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。
在图2中还示出了竖直的梁B、适配件或配合件22、可转动的管24(例 如钻杆)以及T形连接件26。这些构件是公知的并且不再对其赘述。
已经使用过这种方法，并且这种方法使得可以在500psi内隔水管压力 的限制下、弱点仍然为滑动接头密封件的情况下进行操作。然而，将隔水管 R与固定的钻机平台F分离表示仅通过张紧系统T1和T2保持隔水管R。
这表示隔水管R的顶部不再是自对中的。这导致防喷装置10的RCD(转 动控制装置)80的顶部会由于海流、风或其他浮式结构的运动而偏离中心。 这导致RCD 80的密封构件的显著磨损，不利于隔水管系统的压力密封整体 性。
此外，图2的隔水管系统具有明显的安全隐患，因为在RCD80的操作 中使用的大量液压软管以及承压软管62和安全管道64易于损坏，这种安全 隐患导致在隔水管附近示出为从滑动接头SJ向上延伸的张紧线在张紧装置 T1、T2的底部成束。这些线处于实质负荷(分别为50至100吨的数量级) 下并且会易于切穿软橡胶制品(例如软管)。专利文献‘092中建议使用钢 制管，但这在实际中极难实现。
此外，安装和操作需要有人围绕RCD80来执行任务，浮式结构S与隔 水管R的顶部之间的相对运动形成危险区。所有的装备均不通过转盘RT和 分流器壳体D配合，由此使得安装复杂且危险。因此，图2的系统的使用仅 限于海流、海浪运动和风载荷很小的、温和的海洋区域中的操作。
图3a至图3c示出了在隔水管中存在压力的情况下进行钻井的现有技术 的变型的汇总。图3a示出了传统的浮式钻井装置结构。其通常包括18-3/4 英寸海底BOP堆，带有附加的LMRP(下水管隔离总成(Lower Marine Riser Package))以便分离且防止隔水管中的流体损失，21英寸海底隔水管以及 与上述专利文献‘135原理上结构相同的顶部。这是如今大部分的浮式钻井 装置中使用的结构。
为了降低成本，工业上趋向于与浮式钻井装置一起使用SBOP(水上防 喷装置)(例如图4示出的美国专利文献第6,273,193号)，其中以较小的 高压隔水管替代21英寸隔水管，所述较小的高压隔水管由类似于如图3b所 示的非浮式钻井装置的SBOP总成覆盖。这种设计发展为完全省去了海底 BOP，由此不需要从海底回到浮式钻井装置的节流管线、压井管线和其他管 线，并且在温和的海域像这样钻了许多井。
图4示出了隔水管74、滑动接头78、轴环(collar)102、联接件92、 液压张紧装置68、内隔水管66、负载支承环98、负载垫片86、钻杆72、水 上BOP94、管线76、轴环106和转动控制头96。由于这些构件在现有技术 中是公知的，此处不再对其赘述。
当试图在恶劣环境区域中进一步使用SBOP和高压隔水管时，使用在紧 急情况中用于分离(称为环境保护(environmental safeguard)ESG系统)和 固定井的海底组件，但不作为全部的海底BOP。这在图3c中示出，图中示 出了通过在水位以下操作SBOP的另一种变型，以及用于在具有限定的间隙 的浮式钻井装置中进行上升的上述张紧装置。图3d示出了美国专利文献第 6,913,092号以进行对比。
当试图在欠平衡钻井(其中钻井的形成允许钻井液可以流到水表面上) 中打算使用实质上较高的压力时，工业中优选的设计使用通常为21英寸的 海洋隔水管中的内隔水管，如美国专利申请第2006/0021755 A1号中所述。 这需要如图3e所示的SBOP。
上述系统和方法的缺陷包括，它们需要对于浮式钻井装置进行实质地变 型从而导致SBOP(水上防喷装置)和大部分装置的应用受限于温和的海洋 及气候条件。因此，例如，上述系统和方法由于需要在船厂对浮式钻井装置 进行改进，从而无法广泛地使用。
在美国专利文献第6,230,824号和第6,138,774号中示出的方法和系统 试图完全省去海洋隔水管。在美国专利文献第6,450,262号、美国专利文献 第6,470,975号和美国专利申请第2006/0102387A1号中描述的方法和系统 中，如美国专利文献第7,080,685B2号所述，试图在海底BOP的顶部上设置 RCD装置以转移来自海洋隔水管的压力。由于所有这些专利包括为了成功应 用而进行的实质性变型以及对于现存设备的添加，它们无法广泛地进行应 用。
图5示出了美国专利文献第6,470,975号中所述的系统。在图5中示出 了管P、支承组件28、隔水管R、节流管线CL、压井管线KL、BOP堆、环 状BOP的BP、闸板BOP的RBP、井口W和钻孔B。由于这些构件在现有 技术中是公知的，此处不再对其赘述。
使用高压隔水管或未设置隔水管结构的前述系统的一个问题在于，取消 了将额外的流体输送至海底的主要装置之一，即取消了作为如图3a所示的 传统系统的一个通常部件的增压管线BL。图1和图2中也示出了增压管线 BL。因此，图3b和图3c示出的系统在具有一些优点的同时取消了将额外的 流体输送至海底的主要装置之一。即使当设有通常的增压管线BL时，增压 管线BL适配到隔水管的底座中，这表示输送点是固定的。
在工业中还有一种变型以将传统的钻井变为闭合系统钻井。在美国专利 文献第6,904,981号和第7,044,237号中描述了这些类型的闭合系统，并且这 些类型的闭合系统需要闭合件，以及(因此)浮式钻井装置的海洋隔水管内 部的压力测试。此外，如美国专利文献第6,739,397号所述，为了实现连续 的循环而使用的方法和系统，使得由于当形成管连接或断开管连接时泵不必 关闭，从而可以在恒定的压力下操作钻井循环系统。这使得可以以恒定的压 力向下钻井，这可以通过承压的闭合钻井系统进行控制。工业上称之为控制 压力钻井。
通过图3a所示的传统的方法，不能在隔水管中保持连续的压力。图6a 示意性示出了图3a的隔水管系统中的流体流。应该注意的是，隔水管系统 的顶端与大气连通。因此，除了来自隔水管中流体的静水压力之外，隔水管 不会受压。由于隔水管中的流体(在钻井时的泥浆)的密度通常与在隔水管 外部的流体(海水)的密度相同或稍大，因此，这意味着隔水管不需要承受 较大的内部压力。
通过美国专利文献第6,913,092号中所述的方法(如图3d所示)，受压 外壳可承受500psi，然而具有本质上外加的危险和许多缺陷。可以通过图 3b、图3c和图3e示出的方法增加外壳。然而，对于浮式钻井装置添加SBOP (水上BOP)并不是通常的设计考虑，并且包括实质上的改进，所述实质上 的改进如上所述通常需要在船厂中进行，由此导致连续的操作停工以及大量 的费用。
前述在美国专利文献第6,904,981号和第7,044,237号中提到的系统涉 及闭合承压钻机系统中的节流装置，并且通过控制节流装置来控制系统的反 压力，从而控制井底部的压力。这种方法在原理上可行，但是当在闭合的系 统中钻井时，在这些系统的应用地点，节流装置的控制会导致对这些发明的 目的(即精确控制底部孔压力)不利的压力峰值。
此外，浮式钻井装置的特性为，当形成连接时，管的顶部在转盘(图1 和图2中的RT)中保持静止。这表示在井筒中的整个管柱此时由于海浪作 用(在工业中称为上升)导致的浪涌压力效应(压力由于管移动进入孔中而 增加)和抽吸压力效应(压力由于管从孔中离开而下降)而上下运动。这种 效应已经形成图3a的传统方法中实质上的压力变化。
当通过附加如图3d所示的RCD来闭合系统时，这种效应甚至会由于管 进入和离开固定空间而导致的体积变化效应更明显。由于在压缩流体中压力 波的运动为在所述流体中声音的速度，这表示节流系统必须能够以相同或者 甚至更快的速度做出反应。能够实现电子传感器和控制系统时，节流系统的 机械控制与这种速度相距很远。
RCD(转动控制装置)的发展源自在装置通常位于BOP(防喷装置)顶 部的情况中的陆地操作(land operation)。这表示通常在RCD上方不再安装 有设备。由于易于接近，几乎所有当前的设计均具有用于润滑与冷却RCD 中的轴承或其他用途的液压连接装置。这需要用于操作的软管从外部连接。
尽管一些版本已经从水上类型改进成适用于用在海底的类型(例如美国 专利文献第6,470,975号所述的)，但是它们没有披露用于实现这个目的的 全部系统。一些系统(例如美国专利文献第7,080,685号所述的)省去了液 压冷却和润滑装置，但是需要液压连接装置来脱开组件。
此外，通常需要作为定制单元以封装特殊的RCD设计的RCD和可替代 装置的范围(例如美国专利文献第7,080,685号所述的)。专利文献‘685仅 用于部分取消RCD组件，在适当位置留下本体。
已经尝试了许多构思并且提交了很多专利，但是用于解决图3a的传统 结构的一些缺陷的技术的应用范围仍然受到限制。所以这些变型都是以定制 的方式针对现有系统的，所以缺少一些灵活性。在现今的工业中需要提供一 种技术方案，以使得对于大部分浮式钻井装置可以运行承压隔水管，以便使 得闭合系统钻井技术、特别是控制压力钻井可以安全且方便地应用，而不需 对浮式钻井装置进行任何主要改动。
这些需求包括但并不限于：将海洋隔水管增压至其构件最大的承压能 力；通过普通的操作实践来安全安装的能力，和作为部分海洋隔水管进行操 作而不需根据水上BOP操作或一些海底构思的需要进行任何的浮式钻井装 置的变型的能力；当需要时提供类似通常海洋隔水管的全井眼的能力；当不 处于承压模式时能够使用标准操作程序的能力；维持浮式钻井装置的气候 (风、海流和海浪)操作窗；提供用于减弱由于浪涌和抽吸波动引起的上升 而导致的压力峰值的装置；提供用于消除由于可转动的管进入和离开闭合系 统的运动而导致的压力峰值的装置；以及提供用于在期望的位置方便地改变 隔水管中流体密度的装置。

通过采用本发明的原理，提供一种隔水管系统和相关的方法，以解决现 有技术中存在的一个或多个问题。以下描述了一个示例，其中隔水管系统包 括能够方便地安装和收回的模块化内部组件。以下还描述了另一示例，其中 隔水管系统使用围绕隔水管中的钻杆旋转和/或不旋转的密封件，以由此简化 钻井期间隔水管的承压。
此处描述的系统和方法使得图3a至图3e示出的所有系统可以承压，并 且能够在任意位置将流体注入隔水管中。减轻浮式钻井装置的正常操作外围 (例如天气、电流、波浪和暴风生存能力)的影响而对隔水管系统进行的任 意改变而导致对于该系统使用的限制。图3b、图3d和图3e示出的隔水管系 统均减轻了这种操作外围的影响，这也是为什么这些系统不能在更恶劣环境 条件下应用的主要原因。图3c示出的系统没有明显减轻这种操作界面 (operate window)，但是其无法用于方便地安装和操作RCD。以下描述的 系统和方法消除了所有的这些限制。
为了减少或者甚至最优地去除来自承压的隔水管中的压力峰值(在期望 的基线上下)，设有阻尼系统。在不可压缩流体系统中有利的阻尼系统包括： 导入与不可压缩流体直接接触的可压缩流体。其可以是气体，例如氮气。
用在隔水管中的改进的环状密封装置包括闩锁构件，并且此外形成在环 状密封装置与将要在隔水管中形成的压力源之间的液压连接，从而在隔水管 内无需软管。闩锁构件可以大体上位于隔水管的内部或外部。
本说明书提供了一种更灵活的隔水管系统，部分通过将内部环状密封装 置与任意隔水管类型接合并连接的能力，并且提供预安装以容置所使用的环 状密封装置的适配件来实现。这些还可以具有防磨损套管以当没有安装环状 密封装置时保护密封表面。如果为了安装至特殊类型隔水管中而定制环状密 封装置，可以无需额外的适配件而将其插入。其原理为，可以移除整个环状 密封装置以提供此种隔水管系统的全井眼需求，并且安装安全/防磨损套管以 确实隔离可被打开的任何端口，并且当没有安装环状密封装置时对密封表面 提供保护。
在一个方案中，提供一种隔水管系统，其包括阀模块，以选择性地允许 流体流经流体通道以及防止流体流经流体通道，所述流体通道纵向延伸穿过 隔水管柱，以及其中第一锚固装置可拆卸地将所述阀模块固定至所述流体通 道中。
在另一方案中，提供一种对隔水管柱进行压力测试的方法，所述方法包 括以下步骤：将阀模块安装至延伸穿过隔水管柱的内部纵向流体通道中；关 闭阀模块以由此防止流体流经所述流体通道；以及在所述关闭的阀模块上施 加压差，由此至少对所述隔水管柱的一部分进行压力测试。
在另一方案中，提供一种构造隔水管系统的方法，所述方法包括以下步 骤：在纵向延伸穿过隔水管柱的流体通道中安装阀模块，所述阀模块被操作 用于选择性地允许流体流经所述流体通道以及防止流体流经所述流体通道； 以及在所述流体通道中安装至少一个环状密封模块，所述环状密封模块被操 作用于防止流体流经所述隔水管柱与设置在所述流体通道中的所述管状柱 之间的环状空间。
还提供一种钻井方法，包括以下步骤：将注入管道外部连接至隔水管柱， 使得所述注入管道与纵向延伸穿过所述隔水管柱的内部流体通道连通；在所 述流体通道中安装环状密封模块，所述环状密封模块设置在所述隔水管柱的 相对的端部连接件之间的部分所述流体通道中；将管状柱输送到所述流体通 道中；通过所述环状密封模块密封所述管状柱与所述隔水管柱之间的环状空 间；转动所述管状柱以由此转动所述管状柱远端的钻头，在所述转动步骤期 间，由所述环状密封模块密封所述环状空间；使钻井液从所述环状空间流到 水上单元；以及将密度小于所述钻井液的流体混合物经由所述注入管道注入 到所述环状空间中。
还提供一种钻井方法，包括以下步骤：将钻井液回流管线外部连接至隔 水管柱，使得所述钻井液回流管线与纵向延伸穿过所述隔水管柱的内部流体 通道连通；在所述流体通道中安装环状密封模块，所述环状密封模块设置在 所述隔水管柱的相对的端部连接件之间的部分所述流体通道中；将所述管状 柱输送到所述流体通道中；通过所述环状密封模块密封所述管状柱与所述隔 水管柱之间的环状空间；转动所述管状柱以由此转动所述管状柱的远端的钻 头，在所述转动步骤期间，由所述环状密封模块密封所述环状空间；以及使 钻井液经由所述钻井液回流管线从所述环状空间流到水上单元，所述流动步 骤包括：改变通过外部连接至所述隔水管柱的海底节流装置的节流，以由此 保持期望的井下压力。
另一种钻井方法包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱的内部流体通 道中安装第一环状密封模块，所述第一环状密封模块固定在所述隔水管柱的 相对的端部连接件之间的部分流体通道中；通过所述第一环状密封模块密封 所述隔水管柱与所述流体通道中的管状柱之间的环状空间，当所述管状柱状 在所述流体通道转动时执行所述密封步骤；以及随后在所述管状柱上将第二 环状密封模块输送至所述流体通道中。
另一方案提供了一种方法，包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱的 内部流体通道中安装多个模块，所述模块安装在所述隔水管柱的相对的端部 连接件之间的部分流体通道中；穿过各个所述模块的内部插入管状柱；以及 随后在所述管状柱上同时将所述多个模块从所述流体通道收回。
另一种钻井方法包括以下步骤：密封在隔水管柱与管状柱之间的环状空 间；使钻井液从所述环状空间经由钻井液回流管线流到海上单元；以及将密 度小于所述钻井液的流体混合物经由注入管道注入到所述钻井液回流管线 中。
另一种钻井方法包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱的内部流体通 道中安装环状密封模块，所述环状密封模块固定在所述隔水管柱的相对的端 部连接件之间的部分流体通道中；随后将另一环状密封模块输送至所述流体 通道中；以及通过多个所述环状密封模块密封所述隔水管柱和所述流体通道 中的管状柱之间的环状空间。
另一种钻井方法包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱的内部流体通 道中安装环状密封模块，所述环状密封模块固定在所述隔水管柱的相对的端 部连接件之间的流体通道中；随后在管状柱上将至少一个密封件输送到所述 环状密封模块中；以及随后通过所述密封件密封所述隔水管柱与所述流体通 道中的所述管状柱之间的环状空间，当所述管状柱上的钻头转动时执行所述 密封步骤。
通过对以下本发明示意性实施例的详细描述及附图的仔细思考，这些和 其他特征、优点、优势和目的对于本领域技术人员是显而易见的，其中相似 的构件在多个附图中由相同的附图标记表示。

图1为具有传统的隔水管系统的现有技术的浮式钻井装置的正视图；
图2为现有技术的浮式钻井装置的正视图，其中滑动接头是锁固闭合的 以及转动控制装置保持隔水管压力且将泥浆流经由软管分流到泥浆池，隔水 管与钻机平台断开连接；
图3a-图3e为用于浮式钻井装置的典型传统的隔水管系统的示意性正视 图；
图3f为结合在图3a的系统中的、应用本发明原理的隔水管系统和方法 的示意性正视图；
图3g为结合在DORS(深海隔水管系统)中的、应用本发明原理的隔水 管系统和方法的可选结构的示意性正视图；
图4为使用水上BOP的、与图3b的系统相似的现有技术的隔水管系统 的正视图；
图5为具有连接至海底BOP堆的顶部的转动控制装置的现有技术的隔 水管系统的正视图；
图6a为在传统钻井的现有技术内容中的流体流动的示意图；
图6b为应用本发明原理的闭合系统钻井内容的示意图；
图7为应用本发明原理的隔水管系统和方法的另一可选结构的进一步详 细的示意性正视图；
图8为应用本发明原理的隔水管系统和方法的另一可选结构的示意性截 面图；
图9为应用本发明原理的隔水管系统和方法的又一可选结构的示意性截 面图；
图10为可以与应用本发明原理的任意隔水管系统和方法一起使用的隔 水管注入系统的示意性截面图；
图11为包括图10的隔水管注入系统的隔水管系统的过程和装置线路 图；
图12为应用本发明原理的隔水管系统和方法的另一可选结构的示意性 截面图，示出了在隔水管系统中阀模块的安装；
图13为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了安装后的阀 模块；
图14为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在隔水管系 统中的环状密封件的安装；
图15为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了安装后的环 状密封件；
图16为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在隔水管系 统中的另一环状密封件的安装；
图17为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了安装后的、 图16中的环状密封件模块；
图18为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在隔水管系 统中的隔水管测试模块的安装；
图19为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在隔水管压 力测试过程期间隔水管系统的结构；
图20为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在钻柱上环 状密封件输送到隔水管系统中的情形；
图21为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在钻柱上环 状密封模块从隔水管系统返回的情形；
图22为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了在钻井操作 期间隔水管系统的结构；
图23为图12的隔水管系统和方法的示意性截面图，示出了沿着图18 的线23-23所取的隔水管法兰连接；
图24为图12的隔水管系统和方法的示意性正视图，示出了外部阀总成 结构；
图25为沿着图24的线25-25所取的外部阀总成结构的示意性截面图；
图26A-图26E为图12的隔水管系统和方法的构件的多种位置的示意性 正视图；
图27为图12的隔水管系统和方法的隔水管部件的等轴视图，示出了隔 水管外部的多种管线、阀和储能器的设置；
图28为用在图12的隔水管系统和方法中的可选的环状密封模块的示意 性截面图；
图29为一种方法的示意性截面图，通过此方法，多个环状密封模块可 以安装在图12的隔水管系统和方法中；
图30为一种方法的示意性局部截面图，通过此方法，多个环状密封模 块可以从图12的隔水管系统和方法中拆下；
图31为一种方法的示意性局部截面图，通过此方法，多种设备可以通 过图12的隔水管系统和方法安装；
图32为隔水管系统的再一可选结构的示意性正视图。

应该理解的是，此处描述的本发明的多个实施例可以以不同的定向使 用，例如倾斜的、翻转的、水平的、竖直的等，并且在不脱离本发明的原理 的情况下可以具有多种结构。进行描述的实施例仅为本发明的原理的有利应 用的示例，本发明并不受限于这些实施例的任何具体细节。
在以下本发明的示例性实施例的说明中，方向性术语，例如“上方”、 “下方”、“上部”、“下部”等用于方便参照附图进行说明。通常“上方”、 “上部”、“向上”及相似的术语表示朝向海洋隔水管的上端的方向，而“下 方”、“下部”、“向下”及相似的术语表示朝向海洋隔水管的下端的方向。
在附图中以及在以下的说明中，相似的部件在整个说明书和附图中均使 用相同的附图标记来表示。附图不必按比例绘制。本发明的一些技术特征可 以以放大的比例或者以某种程度的示意性形式示出，并且出于简洁清晰的目 的不必示出传统构件的一些细节。
本发明可具有不同形式的多个实施例。具体的实施例会详细说明并在附 图中示出，应该理解的是本说明书视为本发明的原理的范例，并非用于将本 发明限制为此处示出和描述的内容。完全公认的是，以下进行讨论的实施例 的不同教导可以被分别使用或者被任意适当地组合来产生所需的结果。
描述构件之间相互关系的术语“连接”、“接合”、“联接”、“连接” 或其他术语的任意形式的任意使用并不表示将相互关系限制为构件之间的 直接的相互关系，还可以包括所述构件之间的间接的相互关系。对于本领域 技术人员来说，通过阅读随后的实施例的详细的说明并参照附图，上述各种 特性以及随后详细说明的其他技术特征和特性是显而易见的。
披露的海上通用隔水管系统(OURS)100是特别适用于通过可转动的管 在海洋的海床进行深海钻井。隔水管系统100使用通用的隔水管部件，所述 隔水管部件可以在滑动接头下方邻近隔水管柱的顶部连通在海底隔水管系 统中。隔水管系统100包括：密封孔，用于将具有通风孔的内隔水管柱(如 果存在)与外隔水管连接；喇叭口，以容置压力测试适配件；入口/出口，在 需要时适配在隔水管节流管线、压井管线和增压管线中；一个或多个一体的 的防喷装置，作为安全装置；用于承压泥浆通过阀返回的出口；用于隔水管 过压保护的可选的出口；一个或多个密封孔，具有可以与多种RCD设计配 合的适配件；用于将所述RCD锁固在适当位置的装置；密封孔适配件，用 于使得所有RCD可以用于从内部传递至外部，反之亦然。另外地，通用隔 水管部件包括对于隔水管部件所需的所有常用的隔水管连接件和连接件。此 外，隔水管系统100包括用于安装储能器的设备；用于容置测量压力、温度 和任意其他输入或输出参数的装置(例如隔水管液位指示器)的设备；将承 压泥浆输送至下一个隔水管部件上方的管线或滑动接头；紧急停工系统和远 程操作阀；液压集束管线，用于使用和控制RCD；电集束管线，用于装置和 其他的电子需求。节流系统也可以插入到泥浆回流管线中，可以远程且自动 地控制所述泥浆回流管线。如果需要，隔水管系统100还可以具有第二冗余 回流管线。当需要时，作为系统100的部分，注入系统200可以包括有入口 以使得不同密度的流体可以在海底BOP与隔水管顶部之间的任意位置处注 入到隔水管中，所述注入系统200包括与用于输送流体的复合软管(或其他 输送系统)联接的下部隔水管部件。当与水上节流装置或次水上节流装置一 起使用时，这使得可以在隔水管中注入氮气、微泡(aphron)(玻璃球)或 密度不同的流体，所述流体使得可以对井施加流体静压变化。
所述隔水管系统100具有灵活性，以与传统的环状压力控制装置、多个 RCD协同工作，所述环状压力控制装置、多个RCD适用于原理上基于图3b、 图3c或图3e的结构与高压隔水管系统或其他高压隔水管系统一同使用。 代替标准的21英寸隔水管系统，任何其他尺寸的隔水管系统可以适用于与 隔水管系统100和/或注入系统200一同使用(以下将进行详细讨论)，这可 以根据需要在任意深度设置在隔水管中。
通过将氮气引入至RCD下方的隔水管的隔水管系统100可以实现用于 MPD(控制压力钻井)的精确且敏感的控制方法。这是为了消除由于在隔水 管中氮气的缓冲效应借由浮式钻井装置的升降导致的浪涌，以及使得对于节 流操作而言可以具有更多的时间来控制底部孔压力状态。在许多在非浮式钻 井装置上执行的MPD工作中已经证明的是，具有单相流体使得通过节流操 作来控制BHP更加困难。由于不可能对节流系统进行补偿，因此在浮式钻 井装置上任何通过RCD的浪涌和抽吸具有对于单相系统的BHP产生更加直 接的影响。通过隔水管系统100，可以通过输入水上和或底部孔获取的数据 来手动和/或自动地控制节流装置。
隔水管系统100实现了氮化的流体钻井，即对于形成、改进的井涌探测 和控制以及能够在压力下在井控制的事件中转动管仍然是失衡的。
该隔水管系统100使得安全装置当运行隔水管系统时在通常实践中不发 生变化，并且对于海底BOP控制、紧急脱开、流体循环和井控制保持所有 的功能。
在需要时，隔水管系统100包括密封孔保护套筒和运行工具，使得标准 的隔水管部件可以转换成完全的隔水管系统100的系统使用。
隔水管系统100还可以包括在现有的滑动接头上附加的管线，其可以设 置如下：(1)在滑动接头上永久设置附加的管线和鹅颈管，以及用以通过 液压或电力软管进行供给的中空管；或者(2)如果环境条件可接受的话临 时将软管和束设置至滑动接头。
公开了通过可转动的管用于在海底进行深海钻井的系统。其由隔水管系 统100和注入系统200构成。可以一同或单独地使用所述两个组件。
注入系统200包括基于使用的隔水管系统的隔水管部件。因此，例如在 21英寸海洋隔水管系统中，其可以具有连接件以匹配用于所述系统的特殊连 接。此外，其可以具有所有连接至其上的通常的管线，所述管线用于滑动接 头SJ下方的隔水管部件。在通常的21英寸隔水管系统中，其至少可以是一 条节流管线和一条压井管线，以及其他的类似的增压管线和/或液压管线。对 于其他类型的隔水管，例如基于封装的隔水管，其通常没有其他连接的 管线(与那些对于隔水管系统100所需的管线不同)。
隔水管系统100在通常的钻井操作期间用作被动的隔水管部件。当需要 进行承压操作时，由于需要实现其全部功能，组件被插入到其中。用于隔水 管系统100的隔水管的部件可以由壁厚较厚的管制成。
参照图9，其详细示出了隔水管系统100的一个实施例的示意性截面图。 附图沿中心线CL分成了左手侧(lhs)和右手侧(rhs)，左手侧示出了当处 于被动模式时内部组件的通常结构，右手侧示出了当处于主动模式时的通常 结构。在附图中，仅详细示出了主要组件，例如密封件、槽、闭锁机构，没 有示出支承件。这些细节是在通常的井筒装置中可见的标准类型以及可以与 隔水管系统100一起使用的组件。它们的具体细节与适用于隔水管系统100 的具体生产商的设备有关。
如图9所示，隔水管系统100包括隔水管部件30，所述隔水管部件30 具有端部连接件31和在钻井过程期间示出在通常位置的可转动的管32。出 于描述的目的示出该管32，并且该管不形成隔水管系统100的部分。部件 30可以包括组件的组合。例如，部件30可以包括适配件A，以使得内隔水 管部件可以连接至隔水管系统100。这是为了提高所用的隔水管系统的整体 压力值。例如，21英寸海洋隔水管系统的工作压力值可以为2000psi。安装 英寸的套管隔水管(casing riser)36使得：内部设定的隔水管根据所用的 套管而可以达到新的较高的压力值。为此，隔水管系统100部件通常具有较 高的压力值，以允许此选择。
隔水管部件30还可以包括适配件B1和B2，以使得可以在安装、操作 和故障检修期间对安装的组件进行压力测试和对隔水管进行压力测试。
部件30还可以包括适配件C1、C2和C3，其使得BOP(防喷装置)组 件和RCD(转动控制装置)可以插入。为了安全起见，通常的隔水管系统 100具有至少一个安装有备用系统的RCD装置。其可以是能够围绕可转动的 管32闭合的第二RCD、环状BOP、闸板BOP或其他装置。在图9示出的 结构中，描述了多个装置以示出可通常适用的隔水管系统100的原理。但并 非用于限制，例如C1示出作为隔水管系统100的整体一部分的环状BOP。 还可以具有环状BOP作为用于插入的装置。C2示意性示出为主动的(需要 外部输入来密封的)RCD适配装置，C3示出为通常的被动的(始终机械密 封)、具有双密封的RCD适配装置。
隔水管系统100具有多个出口以能够完全使用适配装置A、B和C1-C3 的功能。这些出口包括出口33，所述出口33实现了对于内隔水管与外隔水 管(如果安装的话)之间的环状空间的连通；入口/出口40，所述入口/出口 40实现了与安装在C1中的安全装置下方的隔水管的连通；出口41，如果该 系统需要特殊使用隔水管系统100，所述出口41可以用作紧急出口管线；出 口/入口44，可以作为主要流出口(也可以用作用于平衡的入口)；出口45， 可以用于提供多余液流的出口/入口；出口54，可以用作可选的出口/入口； 以及出口61，可以用作入口/出口。这些入口和出口的实际的构造和使用与 应用有关。例如，在控制压力钻井中，出口44和45可以用于提供两个多余 液流的出口。在泥浆帽钻井的情况下，出口44用作适配到一个泵送系统中 的入口，并且出口45用作用于第二泵送系统的备用入口。图11示出了典型 的线路示意图，这将在随后进行说明。
现在对装置的细节进行说明以更全面地理解隔水管系统100的通常的功 能。隔水管系统100设计成可以根据需要插入物件，即，增加从底部到顶部 的间隙，所述间隙使得可以接近最下方的适配件，以根据需要插入物件。
装置A是内隔水管适配件，并且可以根据内隔水管系统的制造商具体定 制。在lhs(左手侧)，物件34为适配件，其可以为隔水管系统100的一部 分。所述物件通常可以具有密封孔和闩锁槽。保护套筒35通常设置在适当 位置以保护密封区域。在rhs(右手侧)，示出了安装的内隔水管。当内隔 水管36运行时，该套筒35被移除以使得通过闩锁和密封机构37将内隔水 管36闩锁在适配件34中。具体的细节和操作与内隔水管组件的制造商有关。 一旦安装好，内隔水管提供去除外隔水管部件30的压力弱点(pressure weakness)的密封管。隔水管系统100可以制造成具有较高的压力值，从而 可以实现内隔水管的全部或部分压力能力(承压能力，pressure capability)。 出口33设置成可以监视内隔水管36与外隔水管30之间的环状空间。
装置B1和B2为压力测试适配件。通常在传统的操作中，隔水管从不进 行压力测试。所有的压力测试在海底BOP堆中进行。对于承压操作，在安 装后需要对整个隔水管系统进行压力测试以确保完整性。对于该压力测试， 需要适配件B2，所述适配件B2原理上与此处用于压力测试的适配件B1的 描述相同。隔水管系统100包括用于容置压力测试适配件39的适配件38。 该压力测试适配件39使得在承压操作期间可以通过所需的最大空隙。其可 以在需要进行承压操作之前预安装或者安装好。当需要进行压力测试时，如 图9右手侧所示，适配件39a连接至管32，并且设置在适配件39中。牢固 地锁固适配件39a以从上至下接受压力测试。对于装置B2的说明相同，所 述装置B2安装在隔水管系统100的最顶端，即在出口61上方。通过B2， 整个隔水管和隔水管系统100可以进行压力测试，以先于随后计划的压力测 试“测试”压力。一旦通过装置B2完成全部压力测试，随后的压力测试通 常使用装置B1以在对于RCD的维护之后对系统的完整性再次进行压力测 试。
装置C1为安全装置，其可以围绕可转动的管32闭合，例如但不限于适 于通过转盘的环状BOP 42、闸板BOP，或者如在C2中描述的主动RCD装 置。如图9所示，装置C1可以类似于C2和C3进行内部安装，或者可以作 为隔水管系统100的一部分。物件42示意性表示为环状BOP，但非给出具 有全部细节。当未使用时，如左手侧所示，密封构件处于松开的状态43a。 当需要时，其可以被激活，并且如右手侧所示，形成以附图标记43b表示的、 围绕管32的密封构件。对于实际的应用，例如欠平衡流体钻井中，其中碳 氢化合物在压力下被导引到隔水管中，可以安装两个C1类型的装置以提供 双重阻挡。
装置C2示意性示出为主动的RCD。适配件46为隔水管系统100的一 部分，以使得适配件47可以安装有所需的密封和闩锁系统，所述密封和闩 锁系统设计用于隔水管系统100中使用的特定的RCD。适配件46和47均具 有端口，以使得可以典型地供给对于主动RCD的操作所需的液压流体。当 如左手侧所示未安装主动RCD 50时，密封保护装置以及液压端口隔离和密 封保护装置套筒48通常位于适当的位置。当需要使用主动RCD 50时，通过 连接至可转动的管32上的操作工具拉出密封保护装置套筒48。然后如右手 侧所示，安装主动RCD 50。液压适配件总成51实现液压源(未示出)至 RCD的连通。示意性地在右手侧示出了两个液压管道。管道52供给液压流 体以激发主动构件49，并且液压管道53通常供给油(或其他润滑流体)至 轴承。也可以设有第三管道(未示出)，所述第三管道使得轴承流体再次循 环。根据主动RCD的具体类型，可能需要或多或少的液压管道以实现其他 功能，例如压力指示和/或闭锁功能。
装置C3示意性示出为被动RCD 58，通常使用的所述被动RCD具有两 个被动构件59和60。适配件57安装在隔水管系统100中。可以使得适配件 不需要一些功能(有一些需要轴承润滑/冷却的功能)以及密封保护套筒，所 述的适配件通过孔的变化保护密封面，并且在这种情况下需要被动头。这种 情况下，被动RCD 58可以如右手侧所示地通过与管32连续接触的密封构件 59和60而直接安装在适配件57中。这种示意性的设置还假定，用于RCD 58 的闩锁构件为RCD的一部分并且通过操作工具起作用/不起作用。
隔水管系统100还可以包括连接至其上的其他物件，以使隔水管系统100 形成为完整的组件，即，一旦安装在隔水管中就不再需要进行其他的安装。 这些其他的物件可以包括连接至出口/入口33、40、41、44、45、54、61的 装置和阀。这些随后参照图11进行说明。为了实现这些出口部件和安装的 装置(A、B1、B2、C1、C2、C3)的全部功能，隔水管系统100包括控制 系统55，所述控制系统55将隔水管系统100上的所有监视功能集中，并且 提供返回到浮式钻井装置的数据链。隔水管系统100包括另一控制系统55， 所述控制系统55用于控制各种装置的液压功能以及储能器组件56，所述储 能器组件56对于所有的液压单元提供储备的压力。其他控制器/设备/供给箱 可以根据需要添加，以使得返回海上所需连接的数目最小。
参照图11，其示出了穿过隔水管系统100和注入系统200的典型流路。 钻井液81向下流到可转动的管32，在钻头82处离开。因此流体为钻井液与 切屑的混合物，所述切屑回到可转动的管与钻孔之间的环状空间中。如果安 装了海底BOP 83，则上述混合物流过海底BOP 83，并随后进一步进入隔水 管柱84中。注入系统200可以将密度可变的流体注入到该回流中。回流85 仍然为钻井液、切屑与可变密度流体的混合物，并通过注入系统200被向上 导引到隔水管系统100中。此处，回流流过安全装置C1、C2和C3，并且如 果所述装置没有关闭，则进一步行进到滑动接头91中。
出口41连接至安全装置104，所述安全装置104使得通过管线95返回 到浮式钻井装置的压力可以降压。安全装置104可以为安全泄压阀或其他用 于降压的适当系统。
装置C1、C2和C3通过它们各自的控制盒301、302和303分别与还包 括储能器的中心电子-液压控制系统304连接。设有返回到浮式钻井装置中的 电线89和液压管线90。理论上，不同连接件的使用是相似的，因此，以下 对于物件40、111、112、113、114和119的描述与对于物件44、118、117、 115、116和119；以及45、124、123、122、121和120；以及54、131、132、 133、134和120相同。
这些连接件组和阀组的安装数目与计划的操作、安装装置(C1、C2和 C3)的数目以及所需的灵活度的等级有关。如果需要的话，可以在出口61 连接一组相似的物件。
将出口/入口40作为以上所列的组的典型示例，能够测量任何所需的数 据(通常为压力和温度)的装置适配件或传感器111连接至来自出口40的 管线。液流随后经由液压或其他方式控制的节流系统112而穿过该管线，接 着穿过两个液压控制的阀113和114，所述阀的至少其中之一是关闭的。液 流随后继续沿着管线88向上回到浮式钻井装置。如果需要的话，液流也可 以沿着该管线88向下相反地开始。相似的管线194设置为连接至出口/入口 45。
传感器111可以监视隔水管部件30、环状BOP 42或随后进行描述的阀 模块202(见图12及图13)下方的隔水管柱84或隔水管柱206(随后进行 描述)的内部的参数(例如压力和/或温度等)。传感器118、124可以监视 环状BOP 42或阀模块202和主动RCD 50或环状密封模块224(随后进行描 述，见图14及图15)之间的隔水管部件30或隔水管柱84或206的内部的 参数(例如压力和/或温度等)。传感器113可以监视主动RCD50或环状密 封模块224和被动RCD 58或环状密封模块222(随后进行描述，见图16及 图17)之间的隔水管部件30或隔水管柱84或206的内部的参数(例如压力 和/或温度等)。根据需要，其他或不同的传感器可以用于监视、储存和/或 传递表现为参数的任意组合的数据。
如图所示，图11为典型的过程和装置的线路图，并且可以这样解释， 通过根据装置C1、C2和C3的所需操作打开和关闭阀来实现液流方式的各 种变化，所述装置C1、C2和C3可以打开和关闭(除了例如在图9中示出 的通常始终关闭的被动RCD 58)。
上述控制系统55与控制系统119、120、304在图11中进一步详细地示 出。这些控制系统119、120、304位于海底，且位于隔水管柱84或206的 外部，并且将通向海底阀113、114、115、116、121、122、133、134的电 和液压连接件集中，使得对于海上所需的电线和液压管线较少。
控制系统119连接至用于控制阀113、114、115、116和节流装置112、 117的启动的电线186和液压供给管线87。控制系统119还接收来自传感器 111、118的数据信号。来自海面的控制信号可以在电线186中多路传输，并 且来自传感器111、118的数据信号也可以在电线186中多路传输。
如果出口44用于在钻井期间钻井液的回流，那么节流装置117可以用 于调节隔水管柱84中的反压力，以用于控制压力钻井，从而保持所需的稳 定或选择性改变井下压力(例如，图6B示出的钻头处的井底压力)。可以 通过控制系统119与水上控制系统18(见图10)协作自动地控制节流装置 117，例如可使得自动控制节流装置而无需人为干预(尽管如果需要的话可 以进行人为干预)。
控制系统120连接至用于控制阀121、122、133、134和节流装置123、 132的启动的电线192和液压供给管线93。控制系统120还接收来自传感器 124、131的数据信号。来自海面的控制信号可以在电线192中多路传输，并 且来自传感器124、131的数据信号也可以在电线192中多路传输。
如果出口45或54用于在钻井期间钻井液的回流，那么节流装置123或 132可以用于调节隔水管柱84中的反压力，以用于控制压力钻井，从而保持 所需的稳定或选择性改变井下压力(例如，图6B示出的钻头处的井底压力)。 可以通过控制系统120与水上控制系统(未示出)协作自动地控制节流装置 123或132，例如可使得自动控制节流装置而无需人为干预(尽管如果需要 的话可以进行人为干预)。
控制系统304连接至用于控制控制盒301、302、303的操作的电线89 和液压供给管线90。控制盒301、302、303包括用于致动和监视可以安装在 隔水管部件30或者隔水管柱84或206中的各种模块(例如环状BOP 42、 主动RCD 50、被动RCD 58、阀模块202和/或环状密封模块222、224、226) 的操作的阀、致动器、储能器、传感器。
通过海底遥控潜水器320(见图30)可以替换任意的海底控制系统119、 120、304。因此，在损坏、故障、升级或需要维修任意的海底控制系统119、 120、304时，可以在无须干扰隔水管柱84或206的情况下实现上述操作。
可变密度流体沿着管道11向下被注入至注入系统200，以下将更加全面 地进行对于此操作的详细描述。
注入系统200包括带有入口的隔水管部件(较短的部件通常称为短节) 以及复合软管系统，或其他适当的输送结构，以使得不同密度的流体可以在 海底BOP与隔水管系统100的顶部之间的任何位置上注入到隔水管中。
注入系统200可以独立地，或与任意浮式钻井装置中的隔水管系统100 相关地使用，以实现隔水管中的密度变化。在控制压力钻井或欠平衡钻井操 作中，注入系统200可以用于将流体混合物150注入到隔水管柱84中，所 述隔水管柱84的密度小于在钻井期间从井筒返回的钻井液81的密度。
当与水上或水下节流装置协同使用时，注入系统200使得可以在隔水管 中注入流体混合物150，所述流体混合物150例如包括：氮气或微泡(中空 玻璃球)，或者可以对井施加流体静压变化的不同密度的流体。如前所述， 注入系统200是管道，氮气垫可穿过所述管道被应用且被保持，以使得通过 注入系统200借助对水上节流装置、注入流体的密度以及沿钻柱向下和进入 环状空间的注入速率的操作控制可以更多地控制BHP。
注入系统200还包括对于隔水管部件所需的所有通常的隔水管连接件和 附件。此外，注入系统200包括用于安装储能器(已示出)的设备，用于容 置测量压力、温度和任意其他输入或输出参数的装置的设备。注入系统200 还可包括紧急停工系统和远程操作阀，用于对阀供给液压流体、液压压力和 控制信号的液压集束管线，以及节流系统。
注入系统200可以单独地基于液压系统、用于装置或其他电子控制需求 的液压集束管线和电集束管线、或者完全MUX(多路传输)系统。节流系 统还可以插入远程且自动控制的流体注入管道(已示出)中。
与隔水管系统设计相同的、可以为短隔水管的隔水管部件1具有与隔水 管相同的端部连接件16，并且作为注入系统200的基础。该隔水管部件1包 括与隔水管部件1内部连通的流体注入连接件2。该连接件2可以通过与液 压致动器4a和4b适配的液压致动的阀3a和3b与隔水管内部流体隔离。通 过水上控制系统19(泵速率和/或节流装置)以及在海底通过远程操作节流 装置14可以控制注入速率。作为附加的冗余，在设计中可以包括一个或多 个止逆阀8。将注入流体从水上供给至注入系统200的管道示出为可绕式复 合管道11，其可以易于被夹持至隔水管或海底BOP导引管线(如果水深许 可且其位于适当的位置)。由Fiberspar公司提供的复合管和假脱机系统 (spooling system)适合于此应用。在可绕式卷轴12上供给复合管道11。可 以方便地切割复合管道11，并且连接件13在原处适配在浮式钻井装置上以 实现所需的长度。用于海底控制阀3a和3b以及液压节流装置14的致动器 4a和4b的操作液压流体可以分别存储在注入系统200中、储能器5和15中。 它们可以是单独的、独立的储能器系统，或者在MUX系统中进行供给的、 具有电控制阀的一个共同的供给系统。通过来自液压软管卷轴10的液压供 给管线9供给且保持通向储能器5、15的流体，所述液压供给管线9供给来 自水上液压供给装置和水上控制系统18的液压流体。如上所述，即使附加 的或单独的水上控制系统可以用于此目的，如果需要的话，水上控制系统18 也可以用于控制海底控制系统119、120、304。
用于阀致动器3a和3b的来自储能器5的液压流体通过软管7供给至节 流装置14，来自致动器15的液压流体通过软管17也供给至节流装置14。 用于致动器4a和4b的电子-液压控制阀6a通过由电线20传输的来自水上的 电信号实现阀3a和3b的关闭和打开，电子-液压控制阀6b相似地通过由电 线20输送的来自水上的控制信号实现液压节流装置14的关闭和打开。
在传统的钻井操作中，阀3a和3b关闭并且注入系统200与标准的隔水 管部件相似地作用。当需要在隔水管中进行可变密度操作时，通过液压控制 打开阀3a和3b，并且例如包括氮气的流体混合物150通过水上系统19经由 软管卷盘12沿着管道11向下注入到隔水管入口连接件2中。在需要时可以 在水上系统19和/或通过井下节流装置14控制速率。其中一个液压控制阀 3b设置为自动防故障阀，这意味着如果在液压供给管线中发生压力缺失会关 闭阀，由此始终确保隔水管系统的密封性。相似地，当需要恢复传统的操作 时，停止流体注入并且关闭阀3a和3b。
如图11所示，注入系统200可以包括压力和温度传感器21，以及通向 中央控制盒142(见图11)所需的连接和系统以将它们传输至水上。通过液 压或电信号以及通过卷轴10延伸的线缆9、20或者通过声信号或能够从水 上远程控制的其他系统可以操作阀4a、4b和节流装置14。
在图11中，可变密度的流体混合物150沿着管道11向下被注入通过止 逆阀8、两个液压远程控制阀4a和4b，随后通过远程控制节流装置14进入 入口2。传感器21进行所需数据的测量，这些数据随后被传输至包括储能器 和控制器的控制系统142，所述控制器接收来自电线20的输入/输出信号和 来自管线9的液压流体信号。
此处对于一种典型的浮式钻井装置的示例性应用和操作程序进行描述， 以说明系统使用的示例性方法。
隔水管系统100作为隔水管的普通部件通过转盘RT运行，因此不会超 过如基于新一代浮式钻井装置的对于21英寸隔水管系统的约为49英寸或60 英寸的通常最大OD。其具有对于英寸BOP堆系统的全井眼能力，并且 设计成具有与在该系统的使用中最重的壁段相同的机械特征和压力能力。注 入系统200在具有可绕式复合管(FIBERSPAR(TM)，商业可用的复合管， 适用于此应用)的隔水管的下部运行。
在例如计划进行控制压力钻井的通常的钻井操作中，隔水管系统100和 注入系统200连同安装的外部组件一同运行。隔水管系统100和注入系统200 在适当的位置安装有密封孔保护套筒35、48，并且在插入隔水管之前进行压 力测试。在传统的钻井操作中，关闭入口阀和出口阀，隔水管系统100和注 入系统200均用作普通的隔水管短节。隔水管系统100设有对于待使用RCD 系统恰当的密封孔适配件。
当需要进行承压操作时，设有注入系统200，并且作为在所需位置插入 的隔水管的部分运行。用于控制管线9、20的所需的连接件，以及柔性管道 11运行，以在流体混合物150中注入可变密度的流体。如果存在的话，线缆 和管线连接至隔水管或BOP导引管线。关闭阀4a和4b。
如图11所示，隔水管系统100设有必需的阀和控制装置。关闭所有的 阀。软管和管线根据需要连接并且回到浮式钻井装置。
管在具有BOP测试适配件的孔中延伸。测试适配件设置在海底井口中， 并且关闭隔水管系统100中的环状BOP C3。随后进行压力测试以确定隔水 管工作压力。隔水管系统100中的环状BOP C3随后打开，并且拉出压力测 试柱。如果海底BOP具有能够保持来自上方压力的闸板，可以使用较简单 的测试柱，其中将测试插头设置在隔水管系统100上的适配件B2中(见图 9)。
当需要使用隔水管系统100时，在隔水管系统100的下喇叭口B1处设 有适配件39，以提供与井口中的最小的套筒柱(casing string)的压力测试喇 叭口相似的压力测试喇叭口，使得随后的压力测试不需要进行海底BOP的 测试。
用于RCD适配件C2的密封孔保护套筒48可以被拉出。随后RCD 50 可以设置在C2中。一旦设定好，RCD 50进行测试。
可转动的管32随后在具有用于隔水管系统100的压力测试适配件39a 的孔中延伸直至适配件39a设置在适配件39中(已经预备，作为前一步骤 的部分)。RCD 50随后关闭，并且仅对于主动系统而言，流体通过隔水管 系统100例如使用出口44循环。出口44随后关闭，并且对隔水管进行压力 测试。一旦压力测试完毕，释放压力并且松开RCD 50上的密封构件。测试 组件随后被拉出隔水管系统100。可以实现近似的方法以将另一RCD 58设 置在部件C3中。
钻井组件随后在孔中运行，并且实现在钻井深度的循环。泵随后停止。 泵一旦停止，就安装RCD 50密封构件(仅在需要特殊类型RCD的情况下)， 并且RCD 50启动(仅对于主动系统而言)。隔水管系统100上的泥浆出口 44随后打开。随后建立循环并且对于自动表面节流系统，或者可选地，连接 至出口44的节流装置112设置反压力。如果在隔水管流体中需要密度变化， 关闭注入系统200上的节流装置14(见图11)，并且打开阀4a、4b。包括 但不限于氮气的流体混合物150以期望的速率循环到回流中，以形成用于降 低压力峰值的缓冲。需注意的是，氮气仅为示例，也可以使用其他适当的流 体。例如包括可压缩试剂(例如体积随着压力变化很大的固定或流体)的流 体混合物150可以在最优的位置注入到隔水管中，以提供这种降压效应。随 后继续钻井。
在图3f中示出了该系统，且在图6b中进行了示意性描述以与图6a中的 传统系统进行比较。对于使用本发明的钻井操作的一个典型优选实施例可以 在压力下将氮气导引至沿着隔水管向上行进的回流钻井液流中。这可以通过 本发明的注入系统200借助能够易于作为图3a-图3g描述的任意系统的一部 分运行的连接的管实现。
使用隔水管系统100和注入系统200的上述方法的变型可以实现需要承 压隔水管操作(例如但不限于双密度或双梯度钻井；控制压力钻井(泥浆重 量欠平衡和过平衡)；具有来自井筒形成时的液流的欠平衡钻井；泥浆帽钻 井，即流体回流很少或没有的喷射钻井；以及使用允许连续循环的系统的恒 定底部孔压力的钻井，所述钻井改变。隔水管系统100/注入系统200可以利 用DAPC(dynamic annular pressure control，动态环状压力控制)和SECURE (mass balance drilling systems and techniques，质量平衡钻井系统和技术)。 隔水管系统100/注入系统200还实现了具有水上BOP系统的、在水位线以 下工作的、承压隔水管系统的使用。隔水管系统100/注入系统200还可以用 于实现DORS(深海隔水管系统)的使用。能够导引作为降压流体的氮气的 能力首次赋予构件，从而清除或大幅减小因浮式钻井装置的上升而导致的压 力峰值(浪涌和抽吸)。隔水管系统100/注入系统200实现了进入图3a-图 3g所描述的任意隔水管系统内部的管线，并且使得所述管线可以设置在水上 与隔水管的底部之间任意的位置。隔水管系统100和注入系统200可以在没 有SBOP的情况下使用，由此实质地降低了成本，并且实现了图3g所示的 技术。在图3g中描述的隔水管系统还示出了将注入系统200移动至隔水管 中更高的位置。
如上所述，隔水管系统100和注入系统200可以互相连通形成其他的传 统隔水管柱。隔水管系统100/注入系统200提供用于使海洋隔水管承压至其 最大承压能力的装置，并且易于实现隔水管中的流体密度的变化。注入系统 200包括隔水管短节，以用于将流体注入到具有隔离阀的隔水管中。隔水管 系统100包括带有内隔水管适配件的隔水管短节，压力测试喇叭口，安全装 置，带有用于改变泥浆流向的阀的出口，以及带有用于容置RCD的密封孔 的接头。描述了流体易于输送至下部注入短节(注入系统200)中。详细描 述了一种方法，其用于调节在隔水管中的密度，以提供较大范围的操作压力 和密度，从而实现控制压力钻井、双密度或双梯度钻井以及欠平衡钻井。
此外参照图12-图31，其示意性和示例地示出了隔水管系统100的可选 结构。图12-图31的隔水管系统100包括许多构件，所述构件在许多方面与 上述的构件相似或者可替换上述构件。
在图12和图13中，示例性示出了隔水管柱206中的阀模块202的安装。 图12示出了进行输送且设置在隔水管柱206的阀模块壳体280中的阀模块 202，图13示出了已经固定且密封在壳体280中之后的阀模块202。
壳体280示出为隔水管柱206的分离的部件，但是在其他实施例中，壳 体可以与其他模块化壳体268、282、284、306(随后进行说明)形成为一体， 并且可以与图8和图9示出的隔水管部件30的结构相似。隔水管柱206可 以对应于在图11的过程与装置线路图中的隔水管柱84。
壳体280提供用于在隔水管柱206中近似定位阀模块202的位置240。 在此示例中，壳体280包括用于在隔水管柱206中固定和密封阀模块202的 内部闩锁轮廓件(profile)262和密封孔328。
阀模块202包括锚固装置208，所述锚固装置208具有用于接合轮廓件 262的可径向向外延伸的闩锁构件254；以及密封件344，用于密封在密封孔 328中。图13示出的阀模块202为在构件254已经延伸成与轮廓件262接合、 并且密封件344与密封孔328密封地接合之后的状态。
如果需要的话可以使用阀模块202的其他结构。例如，如图30和图31 所示，闩锁构件254可以由设置在隔水管柱206外部的致动器278代替，以 使得闩锁构件选择性地与在阀模块202上形成的外部轮廓件270接合。通过 上述海底控制系统119、304，控制盒301和/或水上控制系统18可以控制致 动器278。
阀模块202选择性控制流体是否流过流体通道204，所述流体通道204 纵向穿过隔水管柱206而形成。如图12和图13所示，阀模块202包括通过 外部连接至壳体280的液压控制管线316操作的球阀，但是如果需要的话也 可以使用其他类型的阀构件(例如挡板阀、电磁阀等)。通过上述的海底控 制系统304、控制盒301和/或水上控制系统18可以控制阀模块202的操作 (例如打开或关闭阀)。
借助阀模块202可以执行多种操作。例如，阀模块202可以用于对隔水 管柱206的多个部位进行压力测试、用于对环状密封模块222、224、226(随 后说明)进行压力测试、用于在欠平衡钻井或控制压力钻井期间(例如在替 换钻头348期间等，见图22)或者在安装完井设备350(见图31)期间便于 井筒346中的控制。
以下参照图14和图15，其示例性示出了环状密封模块224安装在隔水 管柱206中的壳体284中。在图14中，环状密封模块224正被输送至壳体 284中，在图15中，示出了在已经固定且密封在壳体中之后的环状密封模块。
壳体284提供用于在隔水管柱206中定位环状密封模块224的位置244。 在此示例中，壳体280包括用于在隔水管柱206中固定和环状密封模块224 的内部闩锁轮廓件266和密封孔332。壳体284可以为隔水管柱206的分离 的组件，或者可以与隔水管柱的任意其他壳体、部件或部分一体地形成。
环状密封模块224包括锚固装置250，所述锚固装置250具有用于接合 轮廓件266的、可径向向外延伸的闩锁构件258；以及密封件352，用于密 封在密封孔332中。图15示出了在构件258已经延伸成与轮廓件266接合、 并且密封件352与密封孔332密封地结合之后的环状密封模块224。
如果需要的话可以使用环状密封模块224的其他结构。例如，如图30 和图31所示，闩锁构件258可以由设置在隔水管柱206外部的致动器278 代替，以使得闩锁构件选择性地与在环状密封模块224上形成的外部轮廓件 274接合。通过上述的海底控制系统119、304，控制盒301和/或水上控制系 统18可以控制致动器278。
环状密封模块224选择性控制流体是否流过环状空间228，所述环状空 间228在隔水管柱206与位于流体通道204(见图22)中的管状柱212之间 形成。如图14和图15所示，环状密封模块224包括响应于施加至外部连接 到壳体284的液压控制管线318的压力而操作的、可径向延伸的密封件218。
环状密封模块224还包括轴承组件324，所述轴承组件324使得当密封 件与管状柱接合并且管状柱在流体通道204中转动时(例如在钻井操作期 间)，密封件218可以连同管状柱212一起转动。通过外部连接至壳体284 的润滑剂供给管线322对轴承组件324供给润滑剂。如果需要的话可以使用 润滑剂回流管线326(见图23)，以实现润滑剂与轴承组件324之间的循环。
环状密封模块224为上述主动RCD 50的可选形式或者可以代替上述主 动RCD 50。通过上述的海底控制系统304和控制盒301和/或水上控制系统 18可以控制环状密封模块224的操作。
以下参照图16和图17，其示例性示出了环状密封模块222安装在隔水 管柱206中的壳体282中。在图16中，环状密封模块222正被输送到壳体 282中，在图17中，示出了已经固定且密封在壳体中之后的环状密封模块。
壳体282提供用于在隔水管柱206中近似定位环状密封模块222的位置 242。在此示例中，壳体282包括用于在隔水管柱206中固定和密封阀模块 222的内部闩锁轮廓件266和密封孔330。壳体282可以为隔水管柱206的 分离的组件，或者可以与隔水管柱的任意其他的壳体、部件或部分一体地形 成。
环状密封模块222包括锚固装置248，所述锚固装置248具有用于接合 轮廓件266的、可径向向外延伸的闩锁构件256；以及密封件354，用于密 封在密封孔330中。图17示出了在构件256已经延伸成与轮廓件266接合、 并且密封件354与密封孔330密封地结合之后的环状密封模块222。
如果需要的话可以使用环状密封模块222的其他结构。例如，如图30 和图31所示，闩锁构件256可以由设置在隔水管柱206外部的致动器278 代替，以使得闩锁构件选择性地与在环状密封模块222上形成的外部轮廓件 272接合。通过上述的海底控制系统120、304，控制盒303和/或水上控制系 统18可以控制致动器278。
环状密封模块222选择性控制流体是否流过环状空间228，所述环状空 间228在隔水管柱206与位于流体通道204(见图22)中的管状柱212之间 形成。如图16和图17所示，环状密封模块224包括用于密封接合管状柱212 的柔性密封件216。
环状密封模块222还包括轴承组件324，所述轴承组件324使得当密封 件与管状柱接合并且管状柱在流体通道204中转动时(例如在钻井操作期间) 密封件216可以连同管状柱212一起转动。通过上述的关于环状密封模块224 的润滑剂供给管线和润滑剂回流管线可对轴承组件324供给润滑剂。
环状密封模块222为上述主动RCD 58的可选形式或者可以代替上述主 动RCD 58。通过上述的海底控制系统304和控制盒301和/或水上控制系统 18可以控制环状密封模块222的操作。
以下参照图18，其示出了当安装在与隔水管柱206连通的壳体268中时 的管状柱锚固装置210。锚固装置210包括与在壳体268中形成的内部轮廓 件358接合的闩锁构件356。此外，密封件214密封在形成于壳体268中的 密封孔360中。
壳体268可以为隔水管柱206的分离的组件，或者可以与隔水管柱的任 意其他壳体、部件或部分一体地形成。在隔水管系统100的这种结构中，壳 体268优选设置在用于其他模块202、222、224、226的位置240、242、244、 246的上方，以使得锚固装置210和密封件214可以用于对隔水管柱206和 其他模块进行压力测试。
在一个压力测试过程中，锚固装置210和密封件214可以被输送且安装 在隔水管柱206中，所述隔水管柱206具有从锚固装置向下延伸并穿过任意 环状密封模块222、224、226，但不穿过阀模块202的管状柱212的部分。 图19示例性示出了这种结构。
应该注意的是，在图19中，管状柱212从锚固装置210(图19中未示 出)向下延伸，穿过环状密封模块222、224，并进入到阀模块202上方的流 体通道204。管状柱212并不延伸穿过阀模块202。
锚固装置210的作用在于：在压力测试过程中，当在环状密封模块222、 224、226和阀模块202上施加压差时防止管状柱212的位移。在锚固装置 210上的密封件214还用于密封流体通道204。压力可以从远程位置(例如 水上设施)通过管状柱212被输送至锚固装置210下方的流体通道204。
阀模块202可以通过在关闭的阀模块上借助对管状柱212施加压差来进 行压力测试。在图19的结构中，可以通过管状柱212对隔水管柱206在关 闭的阀模块202与环状密封模块224之间的部分(其中密封件218已经启用 以密封地接合管状柱)施加压力。该施加的压力还可以实现环状密封模块224 和隔水管柱206的位于关闭的阀模块202与环状密封模块224之间的部分上 的压差的应用。发现的任何压力泄漏会表现为阀模块202、隔水管柱206部 分或环状密封模块224的结构或密封故障。
为了对环状密封模块222和位于环状密封模块222、224之间的隔水管 柱206的部分的压力测试，环状密封模块224的密封件218可以操作与管状 柱212脱离。以此方法，通过管状柱212施加至流体通道204的压力会导致 压差施加在环状密封模块222和隔水管柱206的位于环状密封模块222、224 之间的部分上。
可选地，或者额外地，管状柱212可以设置成，其下端部位于环状密封 模块222、224之间，在这种情况下，密封件218的操作不会影响施加在环 状密封模块222或隔水管柱206的位于环状密封模块222、224之间的部分 上的压差。
如果打开阀模块202，那么通过管状柱212施加的压力可以用于对环状 密封模块222和/或环状密封模块224下方的隔水管柱206的部分进行测试的 压力。以此方式，可以验证隔水管柱206的在欠平衡钻井或控制压力钻井期 间承受巨大压差的部分的压力密封性。
应该注意的是，通过管状柱212施加至流体通道204的压力可以根据需 要为压力增加或压力减小。此外，由于通过管状柱212施加的压力所导致的 压差也可以用于对隔水管柱206的多个组件(包括但不限于与隔水管柱相关 联的阀、管线、储能器、节流装置、密封件、控制系统、传感器等)进行压 力测试。
尽管图19的结构中示出了设置在锚固装置210下方的环状密封模块 222、设置在环状密封模块222下方的环状密封模块224，以及设置在环状密 封模块224下方的阀模块202，应该易于理解的是，可以在不脱离本发明精 神的情况下使用这些组件的各种设置以及这些和其他组件的不同组合。例 如，代替用在隔水管系统100中的各个环状密封模块222、224，可以仅使用 一个环状密封模块222或环状密封模块224，可以使用两个环状密封模块222 或环状密封模块224，可以使用环状密封模块226(随后进行说明)代替环 状密封模块222、224两者或者两者之一，可以使用任意数目的环状密封模 块或环状密封模块的组合，上述环状BOP 42可以用于代替环状密封模块 222、224、226等。
以下参照图20，环状密封模块222示出为安装在通过管状柱212输送的 隔水管柱206中。在管状柱212下端的钻头348防止环状密封模块222从管 状柱的下端脱落。
优选地，闩锁构件256和轮廓件264的类型为在模块222通过隔水管柱 206移位时能够选择性地彼此接合。这就是说，闩锁构件256和轮廓件264 可以彼此“键入”，以使得闩锁构件256不会与隔水管柱206中的任何其他 轮廓件(例如轮廓件262、266、358)操作接合，并且轮廓件264不会通过 任何其他的闩锁构件(例如闩锁构件254、258、356)进行操作接合。为此 目的的一个适当的“键入”系统为美国德克萨斯州休斯顿的Halliburton Engineering Services，Inc.公司销售的SELECT-20(TM)系统。
使用这种“键入”系统的一个优点在于，在每个模块位置240、242、244、 246处的隔水管柱206的最小内部尺寸ID至少可以与在隔水管柱的相对端连 接件232、234之间的隔水管柱的最小内部尺寸相同。如果直径不再逐渐减 小的部件用于定位隔水管柱206中的模块202、222、224、226，这将不再是 必需的。
一旦环状密封模块222已经安装在隔水管柱206中，或者如图20所示， 通过管状柱212进行输送，或通过如图16所示，通过使用操作工具，密封 件216可以安装在环状密封模块中或通过由管状柱212输送密封件从环状密 封模块收回。
闩锁构件257使得密封件216可以单独地安装在环状密封模块222中或 从环状密封模块222取回。闩锁构件257可以例如与闩锁构件256相同或相 似，所述闩锁构件256用于在隔水管柱206中固定环状密封模块222。
在一个优选的方法中，环状密封模块222可以通过操作工具安装且固定 在隔水管柱206中，而无需在模块中设有密封件216。因此，当其上设有钻 头348的管状柱212下降穿过隔水管柱206时，密封件216可以通过管状柱 进行输送，以及安装且固定在环状密封模块222中。当管状柱212和钻头348 从隔水管柱206收回时，密封件216也可以收回。
这种方法可以用于例如通过设置用于在环状密封模块中密封的闩锁构 件或其他锚固装置来安装和收回在此处所描述的任意其他环状密封模块 224、226上的密封件218、220。密封件216、218、220也可以通过其他类 型的输送装置(例如操作工具、测试工具、其他的管状柱等)单独地进行输 送、安装和/或收回。
可以以任意的顺序和任意的组合安装环状密封模块222、224和/或226， 并且可以以任意的顺序和任意的组合单独地安装和/或从隔水管柱收回密封 件216、218和/或220。例如，两个环状密封模块(例如如图21所示的环状 密封模块222、224)可以安装在隔水管柱206中，随后密封件216、218可 以通过管状柱212进行传输(一同或者单独地)并且固定在各个环状密封模 块。选择性地使用闩锁构件257使得适当的密封件216或218可以选择性安 装在其各自的环状密封模块222、224中。
以下再参照图21，其示出了环状密封模块222通过管状柱212从隔水管 柱206收回。随着闩锁构件256与轮廓件264脱开，环状密封模块222可以 连同管状柱212一起从隔水管柱206中脱开(例如通过钻头348防止环状密 封模块从管状柱的下端脱落)，从而不需要单独的下钻来收回环状密封模块。 这种方法还使得在管状柱212进入井的下钻之间(例如在替换钻头348期间) 可以方便地替换密封件216，或者其他对于环状密封模块222执行的维修保 养。
应该注意的是，任何其他的模块202、224、226也可以通过管状柱212 输送到隔水管柱206中，并且也可以通过管状柱从隔水管柱取回任何其他的 模块。在以下进行说明的一个示例中(见图30)，可以同时通过管状柱212 从隔水管柱206取回多个模块。
以下再参照图22，其示例性示出了隔水管系统100，其中管状柱212在 隔水管柱206的流体通道204中转动，从而在钻井操作期间对井筒346进行 钻井。环状密封模块222的密封件216与管状柱212密封地接合且转动，并 且环状密封模块224的密封件218与管状柱密封地接合且转动，从而密封环 状空间228。在这方面，环状密封模块222可以用作环状密封模块224的备 份。
钻井液回流管线342在此示例中与环状密封模块224下方的流体通道 204流体地连通。沿着管状柱212向下循环的钻井液通过管线342(在钻井 操作期间连同切屑、流体混合物150和/或地层流体等一起)回流至水上。
管线342可以对应于上述的管线88或194，并且多个阀(例如阀113、 114、115、116、121、122、133、134)、节流装置(例如节流装置112、117、 123、132)、传感器(例如传感器111、118、124、131)等可以连接至管线 342以调节流过所述管线的流体、调节施加至流体通道204的反压力以保持 不变或选择性地改变井筒346中的压力等。图21中示出了管线342，其连接 至隔水管柱206的位于环状密封模块222、224之间的部分，从而说明可以 根据本发明的原理使用多个用于设置管线的位置。
另一管线362可以与流体通道204流体地连通，例如与环状密封模块 222、224之间的环状空间228连通。所述管线362可以用于降压(在这种情 况下，所述管线可以对应于上述的管线95)，以监视在环状空间228中的压 力、用作可选择的钻井液回流管线、或用于其他任意目的。管线362可以根 据需要在沿着隔水管柱206的任何所需的位置处与流体通道204流体地连 通。
以下再参照图23，其示例性示出了沿着隔水管柱206的凸缘连接件的一 个示例，从而说明在隔水管系统仍然可以通过传统的转盘RT进行装配的同 时如何能够容置多个管线。该附图为沿着图18的线23-23所取。应该注意的 是，增压管线BL、节流管线CL、压井管线KL、井控制装置180以及海底 BOP液压供给管线364是常用的，因此不再对其进行赘述。
钻井液回流管线342通常安装在凸缘连接件的通常不使用的部分上。注 入管线11和液压供给管线9，以及润滑剂供给管线322和回流管线326，降 压管线362和电线20、89、186、192设置在凸缘连接件的外部，但是仍然 在使得隔水管柱206可以通过转盘RT安装的封装之内。如果需要的话，液 压回流或平衡管线182也可以设置在凸缘连接件的外部。
以下再参照图24和图25，其示例性示出了一种方式，由此可以实现通 向隔水管柱206中的流体通道204的紧凑的外部连接。在此示例中，在钻井 液回流管线342与流体通道204之间形成了多个连接，但是应该理解的是， 这种连接可以在流体通道与任意一个或多个外部管线(例如降压管线362、 注入管道11等)之间形成。
应该注意的是，三组合阀310和致动器314在回流管线342与各个弯曲 的隔水管端口连接件366之间互连。这些阀310和致动器314可以对应于上 述的各个阀(例如阀113、114、115、116、121、122、133、134)和节流装 置(例如节流装置112、117、123、132)。通过如图24和图25设置阀310 和致动器314，隔水管柱206变得更加紧凑并且可以通过传统的转盘RT移 位。
以下再参照图26A-图26E，其示例性示出了隔水管系统100的组件的多 种设置，应该注意的是，本发明并不局限于此处描述的任何具体的实施例。
在图26A中，模块壳体268、306、282、284、280在隔水管柱206的上 端部附近连续地连接。这种设置的优点在于：所需的用于连接至水面的液压 管线和电线较短，并且使得壳体268、306、282、284、280可以一体地构造 成隔水管柱的单个部件并且可以共用组件(例如储能器等)。然而，壳体268、 306、282、284、280下方的隔水管柱206的大部分会在例如控制压力钻井期 间承压，这在一些情况下是不期望的。
在图26B中，用于阀模块202和环状密封模块222、224的壳体280、 282、284沿着隔水管柱206设置在近似中间的位置。这减少了隔水管柱206 承压的部分，但是增加了通向这些模块的液压管线和电线的长度。
在图26C中，壳体268、306、282、284、280沿着隔水管柱206以另外 一种方式分布，即，阀模块壳体280恰好在通向海底井口结构236的柔性接 头FJ上方，所述柔性接头FJ位于隔水管柱的下端部连接件234处。这种设 置使得阀模块202可以用于基本上将所有的隔水管柱206与下方的井隔离。
在图26D中，壳体268、306、282、284、280在柔性接头FJ上方彼此 连续地设置。如同图26C的结构一样，这种设置使得阀模块202可以用于近 似将所有的隔水管柱206与下方的井隔离，并且还近似减小隔水管柱在控制 压力钻井期间承压的部分。
图26E的设置与图26D的设置十分相似，只是柔性接头FJ设置在壳体 268、306、282、284、280上方。这种设置的优点在于：在控制压力钻井期 间柔性接头FJ不需要承压。
柔性接头FJ可以可选地设置在任意壳体268、306、282、284、280之 间，以及沿着隔水管柱206的任意位置。隔水管系统100的一个优点在于， 其能够在需要中间柔性接头FJ并且需要隔水管填充阀的深水钻井操作中使 用承压隔水管。
尽管在图26A-图26E中示出了用于环状密封模块226、224、222的每 个壳体306、282、284，应该理解的是，可以使用这些壳体其中任意之一或 这些壳体的组合进行替换。还可以以与图26A-图26E中示出的顺序不同的 顺序设置多个268、306、282、284、280。
以下再参照图27，其以等轴视图示例性示出了隔水管柱206的部分308， 从而可以更加有利地获得能够通过传统的转盘RT安装的隔水管柱的紧凑结 构。
在该附图中，再次示出了与图24和图25相关的上述外部连接的阀310、 致动器314和连接件366。此外，示出了外部连接至隔水管部308的储能器 312。该储能器312可以对应于上述任意的致动器5、15、56。
以下再参照图28，其示例性示出了作为隔水管柱206的一部分的、安装 在壳体306的密封孔334中的环形密封模块226。可以额外地使用环形密封 模块226，或可以代替任意其他的环形密封模块222、224、上述的主动RCD 50或被动RCD 58。
环形密封模块226包括多组密封件220，以用于当管状柱在流体通道204 中转动时密封地结合管状柱212。因此密封件220可以当管状柱212在流体 通道204中转动时以及当管状柱在流体通道204中不转动时密封环状空间 228。
与其他环形密封模块222、224的密封件，连同管状柱212一起转动的 主动RCD 50和被动RCD 58相比，环形密封模块226的密封件220不与管 状柱一起转动。相反地，当管状柱212在密封件中转动时密封件220保持静 态。
润滑剂/密封剂(例如粘性润滑脂等)可以通过端口368从隔水管柱206 的外部注入到密封件220之间，以由此提供润滑来减少密封件与管状柱212 之间的摩擦，并且增强密封剂的压差密封性能。传感器340可以用于监视密 封件220的性能(例如检测是否发生泄漏等)。
在公开号为WO 2007/008085的PCT专利文献中进一步详细描述了一些 方面与环形密封模块226的密封件220相似的密封件。该文献的全部公开内 容在此通过引用而合并在本发明中。
尽管在图28中示出了三组密封件220，其中每组有三个密封件，然而根 据本发明的原理可以使用任意数目的密封件和任意数目组的密封件。
锚固装置252用于在壳体306中在适当的位置246固定环形密封模块 226。每个锚固装置252包括用于与形成于环形密封模块226上的外部轮廓 件276接合的致动器278和闩锁构件260。
隔水管柱206外部的致动器278可方便用于模块226与远程位置的固定 和脱开。在一个实施例中，通过致动器278的适当操作，可以方便地将一个 或多个模块226安装到管状柱212上和/或从管状柱212上收回。
通过上述海底控制系统120、304和控制盒302或303，和/或水上控制 系统18可以控制致动器278的操作。通过上述海底控制系统304和控制盒 302或303，和/或水上控制系统18可以控制环形密封模块226的操作(例如 润滑剂/密封剂的注入，传感器340的监视等)。
以下再参照图29，其示例性示出了隔水管系统100的一个示例，其中， 在隔水管柱206中安装有多个环形密封模块226。如图29所示，第二上部环 形密封模块226通过管状柱212被输送到隔水管柱206中。上部模块226通 过径向加大(外部翻倒)的接头370支撑在管状柱212上。当上部模块226 适当地设置在壳体306中时，操作致动器278以将上部模块固定至适当的位 置。
其优点在于，这种方法实现了通过管状柱212安装一个或多个环形密封 模块226，而不需在隔水管柱206中，和/或在正常的钻井操作期间额外的下 钻。例如，如果在钻井操作期间观察到下部模块226的密封件220处于或接 近所述密封件的设计寿命的尽头(也许可以通过传感器340的信号得知)， 通过仅在连接下一个接头370时将模块安装在管状柱上，即可以通过管状柱 212将另外的模块226输送到隔水管柱206中。
以此方式，不会干扰钻井操作，并且不必从隔水管柱206收回管状柱212， 从而确保环状空间228的连续密封。这种方法不限于用于钻井操作，也可以 用于其他操作期间，例如完井操作或增产操作。
以下再参照图30，其示例性示出了隔水管系统100具有通过管状柱212 同时从隔水管柱206收回的多个模块202、222、224。外部致动器278的使 用在此示例中特别有利，因为外部致动器278使得所有的模块202、222、224 可以快速方便地从隔水管柱206脱开以便收回。
如图30所示，钻头348支撑管状柱212上的模块202、222、224，以从 隔水管柱206收回。然而，如果需要的话也可以使用其他用于支撑管状柱212 上的模块202、222、224的装置。
在紧急情况中，例如在恶劣天气条件下，期望能够快速取回管状柱212 并安装挂钻具(hang-off tool)。外部致动器278的使用使得可以快速方便地 完成这种操作。
在一个或多个致动器278无法适当作用的情况中，可以使用传统的海底 遥控潜水器(ROV)320来操作致动器278。如上所述，ROV 320也可以用 于对海底控制系统119、120、142、304进行维修，并且执行其他任务。
图30也示出了各个模块202、222、224的传感器230、336、338。传感 器230、336、338可以用于监视参数，例如压力、温度或其他显示每个模块 202、222、224性能的特性。外部连接件372可以用于将传感器230、336、 338连接至控制系统304、18。
以下再参照图31，其示例性示出了在通过隔水管柱206安装完井设备 350期间的隔水管系统100。由于模块202，222，224提供有通过隔水管柱 206的较大的孔口，因此，完井设备的许多物件均可通过所述模块安装。
如图31所示，完井设备350包括割缝衬管。然而，应该理解的是，根 据本发明的原理，可通过模块202、222、224安装其他类型的完井设备和完 井设备的组合。
在安装完井设备350期间，当在阀模块上方装配完井设备且输送到隔水 管柱206中时，阀模块202可以初始为关闭的。在完井设备350位于上部隔 水管柱206中，并且一个或多个环状密封模块202、222、224围绕管状柱212 在完井设备上方密封环状密封空间228之后，可以打开阀模块202以使得完 井设备和管状柱可以安全地输送到井筒346中。
在这种类型的操作中，环状密封模块与阀模块202之间的间距应该足够 长以容置完井设备350的长度。例如，为此目的可以使用与图26C所示的结 构相似的结构。
以下参照图32，其示例性示意地示出了隔水管系统100的另一结构，其 中注入管道11连接至钻井液回流管线342。因此，代替将流体混合物150直 接注入到隔水管柱206中的环状空间228或流体通道204，在图32的结构中， 流体混合物被注入到钻井液回流管线342。
以此方式，可以防止例如与在隔水管柱206中形成气泡(gas slug)相关 地问题。海底节流装置112、117、123或132可以仍然用于调节环状空间228 上的反压力，并且进而调节井筒346上的反压力(例如在控制压力钻井期间)， 并且仍然可以保留双密度和双梯度钻井的优点，而不会有可变密度流体或气 体流过海底节流装置。
如图32所示，流体混合物150从注入管道11在出口/入口44处被注入 入节流装置117和阀115、116下游的钻井液回流管线342中。然而，这同 样可以在任意出口/入口40、45或54的下游完成。
在图32示出的结构的另一特征中，流体混合物150可以沿着回流管线 在多个不同位置注入到钻井液回流管线342中。阀347沿着回流管线间隔开 的位置在注入管道11与回流管线342之间连接。因此，在用于气升 (gas-lifting)或者其他使用双密度或双梯度钻井技术的隔水管系统100中， 在出口/入口44与水上钻机结构238之间的回流管线342的所有位置或任意 位置可实现很大程度的灵活性。
可以通过上述海底控制系统142控制阀374。图32示出的注入系统可以 代替上述的注入系统200，或者两者可以彼此协助地操作。图32的注入系统 可以使用与阀4a、4b相似的阀，与节流装置14相似的节流装置，与止逆阀 8相似的止逆阀，以及与上述传感器21相似的传感器。
应该注意到的是，以上说明给出了在隔水管系统结构、钻井方法等领域 的许多改进。隔水管系统100使得管状柱212可以在压力下在多种不同类型 的钻井操作(例如欠平衡钻井(UBD)、控制压力钻井(MPD)和普通钻井 操作)中在井中进出。隔水管系统100使得多种内部模块202、222、224、 226和锚固装置210可以在管状柱212中工作，以及通过液压和/或机械方法 锁固在适当的位置。内部模块202、222、224、226用于环状隔离、井隔离、 管转动、流体转向、流体动态控制、以及将控制的流体注入到回流管线342 和/或隔水管柱206中。
隔水管系统100可以在需要中间柔性接头FJ且需要供水管填充阀的深 水钻井操作中使用承压隔水管。
隔水管系统100可以通过关闭阀模块202将井筒346与水上隔离。这使 得可以使用长的完井工具柱(例如完井设备350)、底孔组件等，同时仍然 保持返回水上的多个流体路径，以继续进行控制压力钻井操作。
通过设置在海底和回流管线342中的节流装置112、117、123、132以 及水上油嘴管汇CM，隔水管系统100可以在双梯度钻井、欠平衡钻井、控 制压力钻井和普通钻井操作中具有灵活性。海底节流系统和水上节流系统可 以连接或者完全作为冗余。这消除了在井控制操作期间在回流管线342中的 双梯度流体(例如流体混合物150)的复杂性。
隔水管系统100实现了双梯度操作，而不必将钻井液从海床泵送至水上 及清除井底反压力，能够沿着通向水上的回流管线342设置多个注入位置， 以及可沿着从滑动接头SJ至下水管隔离总成LMRP的隔水管柱206的任意 位置灵活地设置内部模块202、222、224、226。
隔水管系统100能够将多个环状密封模块222、224、226以它们的任意 组合的形式安装至隔水管柱206中。模块222、224、226中的密封件216、 218、220可以是主动或被动的控制系统或井筒压力操作以及转动或静态的。 模块壳体268、280、282、284、306可以容置由任意制造商提供的模块，所 述模块适当地构造成分别用于内部轮廓件/密封孔等。
隔水管系统100实现了当移除模块202、222、224、226时穿过隔水管 柱206的全井眼，因此对于浮式钻井船的通常操作或过程没有任何限制。在 紧急情况中，可以快速取回模块202、222、224、226并且操作人员可以通 过隔水管柱206运行传统的挂钻具。
隔水管系统100使得所有的模块壳体268、280、282、284、306可以通 过转盘RT配置，如同普通隔水管部件。优选对于操作人员不需要在用于隔 水管系统100的钻机238的月池区域连接或安装设备。
隔水管系统100用于通过传感器21、111、118、124、131、340、336、 338、230连续地监视流速、压力、温度、阀位置、节流装置位置、阀密封性 (例如通过监视阀上的压差)。传感器连接至海底和水上控制系统119、120、 304、142、18、19，以用于监视和控制隔水管系统100的所有重要的方面。
如果需要的话，隔水管系统100可以进行内隔水管36的设置，以便增 加环状密封模块222、224、226下方的隔水管柱206的压差能力。
隔水管系统100可以使用保护套筒35、48，以在没有安装各个模块时保 护隔水管柱206中的端口和密封孔328、330、332、334、360。保护套筒35、 48的内径优选至少与隔水管柱206中的传统隔水管接头的内径相同。
隔水管系统100使得环状密封模块222、224和/或226可以以任意顺序 和任意组合安装。环状密封模块222、224和/或226可以全部设置在滑动接 头SJ下方。
闩锁轮廓件358、262、266、264或闩锁致动器278和轮廓件270、272、 274、276以及密封孔328、330、332、334可以标准化，以实现在不同模块 之间和在不同类型模块之间的可互换性。
阀模块202可以在隔水管系统100中的井口结构236和/或BOP模块42 处与全封闭BOP相关地使用，以实现隔水管柱206中的井筒346与水上之 间的隔离。
具体地，上述说明描述了一种隔水管系统100，其可以包括阀模块202， 所述阀模块202可以选择性允许流体流经流体通道204和防止流体流经流体 通道204，所述流体通道204纵向延伸穿过隔水管柱206。
锚固装置208能够可拆卸地将阀模块202固定在流体通道204中。锚固 装置208可以在隔水管柱206外部的海底位置进行作用。
另一个锚固装置210能够可拆卸地将管状柱212固定在流体通道204中。 锚固装置210可以在隔水管柱的位于阀模块202与密封件214、216、218或 220之间的、位于管状柱212与隔水管柱206之间的部分的压力增加时，防 止管状柱212相对于隔水管柱206的位移。
环状密封模块222、224或226可以密封隔水管柱206与管状柱212之 间的环状空间228。锚固装置210可以在隔水管柱的位于阀模块202与环状 密封模块222、224或226之间的部分的压力增加时，防止管状柱212相对 于隔水管柱206的位移。
如上所述，隔水管系统100可以包括一个或多个环状密封模块222、224、 226，所述环状密封模块密封流体通道204中的、隔水管柱206与管状柱212 之间的环状空间228。环状密封模块222、224或226可以包括一个或多个密 封件216、218、220，当管状柱在流体通道204中转动时所述密封件密封抵 靠管状柱212。密封件216、218可以随同管状柱212转动。当管状柱212 在密封件220内转动时，该密封件220可以在隔水管柱206中保持静止。密 封件218可以选择性地径向延伸到与管状柱212密封地接触。
隔水管系统100可以包括至少一个传感器230，所述传感器感测用于监 视阀模块202的操作的至少一个参数。
已经进行说明的对隔水管柱206进行压力测试的方法可以包括以下步 骤：将阀模块202安装至延伸穿过隔水管柱206的内部纵向流体通道204中； 关闭阀模块202以由此防止流体流过流体通道204；以及在关闭的阀模块202 上施加压差，由此至少对隔水管柱206的一部分进行压力测试。
安装步骤可以包括将阀模块202固定在设置于隔水管柱206的相对端部 连接件232、234之间的流体通道204的一部分中。下部端部连接件234可 以将隔水管柱206固定至海底井口结构236，上部端部连接件232可以将隔 水管柱206固定至钻机结构238。上部端部连接件232可以牢固地将隔水管 柱206固定至钻机结构238。
所述方法还可以包括将环状密封模块222、224或226安装至流体通道 204中的步骤，其中环状密封模块用于密封在隔水管柱206与设置在流体通 道204中的管状柱212之间的环状空间228。施加压差步骤可以包括：使流 体通道204中的位于阀模块202与环状密封模块222、224或226之间的部 分的压力增加。
所述方法还可以包括将另一环状密封模块222、224或226安装至流体 通道204中的步骤，其中第二环状密封模块用于密封在隔水管柱206与设置 在流体通道204中的管状柱212之间的环状空间228。施加压差步骤还可以 包括：使阀模块202与环状密封模块222、224或226之间的部分流体通道 204中的压力增加。
所述方法还可以包括：使第一与第二环状密封模块222、224和/或226 之间的隔水管柱206中的压力增加的步骤，由此对第一环状密封模块与第二 环状密封模块之间的隔水管柱进行压力测试。
在施加压差的步骤中，隔水管柱206的进行压力测试的部分可以位于阀 模块202与固定至井口结构236的隔水管柱206的端部连接件234之间。
所述方法还包括以下步骤：将管状柱212输送至流体通道204中；以及 在流体通道中的适当的位置处密封且固定管状柱，由此防止流体流过隔水管 柱206与管状柱212之间的环状空间228，并且施加压差的步骤还可以包括： 通过管状柱212对隔水管柱206的设置在阀模块202与管状柱212密封且固 定在流体通道204中的位置之间的部分施加增加的压力。
所述方法还可以包括在施加压差的步骤期间使用至少一个传感器111、 118、124和/或131来监视隔水管部件中的压力的步骤。
还描述了一种构造隔水管系统100的方法。所述方法可以包括以下步骤： 在纵向延伸穿过隔水管柱206的流体通道204中安装阀模块202，阀模块202 用于选择性控制流体是否流过流体通道204；以及在流体通道204中安装至 少一个环状密封模块222、224和/或226，环状密封模块用于防止流体流过 隔水管柱206与设置在流体通道204中的管状柱212之间的环状空间228。
所述方法包括提供用于将阀模块202密封且固定在流体通道204中的内 部位置240的步骤，以及提供用于将环状密封模块222、224、226密封且固 定在流体通道中的另一位置242、244和/或246的步骤，其中在每个位置240、 242、244、246处隔水管柱206的最小内径ID至少与管状柱的相对地端部连 接件232、234之间的管状柱的最小内径一样大。
安装阀模块202和环状密封模块222、224、226步骤还可以分别包括： 致动锚固装置208、248、250、252以将各个模块相对于隔水管柱206固定。 致动步骤可以包括将各个模块202、222、224、226的闩锁构件254、256、 258、260与形成于隔水管柱206中的对应的内部轮廓件262、264、266接合。 致动步骤可以包括移位各个闩锁构件254、256、264、266从而与形成于各 个模块202、222、224、226上的对应的外部轮廓件270、272、274、276接 合，其中隔水管柱206外部的各个致动器278进行各个闩锁构件254、256、 264、260的移位。
所述方法可以包括以下步骤：将作为隔水管柱206的一部件的阀模块壳 体280互连；以及将作为隔水管柱的一部件的环状密封模块壳体282、284 和/或306互连。每个互连步骤可以包括通过转盘RT移位各个模块壳体280、 282、284、306。移位步骤可以包括通过转盘RT以外部连接至各个模块壳体 280、282、284、306的阀113、114、115、116、121、122、133和/或134 与储能器56中的至少其中之一移位各个模块壳体280、282、284、306。
隔水管柱206可以包括具有至少一个阀310、113、114、115、116、121、 122、133和/或134，至少一个储能器312和/或56以及至少一个致动器314 和/或278的部分308或部件30，所述阀、储能器和致动器外部连接至用于 操作阀模块202和环状密封模块222、224和/或226的隔水管部件。所述方 法还可以包括通过转盘RT由外部连接的阀310、113、114、115、116、121、 122、133和/或134，储能器312和/或56以及致动器314和/或278移位隔水 管部分308或部件30的步骤。
所述方法可以包括将液压供给管线90、316、318外部连接至隔水管柱 206以操作阀202和环状密封模块222、224和/或226的步骤，以及将液压 供给管线连接至隔水管柱206外部的海底液压控制系统304的步骤。所述方 法还可以包括通过海底遥控潜水器320替换液压控制系统304的步骤。
所述方法可以包括将在海底液压控制系统304与海上液压控制系统18 之间的液压供给管线90和电控制管线89连接的步骤。在电控制管线89中， 可以多路传输用于操作海底液压控制系统304以选择性供给液压流体从而操 作阀模块202和环状密封模块222、224和/或226的信号。
所述方法可以包括将至少一条润滑剂供给管线53或322外部地连接至 隔水管柱206以对环状密封模块222、224的轴承组件324进行润滑的步骤。 所述方法可以包括将至少一条润滑剂回流管线326外部地连接至隔水管柱 206以使来自轴承组件324的润滑剂回流的步骤。
环状密封模块222、224、226包括至少一个密封件216、218、220，当 管状柱在流体通道204中转动时，所述密封件密封抵靠管状柱212。密封件 216或218可以随同管状柱212一同转动。当管状柱212在密封件220中转 动时，密封件220可以在隔水管柱206中保持静止。密封件218可以选择性 地径向延伸到与管状柱212密封地接触。
安装阀202和环状密封模块222、224、226的步骤可以包括：将各个模 块密封在形成于隔水管柱206中的相应的密封孔328、330、332、334中。 所述方法还包括在分别安装阀202和环状密封模块222、224、226的其中之 一的步骤之前，将密封孔保护套筒35，48从相应的密封孔328、330、332、 334中收回的步骤。
所述方法可以包括在安装阀模块202步骤之前将密封孔保护套筒35、48 从隔水管柱206中取回的步骤。所述方法可以包括在安装环状密封模块222、 224、226步骤之前将密封孔保护套筒35、48从隔水管柱206中收回的步骤。
所述方法可以包括使用至少一个传感器111、118、124、131来监视隔 水管部件中的位于阀模块202与环状密封模块222、224或226之间的部分 的压力的步骤。所述方法可以包括使用至少一个传感器230、336、338、340 来监视用于表示阀模块202和环状密封模块222、224、226的至少其中之一 的性能特性的至少一个参数。
还描述了一种钻井方法，其包括以下步骤：将注入管道11外部连接至 隔水管柱206，使得注入管道与纵向延伸穿过隔水管柱206的内部流体通道 204可连通；在内部流体通道204中安装环状密封模块222、224、226，所 述环状密封模块设置在流体通道中的位于隔水管柱206的相对地端部连接件 232、234之间；将管状柱212输送入流体通道204中；通过环状密封模块 222、224、226密封管状柱212与隔水管柱206之间的环状空间228；转动 管状柱212以由此在管状柱的远端转动钻头348，在转动步骤期间由环状密 封模块222、224、226密封环状空间228；使钻井液81从环状空间228流到 水上单元；以及将密度小于钻井液的流体混合物150经由注入管道11注入 到环状空间228中。
在注入步骤中，流体混合物150可以包括氮气。流体混合物150可以包 括中空玻璃球。流体混合物150可以包括液体和气体的混合物。
隔水管柱206可以包括具有至少一个阀8、3a、3b、6a、6b的部件1， 至少一个储能器5、15和至少一个致动器4a、4b、6b外部连接至隔水管部 件1，以控制流体混合物150的注入。所述方法可以包括通过转盘RT由外 部连接的阀8、3a、3b、6a、6b，储能器5、15和致动器4a、4b移位隔水管 部件1。
所述方法可以包括：为了控制流体混合物150的注入，将液压供给管线 7、9、17外部连接至隔水管柱84、206的步骤，以及将通向海底液压控制系 统142的液压控制管线外部连接至隔水管柱84、206的步骤。所述方法可以 包括通过海底遥控潜水器320替换海底液压控制系统142。所述方法可以包 括将海底液压控制系统142与海上液压控制系统18之间的液压供给管线90 和电控制管线20连接的步骤。在电控制管线20中可以多路传输用于操作海 底液压控制系统142，以选择性供给液压流体从而控制流体混合物150的注 入的信号。
所述方法可以包括使用至少一个传感器21以监视注入管道11中的压 力。
还描述了一种钻井方法，其包括以下步骤：将钻井液回流管线88、194、 342外部连接至隔水管柱84、206，使得钻井液回流管线与纵向延伸穿过隔 水管柱的内部流体通道204可连通；在流体通道204中安装环状密封模块 222、224、226，所述环状密封模块设置在流体通道中的位于隔水管柱的相 对地端部连接件232、234之间的部分；将管状柱212输送到流体通道204 中；通过环状密封模块222、224、226密封管状柱212与隔水管柱206之间 的环状空间228；转动管状柱212以由此转动管状柱远端的钻头348，在转 动步骤期间由环状密封模块222、224、226密封环状空间228；以及使钻井 液81通过钻井液回流管线342从环状空间228流到水上单元，流动步骤包 括：通过外部连接至隔水管柱206的海底节流装置112、117、123、132改 变节流，以由此保持期望的井下压力。
改变节流的步骤可以包括自动改变节流而无需人为干预，以由此保持期 望的井下压力。
隔水管柱206可以包括具有至少一个阀310、至少一个储能器312以及 至少一个致动器314的部件308，所述阀、储能器和致动器外部连接至隔水 管部件，以操作海底节流装置112、117、123、132。所述方法还可以包括通 过转盘RT由外部连接的阀310、储能器312和致动器314移位隔水管部件 308。
所述方法可以包括：为了控制节流装置112、117、123、132的操作将 液压控制管线87、93外部连接至隔水管柱84、206，以及将通向海底液压控 制系统119、120的液压控制管线外部连接至隔水管柱84、206。所述方法可 以包括：将海底液压控制系统119、120与海上液压控制系统18之间的液压 供给管线87、93和至少一条电控制管线186、192连接的步骤。在电控制管 线186、192中可以多路传输用于操作海底液压控制系统119、120以选择性 供给液压流体从而控制节流装置112、117、123、132的操作的信号。
所述方法可以包括：使用至少一个传感器111、118、124、131以监视 钻井液回流管线88、194中的压力。
描述了另一种钻井方法，其可以包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管 柱206的流体通道204中安装第一环状密封模块222、224或226，第一环状 密封模块固定在流体通道中的位于隔水管柱的相对地端部连接件232、234 之间的部分；通过第一环状密封模块222、224或226密封隔水管柱206与 流体通道204中的管状柱212之间的环状空间228，当管状柱状在流体通道 中转动时执行所述密封步骤；以及通过管状柱212将第二环状密封模块222、 224或226输送至流体通道204中。
在密封步骤与输送步骤之间管状柱212可以连续地保持在流体通道204 中的位于隔水管柱206的相对的端部连接件232、234之间的部分。
所述方法可以包括：当管状柱在流体通道中转动时，通过第二环状密封 模块222、224或226密封隔水管柱206与流体通道204中的管状柱212之 间的环状空间228。
第二环状密封模块222、224或226可以包括至少一个密封件216、218、 220，当管状柱在流体通道204中转动时，所述密封件对管状柱212密封。 密封件216、218可以随同管状柱212一起转动。当管状柱212在密封件中 转动时，密封件220可以在隔水管柱206中保持静止。密封件218可以选择 性地径向延伸到与管状柱212密封地接触。
所述方法可以包括使用至少一个传感器118、124、131以监控第一与第 二环状密封模块222、224、226之间的流体通道204中的压力。
还描述了一种方法，其包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱206的 内部流体通道204中安装多个模块202、222、224和/或226，所述模块安装 在流体通道中的位于隔水管柱的相对地端部连接件232、234之间的部分； 插入管状柱212穿过各个模块202、222、224和/或226的内部；以及随后通 过管状柱212同时将多个模块202、222、224和/或226从流体通道204收回。
收回步骤可以包括：操作用于各个模块的锚固装置208、248、250、252， 以由此脱开模块202、222、224、226，从而相对于隔水管柱206进行移位。 每个锚固装置208、248、250、252可以包括外部连接至隔水管柱206的致 动器278。在隔水管柱206的外部可以通过海底遥控潜水器320操作至少一 个锚固装置278。
模块202、222、224、226可以包括至少一个环状密封模块222、224、 226，所述环状密封模块222、224、226密封管状柱212与隔水管柱206之 间的环状空间228。模块202、222、224、226可以包括至少一个阀模块202， 所述阀模块202选择性控制流体是否流过流体通道204。
描述了一种钻井方法，其包括以下步骤：密封在管状柱212与隔水管柱 206之间的环状空间228；使钻井液从环状空间经由钻井液回流管线342流 到海上单元；以及将密度小于钻井液的流体混合物150经由注入管道11注 入到钻井液回流管线中。
流体混合物150可以包括氮气，中空玻璃球和/或液体和气体的混合物。
注入步骤可以包括：从钻井液回流管线342与注入管道11之间的、用 于将流体混合物150注入到钻井液回流管线中的多个连接点中进行选择。
所述方法可以包括将液压控制管线7、9、17外部连接至隔水管柱206， 以控制流体混合物150的注入的步骤，以及将液压控制管线连接至位于隔水 管柱206外部的海底液压控制系统142。
注入步骤可以包括：从海底节流装置112、117、123或132的下游将流 体混合物150注入到钻井液回流管线342中，所述海底节流装置可变地调节 流过钻井液回流管线的流。注入步骤可以包括在水上单元与连通钻井液回流 管线中的海底节流装置112、117、123或132之间的位置处将流体混合物150 注入到钻井液回流管线342中。
上述的一种钻井方法包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱206的内 部流体通道204中安装环状密封模块222、224或226，所述环状密封模块固 定在流体通道中的位于隔水管柱的相对地端部连接件232、234之间的部分； 随后将第二环状密封模块222、224或226输送至流体通道204中；以及通 过第一和第二环状密封模块密封隔水管柱与流体通道中的管状柱212之间的 环状空间228。
密封步骤可以包括：当管状柱在流体通道中转动时，通过第一和第二环 状密封模块222、224或226密封隔水管柱206与流体通道204中的管状柱 212之间的环状空间228。
每个环状密封模块可以包括至少一个密封件216、218、220，当管状柱 在流体通道204中转动时，所述密封件对管状柱212密封。密封件216、218 可以随同管状柱212一同转动。当管状柱212在密封件220中转动时，密封 件220可以在隔水管柱206中保持静止。密封件218可以选择性地径向延伸 到与管状柱212密封地接触。
所述方法可以包括使用至少一个传感器118、124、131以监视在第一和 第二环状密封模块222、224、226之间的流体通道中的压力。
上述另一种钻井方法包括以下步骤：在纵向延伸穿过隔水管柱206的内 部流体通道204中安装环状密封模块222、224、226，所述环状密封模块固 定在流体通道中的位于隔水管柱的相对的端部连接件232、234之间；随后 通过管状柱212将至少一个密封件216、218、220输送到环状密封模块222、 224、226中；以及通过密封件216、218、220密封隔水管柱206与在流体通 道204中的管状柱212之间的环状空间228，当管状柱212上的钻头348转 动时执行所述密封步骤。
所述方法还可以包括在流体通道204中安装另一环状密封模块222、224、 226，以及随后通过管状柱212将至少一个另一密封件216、218、220输送 到第二环状密封模块中。
所述方法还可以包括：当钻头348转动时通过第一环状密封模块222、 224、226密封隔水管柱206与流体通道204中的管状柱212之间的环状空间 228。
当钻头348转动时第一密封件216、218、220可以密封抵靠管状柱212。 当管状柱连同钻头348一起转动时，第一密封件216、218、220可以连同管 状柱一起转动。当管状柱212在第一密封件中转动时，密封件216、218、220 可以在隔水管柱206中保持静止。第一密封件216、218、220可以选择性地 径向延伸到与管状柱212密封地接触。
所述方法可以包括通过管状柱212从隔水管柱206收回第一密封件216、 218、220的步骤。
在钻井操作期间管状柱212可以转动或不转动。例如，如果使用泥浆马 达(使管状柱的端部上的钻头对应于泥浆或其他钻井液通过马达的循环而转 动)，可以在不转动管状柱212的情况下执行钻井操作。无论管状柱212在 钻井、完井、增产等操作期间是否转动，环状密封模块222、224、226均可 以密封环状空间228。
尽管已经示出并描述了具体的实施例，对于本领域技术人员而言在不脱 离本发明的精神和宗旨的情况下可以进行各种改变。示出的实施例仅为示例 性并非用于限制。在本发明的保护范围中能够进行许多变化与变型。因此， 本发明的保护范围不限于实施例，而是由所附权利要求进行限定，权利要求 的保护范围包括权利要求的主题的所有等同替换。
当然，本领域技术人员在对上述本发明的示意性实施例的描述进行仔细 思考，能够对具体的实施例进行多种变型、添加、替换、删除和其他变化， 并且这些变化可以由本发明的原理推出。因此，应该明确地理解的是，仅作 为说明和示例的方式给出以上详细地说明，本发明的精神和保护范围仅由所 附权利要求及其等同替换所限制。