井口组件的制作方法

本发明涉及井口、特别是海底井口。

背景技术：

1、井口系统是安装在油井或气井的顶部处的结构。从井口系统悬置有衬在井眼中的套管柱，并且井口系统还为钻井期间的防喷器(bop)组或井眼完成之后的采油树提供支承。因此，井口系统充当地表设施与井眼中的套管柱之间的接口。

2、通常，井口本体设置有被称为井口套管的刚性延伸管，该刚性延伸管焊接至井口本体的最下端部，并且该刚性延伸管延伸到通常被称为导引套管的外筒形套管的上端部中。井口套管的径向面向外的表面与导引套管之间的环形空间中注入有水泥。

3、在井口安装在海底井眼的顶部处的情况下，钻井系统通常包括从bop组的顶部向上延伸至钻机的海洋立管。在钻机浮动的情况下，海洋立管的上端部通常设置有滑动接头，并且使用立管张紧系统悬置于钻机，这两者均适应由海洋的上涨引起的钻机相对于立管的运动。尽管如此，在钻井期间，井口系统仍然会遭受来自钻机、海洋立管以及bop组的运动和井眼中的压力变化的周期力。如果这种力足够大并且长时间经受这种力，则随着时间的推移，这种力会对井口系统造成疲劳损坏，这最终可能导致井口系统故障。

4、由于井口套管与导引套管之间存在刚性水泥柱，这些力的影响加剧，因为水泥降低了延伸件在施加力的影响下的挠曲或移动的自由度。因此，水泥柱增加了井口疲劳失效的可能性、特别是在水泥柱设置在不适合或次佳的高度处的情况下。

5、在先专利申请us5029647和gb2479602描述了一种海底井口，其中，在井口延伸件与外套管之间的环形空间填充水泥之前，围绕井口延伸件安装有弹性套筒。gb2479602中描述的弹性套筒是分段的，并且要求保护在存在水泥柱的情况下有助于延伸件的挠曲，并且因此降低了对井口造成疲劳损坏的可能性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供改善井口系统的疲劳性能的替代性方法。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种井口组件，该井口组件包括井口，该井口具有：管状的井口本体，该井口本体具有外表面；井口套管，该井口套管从井口本体的第一端部延伸，该井口套管具有外表面以及相对于井口本体的近端端部和远端端部，并且该井口组件包括管状的外套管，该外套管具有内表面，在外套管的内表面与井口本体的第一端部的外表面和井口套管的外表面之间存在有环形空间，其中，该系统还包括从外套管的内表面径向向内延伸到环形空间中的固体水泥衬里、以及流体套筒，该流体套筒从井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者的外表面径向向外延伸到环形空间中，使得流体套筒被水泥衬里的至少一部分环绕，水泥衬里的所述部分位于流体套筒的径向外侧，并且水泥衬里的所述部分中的水泥与井口本体/井口套管间隔开。

3、由于设置有流体套筒，因此防止水泥衬里与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者直接接触，并且流体套筒可以在井口被加载时为井口提供更多的运动自由度，并且因此可以减少使用一段时间之后对井口造成的疲劳损坏。

4、水泥衬里可以包括下述部分：该部分相比于流体套筒更靠近井口套管的远端端部，并且具有比水泥衬里的环绕流体套筒的部分的厚度大的厚度。

5、优选地，流体套筒环绕井口本体的第一端部的外表面的整个圆周。流体套筒可以替代性地或另外地环绕井口套管的外表面的整个圆周，并且从近端端部朝向远端端部环绕井口套管的整个长度或井口套管的长度的一部分。

6、井口组件还可以包括管状保持套筒，该管状保持套筒环绕井口本体和井口套管中的一者或两者的一部分，并且围绕井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者保持流体套筒。

7、管状保持套筒可以具有第一端部，管状保持套筒的第一端部固定至井口本体或井口套管并抵靠井口本体或井口套管密封，管状保持套筒与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者的外表面间隔开，使得流体套筒填充保持套筒与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者的外表面之间的环形空间。保持套筒可以具有：排放通道，该排放通道从井口套管的外表面和/或井口本体的外表面与保持套筒之间的空间穿过保持套筒延伸至保持套筒的外部；以及排放阀，该排放阀能够在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置中，排放阀基本上防止流体沿着排放通道流动，在打开位置中，允许流体沿着排放通道流动。

8、保持套筒可以具有内表面，基本上整个该内表面与井口套管的外表面和/或井口本体的第一端部的外表面接合。在这种情况下，保持套筒可以由吸收性材料制成、比如由凝胶、开孔泡沫、吸湿性材料、或者可溶性材料或可侵蚀材料、或者两种或更多种这种材料的任意组合制成。

9、根据本发明的第二方面，提供了一种井口，该井口包括具有外表面的管状的井口本体以及从井口本体的第一端部延伸的井口套管，该井口套管具有外表面以及相对于井口本体的近端端部和远端端部，其中，井口还包括管状的流体保持套筒，该流体保持套筒固定至井口本体，使得该流体保持套筒围绕井口本体的第一端部和下井口套管中的一者或两者的外表面延伸，并且该流体保持套筒在水泥浆料被注入到围绕井口本体和/或井口的空间中时以及在水泥固化时围绕井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者保持流体层，使得水泥的至少一部分通过流体套筒与井口本体和/或井口的至少一部分间隔开。

10、保持套筒可以具有第一端部，该第一端部固定至井口本体的外表面并抵靠井口本体的外表面密封，保持套筒与井口套管的外表面和/或井口本体的外表面间隔开，以围绕井口套管的外表面和/或井口本体的外表面形成环形空间，使得流体套筒填充井口套管的外表面和/或井口本体的外表面与保持套筒之间的环形空间。保持套筒可以具有：排放通道，该排放通道从井口套管的外表面和/或井口本体的外表面与保持套筒之间的空间穿过保持套筒延伸至保持套筒的外部；以及排放阀，该排放阀能够在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置中，排放阀基本上防止流体沿着排放通道流动，在打开位置中，允许流体沿着排放通道流动。

11、保持套筒可以具有内表面，基本上整个该内表面与井口套管和/或井口本体中的一者或两者的外表面接合。在这种情况下，保持套筒可以由吸收性材料制成、比如由凝胶、开孔泡沫、吸湿性材料、或者可溶性材料或可侵蚀材料、或者两种或更多种这种材料的任意组合制成。

12、根据本发明的第三方面，提供了一种井口，该井口包括具有外表面的管状的井口本体以及从井口本体的第一端部延伸的井口套管，该井口套管具有外表面以及相对于井口本体的近端端部和远端端部，其中，井口还包括固体的间隔套筒，该间隔套筒围绕井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者定位，并且与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者的外表面接触，其中，间隔套筒由可以被溶解或侵蚀的材料制成以由流体套筒替换。

13、间隔套筒可以由水溶性材料制成。

14、井口还可以设置有注入管线，液体可以通过该注入管线注入以接触间隔套筒从而将间隔套筒溶解或侵蚀。

15、根据本发明的第四方面，提供了一种组装海底井口组件的方法，该海底井口组件包括井口，该井口包括具有外表面的管状的井口本体、从井口本体的第一端部延伸的井口套管，该井口套管具有外表面以及相对于井口本体的近端端部和远端端部，该方法包括将井口置于具有内表面的管状的外套管中，以便在外套管的内表面与井口套管的外表面和井口本体的第一端部的外表面之间形成环形空间，该环形空间位于外套管的径向内侧和井口本体的第一端部和井口套管的径向外侧，该方法还通过将水泥浆料注入到环形空间中而使外套管设置有水泥衬里，以及在水泥衬里的至少一部分与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者之间形成流体套筒，使得流体套筒位于水泥衬里的所述部分的径向内侧，并且使得水泥衬里的所述部分中的水泥与井口本体/井口套管间隔开。

16、该方法可以包括将水泥浆料注入到环形空间中以形成水泥衬里的下述部分：该部分相比于流体套筒更靠近井口套管的远端端部，并且具有比水泥衬里的环绕流体套筒的部分的厚度大的厚度。

17、优选地，流体套筒环绕井口本体的第一端部的外表面的整个圆周。流体套筒可以替代性地或另外地环绕井口套管的外表面的整个周向，并且从近端端部朝向远端端部环绕井口套管的整个长度或井口套管的长度的一部分。

18、井口还可以包括管状保持套筒，该保持套筒在水泥砂浆被注入到环形空间中以形成水泥衬里时围绕井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者保持流体套筒。

19、保持套筒具有第一端部，该第一端部可以固定至井口套管的外表面或井口本体的第一端部的外表面或并抵靠井口套管的外表面或井口本体的第一端部的外表面密封，保持套筒与井口套管的外表面和/或井口本体的第一端部的外表面间隔开，并且在将水泥浆料注入到保持套筒与外套管的内表面之间的环形空间中时，保持套筒将流体捕获在保持套筒与井口套管的外表面和/或井口本体的外表面之间的空间中。

20、保持套筒可以具有：排放通道，该排放通道从井口套管的外表面和/或井口本体的外表面与保持套筒之间的空间穿过保持套筒延伸至保持套筒的外部；以及排放阀，该排放阀能够在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置中，排放阀基本上防止流体沿着排放通道流动，在打开位置中，允许流体沿着排放通道流动，并且该方法可以包括下述步骤：当井口被浸没以便将井口安装在井口套管上或井口套管中时，确保排放阀处于打开位置，并且然后在将水泥浆料注入到外套管的内表面与保持套筒之间的环形空间中之前，将所述排放阀移动至关闭位置，以便基本上防止保持套筒与井口套管的外表面和/或井口本体的外表面之间的空间中的流体被水泥浆料置换。

21、外套管可以位于水下井眼中，使得在井口置于外套管中时，保持套筒与井口套管/井口本体的外表面之间的空间中的空气被水置换。

22、保持套筒可以具有内表面，基本上整个该内表面与井口本体的第一端部和井口套管中的一者或两者的外表面接合。在这种情况下，保持套筒可以由可以保持水的材料制成，并且外套管位于水下的井眼中，使得在井口置于外套管中时，水由保持套筒吸取并保持。

23、在这种情况下，保持套筒可以由吸收性材料制成、比如由凝胶、开孔泡沫或吸湿性材料、或者两种或更多种这种材料的任意组合制成。

24、保持套筒可以包括固体间隔套筒，该固体间隔套筒定位成围绕井口套管和井口本体的第一端部中的一者或两者并且与井口套管/井口本体的外表面接触，并且该固体间隔套筒由可以被溶解或侵蚀的材料制成以由流体套筒替换。

25、间隔套筒可以由水溶性材料制成。

26、井口还可以设置有注入管线，可以通过该注入管线将液体注入成接触间隔套筒，方法包括以下步骤：在注入水泥浆料并允许水泥浆料凝固之后，将液体注入到注入管线中。该液体可以包括将使间隔套筒溶解以用流体套筒替换该间隔套筒的溶剂。该液体可以包括将与间隔套筒反应以用流体套筒替换该间隔套筒的化学试剂。

27、井口或外套管可以具有延伸到环形空间中的至少一个注入端口，并且方法可以包括以下步骤：在将水泥浆料注入到环形空间中之后并且在水泥硬化之前，通过将非水泥质液体经由注入端口注入到环形空间中以将一部分水泥浆料冲洗出环形空间来形成流体套筒。

28、根据本发明的第五方面，提供了一种井口，该井口具有带有外表面的管状井口本体以及井口套管，该井口套管的近端端部借助于焊接部连接至井口本体的第一端部，该井口套管具有外表面，其中，井口还包括刚性的增强套筒，该刚性的增强套筒围绕井口套管的近端端部的外表面和井口本体的第一端部的外表面延伸，以将焊接部覆盖。

29、优选地，增强套筒具有内表面，该内表面的基本上整个内表面与井口套管和井口本体二者的外表面接合。

30、增强套筒可以焊接或结合至井口套管和井口本体二者的外表面。

31、增强套筒可以由纤维增强复合材料制成。

32、增强套筒可以由金属、比如钢制成。

33、增强套筒可以以过盈配合的方式保持成围绕井口本体和井口套管。

34、根据本发明的第六方面，提供了一种井口组件，该井口组件包括具有外表面的管状井口本体以及具有封围主通道的内表面的管状导引套管，井口本体在主通道中定位成由导引壳体通过导引壳体的内表面与井口本体的外表面之间的接触区域支承，其中，设置有至少一个插入件，以在与导引套管的内表面接触的区域中的一个区域处形成井口本体的外表面的一部分，该插入件由吸湿性材料制成。

35、插入件可以由尼龙制成。

36、插入件可以是环形的并且卡嵌在围绕井口本体的周向凹槽中。

37、插入件可以设置有保护涂层，该保护涂层在井口本体于导引壳体的主通道中安置时通过与导引壳体的内表面接触而被去除。

38、井口组件还可以包括井口套管，该井口套管的近端端部借助于焊接部连接至井口本体的第一端部。

39、根据本发明的第七实施方式，提供了一种井口，该井口具有：管状井口本体，该管状井口本体具有厚的主体部分并且该管状井口本体的第一端部渐缩至厚度减小的细长部分；以及井口套管，该井口套管的近端端部通过焊接部连接至井口本体的细长部分的自由端部，其中，井口本体的细长部分至少长0.5m。

40、细长部分可以具有邻近于自由端部的厚度进一步减小的区域。

41、厚度进一步减小的区域可以至少长15cm。