[发明专利]海上通用隔水管系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种海洋隔水管系统，在此处描述的一个实施例中，特 别涉及一种海上通用隔水管系统。

背景技术

隔水管是应用于海上钻井的领域，以使来自钻孔的钻井液及任何额外的 固体和/或液体返回水上的装置。隔水管部件构造为刚性的，这是因为它们必 须承载在操作时由于它们必须支承的重量及它们所能承载的环境载荷所施 加的巨大载荷。同样，它们需具有固有的内压承受能力。

然而，通常情况下不能最大限度地使用该承压能力。许多隔水管系统曾 经打算改变隔水管中流体的密度，但是无法实现通用的可用性和对于多种钻 井模式易于使用的系统。它们通常需要一些对于浮式钻井装置的主要部件的 特定变型，因此由于成本和设计限制，它们仅为应用范围狭窄的定制解决方 案。例如，对于不同的钻井模式，例如控制压力钻井、双密度或双梯度钻井、 部分隔水管水平钻井（partial riser level drilling）和欠平衡钻井，需要不同的 钻井系统。

图1示出了当前使用的最普遍的一个示例，其在美国专利文献第 4,626,135号中被披露。为了补偿浮式钻井装置的移动，在隔水管系统的上端 使用滑动接头SJ（伸缩接头）。该滑动接头由相对于彼此移动的内管IB以 及外管OB组成，由此使得浮式结构S可以移动而不会损坏固定的井口位置 （point wellhead）W与移动的分流器位置（point diverter）D（钻井液从隔水 管R的顶部返回的位置）之间的隔水管R。

图1还示出了钻机结构S、钻机平台F、转盘RT、节流管汇CM、分离 器MB、泥浆振动筛SS、泥浆池MP、节流管线CL、压井管线KL、增压管 线BL以及刚性流送管线RF。这些构件为传统的、本领域技术人员公知的， 并且不再对其赘述。

球接头BJ（也称为挠性接头）可使得隔水管R从竖直方向移位一定的 角度。传统的方法将隔水管R中由于来自井口W的承压流体的流动而产生 的任何压力视为不可控制事件（井涌），所述不可控制事件通过关闭BOP（防 喷装置）或者通过围绕管的闸板，或者如果没有设置管则通过全封闭闸板， 或者通过能切割管的剪切闸板来控制。

井涌可以进入隔水管R，并且随后通过关闭分流器D（设置或未设置管） 并且使不期望的流动通过分流器管线DL转向。在‘135专利文献中，描述 了用作气体处理装置以将气流从良好控制的事件中分流的环形防喷装置的 内容。这使得可以通过围绕管关闭来分流隔水管R中的气体，但是不能在钻 井即转动管时进行分流。

在图1中，外管OB与内管IB之间的密封件由于海浪运动而承受很多移 动，这限制了能用于隔水管R的压力密封件。实际上，美国石油学会（American  Petroleum Institute，API）在其说明书16F中已经建立了用于这种密封件的压 力等级，其经过测试为200psi（磅每平方英尺）。实际上，对于大多数设计 而言，通常上限为500psi。

对于滑动接头SJ可以进行一些变型以形成750psi的工作等级（working  rating），在美国专利文献第US2003/0111799A1号中描述了这些变型中的一 个示例。具体地，对于滑动接头SJ密封件的限制还形成了对于通常具有工 作压力的值为500psi的分流器D，球接头BJ（有时也可由称作挠性连接的 单元替换）以及系统的其他部件（例如在分流器管线DL上的阀）的整个行 业范围内的公认标准。

滑动接头SJ（伸缩接头）的外管OB还用作张力系统的连接点，所述张 力系统用于保持隔水管R处于张力状态以防止隔水管R弯折。这表示，滑动 接头SJ密封件的泄漏会导致长期的停工，因为必须将整个隔水管R从海底 BOP（防喷装置）堆升起以修理滑动接头SJ。实践中，这也意味着没有浮式 钻井装置维修提供者或操作公司愿意冒险在传统系统的隔水管R中存在有 压力的情况下进行连续操作（参见图3a）。

美国专利申请第2005/0061546号和美国专利文献第6,913,092号中通过 在滑动接头SJ附近设置锁固装置来解决这个问题，这表示将内管IB锁固至 外管OB，由此消除了滑动接头密封件的横向运动。因此如图2所示，隔水 管R与球接头BJ和分流器D有效地断开连接。

通过在锁固闭合的滑动接头SJ的顶部添加转动的防喷装置70来关闭隔 水管R。这有效地将隔水管R与转盘RT下方的任何固定点分离。