環(huán)形防噴器和深海立管總成的連接器單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及一種用于鉆井的海上防噴器設(shè)備，且具體而言涉及一種環(huán)形防噴器和深海立管總成(lower marine riser package)連接器單元。
【背景技術(shù)】
[0002]防噴器組件用于海上鉆井操作。環(huán)形防噴器組件包括防噴器組(Β0Ρ組(Β0Ρstack))，該防噴器組包括若干閘板(ram)防噴器。BOP組落于海床處的井口罩上并連接于其。深海立管總成(LMRP)連接于BOP組上端上的管狀心軸。LMRP固連于立管的下端并具有控制艙，該控制艙控制BOP組和LMRP的各種功能。LMRP還具有一個或更多個環(huán)形防噴器，其可環(huán)繞不同尺寸的管道密封，以及完全閉合通道。
[0003]LMRP具有連接器，該連接器被液壓地促動并將可釋放地將LMRP連接到BOP組的心軸。環(huán)形BOP位于LMRP的正上方且通過外部螺栓凸緣而連接。
[0004]LMRP和BOP組是大型設(shè)備零件，相當(dāng)高。由于當(dāng)設(shè)備裝載在鉆探平臺上時的高度限制，故降低BOP組件的整體高度將是合乎需要的。降低高度的LMRP將允許在具有較低甲板高度的鉆探平臺上使用設(shè)備。降低高度的LMRP將允許更小的鉆探平臺設(shè)計。還將允許在不對組裝的BOP組和LMRP增加額外閘板的全部高度的情況下，在BOP組中安裝額外的閘板BOP防噴器。如果需要，降低高度的LMRP將還允許用較短高度的環(huán)形BOP替換較高高度的環(huán)形BOP。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]環(huán)形防噴器組件包括單件式(single-piece)環(huán)形元件殼體，該單件式環(huán)形元件殼體具有中央腔，該中央腔包含彈性環(huán)形元件和環(huán)形元件活塞，該環(huán)形元件活塞相對于環(huán)形元件殼體的軸線軸向地沖擊，以使環(huán)形元件徑向地變形。環(huán)形防噴器組件的總體高度通過采用單件式連接器殼體而減少，該連接器殼體抵接環(huán)形元件殼體的下端并固連到其。連接器殼體包含鎖定元件和鎖定元件活塞，該鎖定元件活塞軸向地沖擊凸輪環(huán)，以使鎖定元件徑向向內(nèi)地移動成與防噴器組的心軸接合。構(gòu)成環(huán)形BOP和LMRP連接器的單元的總體高度比在環(huán)形BOP的下端上采用外部螺接凸緣的那些小。
[0006]從環(huán)形元件殼體的下端到中央腔的軸向距離小于從連接器殼體的下端到環(huán)形元件殼體的下端的軸向距離。在從中央腔到環(huán)形元件殼體的下端的任一點處的環(huán)形元件殼體的徑向壁厚至少等于環(huán)形元件殼體的在環(huán)形元件殼體的下端處的徑向壁厚。環(huán)形元件殼體具有從下端到中央腔的外表面，該外表面不具有任何面朝上表面。連接器殼體的最大外徑小于環(huán)形元件殼體的在沿環(huán)形元件殼體的任一點處的外徑。
[0007]連接器殼體上的外部凸緣限定面朝上表面和面朝下表面，外部凸緣的面朝上表面與環(huán)形元件殼體的下端抵接。螺栓穿過在外部凸緣中提供的孔延伸到在環(huán)形元件殼體中提供的螺紋孔。螺栓具有接合外部凸緣的面朝下表面的頭部。
【附圖說明】
[0008]圖1為現(xiàn)有技術(shù)海下防噴器組件的簡化透視圖；
[0009]圖2為與圖1中的深海立管總成相似的現(xiàn)有技術(shù)深海立管總成的簡化透視圖；
[0010]圖3為根據(jù)本公開構(gòu)造的環(huán)形防噴器和連接器的豎直截面圖；
[0011]圖4為圖3的環(huán)形防噴器和連接器的一部分的放大豎直截面圖；
[0012]圖5為圖4的環(huán)形防噴器和連接器的一部分的進(jìn)一步放大的豎直截面圖；
[0013]圖6為圖3的環(huán)形防噴器和連接器的一部分的備選實施方式的截面圖。
【具體實施方式】
[0014]參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)海下立管組件包括防噴器(BOP)組11，防噴器組11連接到在待鉆探的井的上端處的海下井口罩(未示出)。該組件還包括連接于BOP組11上端的深海立管總成(LMRP) 13。BOP組11具有多個閘板防噴器15，以用于選擇性地閉合穿過BOP組11的通道。閘板防噴器15中的一些將圍繞穿過BOP組11延伸的管道閉合。至少一個其他閘板防噴器15將剪截管柱并閉合通道。
[0015]圖1和2是示意圖，且圖2中示出的LMRP 13看起來稍微不同；然而，對于在本文中關(guān)注的目的而言，它們是相同的。還參考圖2，LMRP 13固連于立管17的下端，立管17向上延伸至海面處的浮船或鉆井平臺。立管17具有中央主導(dǎo)管，管柱可通過該中央主導(dǎo)管降下到井中。立管17還具有輔助線路，該輔助線路連接到扼流壓井線路(choke and killline) 19，以用于使流體循環(huán)到閘板防噴器15下方的BOP組11和從其循環(huán)。LMRP 13還具有控制艙21，對該控制艙21提供液壓流體壓力和電氣信號，以用于控制LMRP 13和BOP組11的各種構(gòu)件。LMRP 13具有一個或更多個環(huán)形BOP 23 (僅示出一個)，環(huán)形BOP 23將圍繞具有多種尺寸的管道閉合，且還在管柱未延伸穿過LMRP 13的情況下完全閉合。撓性接頭25將LMRP 13的上部分連接到立管17。環(huán)形BOP 23的下部具有外部凸緣，以用于螺接到液壓促動的連接器27，連接器27用于將LMRP 13連接到BOP組11的上端。在緊急情況和出于維修原因的情況下，信號可發(fā)送到控制艙21，以導(dǎo)致連接器27與BOP組11斷開連接。
[0016]圖3例示了根據(jù)本公開構(gòu)造的環(huán)形BOP 29。環(huán)形BOP 29具有為管狀單件式部件的環(huán)形元件殼體31。S卩，環(huán)形元件殼體31由單件金屬，而非由緊固在一起的若干構(gòu)件制成。環(huán)形元件殼體31具有縱軸線33，該縱軸線33同心地貫穿中央腔35。環(huán)形元件活塞37能夠響應(yīng)于經(jīng)由端口 39施加到環(huán)形元件活塞37的上方和下方的中央腔35的液壓流體壓力而在中央腔35中軸向地移動。環(huán)形元件活塞37的上端部分接合彈性環(huán)形元件41，彈性環(huán)形元件41具有中央通道43，管柱通過該中央通道43而降下。環(huán)形元件活塞37的向上移動使環(huán)形元件41變形，從而導(dǎo)致中央通道43收縮并圍繞管柱密封。如果不存在管道，則中央通道43將完全閉合。
[0017]帽45利用鎖定部件47固連到環(huán)形元件殼體31的上端。環(huán)形元件41的上端接合帽45的下側(cè)。當(dāng)環(huán)形元件41未變形時，帽45具有同心上開口 49，該同心上開口 49具有與環(huán)形元件通道43的直徑相同的直徑。同心下開口 51位于環(huán)形元件殼體31的下端53處且與上開口 49為相同的直徑。下端53在其外周處具有向下延伸的柱狀套環(huán)55。
[0018]連接器57固連到環(huán)形BOP 29，以用于連接至BOP組11 (圖1)。連接器57具有連接器殼體59，連接器殼體59也是單件式部件。連接器殼體59在其上端處具有外部凸緣61，外部凸緣61具有面朝上表面61a。凸緣61在從凸緣的外徑61向內(nèi)較短距離處限定面朝外柱狀表面61b。凸緣面朝上表面61a直接接觸并抵接環(huán)形元件殼體31的下端53。更具體而言，套環(huán)55的下端(其為下端53的一部分)抵接面朝上表面61a。套環(huán)55的內(nèi)徑接合面朝外柱狀表面61b。螺栓63延伸穿過外部凸緣61中的孔并延伸至環(huán)形元件殼體31中的盲螺紋孔65中。螺栓63具有頭部63a，頭部63a抵接外部凸緣61的下側(cè)，以將連接器殼體59固連到環(huán)形元件殼體31。
[0019]連接器57具有鎖定元件，優(yōu)選為繞連接器57周向地間隔的多個卡爪(dog) 67?？ㄗ?7在內(nèi)側(cè)上具有凹槽，以用于接合位于BOP組11的上端處的管狀心軸69的帶凹槽輪廓(圖1)。促動器元件或凸輪環(huán)71具有接合卡爪67外側(cè)的內(nèi)徑。凸輪環(huán)71的軸向移動徑向向內(nèi)地推動卡爪67，以夾緊心軸69。一個或更多個連接器活塞73連接到凸輪環(huán)71，以引起凸輪環(huán)71的軸向移動。帽75固連到連接器殼體59的下端。
[0020]環(huán)形BOP 29和連接器57提供具有比現(xiàn)有技術(shù)的類似構(gòu)件小的高度的組件或單元。在圖3中指示的軸向距離77是從中央腔35的下端測量至環(huán)形元件殼體下端53的，環(huán)形元件殼體下端53在套環(huán)55處。軸向距離79從套環(huán)55處的下端53測量至連接器殼體59的下端。軸向距離77小于軸向距離79。并且，沒有位于環(huán)形元件殼體31的下部分上的具有面朝上表面的外部螺栓孔凸緣。因而，環(huán)形元件殼體31的在從套環(huán)55處的下端53到中央腔35的下端的任一點處測得的外徑大于或等于套環(huán)55處的外徑。在從套環(huán)55處的下端53到中央腔的下端的任一點處測得的環(huán)形元件殼體31的壁厚大于或等于套環(huán)55處的壁厚。
[0021]參照圖4和5，埋頭孔81可選地在下開口 51處形成在環(huán)形元件殼體31中。埋頭孔81在下開口 51的正下方且具有更大的外徑。更具體而言，參考圖5，埋頭孔81具有面朝下的肩部81a和上外徑壁81b。埋頭孔81還可具有下外徑壁81c，該下外徑壁81c具有比上外徑壁81b大的直徑。
[0022]磨耗襯套83可選地構(gòu)造為緊密地配合在埋頭孔81中。磨耗襯套83是金屬耗損(sacrificial)部件，其可遭受因落在BOP組心軸69上導(dǎo)致的一些損傷，但當(dāng)將LMRP13(圖2)收回到船時可容易更換。磨耗襯套83具有抵接面朝下肩部81a的上端83a。上外柱狀表面83b接合埋頭孔上外徑壁81b。下外柱狀表面83c接合埋頭孔下外徑壁81c。磨耗襯套83具有落在心軸67邊緣上的下端83