气体处理器、立管组件和方法

申请号 CN201110403554.2 申请日 2011-11-30 公开(公告)号 CN102536175A 公开(公告)日 2012-07-04
申请人 海德里尔美国制造业有限责任公司; 发明人 W·卡鲍夫; L·G·蔡尔德斯; J·勒布朗;
摘要 本 发明 涉及气体处理器、立管组件和方法。提供了一种用于转移来自立管的气体的方法、立管组件和气体处理器。该立管组件包括:立管,其具有第一端和第二端以及从第一端延伸到第二端的管道;连接到立管上且设置在第一端和第二端之间的气体处理器,气体处理器具有 外壳 ;多个管,该多个管附连到立管的外侧上,使得该多个管中的至少一个管穿进外壳;以及通气管,其构造成始于气体处理器处以及延伸向立管的第二端,并且通气管进一步构造成通过立管的外侧而转移来自气体处理器的气体。
权利要求

1.一种用于下油和气体勘探的立管组件,所述立管组件包括:
立管,其具有第一端和第二端,以及从所述第一端延伸到所述第二端的管道;
连接到所述立管上且设置在所述第一端和所述第二端之间的气体处理器,所述气体处理器具有外壳
多个管,所述多个管附连到所述立管的外侧上,使得所述多个管中的至少一个管穿进所述外壳;以及
通气管,其构造成始于所述气体处理器处以及延伸向所述立管的所述第二端,并且所述通气管进一步构造成通过所述立管的所述外侧而转移来自所述气体处理器的气体。
2.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述通气管不延伸向所述立管的所述第一端。
3.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述多个管都穿进所述气体处理器的所述外壳。
4.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述气体处理器进一步包括:
构造成附连到所述外壳上的下部帽和上部帽;以及
由不直接接触彼此的第一部分和第二部分组成的至少一个管。
5.根据权利要求4所述的立管组件,其特征在于,
所述第一部分穿进所述下部帽,而所述第二部分穿进所述上部帽,并且形成于所述外壳的壁中的管道使所述第一部分与所述第二部分流体地连通。
6.根据权利要求4所述的立管组件,其特征在于,所述立管组件进一步包括:
在所述上部帽中提供来接收所述至少一个管的容器区域,所述容器区域构造成部分地进入所述气体处理器的所述外壳的壁中,以及与形成于所述气体处理器的所述外壳的壁中的管道流体地连通。
7.根据权利要求6所述的立管组件,其特征在于,所述至少一个管的一部分具有构造成进入所述容器区域中的套环。
8.根据权利要求6所述的立管组件,其特征在于,所述立管组件进一步包括:
在所述容器区域和所述外壳之间用于防止所述至少一个管的内部的流体逸出到外面的至少一个密封件
9.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述立管组件进一步包括:
缓冲器板,其附连到所述立管上,并且间隔在所述多个管线之间,以防止所述多个管线受损。
10.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述壳体的外径大于包围所有所述多个管线的假象圆柱体的直径。
11.根据权利要求1所述的立管组件,其特征在于,所述多个管线包括阻塞管线、压井管线和液压流体管道。
12.一种构造成将海底井连接到船舶上的立管系统,所述立管系统包括:
构造成连接到彼此上而形成从所述船舶到所述井的主要管道的多个立管组件,所述主要管道构造成容纳钻井管线,至少一个立管组件包括:
立管,其具有第一端和第二端,以及从所述第一端延伸到所述第二端的管道;
连接到所述立管上且设置在所述第一端和所述第二端之间的气体处理器,所述气体处理器具有外壳;
多个管,所述多个管附连到所述立管的外侧上,使得所述多个管中的至少一个管穿进所述外壳;以及
通气管,其构造成始于所述气体处理器处以及延伸向所述立管的所述第二端,并且所述通气管进一步构造成通过所述立管的所述外侧而转移来自所述气体处理器的气体。
13.一种构造成移除来自立管的气体的气体处理器,所述气体处理器包括:
具有第一端和第二端的外壳;
设置在所述外壳的内部且构造成限定细长腔体的壁;
构造成沿着所述细长腔体而运动的活塞
构造成沿着所述细长腔体而运动的套管,其中,所述活塞和所述套管在所述细长腔体的周围形成用于液压控制流体的室;
构造成被所述活塞挤压而封闭所述细长腔体的弹性体;
形成于所述外壳的壁中且构造成输出所述气体的通气管道;以及
形成于所述外壳的壁中且构造成从所述第一端延伸到所述第二端的管道。
14.根据权利要求13所述的气体处理器,其特征在于,所述气体处理器进一步包括:
构造成在所述第一端处附连到所述外壳上的第一帽;以及
构造成在所述第二端处附连到所述外壳上的第二帽。
15.根据权利要求14所述的气体处理器,其特征在于,所述气体处理器进一步包括:
设置在所述第一帽或所述第二帽中且部分地进入所述外壳的所述壁中的容器区域,其中,所述容器区域构造成在所述气体处理器的外部接收管,以及将所述管流体地连接到所述管道上。
16.根据权利要求14所述的气体处理器,其特征在于,至少一个管由不直接接触彼此的第一部分和第二部分组成,并且所述第一部分穿进所述第一帽,而所述第二部分穿进所述第二帽,并且形成于所述外壳的所述壁中的所述管道使所述第一部分与所述第二部分流体地连通。
17.根据权利要求13所述的气体处理器,其特征在于,所述气体处理器进一步包括:
在所述外壳中提供来接收至少一个管的容器区域,所述容器区域构造成部分地进入所述气体处理器的所述外壳的所述壁中,以及与形成于所述气体处理器的所述外壳的所述壁中的所述管道流体地连通。
18.根据权利要求17所述的气体处理器,其特征在于,所述至少一个管的一部分具有构造成进入所述容器区域中的套环。
19.根据权利要求17所述的气体处理器,其特征在于,所述气体处理器进一步包括:
在所述容器区域和所述外壳之间用于防止所述至少一个管的内部的流体逸出到外面的至少一个密封件。
20.一种用于组装立管组件的方法,所述方法包括:
将气体处理器附连到立管上,所述立管具有第一端和第二端以及从所述第一端延伸到所述第二端的管道;
将多个管附连到所述立管的外侧上;
将所述多个管中的至少一个管连接到形成于所述气体处理器的外壳中的管道上;以及将通气管连接到所述气体处理器上,使得所述通气管延伸向所述立管的所述第二端,并且所述通气管构造成通过所述立管的所述外侧而转移来自所述气体处理器的气体。

说明书全文

气体处理器、立管组件和方法

技术领域

[0001] 本文公开的主题的实施例大体涉及方法和系统,并且更具体而言,涉及用于海底钻井的机构和技术。

背景技术

[0002] 在过去几年里,随着化石燃料价格的提高,开发新的生产田的兴趣急剧增加。但是,基于陆地的生产田的可用性是有限的。因此,工业现在已经将钻井延伸到看起来拥有相当大量的化石燃料的近海位置
[0003] 但是,下勘探以及尤其是深水勘探所引起的问题在于对海上立管中的气体的控制。海上立管(或较低的海上立管组)基本上是由许多构件组成的管,其将漂在水面上的钻井平台或船舶连接到在海底设置在井口处的防喷器上。在图1中显示了这些元件。更具体而言,油和气体勘探系统10包括具有电缆盘14的船舶(或钻井平台)12,电缆盘14对控制器18供应功率/通讯电缆16。控制器18设置在海底,接近海床20或在海床20上。在这方面,注意到在图1中显示的元件没有按比例绘制,并且不应从图1中推断出尺寸。
[0004] 图1还显示了钻柱24设置在立管系统40的内部,立管系统从船舶12延伸到一个或多个BOP 26和28。海底井的井口22连接到壳体44上,壳体44构造成容纳进入海底井的钻柱24。在钻柱24的端部处存在钻头(未显示)。采用各种机构(也未显示)来旋转钻柱24,以及暗含地旋转钻头,以使海底井延伸。通过使特殊流体(称为“泥浆”)循环通过钻柱24的内部以及然后通过形成于钻柱24的外侧和立管系统40的内侧之间的环带来移除钻柱24产生的污物和碎片。因此,将泥浆从船舶12送通过钻柱24,向下泵送到达钻头,并且通过立管系统40的环带向后而回到船舶12。
[0005] 目前以下列方式来安装立管系统40。船舶12存储可连接到彼此上而形成立管系统40的多个立管。各个立管以基本垂直于水面的方式通过船舶12的甲板而下降。一旦第一立管浸入水中,第二立管就附连到第一立管上,并且进一步浸入水中。该过程继续到第一立管到达井口处的装备为止。在那个阶段,第一立管固定到该装备上。因此,各个立管必须具有小于甲板中的孔的内径的外径,否则立管就无法通过船舶12的甲板而下降。
[0006] 传统上,多个管附连到立管的外侧上,例如阻塞管线、压井管线、蓝色管道、黄色管道等,并且形成立管组件。并且,为了防止可能有气泡从井传播到船舶,可将气体处理器附连到立管系统40的至少立管组件上。在图2中显示了具有带有气体处理器52的立管51的立管组件50。立管51具有构造成连接到其它立管上的顶端54a和下端54b。图2还显示了沿着立管50的外侧而延伸的各种管线(管)56a至56d。因为船舶的甲板的大小限制的原因,图2显示了管线56a至56d被弯曲且设置在气体处理器52的单侧58处,以便减小立管组件50的总外径,以适合通过甲板。
[0007] 但是,从制造的观点看,使管56a至56d如图2中所显示的那样弯曲是耗时,并且增加了立管组件的总成本。因此,提供避免之前描述的问题和缺陷的系统和方法将是合乎需要的。发明内容
[0008] 根据一个示例性实施例,存在一种用于水下油和气体勘探的立管组件。该立管组件包括:立管,其具有第一端和第二端以及从第一端延伸到第二端的管道;连接到立管上且设置在第一端和第二端之间的气体处理器,气体处理器具有外壳;多个管,该多个管附连到立管的外侧上,使得该多个管中的至少一个管穿进外壳;以及通气管,其构造成始于气体处理器处以及延伸向立管的第二端,并且通气管进一步构造成通过立管的外侧而转移来自气体处理器的气体。
[0009] 根据另一个示例性实施例,存在一种构造成移除来自立管的气体的气体处理器。该气体处理器包括:具有第一端和第二端的外壳;设置在外壳的内部且构造成限定细长腔体的壁;构造成沿着细长腔体而运动的活塞;构造成沿着细长腔体而运动的套管,其中,活塞和套管设置在细长腔体的周围的室中;构造成被活塞挤压而封闭细长腔体的弹性体;形成于外壳的壁中且构造成输出气体的通气管道;以及形成于外壳的壁中且构造成从第一端延伸到第二端的管道。
[0010] 根据另外的另一个示例性实施例,存在一种用于组装立管组件的方法。该方法包括:将气体处理器附连到立管上,该立管具有第一端和第二端,以及从第一端延伸到第二端的管道;将多个管附连到立管的外侧上;将该多个管中的至少一个管连接到形成于气体处理器的外壳中的管道上;以及将通气管连接到气体处理器上,使得通气管延伸向立管的第二端,并且通气管构造成通过立管的外侧而转移来自气体处理器的气体。附图说明
[0011] 结合在说明书中且构成说明书的一部分的附图示出了一个或多个实施例,并且与描述一起阐述了这些实施例。在图中:
[0012] 图1是传统近海钻井平台的示意图;
[0013] 图2是具有气体处理器的传统立管组件的示意图;
[0014] 图3是具有根据一个示例性实施例的新颖的气体处理器的立管组件的示意图;
[0015] 图4是根据一个示例性实施例的气体处理器的帽的示意图;
[0016] 图5是进入根据一个示例性实施例的气体处理器的帽的管线的示意图;
[0017] 图6是进入根据一个示例性实施例的气体处理器的壳体的管线的示意图;
[0018] 图7是根据一个示例性实施例的气体处理器的内部的示意图;
[0019] 图8是根据一个示例性实施例的气体处理器的封闭活塞的示意图;
[0020] 图9是根据一个示例性实施例的立管组件的示意图;
[0021] 图10是根据一个示例性实施例的气体处理器的剖面的示意图;以及[0022] 图11是根据一个示例性实施例的、用于组装立管组件的方法的流程图

具体实施方式

[0023] 示例性实施例的以下描述参照了附图。不同图中的相同参考标号标识相同或类似的元件。以下详细描述不限制本发明。相反,本发明的范围由所附权利要求限制。为了简单,关于立管、立管组件和立管系统的用语和结构来论述以下实施例。但是,接下来论述的实施例不限于这些系统,而是可应用于需要具有小于预定大小的总外径的其它系统。
[0024] 贯穿说明书,对“一个实施例”或“实施例”的参照意味着,结合一个实施例来描述的特定特征、结构或特性包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此,在整个说明书中各处出现短语“在一个实施例中”或“在实施例中”未必指的是同一实施例。另外,特定特征、结构或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。
[0025] 根据一个示例性实施例,设置在立管上的气体处理器构造成接收多个管,使得该多个管无需弯曲和到达本体的一侧。在一个应用中,该多个管都穿进气体处理器的壳体,以便穿过该气体处理器。
[0026] 根据图3中示出的一个示例性实施例,立管组件70包括立管72和气体处理器74。气体处理器74带有具有预定外径的外壳76。外壳76的外径小于甲板中立管组件必须穿过的孔的直径。多个管78a-d设置在立管72的外部,并且通过支架80而附连到立管72上。
包括所有管的假象圆柱体具有小于壳体76的外径的直径。可将导向支架82布置在立管72的底端84处,而可将另一个导向支架86布置在立管72的顶端88处。当在水下设置在立管系统中时,相对于立管的位置来限定立管的底端和顶端。其它立管构造成附连到当前立管72的端部84和88上。立管72具有从底端84延伸到顶端88的管道73,并且这个管道构造成接收钻井管线(未显示)。
[0027] 使用导向支架82和86来在组装该多个管78a-d时使它们对准,以及在加压期间使它们保持固定。可使用更多或更少的导向支架。该多个管78a-d可包括泥浆推进管线、阻塞管线、压井管线、黄色管路、蓝色管路。其它管线也是可行的。图3还显示了附连到立管72上的多个缓冲器板90a-c。缓冲器板设置在该多个管78a-d之间,并且具有构造成相对于立管72的外表面比该多个管升高得更多的对应的边缘92a-c。照这样,当立管组件70通过船舶的甲板而下降时,该多个管不会碰到甲板的边缘。注意,由于船舶的持续运动(波浪等)的原因,当立管组件通过甲板而下降时,立管组件往往会运动,以及因此而撞到甲板的边缘。因此,缓冲器板保护该多个管在这样与甲板相互作用时不变形
[0028] 根据图4中示出的一个示例性实施例,提供了该多个管78a-d和气体处理器74之间的连接的更详细的视图。壳体76具有可用螺栓102来附连到壳体76上的上部帽100。管78a构造成经由孔(未显示)而穿进上部帽100。该多个管78a-d中的各个管可在帽100中具有对应的孔。图5显示了帽100的孔104。图5还显示了管78a具有构造成由孔104容纳的套环106或其它机构(凸肩)。套环106可焊接到管78a上。各个管78a-d均可具有类似的套环。孔104可具有用于防止管78a进一步进入壳体76中的凸肩104a。
[0029] 为了将管78a保持就位,即保持在气体处理器74内部,板108构造成在管78a的周围附连到帽100上。照这样,防止套环106离开孔104,并且管78a固定到帽100上。可在套环106和板108之间使用合适的密封件垫圈105。可在管78a和孔104之间使用一个或多个密封件107来防止管78a内部的流体逸出。根据一个示例性实施例,管78a可穿进帽100而到达壳体76。
[0030] 管78a如图6中所显示的那样在壳体76内部终止。换句话说,管道110形成为从一端到另一端而通过壳体76,以将压下的流体传输穿过气体处理器74。为了实现这个目标,壳体76构造成具有容器区域76a,容器区域76a具有适合(加上正常容差)管78a的外径的内径d。管78a可捅入容器76a中。为了确保没有压力从管78a中逸出到外面,多个密封件112可设置在管78a和容器76a之间的接口处。管78a可进入壳体76中预定深度h。可在壳体76的另一端处为对应的部件提供类似的布置。回到图5,或者通过焊接或者通过使立管70与帽100一体地形成来将立管70附连到帽100上。
[0031] 现在参照图7来论述气体处理器74。气体处理器74具有形成来结合其大部分(如果不是全部)构件的外壳76。在一个应用中,外壳76是圆柱体。图7显示了类似于上部帽100那样附连到壳体76上的下部帽101。图7还显示了形成为从上部帽100到下部帽101通过壳体76的壁111的管道110。管112a穿进下部帽101,并且部分地进入壳体76中,以与管道110流体地连通。管112a对应于管78a,并且它们共同形成例如压井管线或任何其它管线。
[0032] 气体处理器74构造成移除可能出现在立管70内部的在压力下的气体。如果没有从立管中移除在压力下的气体,则那个气体会设法通到船舶,造成灾害性后果,例如爆炸。由于这个原因,气体处理器74是海底勘探系统的重要的安全装置。必须从立管70中移除被气体处理器74捕捉到的气体,并且以安全的方式将该气体输送到期望位置。例如,气体可输送到水面上,远离船舶。由于这个原因,通气管道116形成于壳体76的壁中,如图7中所显示的那样。通气管道116构造成与具有通道120的套管118连通。如图7中所显示,通过使通道120与通气管道116的对应的端口122不对准,套管118完全封闭通气管道116。
在这个位置上,没有气体可通过通气管道116从立管中逸出。
[0033] 但是,套管118可沿着立管的方向向上运动(沿着轴线),如图8中所显示的那样。在图8中所显示的实施例中,通气管道116的端口122与套管118的通道120处于流体连通。另外,来自立管的内部的气体可行进通过后面待论述的活塞126的开口124。活塞126和套管118设置在气体处理器74的室127中。活塞126和套管118构造成如井的操作员所期望的那样沿着轴线X运动。在腔体128设置在套管118和活塞126之间的接口处时,来自立管72的气体可行进到通气管道116。图8还显示了在限定腔体132的壁131中的孔
130(现实中可为多个孔130)。腔体132流体地连接立管72的两个部分(在气体处理器的上方和下方),而孔130使腔体132(例如立管72的内部)与室127流体地连通。腔体132沿着轴线X可为细长的,例如具有圆柱形形状。
[0034] 在某些情况下,可行的是,活塞126如也图8中所显示的那样向上运动来挤压弹性体136,以封闭立管70的两个部分之间的连通。当发生这种情况时,传播通过立管的气体在气体处理器74处停止,并且这个气体通过孔130、开口124、腔体128、通道120和端口122而提供给通气管道116。这个气体从通气管道116朝向上方的船舶而进一步传播到通气管线140。通气管线140可以与管线78a连接到管道110上类似的方式来连接到通气管道116上。
[0035] 在图9中显示了通气管线140以及其它管线。注意到,通气管线从气体处理器74仅朝向立管72的上端88而不朝向立管72的下端84而延伸。因此,通气管线140不同于其它管线78a-d,因为这个管线始于气体处理器74处。另外,注意,管线78a-d中任一个均可由不直接接触彼此的两个部分形成。例如,管线78a可具有第一部分78a-1和第二部分78a-2。这两个部分彼此处于流体连通,但是不直接接触彼此,如图10中所显示的那样。图
10显示了通过带有具有给定厚度“t”的外壳76的气体处理器74的截面。在该外壳中,形成了管道110,并且该管道110将管线78a的第一部分78a-1连接到同一管线78a的第二部分78a-2上。对于其它管线78b-d同样可为这样。但是,在另一个应用中,管道110可不形成于壳体76的壁中,而是形成于壳体76的内部。
[0036] 根据图11中示出的一个示例性实施例,存在一种用于组装立管组件的方法。该方法包括:步骤1100,将气体处理器(74)附连到立管(72)上,立管(72)具有第一端(84)和第二端(88),以及从第一端(84)延伸到第二端(88)的管道(73);步骤1102,将多个管(78a-d)附连到立管(72)的外侧上;步骤1104,将该多个管(78a-d)中的至少一个管(78a)连接到形成于气体处理器(74)的外壳(76)中的管道(110)上;以及步骤1106,将通气管(140)连接到气体处理器(74)上,使得通气管(140)延伸向立管(72)的第二端(88),并且通气管(140)构造成通过立管(72)的外侧而转移来自气体处理器(74)的气体。
[0037] 公开的示例性实施例提供了一种用于对其中使用立管系统来将海底井连接到船舶上的油和气体勘探过程进行流管线布置(streamlining)的系统和方法。应当理解,此描述不意图限制本发明。相反,示例性实施例意图覆盖包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围中的备选方案、修改方案和等效方案。另外,在示例性实施例的详细描述中,阐述了许多特定细节,以便提供所要求保护的发明的全面理解。但是,本领域技术人员将理解,可在没有这样的特定细节的情况下实践各种实施例。
[0038] 虽然在实施例中以特定的组合描述了当前的示例性实施例的特征和元件,但是各个特征或元件可在没有实施例的其它特征和元件的情况下单独地使用,或者在有或没有本文公开的其它特征和元件的情况下以各种组合来使用。
[0039] 本书面描述使用公开的主题的实例来使本领域任何技术人员能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统,以及执行任何结合的方法。本主题的可授予专利权的范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。这样的其它实例意图处于权利要求的范围内。
QQ群二维码
意见反馈