[发明专利]用于由缆绳强化的软管的经压褶或锻造的耦联器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及强化软管，更具体地涉及用于强化软管的被压褶或锻造的耦联器，且特别涉及用于缆绳或钢索强化软管的被压褶或锻造的耦联器。

背景技术

典型地，在钻探油井或气井时使用防喷器（BOP）。防喷器是液压控制的阀门，其被用于控制井溢流和防止井喷。单个井可以具有三个或更多的防喷器，这些防喷器以一个叠放于另一个顶部上的方式设置。在陆上钻机上，该堆叠物被置于地平面上的钻台下方。在海上钻井设备上，BOP可被置于海床上。位于管组上的顶端防喷器通常为环形防喷器。该环形防喷器可以被用于完全封闭钻井环形空间（钻管和钻孔之间的空间）。它还可以封闭不具有管的钻孔。在环形防喷器下方的是附加控制装置，其被称作闸板式防喷器。闸板式防喷器被设计成围绕各种尺寸的钻管安装以保持、密闭或封闭泥浆返回环形空间。全封闭防喷器闸板被用于封闭裸眼。闸板可以封闭钻管和钻孔。

岩层可能含有处于极高压力下的油、气或水区。钻孔可能贯穿它们当中的任何一种。当这些高压流体中的任何一种进入钻孔时，被称作“井涌”。当井发生井涌时，在处理井涌方面存在数种选择。所形成的井下压力可以通过BOP系统的处于表面的歧管循环出来（cycleout）。作为替换方式，可以尝试迫使井下流体返回岩层，诸如通过借助压井阻流线路将高压钻井流体泵送到孔中。压井阻流软管被用于此目的。最后的选择是打入水泥，封闭孔洞并且放弃钻井操作。

目前，在抽油装置上的压井阻流应用中采用柔性的强化管道和软管。这些软管/管道和耦联器被设计成充当一种导管，其用于将泥浆（钻井废水）泵送回井口以使井口流体堵住处于极端温度和压力下的油、甲烷气和有毒化学物质（诸如硫化氢）。这些软管通常包括橡胶聚合体管，且利用多层“紧密缠绕”且高强度的镀钢缆绳（或钢索）进行强化以承受在油田和海上操作中遇到的弯曲和高压。这种缆绳强化件通常为多股绞合绳索，其通常可互换地被称作“缆绳”和/或“钢索”。这些软管还通常包括设于软管盖层之下的多个织物强化层，其可以是耐磨、耐腐蚀、耐切割、耐削、耐油且抗气候的经改进的腈类。

现有的用于压井阻流软管应用的压褶或锻造的耦联器100通常采用脊状突起的套圈101和带倒钩的杆状配件102，诸如现有技术的图1中所示。该套圈和杆部通常被焊接在一起（103），从而留出接收软管105的开口。Baldwin等人的7,338,090号美国专利采用“波浪状”套圈和杆部，其将末端连接器连接至压井阻流软管。这种套圈和杆部也在耦联器末端处被焊接到一起，从而留出接收强化软管的开口。然而，在Baldwin等人的专利中，套圈的平台和杆部的高点具有正弦形状，从而提供上述“波浪”。这种波浪使软管中的缆绳/钢索强化件弯曲，但是不使缆绳出现明显扭曲。该杆部被设计成支撑被插入到其上方且位于套圈下方的软管。套圈被向下锻造或压褶到软管上以提供压缩力，从而抵靠着杆部封闭软管，并且将软管保持在耦联器中。为与这种耦联器一同使用，要切除（即剥离）软管的盖层，使得套圈能够直接下压在缆绳强化件上，而无需刺穿橡胶盖层。然而，在类似Baldwin耦联器的设计中，保持力依赖于橡胶的性能以提供反作用力以压缩阻止缆绳强化软管滑离耦联器，这种设计在使橡胶层性能改变的高温或低温下可能丧失其能力，因而可能提供较少的支撑。

其它用于将配件保持在缆绳强化软管上的方法需要拆下从软管末端伸出的强化缆绳，并且将单个元件（缆绳）焊接在耦联器上。问题是这种方法费时费钱，且需要有高水平的焊工。

API（美国石油协会）16C标准测试包括针对压井阻流软管组件诸如在20,000psi工作压力和高温下进行30天的暴露测试。当采用上述耦联器的压井阻流软管组件被暴露在这些条件下时，发现软管-耦联器接口容易受到极端温度的影响。橡胶材料的这些性能在高温下发生变化，因此橡胶会变形，使得耦联器套圈中的压缩力下降。这会导致耦联器的保持力减少，这在压井阻流或类似应用中是不可接受的。

发明内容