【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于深井的管路的顶侧连接的钻井口连接装置，该钻井口连接装置具有：壳体，所述壳体具有贯通开口；和布置在所述壳体中的贯通开口内的管连接元件。此外，本专利技术涉及一种用于减少在管路中、尤其在深井的管路中的轴向应力的方法。
技术介绍
1、用于深井的管路的顶侧连接的钻井口连接装置从实践中是已知的并且因此是现有技术。钻井口连接装置是专业术语称为“井口(英文：wellhead)”的设备的元件，其在管路和用于处理待通过管路输送的介质的地面处理设施的管线路系统之间建立流体连接。带有钻井口连接装置的井口通常在地表上或水体基部上安装于深井的钻井(英文：well)上方。管路布置在深井的钻井中并且通常在地下用水泥固定。与此相应地，这种类型的管路由一根长管或多根轴向相互连接的管形成。管路可以通过钻井向地球内部延伸几百米并且也可以延伸超过一千米。通常，各种介质(如气体或液体)通过深井的管路进行输送。尤其是输送天然气、水和/或石油。例如，输送天然气，以为了从天然气储藏中提取气体，或者为了给人工岩洞馈送和排空。这种岩洞尤其可以通过冲刷地下盐层而形成。
2、为了在位于钻井中的管路和钻井口连接装置之间建立流体连接，钻井口连接装置具有管连接元件，该管连接元件基本上具有管件的几何结构并且以在轴向方向上流体可穿流的方式与管路的上侧端部连接。管连接元件和管路通常具有相同或基本上相同的直径。
3、在管连接元件与管路之间的连接通常通过以下方式建立，即在第一步骤中钻井口连接装置(专业术语中也称为“张力轴”或“管头/套管头”)的壳体以贯通开
4、在从现有技术中已知的钻井口连接装置中，布置在壳体的贯通开口中的管连接元件在径向方向上通过壳体内壁固定。在这里和下文中，径向方向是与轴向方向正交定向的任何方向。在轴向方向上，管连接元件至少向下、即在管路的轴向延伸方向上支承。例如，管连接元件——由于其自身重量和固定在其处的管路的附加重量——可以座靠在壳体的在贯通开口中径向向内构造的肩部上，或者在所谓的抵靠螺栓(可通过螺纹拧入的螺栓)上。在这种情况下，管连接元件的外径略大于管路的外径。管连接元件的这种固定基于在专业术语中被称为“油管挂”的管连接元件。
5、备选地也可以的是，管连接元件的固定基于在专业术语中被称为“卡瓦式悬挂器(即楔形悬挂器)”的管连接元件来实现。
6、如果管连接元件如上所述那样地支承且对管路进行轴向弹性预拉伸，则管路力求在轴向方向上的弹性压缩。然而，这种压缩通过管路的地下用水泥固定以及与管路连接的管连接元件在钻井口连接装置的壳体中的支承而被禁止。就此而言，管路通过拉伸应力受载，并且因此被预紧。在从实践中已知的钻井口连接装置中，管路附加地被固定，以防止在轴向方向上移动，从而使管连接元件刚性地支承在壳体中。
7、钻井口连接装置和管路必须满足专门的特定于应用的要求。尤其是需要钻井口连接装置的高的功能安全性以及钻井口连接装置的高的机械可承载性。这些要求产生于管连接元件的上文描述的刚性支承以及在管连接元件中出现的机械应力。例如，机械应力可通过管路的上述弹性预拉伸而产生。附加地或备选地，这种应力可通过管路中的温度波动产生，例如，当待输送的介质从很深的地方输送到地表且热量由管路吸收或释放热量到管路处时。在管路温度增加时该管路膨胀，并且在温度降低时该管路收缩。由于管路的大的长度，小的温度变化就已经可以导致整个管路的相对大的长度变化。然而，管路通常在地面和地下进行的固定阻止了长度变化，从而在管路中以及在管连接元件中在轴向方向上出现高的热诱导应力。出于地质条件原因也针对钻井口连接装置和管路产生特殊要求。例如，地球运动可造成管路移动和/或对管路产生附加的力作用，尤其是在地层发生地下沉降时。如果管连接元件在轴向方向上刚性固定在地表处，通过这种地下地球运动也可在管路中以及在管连接元件中在轴向方向上产生应力。这种应力可导致管路和/或钻井口连接装置的不期望的损伤。
8、例如由gb2554102a已知一种钻井口连接装置。该钻井口连接装置包括壳体、布置在壳体中的管连接元件和由管连接元件承载的管路。钻井口连接装置如此设计，使得管路可以相对于壳体运动。为此，管连接元件可构造为多个在彼此之上静置地布置的管连接元件。在管路竖直运动的情况下，多个管连接元件可以向上运动，但不能向下运动。在这方面，运动是被动的。
技术实现思路
1、本专利技术的任务在于，提供一种钻井口连接装置，该钻井口连接装置适用于减少管连接元件中的以及连接到管连接元件处的管路中的轴向作用的应力，并且该钻井口连接装置具有改进的功能安全性。此外，还应提供了一种用于减少管路中的轴向应力的方法。
2、根据本专利技术，所述任务的解决利用独立权利要求的特征来实现。本专利技术的另外的实际实施方式和优点结合从属权利要求进行描述。
3、根据本专利技术的用于深井的管路的顶侧连接的钻井口连接装置包括：壳体，该壳体具有贯通开口；和布置在所述壳体中的贯通开口内的管连接元件。管连接元件为了平衡在按照规定的运行中的轴向应力而在所述壳体中在轴向上能移动地布置。
4、附加地，在所述壳体中设置有在功能上与所述管连接元件共同作用的流体空间，所述流体空间布置为，使得所述管连接元件在按照规定的运行中的轴向位置与所述流体空间中的流体量和/或流体压力在功能上相关联。据此，当流体空间中的流体量和/或流体压力发生变化时，可以主动改变管连接元件的轴向位置。例如，可以主动通过泵以液体或气体填充流体空间或排空流体空间。通过使管连接元件的轴向位置是可主动调整的，还可以主动控制管连接元件和管路中的轴向应力。如果应维持恒定的轴向应力，这是特别有利的。如上所述，管路可以在与管连接元件连接之前或之后进行弹性预拉伸。这种弹性预拉伸相应于管路中的轴向拉伸应力，例如，这种轴向拉伸应力在管路温度升高的情况下通过管路的膨胀而减小，或在管路温度降低的情况下通过管路的收缩而增大。轴向应力的变化可以通过增加在与管连接元件在按照规定的运行中处于功能关联的流体空间中的流体量和/或流体压力来补偿。当然，即使设置了突出的流体空间，管连接元件的移动也可以被动地进行。为此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于深井的管路的顶侧连接的钻井口连接装置(10)，所述钻井口连接装置具有：壳体(12)，所述壳体具有贯通开口(14)；和布置在所述壳体(12)中的贯通开口(14)内的管连接元件(36)，其中，所述管连接元件(36)为了平衡在按照规定的运行中的轴向应力而在所述壳体(12)中在轴向上能移动地布置，
2.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，在所述壳体(12)的轴向端部处布置有壳体盖(56)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，所述管连接元件(36)具有在径向上构造在外侧的至少一个引导区段，并且所述至少一个引导区段在外侧由支承元件包围。
4.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，所述管连接元件(36)的至少一个引导区段构造为在所述管连接元件(36)的轴向长度的一部分上的径向突出的凸缘(38)。
5.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，所述流体空间(46)与所述凸缘(38)直接邻接，并且具有在径向上定向的延伸方向的限界所述凸缘的凸肩面
6.根据前三项权利要求中任一项所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于：
7.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，所述钻井口连接装置具有在所述壳体(12)中布置的单件式或多件式的支承套筒(64)，其特征在于，所述支承套筒(64)在所述壳体中在轴向方向上的位置通过抵靠螺栓(32)和/或通过保持螺纹件(34)预定。
8.根据前述权利要求中任一项所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，设置有：
9.用于减少在管路中的轴向应力的方法，所述管路与根据权利要求1-8中任一项所述的钻井口连接装置(10)的管连接元件(36)固定连接，其特征在于以下方法步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于深井的管路的顶侧连接的钻井口连接装置(10)，所述钻井口连接装置具有：壳体(12)，所述壳体具有贯通开口(14)；和布置在所述壳体(12)中的贯通开口(14)内的管连接元件(36)，其中，所述管连接元件(36)为了平衡在按照规定的运行中的轴向应力而在所述壳体(12)中在轴向上能移动地布置，
2.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，在所述壳体(12)的轴向端部处布置有壳体盖(56)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，所述管连接元件(36)具有在径向上构造在外侧的至少一个引导区段，并且所述至少一个引导区段在外侧由支承元件包围。
4.根据前一项权利要求所述的钻井口连接装置(10)，其特征在于，所述管连接元件(36)的至少一个引导区段构造为在所述管连接元件(36)的轴向长度的一部分上的径向突出的凸缘(38)。
5.根据前一项权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·哈特曼，T·贝钦斯基，
申请(专利权)人：维尔纳赫德曼有限两合公司，
类型：发明
国别省市：
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