一种海洋钻井立管柔性接头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种海洋钻井隔水管柔性接头。它包括分别与上、下立管连接的内体与外体，内体与外体之间安装弹性橡胶体，中间的管道相互连通。本实用新型专利技术可以完全减缓立管的弯曲挠度，可以抗立管的轴向弯曲，设计抗弯曲角度是１０°，保护了立管，延长了使用寿命，也保证了浮式钻井平台或工作母船能始终在相对稳定的位置，提高了采油效率，从而使海洋钻井立管更适应浮动钻井平台的动态环境，柔性接头中间的弹性橡胶体对小的弯曲挠度有很高的抗弯曲疲劳强度，它能大大提高海洋钻井立管的使用寿命。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及钻井立管接头，具体涉及一种适用于深海钻井的立管柔性接头。(二)
技术介绍
随着人类对能源的需求，浅水海域的油气资源己经难以满足人类的需要，加之浅海的油 气含量不多，因此海洋油气开采的水深日益增加。深水钻采是指水深300米以上的油气开发。 目前我国的海上油田只有位于南海的流花11-1油田水深在300米以上，最深油田开采达到607 米，而发达国家却己经开采到水下3048米。通过勘察发现，深海水域有着丰富的油气资源， 因此，深海水域将是未来世界海洋油气开发的主要区域。深海钻井面临恶劣的作业环境，油 层埋藏普遍较深，海底地层较疏松，对钻井压力的控制非常严格。因此，深海油气钻采需要 考虑作业环境带来的一系列问题，如高额的钻机日费、更多的套管层序、钻井作业周期将变 得更长、完井的可用空间更小、非生产时间增多以及废弃物的处理等，这些因素决定了深海 钻井的特殊性与复杂性。近年来，针对深海钻井，浮式钻采系统成为主要的生产形式，它包括半潜式平台、钻井 船、FPSO等。以钻井船为例，由于受到波浪、海流、潮汐等外界因素的影响，钻井船会产生 运动，所以需要通过系泊系统或者动力定位等方式来保证其相对钻井位置不发生改变。但是， 复杂的设备安装过程、过大的波浪和机械故障都会造成钻井船相对钻采位置的运动偏离，这 将使立管系统产生弯曲及扭曲形变，在立管中产生弯矩及其它应力，这将减少立管的使用寿 命，并且直接影响钻采作业；过大的应力还将引起立管系统断裂，造成重大事故。因此，钻 井船需要使用一种设备来减少或者消除由外界因素引起的立管弯矩，允许立管系统有一定的 挠性形变。柔性接头就是这样的一种设备，它安装在立管系统和BOP (防喷器)组之间，允 许立管和BOP组之间存在角度偏差，从而减少立管上的弯曲力矩；它也可用在立管系统的上 部，以允许钻井装置在安装及钻采过程中的运动；有时候也安装在立管系统的某一中间位置。目前，柔性接头的材料主要是高强度钢和橡胶。传统的海洋钻井立管挠性接头内部有一 个轴承，用来吸收整个立管系统的转动，轴承座与壳体之间采用干式润滑层进行润滑和密封， 密封性差，使用周期短，这种柔性接头难以胜任深水、低温、高压以及巨大挤压力的海洋作 业环境，目前国内还没有相应的研究成果。(三)
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可以减小立管系统弯曲挠度、保护立管、延长其使用寿 命、也保证了钻井船能始终停留在相对稳定的位置、提高了采油效率的海洋钻井立管柔性接头。本技术的目的是这样实现的它包括分别与上、下立管连接的内体与外体，内体与 外体安装有弹性橡胶体，中间的管道相互连通。 本技术还有这样一些技术特征-1、 所述的外体与弹性橡胶体通过球面压圈压紧，球面压圈通过螺栓螺母组与防松法兰连 接进而与外体相连，螺栓螺母组包括一组螺母和双头螺栓；2、 所述的防松法兰通过螺栓螺母将球面压圈紧紧压在弹性橡胶体上，通过拧紧防松螺 母，能起到很好的预紧效果；3、 所述的内体底部外侧设置有一半球面的支撑面，球面压圈内侧也设置有一半球面的支 撑面，这两个面把弹性橡胶体压在一起；4、 所述的内体下端的内侧与可替换内磨损套的外侧的紧密连接，可替换内磨损套与外体 用定位销定位；5、 所述的可替换内磨损套的轴向位置上设置有可替换内衬套，可替换内衬套用固定法兰 固定；6、 所述的内体焊接到上立管上，外体通过法兰用螺栓连接下立管。7、 所述的防旋转销能够在工作状态下防止球面压圈与防松法兰之间的相对转动，减小了 摩擦，维护好系统的静密封功能；8、 所述的弹性橡胶体和O形密封圈由于作用在特殊环境下，其材料和结构均不同于普 通的密封圈与橡胶。本技术的柔性接头和立管顶端的伸縮接头配套使用。由于伸縮接头内部安装有轴承， 可以实现钻井船相对立管系统的转动，减轻柔性接头的负担，大大改善柔性接头的结构及性 能。本技术中的柔性接头主要有两部分组成，第一部分是上半部分，与上面的立管坡口 通过焊接连接到一起，第二部分是下半部分，与下面的立管通过法兰采用机械连接到一起。 上下两部分之间通过弹性橡胶单元密封，中间的管道是相通的。液体可以在两部分之间进行 传输，保证钻井液等液体在整个立管之间传输。本柔性接头的内体与弹性橡胶单元之间采用 动密封的方式，球面压圈与外体之间采用静密封的方式，通过动密封与静密封相接合从而保 证整体的密封性能，起到隔离海水的作用。柔性接头能够在轴向吸收很小的弯曲角度，保证 钻具的方向不会偏离轴向。钻井立管是浮式钻井船或半潜式钻井平台的水下装置之一，它主 要是用来隔离海水、引导钻具和循环钻井液。由于浮式平台不可避免会因外界因素发生波动， 而钻井立管和浮式平台之间是刚性连接，因此，整个立管系统需要有一个部分来消除浮式平台波动对整个钻井立管系统产生的负面影响。现在钻井立管的接头大多采用柔性接头，以此 来提高钻井立管系统抵抗浮式平台波动的能力。由于每节立管均安装浮力材料，浮力材料对 柔性接头的转角有较大的影响，当钻井立管的浮力增大时，立管底部柔性接头的转角明显减 小，所以整个系统的浮力与本柔性接头密切相关。本技术就是采用弹性橡胶单元安装在 连接处，起到一定抗弯曲的作用，其意义在于在现有挠性接头的研究成果下，寻找一种适应 浮式平台波动范围大、密封性好、易加工、易拆装、便于压紧螺栓互换的新型结构，从而建 立一个适应高压力和深水域、性能可靠、操作方便的海洋钻井立管系统。立管通过张紧器连接到浮式钻井平台或浮式钻井船上，整条立管的重量由浮力和张紧器 的拉力支撑，张紧器的拉力作用到弹性橡胶单元上。通过螺栓预紧作用到弹性橡胶单元的预 紧力的值在立管系统所有参数中显得尤为重要。立管安装到浮式钻井平台或浮式钻井船上， 张紧器拉紧立管后，如果预紧力太小，弹性橡胶单元的变形量没有达到一定值，柔性接头内 部就会产生缝隙，从而难以保证上部分立管和下部分立管之间的密封，从而导致立管内的液 体可能会外泄或者有海水渗入，同时还会影响柔性接头的抗旋转和抗轴向弯曲的灵活性和精 度；如果预紧力太大，使的弹性橡胶单元的变形量超过极限值，当上部连接的立管发生摆动 时，内体就很难挤压弹性橡胶单元使其继续变形来消除这种波动，这就使的摆动角度变小， 此时就不能很好的发挥柔性接头的作用。同时柔性接头在钻井立管系统中就起不到很好的抗 浮式平台的波动的效果，严重影响了整个钻井立管系统的正常运行，因此预紧力的值的选定 是很重要的。本技术的主要特点是通过在两节立管之间安装一种柔性接头，可以抵抗立管的轴 向弯曲，可允许的抗弯曲角度可达到10° ，从而使较长的海洋钻井立管更适应浮动钻井平台 的动态环境。柔性接头中间的弹性橡胶单元对海面平台波动引起立管产生的弯曲挠度，有着 很高的抗弯曲疲劳强度的能力，大大提高了海洋钻井立管使用寿命。本技术是一种适用 于深海钻井的柔性接头，它和伸縮接头配套使用，利用伸縮接头内部的轴承来吸收钻采系统 的转动，柔性接头本身只需要提供一个角位移即可，其作用类似于整个立管系统中的一个活 动关节。和传统的球形接头相比，柔性接头的旋转刚度在控制立管弯曲挠度时具有更大的优 势，旋转角和旋转刚度是设计和选择柔性接头的重要参数。附图说明图1为本技术的整体外观图2为沿轴线方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋钻井立管柔性接头，它包括分别与上、下立管连接的内体与外体，其特征在于内体与外体之间安装有弹性橡胶体，中间的管道相互连通。

【技术特征摘要】
1、一种海洋钻井立管柔性接头，它包括分别与上、下立管连接的内体与外体，其特征在于内体与外体之间安装有弹性橡胶体，中间的管道相互连通。2、 根据权利要求l所述的海洋钻井立管柔性接头，其特征在于所述的外体与弹性橡胶体通 过球面压圈压紧，球面压圈通过螺栓螺母组与防松法兰连接进而与外体相连，螺栓螺母组包 括一组螺母和双头螺栓。3、 根据权利要求2所述的海洋钻井立管柔性接头，其特征在于所述的防松法兰通过螺栓螺 母将球面压圈紧紧压在弹性橡胶体上。4、 根据权利要求3所述的海洋钻井立管柔性接头，其特征在于所述的内体...

【专利技术属性】
技术研发人员：白勇，佘运玖，潘钟键，李宝明，
申请(专利权)人：抚州市临川白勇海洋工程有限公司，佘运玖，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]