：

公钻井隔水管组合件区段，其包括：

内部刺型公主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

销连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有一组面向外的可相互接合的环形突出物及凹槽；及

母钻井隔水管组合件区段，其包括：

内部刺型母主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

盒连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有经配置以与所述公钻井隔水管组合件区段的盒连接器的面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽接合的一组面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽。

6.根据权利要求5所述的钻井隔水管组合件，其中所述钻井隔水管组合件另外包括管区段，所述管区段具有在每一末端上的螺旋形螺纹环以方便分别与公钻井隔水管组合件区段及母钻井隔水管组合件区段的连接。

7.根据权利要求5所述的钻井隔水管组合件，其中所述主钻井隔水管凸缘从中心轴向外延伸，且所述主钻井隔水管凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环与所述内部刺型连接器轴向地隔开。

8.根据权利要求7所述的钻井隔水管组合件，其中所述主钻井隔水管凸缘的向外延伸的部分另外包括一个或多个轴向通道以容纳多隔水管组合件。

9.一种部署用于海底井设施的钻柱的方法，其中步骤包括：

配置钻井隔水管的管区段，其中步骤包括：

将公钻井隔水管组合件区段附接到管区段，由此配置所述钻井隔水管的管区段的至少一部分，所述公钻井隔水管组合件区段包括：

内部刺型公主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

销连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有一组面向外的可相互接合的环形突出物及凹槽；及

将母钻井隔水管组合件区段附接到管区段，由此配置所述钻井隔水管的管区段的至少一部分，所述母钻井隔水管组合件区段包括：

内部刺型母主钻井隔水管连接器，

主钻井隔水管凸缘，其具有在所述凸缘的外部边缘上的螺旋形螺纹环，及

盒连接器，其具有经配置以与所述凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环配合的内部螺旋形螺纹环且具有经配置以与所述公钻井隔水管组合件区段的盒连接器的面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽接合的一组面向内的可相互接合的环形突出物及凹槽；

将经配置的钻井隔水管的管区段配合到离岸井场处的钻柱的最上部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述钻井隔水管的管区段另外包括管区段，所述管区段具有在每一末端上的螺旋形螺纹环以方便分别与公钻井隔水管组合件区段及母钻井隔水管组合件区段的连接。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述主钻井隔水管凸缘从中心轴向外延伸，且所述主钻井隔水管凸缘的所述外部边缘上的所述螺旋形螺纹环与所述内部刺型连接器轴向地隔开。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述主钻井隔水管凸缘的向外延伸的部分另外包括一个或多个轴向通道以容纳多隔水管组合件。

13.根据权利要求12所述的方法，其中步骤进一步包括：

配置作为所述经配置的钻井隔水管的管区段的所述一个或多个轴向通道中的一个或多个多隔水管组合件柱的部分的一个或多个管区段。

14.根据权利要求9所述的方法，其中步骤进一步包括：

将足够的轴向力施加到所述钻井隔水管的管区段，使得所述钻井隔水管的管区段与所述钻柱的所述最上部分之间的邻接界面实质上闭合。