[发明专利]用于连接钻井立管柱和它的组成部分的方法和装置

说明书

背景技术

海上钻机(例如固定平台、自升式平台、浮动和/或半水下平台以及动态定位的钻井船)用于从较大水体的水底下面生产烃。立管柱通常布置在浮式钻机和海底的井口之间。普通的海上立管包括由铁金属制(例如钢)成的圆柱形管或柱，该圆柱形管或柱垂直定位在海底和海面的钻井平台之间。立管通常包括多个部分或接头，这些部分或接头在海面和井身之间首尾连接成管柱。日益增加的在更深的水中钻井的要求需要使用附加的立管，以便横跨从海底至浮式平台的距离。

在一个实例中，普通的钻井立管包括厚壁的主管，该主管的OD为21英寸，具有在各端处的焊接连接件(通常为凸缘)。压井和阻流管线、升压器管线和液压管线通过在凸缘中的连接件而环绕主管，并由夹子支承。现有的设备能够挤出36英尺(11m)的管，该管具有直到22.4英寸(570mm)的OD和1.2英寸(30mm)至1.4英寸(35mm)的壁厚。维护管线利用焊接夹带与主管连接。需要夹子来防止维护管线弯折，并阻止浮动模块移动和提供用于防腐蚀单元的支承。

发明内容

因此，本发明提供了一种用于海上钻井操作的改进立管。根据本发明的一个实施例，用于海上钻井中的立管装置包括多个立管部分，这些立管部分首尾连续连接，其中，每个立管部分都包括：管，该管具有第一端和第二端；第一凸缘件，该第一凸缘件与管的第一端机械连接；以及第二凸缘件，该第二凸缘件与管的第二端机械连接，其中，管包括沿长度的可变壁厚。

在又一实施例中，本发明涉及多个立管部分，这些立管部分首尾连续连接，其中，每个立管部分都包括：管，该管具有第一端和第二端；第一凸缘件，该第一凸缘件与管的第一端机械连接；以及第二凸缘件，该第二凸缘件与管的第二端机械连接，其中，管由铝合金构成，凸缘件由铝合金构成。

在另一实施例中，立管装置可以选择地包括一个或多个辅助管线，该辅助管线提供了与防喷器的液压连通。该辅助管线可以包括(但不局限于)阻流和压井管线、液压管线以及升压器管线。与提供辅助管线相关，还可以提供伸缩接头，以便能够随着由于例如洋流、波浪和风等因素产生的浮式钻机的运动而拉伸立管。

为了更完全地理解本发明，包括它的特征和优点，现在结合附图进行下面的详细说明。

附图说明

通过下面的参考附图的说明和权利要求，将清楚本发明的其它目的、优点、特点和特征结构、结构的相关元件的方法、操作和功能以及部件的组合和制造的经济性，全部附图形成本说明书的一部分，在各附图中，相同参考标号表示相应的部件，在附图中：

图1是本发明的一个实施例，显示了锥管/偏梯形/裂口螺纹的连接；

图2是本发明的一个实施例，显示了热缩套筒的连接；

图3是本发明的一个实施例，显示了开口环的连接；

图4是本发明的一个实施例，显示了锻造锁的连接；

图5是本发明的一个实施例，显示了自旋锁的连接；

图6是本发明的一个实施例，显示了磁形式(Magna-Form)锁的连接；

图7是本发明的一个实施例，显示了扩口&锁的连接；

图8是本发明的一个实施例，显示了开口键锁的连接；

图9是本发明的一个实施例，显示了水力形式锁的连接；

图10和10A-10C是本发明的实施例，显示了超级螺母类型连接件的连接；

图11是本发明的一个实施例，显示了型钢锁类型接头的连接；以及

图12和12A是本发明的一个实施例，显示了开口凸缘的连接。

在不同附图中的相应标号和标记表示相应部分，除非另外说明。

具体实施方式

海上钻机包括由平台承载的塔架。平台通过一个或多个浮筒的支承而浮在海底上面的水体中。塔架的功能主要是在部署时钻探井身，并从井中泵送油和其它化石燃料。

立管从平台延伸至钻探设备和防喷器(BOP)，该防喷器包括一系列的阀，这些阀能够关闭以便防止任何意外喷出。立管24的主要功能是引导钻探管和工具至井身，并提供钻井泥浆的返回通路，该钻井泥浆在该返回通路中循环。

立管包括连接在一起的多个细长立管接头或立管部分。在一个实施例中，各立管部分具有很高的强度-重量比，这样，各立管部分可以抵抗封闭于其内的材料的压力以及适应舱面负载和由于附加立管部分的悬浮而引起的负载。在另一实施例中，立管部分能够承受钻井泥浆和盐水的热和腐蚀作用。