专利名称：一种具有分段的降低疲劳的套筒的水下井口装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水下井口装置。
背景技术：
目前所有井口装置系统都包括刚性延伸部，所述刚性延伸部通常是钢制的并焊接到井口装置本体的具有某种形状的下部部分上。这样的延伸部暴露于被注入的水泥柱，所述注入水泥柱位于延伸部(及延伸部所支撑的任何套管柱)和外导管外壳(及外导管外壳所支撑的任何套管柱)之间的环形空间中。井口装置系统承受周期性作用力，该作用力通常来自钻探设备、海底立管、防喷器(BOP)的动作以及来自井眼中由其它原因引起的压力。反复的作用力如果足够大或持续时间足够长的话，将容易使井口装置系统发生疲劳损坏或可能的失效。环形空间中的前面所述的水泥柱对于确保对井的控制而言至关重要。然而，没有控制水泥的最终高度的既定装置，并且假定水泥将一直延伸至循环口的位置。井口装置延伸部外侧上在此高度位置的水泥降低了延伸部发生弯曲的自由度。该自由度的减少易于产生潜在地足以导致疲劳失效的反复的应力。现有技术状况从美国专利No. 5029847中已知的是为延伸部的外部提供连续弹性套，所述弹性套的厚度大约为3mm — 6mm并且防止水泥结合到延伸部上。然而,这样一种单一的薄套很容易损坏并且具有预定的纵向范围。
发明内容
本发明提供了一种水下井口装置，包括大体上为圆筒形的本体，所述本体包括用于形成环形空间的下部延伸部，所述环形空间位于所述下部延伸部和外导管之间且用于容纳水泥柱，延伸部载置有形成了套的多个嵌设安装环，所述套有利于延伸部在存在水泥柱的情况下发生弯曲。每个嵌设安装环均可包括靠内凸缘和靠外凸缘，所述靠内凸缘用于邻近延伸部的外侧设置，所述靠外凸缘用于装配在相邻的环的靠内凸缘上。靠外凸缘可具有径向通孔。将参照附图对本发明的一个示例进行详细描述。
唯一的图1是根据本发明的井口装置的剖面图。
具体实施例方式图1以剖面示出了一种水下井口装置组件。所示的特定组件被设计为与内径为13V8英寸(346mm)的立管装置一起使用，所述立管装置位于30英寸(762mm)或36英寸(914. 4mm)标准直径的外导管内。穿过井口装置的较为细长的孔口允许井口装置的厚度比通常的厚度更厚。然而，本发明并不必须将立管装置或其它部件限定到上述尺寸。所述组件的主要部件是大体上为圆筒状的井口装置本体I和将井口装置本体I容纳在其中的大体上为圆筒状的导管外壳2。导管外壳2具有下部环形焊接准备轮廓部3，并且该导管外壳通过焊接部4支撑圆筒形套管式外导管5，所述外导管从导管外壳2向下延伸进入海床(未示出)中的(预钻)孔内。井口装置本体I的下部部分6向内逐渐变细至细长的焊接准备轮廓部7，该焊接准备轮廓部邻接套管延伸部9并通过焊接部8支撑该套管延伸部。在该示例中，套管延伸部9具有14英寸(355. 6mm)的外径以及135/8英寸(346mm)的内径。通常，套管延伸部9向下至少延伸至海床的位置并优选向下延伸得更远一些。导管外壳2具有横向通流口 10，所述横向通流口与外导管5和套管延伸部9之间的环形空间11连通。外导管5和套管延伸部9 (及从其悬置的任何套管部件)之间的环形空间11中形成有水泥柱。水泥是以下述方式被泵送的，即沿井被向下泵送并沿环形空间11至少上升至本体I的下部部分6且可以上升至孔10。井口装置系统受到周期作用力，所述周期作用力如果足够大的话将导致全部或部分井口装置系统的潜在的疲劳损坏和整体失效。井口装置延伸部外侧上的水泥将降低该延伸部弯曲的自由度因，从而使得反复的应力可能高至足以发生潜在的疲劳失效。在该示例中，套管延伸部9具有由橡胶或其它合适聚合材料制成的分段的弹性套12。所述弹性套围绕延伸部的全部周向长度延伸并且从井口装置本体I的下部端6处稍稍超出井的所述轮廓部7的位置沿套管延伸部9的部分或全部轴向长度向下延伸一段合适的距离。需要对弹性套12的厚度进行选择从而使其允许套管延伸部发生某种程度的弯曲并且允许流体充分地循环流过，但不会损害套管延伸部所需的结构支撑。这种弯曲将减少所述轮廓部7和套管延伸部9之间的焊接部8中的应力的产生并且减少套管延伸部9自身中应力的产生。根据本发明，弹性套12由许多环形段组成，所述许多环形段由嵌设安装环13a、13b实现。这些环，除了最上端的环13a以外，均具有上部靠外凸缘14和下部靠内凸缘15，从而各上部靠外凸缘14装配在由相邻的上部环上的下部靠内凸缘15形成的肩部上。各上部靠外凸缘14均具有径向通孔16，所述通孔有利于嵌设安装环13的密配合，并且在所述环装配在一起时作为被捕集的任何流体的排出口。因此，所述环贴合地装配在一起以在套管延伸部9的外侧上形成基本连续的弹性套。因此，可将分段的弹性套12提供至套管延伸部上任何所需的深度。最上部的环13a与所述轮廓部7重叠并且其内侧被成形为与所述轮廓部7相符。下部靠内凸缘15可与延伸部9接合。所述弹性套的厚度可在15mm— 35mm的范围内。在示例中，弹性套12具有18英寸(457mm)的外径和14英寸(356mm)的内径。如英国专利No. 2393990及美国专利No. 7025145中所述的那样，通过张紧装置17将导管外壳2预紧。操作部件18的运动导致驱动环19向外斜向运动并从而致使导管外壳2张紧。套管延伸部9内设置有从套管悬挂器21向下延伸并被套管悬挂器保持的开采套管20。在该示例中，开采套管具有10. 75英寸(273. 05mm)的外径。
由开采套管限定其内周并由套管延伸部9 (及由此悬置的套管柱)限定其外周的环形空间22通常称作“B”环空。通常，B环空在其下端由水泥密封而在开采套管悬挂器处通过封隔装置进行密封。监测B环空内的压力能实现对例如套管柱中的泄漏进行检测。这样的泄漏易于导致开采套管的破裂或其它损坏。所述的井口装置提供了一种系统，在该系统中，通向B环空的通路可通过开采树进行控制，从而避免了贯穿性损坏或避免了在套管悬挂器中设置阀以及其它复杂之处。从井口装置本体I的下部部分6的内表面倾斜向上延伸的是与环形巷道24连通的通路23。在本体I内从巷道24向上延伸的是竖向的通道25 (在图1中以点划线示出)，所述通道通向滑阀27外侧上的环形巷道26，所述滑阀围绕装配到孔口 29的上部中的阀套28设置，所述孔口轴向延伸穿过井口装置本体I。阀套与孔口 29的壁一起限定了用于滑阀27的腔室。滑阀27通过一个或更多个弹性元件30而偏压至关闭(下部)位置，所述弹性元件位于滑阀的肩部的顶部和阀套28的径向凸缘31之间。滑阀27能通过所施加的流体压力而在其打开(上部)位置和关闭(下部)位置之间运动，所述流体压力通过图1中未示出的多条通路而施加到阀的上方或下方。当滑阀27处于打开位置时，从B环空开始的竖向通道25通过滑阀27中的巷道26与阀套28上方设置的隔离套(图1中未显示)连通。滑阀27和阀套28具有与孔口 29的内壁相邻的侧密封件。通道25是从井口装置的顶部开口周围的肩部37竖向穿过本体I而延伸至巷道24的孔，所述巷道与B环空22的区域连通。由于所述本体的壁较厚且井口装置的孔口较为细长，因此通道25可以在本体的壁内且沿着本体的壁延伸(如图所示)。在通道25已经形成后，该通道在其顶部38被阻塞。开采套管悬挂器21载置有开口环32，当开采套管悬挂器被放置就位后，迫使所述开口环横向进入孔口中的凹部中。下封隔装置32之下是放置在孔口 29中的肩部上的套筒33。套管悬挂器21具有上封隔装置34，通过致动套筒36迫使上封隔装置进入孔口中的侧面中。致动套筒36内有弹性桶状环35，所述弹性桶状环以与本发明不相关的方式，帮助上封隔装置从下送工具(未示出)释放并且在上封隔装置已经安放就位后使上封隔装置的位置得以保持。图1中还示出了狭槽37，所述狭槽允许管悬挂器(未示出)的旁路通入井口装置的本体I中。该特征与要求保护的发明不相关因而将不再进行进一步的描述。
权利要求
1.一种水下井口装置，包括大体上为圆筒形的本体(1)，所述本体包括用于形成环形空间(11)的下部延伸部(9)，所述环形空间位于所述下部延伸部和外导管(5)之间且用于容纳水泥柱，其特征在于，所述下部延伸部载置有形成弹性套(12)的多个嵌设安装环(13b)，所述弹性套有利于所述下部延伸部在存在水泥柱的情况下发生弯曲。
2.根据权利要求1所述的水下井口装置，其中，每个嵌设安装环(13b)均包括靠内凸缘(15)和靠外凸缘(14)，所述靠内凸缘邻近下部延伸部的外侧设置，所述靠外凸缘装配在相邻的嵌设安装环的靠内凸缘上。
3.根据权利要求2所述的水下井口装置，其中，所述靠外凸缘具有径向通孔(16)。
4.根据权利要求1一 3之一所述的水下井口装置，其中，所述弹性套的厚度在15mm和35mm之间。
5.根据权利要求1一 4之一所述的水下井口装置，其中，所述井口装置具有将下部延伸部(9)连接到所述本体的下部部分(6)的焊接部(8)，所述弹性套(12)延伸覆盖所述焊接部。
6.根据权利要求1一 5之一所述的水下井口装置，其中，所述多个嵌设安装环(13b)由橡胶或者合适的聚合材料制成。
全文摘要
一种水下井口装置，包括大体上为圆筒形的本体，所述本体包括用于形成环形空间(11)的下部延伸部(9)，所述环形空间位于所述下部延伸部和外导管(5)之间且用于容纳水泥柱。延伸部载置有形成了套的多个嵌设安装环(13b)，所述套有利于延伸部在存在水泥柱的情况下发生弯曲。每个嵌设安装环均可包括靠内凸缘和靠外凸缘，所述靠内凸缘邻近延伸部的外侧设置，所述靠外凸缘装配在相邻的环的靠内凸缘上。所述靠外凸缘具有径向通孔。
文档编号E21B33/035GK103038442SQ201180026129
公开日2013年4月10日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年4月14日
发明者D·A·威洛比 申请人:阿克深海有限公司