CN110036178A - 爆炸性断开 - Google Patents

Abstract

一种联接系统，包括下部海洋立管组件，该下部海洋立管组件在底端具有连接器和至少一个联接到井口的防喷器压力控制元件，并且在上端具有连接器。爆炸性易碎紧固件用于将下部海洋立管组件上的连接器联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器。一种用于将下部海洋立管组件与联接到海底井口的防喷器分离的方法包括，关闭防喷器中的至少一个压力控制元件，引爆将防喷器联接到下部海洋立管组件的至少一个爆炸性易碎紧固件，然后将下部海洋立管组件从防喷器中提起。

Description

爆炸性断开

技术领域

本发明涉及井压控制装置领域。更具体地，本发明涉及用于将下部海洋立管组件(LMRP)或其他装置与联接到海底井口的井压控制装置快速断开的方法和装置。

背景技术

本领域已知的海上钻井技术包括使用压力控制装置，例如防喷器(“BOP”)，其设置在水底附近并且联接到设置在井中的表面管道或套管的上端(例如，一个“井口”)。防喷器可包括一组或多组可逆操作的“闸板式”压力控制元件，例如，“全封闭防喷器闸板”和“剪切式闸板”，在一些实施例中还包括环形密封件。全封闭防喷器闸板完全关闭防喷器外壳的内孔，以液压方式隔离防喷器外壳下方的井。可以提供剪切式闸板以使得能够剪断布置在防喷器外壳内的内孔中的导管和/或钻孔工具，并且随后关闭，以液压隔离剪切式闸板下方的井。当需要液压隔离井且同时允许导管(如钻杆)或其他钻井工具穿过防喷器外壳的内孔时，可使用环形密封件。

上述每一个闸板式压力控制元件可成对布置在防喷器外壳上，并可由相应的液压闸板执行机构操作，例如，布置在相应的气缸中的活塞。用于操作各种闸板式压力控制元件和/或环形密封件的液压流体压力可通过从控制阀歧管延伸至水面钻井平台的液压流体管线控制，并通过提供多个蓄能器来控制，为了在需要关闭防喷器中的任何一个或多个压力控制元件时快速提供较大的流体量，每个蓄能器在压力下都具有液压流体和气体(例如氮气)防喷器。即使在到达表面的液压流体管线被阻塞或断开的情况下，蓄能器也可以供应液压流体。多个前述类型的压力控制元件可以沿着相应的内孔彼此连接以形成防喷器“堆叠”。

防喷器“堆叠”(即，两个或多个前述类型的井压力控制装置纵向地布置在另一个之上)可以在与联接到井口的纵向端相对的一个纵向端处，与延伸到靠近水面的钻井平台的管道(如“立管”)联接。可通过一套称为“下部海洋立管组件”(LMRP)的装置与立管联接。在某些情况下，例如恶劣的天气条件，使得需要将立管和钻井平台移离井位置，则必须将立管与防喷器堆叠断开。例如，可以通过在关闭防喷器堆叠中的一个或多个压力控制元件之后将下部海洋立管组件与防喷器堆叠分离来执行断开。分离可包括，例如但不限于，抽出螺纹连接器，从配对凸缘移除联接螺栓和/或通过旋转下部海洋立管组件的部件来释放轮廓连接器。

在紧急情况下，从防喷器堆叠上断开下部海洋立管组件对防喷器堆叠来说是非常重要的功能。众所周知，完成紧急断开需要一分钟或更长的时间。使用已知的下部海洋立管组件断开方法(例如通过断开上述示例设备)可能需要提前作出断开决定，例如，动态定位观察圈需要考虑断开需要的时间。此外，允许的下部海洋立管组件连接器释放角度可以小于弯曲关节角度额定值。也就是说，在断开操作期间，下部海洋立管组件释放角度可以控制钻井平台的移动量。

发明内容

根据本公开的一个方面，联接系统包括下部海洋立管组件，该下部海洋立管组件在底部具有连接器和至少一个联接到井口的防喷器压力控制元件，并且在上端具有连接器。爆炸性易碎紧固件用于将下部海洋立管组件上的连接器联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器。一种用于将下部海洋立管组件与联接到海底井口的防喷器分离的方法，包括关闭防喷器中的至少一个压力控制元件，引爆将防喷器联接到下部海洋立管组件的至少一个爆炸性易碎紧固件，然后将下部海洋立管组件从防喷器中提起。

在一些实施例中，下部海洋立管组件上的连接器通过爆炸性易碎紧固件联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器，该紧固件设置为通过下部海洋立管组件上的连接器和至少一个防喷器压力控制元件上的连接器中的每个连接器的相应的螺栓凸缘。

在一些实施例中，爆炸性易碎紧固件包括爆炸性易碎螺母。

在一些实施例中，至少一个防喷器压力控制元件上的连接器包括在一个纵向端部处的轮廓连接件。

在一些实施例中，下部海洋立管组件上的连接器包括轮廓连接件，以将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件。

在一些实施例中，多个防喷器压力控制元件联接到井口。

在一些实施例中，下部海洋立管组件包括至少一个防喷器压力控制元件。

根据本公开另一方面的用于将下部海洋立管组件与联接到海底井口的防喷器分离的方法包括，关闭防喷器中的至少一个压力控制元件，引爆将防喷器联接到下部海洋立管组件的至少一个爆炸性易碎紧固件，然后将下部海洋立管组件从防喷器中提起。

在一些实施例中，在引爆至少一个爆炸性易碎紧固件之前，在下部海洋立管组件和防喷器之间延伸的至少一条辅助管线是分离的。

在一些实施例中，下部海洋立管组件上的连接器通过多个爆炸性易碎紧固件联接到防喷器上的相应连接器，这些爆炸性易碎紧固件设置为通过下部海洋立管组件上的连接器和防喷器上的连接器中的每个连接器的相应的螺栓凸缘。

在一些实施例中，爆炸性易碎紧固件包括爆炸性易碎螺母。

在一些实施例中，防喷器上的连接器包括在一个纵向端处的轮廓连接件。

在一些实施例中，下部海洋立管组件上的连接器包括轮廓连接件，以将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件。

附图说明

图1示出了连接到海底防喷器堆叠的下部海洋立管组件的示例性实施例，其中海底防喷器堆叠连接到海底井口。

图2示出了图1的示例性实施例，其中下部海洋立管组件已经与海底防喷器堆叠断开连接。示出下部海洋立管组件以相对于海底防喷器堆叠相对大的角度倾斜。

图3示出了根据本公开的爆炸性快速断开心轴系统的示例性实施例的横截面。

图4示出了图3中所示的示例性实施例的透视侧视图。

图5示出了在爆炸性地移除将上心轴连接到下心轴的紧固件(例如，螺柱和螺母)之后的图3的示例性爆炸性快速断开系统的横截面。

图6示出了图5的透视侧视图。

具体实施方式

图1示出了连接到海底防喷器“堆叠”14的下部海洋立管组件(LMRP)12的示例性实施例(即，多个垂直组装的井孔压力控制元件彼此组装以产生一系列连接的关井阀门)其中使用连接器16将海底防喷器堆叠14连接到海底井口(未示出)。诸如双心轴10的连接器可用于将下部海洋立管组件12联接到防喷器堆叠14。下部海洋立管组件12本身可以包括一个或多个压力控制元件，或者在一些实施例中，下部海洋立管组件12可以不具有任何这样的压力控制元件。

双心轴10可包括联接到防喷器堆叠14的上端的下心轴10A和联接到下部海洋立管组件14的下端的上心轴10B。下心轴10A可以连接到防喷器堆叠14，例如通过轮廓连接件、螺栓连接的凸缘或本领域已知的任何其他连接件进行连接。例如，上心轴10B可以以下心轴10A和防喷器堆叠14之间的连接类似的方式连接到下部海洋立管组件12。立管(未示出)可以从下部海洋立管组件12的顶部延伸到水面上的钻井平台(未示出)。尽管在各个附图中示出并在此描述的防喷器堆叠14可包括多个井孔压力控制元件，但是出于本公开的目的，仅需要一个这样的压力控制元件。

图2示出了通过将下心轴10A与上心轴10B分离而使下部海洋立管组件12与防喷器堆叠14断开联接。下心轴10A和上心轴10B可以配置成使得下部海洋立管组件12的纵向轴线与防喷器堆叠14之间的角度可以比通过本领域已知的断开装置和方法获得更大的角度。

在本示例性实施例中，并且参考图3，这种分离可以包括引爆爆炸性易碎紧固件，例如爆炸性易碎螺母10C和/或爆炸性易碎螺柱10D，其可以将上心轴10B上的凸缘10B1联接到下心轴10A上的相应的凸缘10A1上。例如，可从太平洋科学能源材料公司(地址：7073WestWillis Road，Chandler，Arizona 85226)获得此类爆炸性易碎螺母和/或爆炸性易碎螺柱。上述组织销售的示例产品包括易碎的螺母和爆炸螺栓，其中这些螺母通过炸药爆炸而断裂，爆炸螺栓也可以以同样的方式断裂。在本示例性实施例中，这种易碎螺母10C可以用在螺柱10D的一端或两端上，其中螺柱10D穿过上心轴凸缘10B1和下心轴凸缘10A1中的开口。图4示出了联接的上心轴10B和下心轴10A的透视侧视图，其中爆炸螺母10C用在螺柱10D的一端上。

图5和图6分别示出了在爆炸性易碎紧固件(例如，图3和图4中的螺母10C)爆炸之后上心轴10B与下心轴10A分离的横截面图和透视侧视图。简单地通过从防喷器堆叠(图2中的14)提起下部海洋立管组件(图2中的12)，上心轴10B可以与下心轴10A分离。轮廓连接件10B2和10A2可以分别设置在上心轴10B和下心轴10A中的每一个的一个纵向端上，由此使用轮廓连接件10B2可以使上心轴10B联接到下部海洋立管组件(图2中的12)。当上心轴10B与下心轴10A分离时，下心轴10A上的轮廓连接件10A2可提供使得能够将装置附接到下心轴10A的机制，例如，重新将下部海洋立管组件(图2中的12)或者封顶堆叠连接至防喷器堆叠(图2中的14)。

根据本公开的系统可包括防喷器堆叠，其通过连接器连接到井口。具有爆炸性易碎紧固件的第一心轴位于防喷器堆叠的顶部。下部海洋立管组件(LMRP)通过连接器连接到心轴。在一些实施例中，连接器可以是第二心轴，其具有与第一心轴上的螺栓凸缘对应的螺栓凸缘。在一些实施例中，第二心轴可在一端具有轮廓连接器，用于联接到下部海洋立管组件。在一些实施例中，第一心轴可包括配置类似于第二心轴上的轮廓连接器的轮廓连接器，由此，在分离两个心轴之后，可在第一心轴上提供连接件，以重新将下部海洋立管组件或堆叠封顶或其他装置连接到防喷器堆叠。

下部海洋立管组件和防喷器堆叠之间的辅助连接件可以包括阻流和压井管线、升压管线、液压和/或电力管线和传感器。

在一些实施例中，可以在防喷器堆叠和下部海洋立管组件之间使用具有爆炸螺母的双心轴装置。这将允许第一心轴从下部堆叠释放但仍将保持完整的心轴连接以将下部海洋立管组件或堆叠封顶重新连接到下部堆叠。

在一些实施例中，爆炸性易碎紧固件可以附接到防喷器堆叠或下部海洋立管组件上的任何其他凸缘连接件。在一些实施例中，可以使用爆炸性易碎螺柱、螺栓或其他类型的爆炸性易碎紧固件代替爆炸性易碎螺母。

根据一些实施例，将下部海洋立管组件与防喷器堆叠分离的方法可包括，关闭压力控制元件，例如，关闭防喷器堆叠中的剪切元件(静力驱动的剪切闸板或动能驱动的剪切闸板)，其中剪切元件的上端联接到下部海洋立管组件。断开防喷器堆叠和下部海洋立管组件之间的所有辅助连接件(如果存在)。引爆将下部海洋立管组件联接到防喷器堆叠的爆炸性易碎紧固件，以分开下部海洋立管组件与防喷器堆叠。在一些实施例中，下部海洋立管组件与防喷器堆叠间的重新联接或另一装置(例如封顶堆叠)的联接，可以通过在防喷器叠层上的心轴的上纵向端部上的心轴或连接器的一端连接轮廓的闩钩来执行。

尽管上面仅详细描述了几个例子，但是本领域技术人员将容易理解，在实施例中可以进行许多修改。因此，所有这些修改旨在包括在所述权利要求所限定的本公开的范围内。在权利要求中，装置加功能的条款旨在覆盖这里描述的执行所述功能的结构，不仅包括结构等同物，还包括等同结构物。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面将木质部件固定在一起，而螺钉采用螺旋表面，在紧固木质部件的环境中，钉子和螺钉可以是等效结构。申请人的明确意图是不要援引35U.S.C.§112(f)，对于本文任何权利要求的任何限制，除了权利要求明确使用“用于......的装置”以及相关功能的那些之外。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种联接系统，包括：

下部海洋立管组件，在其底端具有连接器；

至少一个防喷器压力控制元件，其联接到井口并且在其上端具有连接器；

爆炸性易碎紧固件，包括爆炸性易碎螺母，其设置成将下部海洋立管组件上的连接器联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器。

2.如权利要求1所述的联接系统，其中下部海洋立管组件上的连接器通过爆炸性易碎紧固件联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器，该紧固件通过下部海洋立管组件上的每个连接器上的相应螺栓凸缘和至少一个防喷器压力控制元件上的连接器设置。

3.根据权利要求1所述的联接系统，其中至少一个防喷器压力控制元件上的连接器包括一个纵向端部的轮廓连接。

4.根据权利要求1所述的联接系统，其中下部海洋立管组件上的连接器包括用于将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件的轮廓连接。

5.根据权利要求1所述的联接系统还包括多个联接到井口的防喷器压力控制元件。

6.根据权利要求1所述的联接系统，其中所述下隔水管组件包括至少一个防喷器压力控制元件。

7.一种用于将下部海洋立管组件与联接到海底井口的防喷器分离的方法，包括：

关闭防喷器中的至少一个压力控制元件；

引爆至少一个爆炸性易碎紧固件，将防喷器联接到下部海洋立管组件，所述至少一个爆炸性易碎紧固件包括爆炸性易碎螺母；以及

从防喷器上抬起下部海洋立管组件。

8.根据权利要求7所述的方法还包括，在引爆所述至少一个爆炸性易碎紧固件之前，断开延伸在所述下部隔水管组件和所述防喷器之间的至少一条辅助管线。

9.如权利要求7所述的方法，其中，下部海洋立管组件上的连接器通过多个爆炸性易碎紧固件联接到防喷器上的相应连接器，所述紧固件穿过下部海洋立管组件上的每个连接器上的相应螺栓凸缘和防喷器上的连接器设置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中防喷器上的连接器包括一个纵向端的轮廓连接。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述下部海洋立管组件上的连接器包括型轮廓连接，以将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件。

Claims (13)

1.一种联接系统，包括：

下部海洋立管组件，在其底端具有连接器；

至少一个防喷器压力控制元件，其联接到井口并且在其上端具有连接器；

爆炸性易碎紧固件，设置成将下部海洋立管组件上的连接器联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器。

2.如权利要求1所述的联接系统，其中下部海洋立管组件上的连接器通过爆炸性易碎紧固件联接到至少一个防喷器压力控制元件上的连接器，该爆炸性易碎紧固件设置为通过下部海洋立管组件上的连接器和至少一个防喷器压力控制元件上的连接器中的每个连接器的相应的螺栓凸缘。

3.根据权利要求1所述的联接系统，其中所述爆炸性易碎紧固件包括爆炸性易碎螺母。

4.根据权利要求1所述的联接系统，其中至少一个防喷器压力控制元件上的连接器包括在一个纵向端部的轮廓连接件。

5.根据权利要求1所述的联接系统，其中下部海洋立管组件上的连接器包括用于将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件的轮廓连接件。

6.根据权利要求1所述的联接系统，还包括多个联接到井口的防喷器压力控制元件。

7.根据权利要求1所述的联接系统，其中所述下部海洋立管组件包括至少一个防喷器压力控制元件。

8.一种用于将下部海洋立管组件与联接到海底井口的防喷器分离的方法，包括：

关闭防喷器中的至少一个压力控制元件；

引爆至少一个爆炸性易碎紧固件，所述爆炸性易碎紧固件将防喷器联接到下部海洋立管组件；以及

从防喷器上抬起下部海洋立管组件。

9.根据权利要求8所述的方法还包括，在引爆所述至少一个爆炸性易碎紧固件之前，断开在所述下部海洋立管组件和所述防喷器之间延伸的至少一条辅助管线。

10.如权利要求8所述的方法，其中，下部海洋立管组件上的连接器通过多个爆炸性易碎紧固件联接到防喷器上的相应连接器，所述爆炸性易碎紧固件设置为通过下部海洋立管组件上的连接器和防喷器上的连接器中的每个连接器的相应的螺栓凸缘。

11.如权利要求10所述的方法，其中，爆炸性易碎紧固件包括爆炸性易碎螺母。

12.根据权利要求10所述的方法，其中防喷器上的连接器包括在一个纵向端的轮廓连接件。

13.如权利要求10所述的方法，其中，所述下部海洋立管组件上的连接器包括轮廓连接件，以将下部海洋立管组件上的连接器联接到下部海洋立管组件。