专利名称：引导漏斗的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于引导海底基础设施(例如，采油树、底部立管总成(lower riser package) (LRP)或防喷器(BOP))以与海底井口或心轴轮廓(mandrel profile)连接 的引导漏斗，并且涉及一种使海底基础设施连接于海底井口或心轴轮廓的方法。
背景技术：
引导漏斗已知用于引导诸如采油树的海底基础设施以与海底井口连接。该引导漏 斗可包括井口上的向上面向漏斗，以在树降低到与海底井口竖直地对齐的位置时，引导和 接收树的下端部。这种向上面向引导漏斗适合于与常规竖直树一起使用，这是因为常规竖 直树倾向于具有用于连接于井口的在底端处的坚固连接器，该坚固连接器可容易地承受与 树在井口上的安装相关的竖直冲击。
然而，水平树经常包含底端处的更多易碎连接器，其必须与井口对齐，并且如果未 适当地对齐，则可被容易地损坏。为了避免对树连接器的损坏，通常绕着连接器将向下面向 漏斗设置在树本体上，用于引导树与井口正确对齐。
工业标准ISO 13628-4:2010规定用于海底井口和树装备的引导漏斗中的3 □的 最低可接受的竖直对齐。根据准则，引导漏斗的高度可为总装配高度的相当大的部分。这 种大型漏斗已经被发现对树或其他这种装备的运输和展开性有影响。
本发明的目的是克服现有技术的问题中的一些，或至少提供当前可用引导漏斗的 替代性方案。发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于引导诸如采油树、LRP或BOP的海底基础 设施以与海底井口或心轴轮廓连接的引导漏斗，其中，引导漏斗包括多个区段，并且其中， 区段是可折叠的，使得引导漏斗可在延伸或折叠状态下存在。根据本发明的引导漏斗能够 满足ISO 13628-4:2010要求的标准，但是还能够在折叠状态下存在，用于改进运输和展开 性。
在本发明的实施例中，多个区段在它们的折叠状态下是同心的。引导漏斗将典型 地由多个联接柱形区段和至少一个锥形区段构造。当引导漏斗处于它的延伸状态时，该锥 形区段或每个锥形区段将位于远离树的端部处。从典型地附接于树的第一柱形区段开始， 每个随后区段的直径大于先前区段的直径。当处于折叠状态时，引导漏斗区段放置在彼此 内部，其中，较大直径区段位于外部。
在本发明的实施例中，引导漏斗包括保持器，其用于使区段在漏斗的使用之前保 持在折叠状态下。
在本发明的实施例中，保持器包括至少一个保持销，并且区段包括孔口，该孔口当 区段处于折叠状态时对齐，使得该保持销或每个保持销可穿过孔口。
在本发明的实施例中，保持器能够人工地促动。当保持器能够人工地促动时，它必须在树的展开之前被释放。这将典型地由表面上的操作者进行。
在本发明的实施例中，保持器能够远程地促动。当保持器能够远程地促动时，它必 须在与井口接合之前在表面上或在任何点处释放。典型地，用于远程促动的装置将设置在 表面上。在本发明的实施例中，装置可包括接近检测器，其在接近井口上的传感器时释放保 持器。可选地，保持器可由远程操作车辆(ROV)远程地促动。
在本发明的实施例中，引导漏斗配置成使得在使用中，当保持器被移除时，区段在 重力的影响下延伸到延伸状态。
在本发明的实施例中，引导漏斗进一步包括用于将区段锁定在延伸状态下的锁定 机构。
在本发明的实施例中，锁定机构设置在所有相邻区段之间。
在本发明的实施例中，锁定机构包括偏置部件。锁定机构可包括弹簧偏置部件。
在本发明的实施例中，偏置部件构造成防止漏斗折叠直到施加最小载荷。克服偏 置部件和使漏斗折叠所需的“最小载荷”将典型地大于漏斗将在树与井口的接合期间经受 的载荷。因为漏斗位于树的下末端处，所以当漏斗布置在表面上时，漏斗将典型地为第一接 触点。“最小载荷”应当构造成使得在水外面作用于漏斗上的树的重量足以使漏斗折叠。
根据本发明的第二方面，提供一种利用弓I导漏斗使海底基础设施连接于海底井口 或心轴轮廓的方法，该引导漏斗用于将海底基础设施向下引导到与海底井口或心轴轮廓对 齐的位置，引导漏斗包括多个区段，其是可折叠的，使得引导漏斗可在延伸或折叠状态下存 在，该方法包括如下步骤将引导漏斗安装于海底基础设施，以便它从海底基础设施的下部向下延伸；促动保持器以使引导漏斗展开到它的延伸状态；和使海底基础设施和引导漏斗向下降低到所述井口或心轴轮廓上，使得引导漏斗接触井 口或心轴轮廓的上端部以将海底基础设施引导到用于连接于井口或心轴轮廓的位置。
在本发明的实施例中，海底基础设施是采油树，该树具有本体和延伸穿过所述本 体的孔，其中，该方法包括将引导漏斗安装成与树孔轴向对齐的步骤。
可折叠引导漏斗可具有以上描述的引导漏斗的任何特征。
现在将仅经由实例参照附图描述本发明，其中图1示出了安装在井口上的、具有根据本发明的引导漏斗的采油树的示意截面图；图2示出了处于延伸状态的根据本发明的第一引导漏斗的示意图；图3示出了处于折叠状态的图2的引导漏斗的示意图；图4示出了处于折叠状态的根据本发明的第二引导漏斗的示意图；和 图5示出了处于延伸状态的根据本发明的第三引导漏斗的示意图。
具体实施方式
首先参照图1，其示出了布置在海床上的井口 22上的采油树2的示意截面图。连 接器3使树2连接于树框架5。虽然附图和伴随描述涉及树2，但是将理解，根据本发明的 引导漏斗可用于布置诸如采油树、BOP或LRP的任何海底基础设施。参照图2至5更详细地描述的向下定向的引导漏斗4附接于树框架5。引导漏斗4由钢或复合材料制造，并且借 助于螺栓或任何其他合适的装置附于树框架5，或可选地附于树本体或附于连接器。引导漏 斗4由三个联接区段4a，4b，4c构造，但是还在本发明的范围内设想较大引导漏斗。使树2 与井口 22接合的操作还将在下面描述，并且将再次参照图1。
现在转向图2和图3，这些图示出了处于它的延伸状态(图2)和处于它的折叠状 态(图3)的引导漏斗4的截面图。如可在图2中最佳地看到的，引导漏斗4包括三个区段 4a，4b，4c。在延伸状态下，三个区段4a，4b，4c形成引导漏斗4，其与常规引导漏斗非常相似 地运行。
第一大体柱形区段4a具有三个区段的最小直径。第一区段4a具有绕着它的柱形 壁的顶部的向外突出凸缘6和绕着柱形壁的底部的向外突出边缘8。在使用时，第一区段 4a将焊接于树2，如图1所示，或它将通过其他合适的装置附于树2。
第二大体柱形区段4b具有内径，其略大于第一柱形区段4a的外径，使得第二区段 4b的内表面可在第一区段4a的外表面上方滑动(如将参照图3描述的)。第二区段4b具 有绕着它的柱形壁的顶部的向内突出边缘10。当引导漏斗4处于它的延伸状态时，向内突 出边缘10邻接绕着第一区段4a的柱形壁的底部的向外突出边缘8。这限制第二区段4b的 向下竖直移动。第二区段4b还具有绕着它的柱形壁的底部的向外突出边缘12。
第三大体锥形区段4c具有最小内径，其略大于第二柱形区段4b的外径，使得第三 区段4c的内表面的部分可在第二区段4b的外表面上方滑动(如将参照图3描述的)。第 三区段4c具有限定它的最小内径的柱形区段15和绕着柱形区段15延伸(running)的向 内突出边缘14。当引导漏斗4处于它的延伸状态时，向内突出边缘14邻接绕着第二区段 4b的柱形壁的底部的向外突出边缘12。这限制第三区段4c的向下竖直移动。
现在特别地参照图3，图2的该引导漏斗4处于它的折叠状态。当处于折叠状态 时，区段4a，4b，4c是同心的。这是漏斗4将存储用于运输的状态。如可清楚地看到的，处 于它的折叠状态的漏斗4的竖直尺寸是延伸漏斗的大约三分之一。这表示显著缩小并且极 大地改进漏斗4的运输和展开性。
在折叠状态下，第三区段4c向上滑动，使得它与第二区段4b重叠。相似地，第二 区段4b向上滑动，使得它(和第三区段4c)与第一区段4a重叠。第一区段4a的向外突出 凸缘6防止第二区段4b和第三区段4c与第一区段4a脱离。在引导漏斗4的构造中，区段 4a，4b, 4c典型地装配在一起，并且接着，向外突出凸缘6焊接于第一区段4a以将三个区段 4a, 4b, 4c固定在一起。如将参照图4更详细地描述的，漏斗4通常设置有用于将区段4a， 4b,4c固定在折叠状态下的保持器。一旦保持器被移除，则漏斗4的重量通常是足够的，使 得区段4a，4b，4c在重力的影响下展开到它们的延伸状态。
现在参照图4，其示出了具有用于使漏斗区段保持在折叠状态下的装置的、根据本 发明的引导漏斗4的示意图(以局部截面)。漏斗4的剩余截面与图2和图3中描述的那 些截面相同，并且同样的部件将相应地被标记。引导漏斗4的每个区段4a，4b，4c包括绕 着圆周均匀地隔开的四个孔口 16，当漏斗4处于它的折叠状态时，四个孔口 16与其他区段 4a，4b，4c中的对应孔口 16对齐。用于使区段4a，4b，4c保持在折叠状态下的装置包括保持 销18，保持销18在孔口 16对齐时穿过孔口 16，并且使区段4a，4b，4c保持在一起。销18 利用连结销(hitched pin)锁定，该连结销与栓接于漏斗4的外径的螺母相接。还在本发明的范围内设想诸如螺钉的用于使区段4a，4b，4c保持在折叠状态下的可选方法。
图4的保持销18必须在树2的展开之前被人工地移除。这通常由位于表面上的 操作者执行。在可选实施例中，保持装置可远程地促动，例如通过远程操作车辆(ROV)、可由 表面上的操作者促动的可远程促动的开关，或通过当漏斗接近位于井口 22上的传感器时 被促动的接近开关。
现在参照图5，其示出了具有用于将漏斗4锁定在它的延伸状态下的锁定机构的、 根据本发明的又一个引导漏斗4的示意图(以局部截面)。如同图4的引导漏斗4 一样，漏 斗4的剩余截面与图2和图3中描述的那些剩余截面相同，并且同样的部件将相应地被标 记。如可在图5的详细截面图中最佳地看到的，锁定机构包括向外偏置开口环部件19，其绕 着第二区段4b的圆周延伸，用于使第三区段4c偏置到延伸状态。相似的向外偏置开口环 部件19设置在第一区段4a的圆周周围，用于使第二区段4b偏置到延伸状态。
向外偏置部件19具有向下倾斜表面20。对应向下倾斜表面21设置在第三区段4c 的向内突出边缘14的内边上。当从折叠状态移动到延伸状态时，向内突出边缘14的内边 上的向下倾斜表面21接触向外偏置部件19上的向下倾斜表面20。第三区段4c的重量通 常足以克服向外偏置部件19的偏置力，从而向内推动部件19并且允许第三区段4c滑动到 延伸状态。一旦处于延伸状态，向外偏置部件19的底表面邻接第三区段4c的顶表面，并且 防止第三区段4c在通常在引导漏斗4的使用期间经历的载荷下折叠。典型地，在漏斗4的 使用期间经历的任何载荷将由在安装期间的在井口 22或其他海底结构上的冲击引起。这 些冲击将倾向于将不均匀载荷给予漏斗4和接下来给予向外偏置部件19，这将不足以克服 偏置力。这是因为偏置部件19分别绕着第一区段4a和第二区段4b的圆周延伸，并且这要 求均匀压缩力以克服偏置力。当树2布置在表面上时，通常经历这种均匀力。因为漏斗4 位于树2的最低末端处，所以当树2布置在固体表面上时，这形成第一接触。因此，均匀压 缩负载给予漏斗4和接下来给予向外偏置部件19，这克服偏置力并且允许漏斗4折叠到它 的折叠状态。
现在参照图1，现在将描述利用本发明的可折叠引导漏斗4使树2或其他海底基础 设施连接于井口 22的一般方法。第一阶段涉及将引导漏斗4安装于树2，以便它从树本体 的下部向下延伸成与树孔轴向对齐。这将通常通过焊接进行，如图1所示，但是漏斗4还可 拧紧于树本体。对于存储和运输，引导漏斗4将通常在它的折叠状态下存储，如图3所示，并 且诸如图4中示出的保持销18的保持装置将用于使漏斗4保持在它的折叠状态下。接下 来，保持销18被移除以使引导漏斗4展开到它的延伸状态。这通常由位于表面上的操作者 人工地执行，但是还在本发明的范围内设想诸如远程促动的其他手段。一旦销18被移除， 则作用在区段4a，4b，4c上的重力通常足以使漏斗4展开到它的延伸状态。一旦漏斗4展 开到它的延伸状态，则诸如图5中示出的锁定机构的锁定机构将漏斗4的区段4a，4b，4c锁 定到延伸状态。在图1至5中示出的实施例中，漏斗4包括三个区段4a，4b，4c。然而，还在 本发明的范围内设想具有更多区段的较大漏斗。一旦漏斗4锁定到它的延伸状态，则它以 与常规引导漏斗相同的方式运行。树2和引导漏斗4向下降低到井口 22上，使得引导漏斗 4接触井口 22的上端部以将树2引导到用于连接于井口 22的位置。
权利要求
1.一种用于引导海底基础设施以与海底井口连接的引导漏斗，其中，所述引导漏斗包括多个区段，并且其中，所述区段是可折叠的，使得所述引导漏斗能够在延伸或折叠状态下存在。
2.根据权利要求1所述的引导漏斗，其特征在于，所述海底基础设施是采油树、底部立管总成或防喷器。
3.根据权利要求1或2所述的引导漏斗，其特征在于，所述多个区段在它们的折叠状态下是同心的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的引导漏斗，其特征在于，包括保持器，其用于使所述区段在所述漏斗的使用之前保持在所述折叠状态下。
5.根据权利要求4所述的引导漏斗，其特征在于，所述保持器包括至少一个保持销，并且所述区段包括孔口，所述孔口当所述区段处于所述折叠状态时对齐，使得所述保持销或每个保持销能够穿过所述孔口。
6.根据权利要求4或5所述的引导漏斗，其特征在于，所述保持器能够人工地促动。
7.根据权利要求4或5所述的引导漏斗，其特征在于，所述保持器能够远程地促动。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的引导漏斗，其特征在于，所述引导漏斗配置成使得在使用中，当所述保持器被移除时，所述区段在重力的影响下延伸到所述延伸状态。
9.根据任一项前述权利要求所述的引导漏斗，其特征在于，进一步包括用于将所述区段锁定在所述延伸状态下的锁定机构。
10.根据权利要求9所述的引导漏斗，其特征在于，锁定机构设置在所有相邻区段之间。
11.根据权利要求9或10所述的引导漏斗，其特征在于，所述锁定机构包括偏置部件。
12.根据权利要求11所述的引导漏斗，其特征在于，所述偏置部件构造成防止所述漏斗折置直到施加最小载荷。
13.一种利用引导漏斗使海底基础设施连接于海底井口或心轴轮廓的方法，所述引导漏斗用于将所述海底基础设施向下引导到与所述海底井口或心轴轮廓对齐的位置，所述引导漏斗包括多个区段，其是可折叠的，使得所述引导漏斗能够在延伸或折叠状态下存在，所述方法包括如下步骤将所述引导漏斗安装于所述海底基础设施，以便它从所述海底基础设施的下部向下延伸；促动保持器以使所述引导漏斗展开到它的延伸状态；和使所述海底基础设施和引导漏斗向下降低到所述井口或心轴轮廓上，使得所述引导漏斗接触所述井口或心轴轮廓的上端部，以将所述海底基础设施引导到用于连接于所述井口或心轴轮廓的位置。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述海底基础设施是采油树，所述树具有本体和延伸穿过所述本体的孔，其中，所述方法包括将所述引导漏斗安装成与所述树孔轴向对齐的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种引导漏斗(4)，其用于引导海底设备(2)以与海底井口(22)连接，其中，引导漏斗(4)包括多个区段(4a，4b，4c)，并且其中，区段(4a，4b，4c)是可折叠的，使得引导漏斗(4)能够在延伸或折叠状态下存在。
文档编号E21B33/038GK103015941SQ201210362869
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者A.D.休斯 申请人:韦特柯格雷公司