CN116411838B - 用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，包括分流器壳体、位于分流器壳体内部的分流器总成、与分流器总成上端连通的喇叭管、与所述喇叭管连通的反流槽，所述反流槽与悬臂梁内侧平台相连，还包括用于工作人员通行的架空通道，所述架空通道一端与所述悬臂梁内侧平台可拆卸连接、另一端与所述分流器壳体可拆卸连接。本发明提供用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，以解决现有技术中分流器的安装拆卸作业难度大、风险高等问题，实现降低现场拆装分流器的风险的目的。

Description

用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构

技术领域

本发明涉及油气开发领域，具体涉及用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构。

背景技术

分流器又称转喷器，用于海上钻井作业，在未安装防喷器工况下的表层钻井时，作为井控装置使用。对于常规表层作业而言，一般采用开路循环方式以提高工作效率，但是在面临可能具有浅层气的地层时，《海洋钻井手册》规定：“在预测可能有浅层气且无法避开的井位钻井作业时，应安装转喷器（分流器），气体排出管线内径应大于216mm”。所以，分流器的作用就是在钻遇浅层气井况时，将常用的开路循环切换为闭路循环，并分离钻井液与浅层气，再将浅层气引导至节流放喷管汇进行处理，以此保证现场作业安全。

分流器包括壳体和位于壳体内部的分流器总成，使用时，其底部需连接隔水导管、顶部需连接喇叭管，再由喇叭管连通至钻井液的反流槽。在正常工况下，返出钻井液裹挟岩屑经过分流器总成直接进入喇叭管、反流槽；在有浅层气返出时，关闭分流器总成，封闭钻杆外部环空，分流气体和液体，并打开截止阀，使气体经分流器壳体上的四通管路（分流管路）进入节流放喷管汇，进而转入井控处理流程。

对于分流器的启闭控制均是通过液压控制完成，对于海上钻井平台而言，一般将与分流器适配的液压站置于悬臂梁内侧平台，即钻台下方区域。由于分流器所对应的液压管路较多且尺寸大、质量大，每次安装时都需要先将大量液压管汇向下抛扔，使其连接端垂落至井口的隔水导管平台上，再由工人自隔水导管平台携带这些液压管汇的端部，爬上分流器外壳的表面进行安装连接。这一安装过程的劳动强度极大且安全风险较高，虽然会要求工人佩戴安全绳等设备，但是在对分流器的安装和拆卸过程中始终存在较大的作业安全隐患；特别是对于生产井的表层批钻作业而言，若地质部门提示该区块存在浅层气风险，在批钻作业的高效率下，甚至需要一天之内更换井口重复拆装，在这种极大的作业强度下更难以保证井口作业安全。

发明内容

本发明提供用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，以解决现有技术中分流器的安装拆卸作业难度大、风险高等问题，实现降低现场拆装分流器的风险的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，包括分流器壳体、位于分流器壳体内部的分流器总成、与分流器总成上端连通的喇叭管、与所述喇叭管连通的反流槽，所述反流槽与悬臂梁内侧平台相连，还包括用于工作人员通行的架空通道，所述架空通道一端与所述悬臂梁内侧平台可拆卸连接、另一端与所述分流器壳体可拆卸连接。

针对现有技术中分流器的安装和拆卸具有较大作业风险的问题，本发明提出一种用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，其中分流器壳体、分流器总成均为现有技术，作业现场将分流器壳体安装在隔水导管顶部，并将喇叭管插入其上，使喇叭管与分流器总成的上端出口连通，再通过喇叭管与反流槽连通以实现正常的表层钻井作业；作为现有技术，反流槽一般均安装在悬臂梁内侧平台周围，以便于工人对其进行清理。本申请在悬臂梁内侧平台与分流器壳体之间，可拆卸连接一架空通道，工作人员可在架空通道上通行。由于一般来说与分离器配套使用的液压站也装配在现场的悬臂梁内侧平台上，因此在安装分流器的过程中，工作人员可从悬臂梁内侧平台上携带液压管汇的端部、通过架空通道抵达分流器壳体附近，然后进行分流器的控制管汇连接；同理，在拆卸分流器的过程中，工人人员同样可以从悬臂梁内侧平台上经架空通道抵达分流器周围区域，然后进行控制管汇的拆卸作业。本申请安装时，工作人员先站在悬臂梁内侧平台上，将架空通道搭在分流器壳体上，然后在井口登上分离器壳体，完成架空通道与分流器壳体之间的连接，再完成架空通道与悬臂梁内侧平台之间的连接。

可以看出，本申请在安装过程中，只需一次登上分离器壳体，快速完成与架空通道之间的连接即可，相较于现有技术而言，工作人员无需长时间的悬空停留在分流器壳体上进行大量的管线连接工作，也无需在拆装过程中多次攀爬分流器壳体，可明显提高对分流器的控制管线连接的安全性，特别是对于海上油气开发的表层批钻作业而言，能够降低现场作业的安全隐患。当然，工作人员在使用本申请进行作业的过程中，同样应当佩戴安全绳等设备以确保脚下打滑等特殊情况下的作业安全。

本方案中，架空通与悬臂梁内侧平台和分流器壳体之间的可拆卸连接方式在此不做限定，如卡接、扣接、螺栓连接等方式均可适用。

进一步的，所述架空通道包括相互正对的两组连接件，架设在两组连接件之间的踏板。

本方案使用时，将两组连接件同时连接在悬臂梁内侧平台和分流器壳体之间，再在两组连接件之间连接逐个连接踏板，通过踏板承载通行的工作人员。其中踏板与连接件的连接方式在此不做限定，如卡接、扣接、螺栓连接等方式均可适用。

本方案通过模块化的结构设计，有利于现场的临时组装与拆卸收纳。

进一步的，所述连接件包括用于与悬臂梁内侧平台可拆卸连接的第一连接部、用于与分流器壳体可拆卸连接的第二连接部、位于第一连接部与第二连接部之间的第三连接部；所述第一连接部的高度高于第二连接部，且所述踏板连接在第三连接部上。

对于海上钻井平台的作业现场而言，悬臂梁内侧平台的高度均会高于分流器所处高度，因此本方案将连接件分为至少三个区域，其中第一连接部用于与悬臂梁内侧平台可拆卸连接，第二连接部用于与分流器壳体可拆卸连接，而第一连接部与第二连接部之间为第三连接部。由于高度落差的存在，因此第三连接部为倾斜布置。

进一步的，所述第三连接部的侧壁开设若干沿直线均匀分布的插孔。在两个连接件完成安装后，将踏板两端分别插入两侧连接件上对应的插孔内以实现对踏板的安装。

进一步的，所述第一连接部上连接有延伸部，所述延伸部沿第一连接部的长度方向伸缩。

在海上油气开发的表层批钻作业中，需要不停更换作业井口，这就需要不停调整悬臂梁来移动井架与钻台的位置。在移动过程中，悬臂梁内侧平台相对钻井船本体是固定的，而由于井架与钻台的移动，井口位置随之调整，所以悬臂梁内侧平台与分流器之间发生了相对位移，若位移幅度过大，难免存在第一连接部脱离悬臂梁内侧平台的风险。为了克服这一问题，本申请在第一连接部上设置延伸部，延伸部可沿第一连接部的长度方向进行伸缩，即是，通过延伸部的设置，使得第一连接部具有伸缩延长的能力，进而使得在更换作业井口时，能够伸长或缩短第一延伸部，以保证第一延伸部始终与悬臂梁内侧平台可以进行有效连接，保证了本申请的使用稳定性。

其中，延伸部在第一连接部上的伸缩方式在此不做限定，任意现有技术中的伸缩配合方式均可适用。

进一步的，还包括可拆卸连接在第三连接部上的第一栏杆。通过第一栏杆作为工作人员在架空通道上通行的扶手，更加降低安全隐患。其中第一栏杆与第三连接部可采用任意可拆卸方式实现连接，更加有利于现场的临时组装与拆卸收纳。

进一步的，所述连接件的外侧壁开设管路槽，所述管路槽两端敞口；所述管路槽在朝向连接件外侧壁的端面上，设置若干第二栏杆，所述第二栏杆连接在管路槽的顶面和底面之间。

现有技术中，用于控制分流器启闭的液压管路大都悬吊在钻台下方、分流器周围的区域，导致井口区域较为杂乱且不易保养。而本方案中，在连接件的外侧壁开设专用于布置液压管路的管路槽，使得液压管线从位于悬臂梁内侧平台上的液压站出发，一直到分流器，可以从所述管路槽中通行，通过管路槽对液压油进出分流器的管线进行收纳和归整，以此解决了现有技术中液压管路导致井口区域杂乱无序且管路保养难度大的问题。

其中，对于任一连接件而言，其外侧壁是指背离另一个连接件所在方向的一侧侧壁。

进一步的，还包括设置在所述连接件内部的加温流道、位于第一连接部侧壁的流道入口、位于第二连接部底部的流道出口，所述流道入口、流道出口分别位于所述加温流道的两端。

在冬季低温条件下，液压油粘度升高，会不利于对分流器的快速控制，于井控安全不利。现有技术中，一般采用主动加温或保温方式克服这一问题，如在管线外部包覆保温棉、定期用蒸汽管线加温等方式来克服这一问题，但是这种方式效率低下且浪费人力物力。为了彻底克服这一问题，本方案在连接件内部设置加温流道，加温流道的流道入口位于第一连接部侧壁，加温流道的流道出口位于第二连接部底部。

当第一连接部与悬臂梁内侧平台连接后，由于反流槽就位于悬臂梁内侧平台附近，因此可直接从反流槽内引出从井内返出的高温钻井液，使其通过流道入口进入加温流道内部，再从流道出口排出，此过程中高温钻井液会自动对连接件进行加温，进而对收纳在管路槽内的液压管线进行自动加温，避免了在冬季寒冷天气下管线内的液压油温度不会过低，以此保证了在遭遇井控工况时对分流器的快速控制。

其中，将钻井液从反流槽中引流至流道入口的方式在此不做限定，本领域技术人员能够实现的任意引流方式均可适用，如直接通过高差由重力引流、采用反流槽分叉方式引流、采用虹吸效应引流、采用泵送方式引流等。此外，经流道出口流出的钻井液，可根据需要采用任意方式排走，如直接排放或引流至固控系统等。

进一步的，所述分流器壳体表面开设循环流道，所述循环流道连通至分流器总成上方的正常返流通道，所述循环流道内设置单向阀，所述单向阀从分流器壳体表面至正常返流通道方向导通；所述流道出口与循环流道之间通过油任连接，且流道出口的末端设置增压泵。

发明人在更加深入的研究过程中发现，若直接将流道出口的钻井液排放，难免会污染井口平台，若将其引流排放，又会增加多余管路导致连接复杂。为了克服这一问题，本方案在现有分流器的基础上，在分流器壳体内部开设一循环流道，该循环流道的一端位于分离器壳体的表面、另一端连通至正常返流通道。本领域技术人员应当理解，所述正常返流通道为分流器内的现有技术，具体是指位于分流器内部的、连通在分流器总成上方（即出口端）的、用于在未关闭分流器时钻井液正常上返的流道。

本方案使得连接件与分流器壳体连接状态下，流道出口与循环流道进行对接并连通，加温流道内的钻井液经流道出口进入循环流道，经单向阀后回流至正常返流通道内，进而克服了对该部分钻井液直接排放或专门引流所带来的诸多技术问题。其中，单向阀的存在使得钻井液只能够从循环流道进入正常返流通道，避免出井钻井液直接从分流器处进入循环流道而造成堵塞等事故。此外，由于出井钻井液具有一定压力，而从反流槽引出的流体压力理论上会低于分流器内的压力，因此常态下要使钻井液自然进入正常返流通道内具有一定难度，所以本方案还在流道出口的末端设置增压泵，由增压泵将流体加压泵送至循环流道内，进而保证流体顺利通过单向阀进入正常返流通道。

进一步的，所述加温流道位于管路槽的下方，利用热空气向上散溢的特性，更加有利于对位于管路槽内的液控管路进行自动升温，更有利于保证在寒冷天气下对分流器的高效控制。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，工作人员无需长时间的悬空停留在分流器壳体上进行大量的管线连接工作，也无需在拆装过程中多次攀爬分流器壳体，可明显提高对分流器的控制管线连接的安全性，特别是对于海上油气开发的表层批钻作业而言，能够降低现场作业的安全隐患。

2、本发明用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，通过延伸部的设置，使得第一连接部具有伸缩延长的能力，进而使得在更换作业井口时，能够伸长或缩短第一延伸部，以保证第一延伸部始终与悬臂梁内侧平台可以进行有效连接，保证了本申请分流结构的使用稳定性。

3、本发明用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，在连接件的外侧壁开设专用于布置液压管路的管路槽，使得液压管线从位于悬臂梁内侧平台上的液压站出发，一直到分流器，可以从所述管路槽中通行，通过管路槽对液压油进出分流器的管线进行收纳和归整，以此解决了现有技术中液压管路导致井口区域杂乱无序且管路保养难度大的问题。

4、本发明用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，可直接从反流槽内引出从井内返出的高温钻井液，使其通过流道入口进入加温流道内部，再从流道出口排出，此过程中高温钻井液会自动对连接件进行加温，进而对收纳在管路槽内的液压管线进行自动加温，避免了在冬季寒冷天气下管线内的液压油温度不会过低，以此保证了在遭遇井控工况时对分流器的快速控制。

5、本发明用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，连接件与分流器壳体连接状态下，流道出口与循环流道进行对接并连通，加温流道内的钻井液经流道出口进入循环流道，经单向阀后回流至正常返流通道内，进而克服了对该部分钻井液直接排放或专门引流所带来的诸多技术缺陷。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的正视图；

图2为本发明具体实施例中连接件的剖视图；

图3为本发明具体实施例中架空通道的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中循环流道的示意图；

图5为本发明具体实施例中分流器壳体的局部示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-架空通道，101-连接件，1011-第一连接部，1012-第二连接部，1013-第三连接部，1014-延伸部，102-踏板，103-插孔，104-第一栏杆，105-管路槽，106-第二栏杆，107-加温流道，108-流道入口，109-流道出口，2-喇叭管，3-反流槽，4-悬臂梁内侧平台，5-循环流道，6-正常返流通道，7-单向阀，8-增压泵，9-分流器壳体，10-定位柱，11-定位孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1

如图1所示的用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，包括分流器壳体9、位于分流器壳体9内部的分流器总成、与分流器总成上端连通的喇叭管2、与所述喇叭管2连通的反流槽3，所述反流槽3与悬臂梁内侧平台4相连，其特征在于，还包括用于工作人员通行的架空通道1，所述架空通道1一端与所述悬臂梁内侧平台4可拆卸连接、另一端与所述分流器壳体9可拆卸连接。

如图2与图3所示，所述架空通道1包括相互正对的两组连接件101，架设在两组连接件101之间的踏板102。所述连接件101包括用于与悬臂梁内侧平台4可拆卸连接的第一连接部1011、用于与分流器壳体9可拆卸连接的第二连接部1012、位于第一连接部1011与第二连接部1012之间的第三连接部1013；所述第一连接部1011的高度高于第二连接部1012，且所述踏板102连接在第三连接部1013上。

所述第三连接部1013的侧壁开设若干沿直线均匀分布的插孔103。

本实施例中，第一连接部1011、第二连接部1012的底面为相互平行的平面，均按水平状态进行安装使用。

在更为优选的实施方式中，如图1所示，还包括可拆卸连接在第三连接部1013上的第一栏杆104。

在更为优选的实施方式中，如图3所示，所述第一连接部1011上连接有延伸部1014，所述延伸部1014沿第一连接部1011的长度方向伸缩。本实施例中，延伸部平时收纳在第一连接部内，在需要伸缩时将其拉出即可。当然，延伸部延伸出来后，也可以通过任意现有连接方式实现与悬臂梁内侧平台之间的临时固定连接。

在更为优选的实施方式中，在踏板102安装完成后，可在踏板102两端做限位处理，以避免踏板从两侧滑落。如通过在踏板102两端加装无法通过插孔103的夹持块或销钉等机构，以避免踏板102滑落。

实施例2

用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，在实施例1的基础上，如图2与图3所示，在连接件101的外侧壁开设管路槽105，所述管路槽105两端敞口；所述管路槽105在朝向连接件101外侧壁的端面上，设置若干第二栏杆106，所述第二栏杆106连接在管路槽105的顶面和底面之间。

还包括设置在所述连接件101内部的加温流道107、位于第一连接部1011侧壁的流道入口108、位于第二连接部1012底部的流道出口109，所述流道入口108、流道出口109分别位于所述加温流道107的两端。

在更为优选的实施方式中，如图2至图5所示，所述分流器壳体9表面开设循环流道5，所述循环流道5连通至分流器总成上方的正常返流通道6，所述循环流道5内设置单向阀7，所述单向阀7从分流器壳体9表面至正常返流通道6方向导通；所述流道出口109与循环流道5之间通过油任连接，且流道出口109的末端设置增压泵8。所述加温流道107位于管路槽105的下方。

在更为优选的实施方式中，从反流槽3内引流至流道入口108的钻井液需提前过滤掉其中岩屑；可采用滤网等常规过滤方式实现。

实施例3

基于实施例2中浅层气回收分流结构，通过如下方法进行安装：

步骤一、将分流器壳体安装在隔水导管顶部，安装喇叭管；

步骤二、安装架空通道1，使架空通道1的两端分别与悬臂梁内侧平台4、分流器壳体9连接；

步骤三、自架空通道1牵引液压管汇，使液压管汇从管路槽105中穿过，将各接液压管汇与分流器上指定接头进行连接；

步骤四、设置与反流槽3连通的管路，将该管路与流道入口108相接；

步骤五、分流器试压，完成安装。

在更为优选的实施方式中，安装架空通道1的方法包括：

将连接件101的两端分别搭设在悬臂梁内侧平台4、分流器壳体9上；

使第二连接部1012底部的至少两个定位柱10，分别一一对应的插入至分流器壳体9表面开设的定位孔11内；并使流道出口109与循环流道5完成对接后采用油任连接；

采用任意现有连接方式实现该连接件101与悬臂梁内侧平台4的临时固定；

完成两个连接件101的安装后，依次向两个连接件101上对应的插孔103中踏入踏板102，使踏板102两端分别延伸至两个插孔103外侧，并在踏板102两端安装无法穿过所述插孔103的限位销。

在更为优选的实施方式中，对于两个连接件101而言，使用靠近反流槽3所在方向一侧的连接件101来实现对液压管汇的安装。即是，使液压管汇从靠近反流槽3所在方向一侧的连接件101内的管路槽105中，并使用该管路槽105下方的加温流道107实现钻井液的循环。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体，意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

Claims (5)

1.用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，包括分流器壳体（9）、位于分流器壳体（9）内部的分流器总成、与分流器总成上端连通的喇叭管（2）、与所述喇叭管（2）连通的反流槽（3），所述反流槽（3）与悬臂梁内侧平台（4）相连，其特征在于，还包括用于工作人员通行的架空通道（1），所述架空通道（1）一端与所述悬臂梁内侧平台（4）可拆卸连接、另一端与所述分流器壳体（9）可拆卸连接；

所述架空通道（1）包括相互正对的两组连接件（101），架设在两组连接件（101）之间的踏板（102）；

所述连接件（101）包括用于与悬臂梁内侧平台（4）可拆卸连接的第一连接部（1011）、用于与分流器壳体（9）可拆卸连接的第二连接部（1012）、位于第一连接部（1011）与第二连接部（1012）之间的第三连接部（1013）；所述第一连接部（1011）的高度高于第二连接部（1012），且所述踏板（102）连接在第三连接部（1013）上；

所述连接件（101）的外侧壁开设管路槽（105），所述管路槽（105）两端敞口；所述管路槽（105）在朝向连接件（101）外侧壁的端面上，设置若干第二栏杆（106），所述第二栏杆（106）连接在管路槽（105）的顶面和底面之间；

还包括设置在所述连接件（101）内部的加温流道（107）、位于第一连接部（1011）侧壁的流道入口（108）、位于第二连接部（1012）底部的流道出口（109），所述流道入口（108）、流道出口（109）分别位于所述加温流道（107）的两端；

所述分流器壳体（9）表面开设循环流道（5），所述循环流道（5）连通至分流器总成上方的正常返流通道（6），所述循环流道（5）内设置单向阀（7），所述单向阀（7）从分流器壳体（9）表面至正常返流通道（6）方向导通；所述流道出口（109）与循环流道（5）之间通过油任连接，且流道出口（109）的末端设置增压泵（8）。

2.根据权利要求1所述的用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，其特征在于，所述第三连接部（1013）的侧壁开设若干沿直线均匀分布的插孔（103）。

3.根据权利要求1所述的用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，其特征在于，所述第一连接部（1011）上连接有延伸部（1014），所述延伸部（1014）沿第一连接部（1011）的长度方向伸缩。

4.根据权利要求1所述的用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，其特征在于，还包括可拆卸连接在第三连接部（1013）上的第一栏杆（104）。

5.根据权利要求1所述的用于海洋石油钻井的浅层气回收分流结构，其特征在于，所述加温流道（107）位于管路槽（105）的下方。