[发明专利]海底井口无键式防旋转装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及海底油井钻井，并且尤其涉及一种用于防止内井口罩当固定到升管下端时在导管或外井口罩中旋转的方法，升管从钻井船上悬挂。

背景技术

许多海底油井通过首先钻出大直径的孔，然后安装导管柱而进行钻井，导管柱具有固定在上端的外井口罩。然后，操作员将油井钻至更大的深度，并安装第一套管柱。内井口罩固定在套管柱的上端，并且搭接于外井口罩内。操作员然后将油井钻至更深的深度。典型地在钻井期间升管从内井口罩延伸至钻井船上。

浮动钻井船可能对升管造成旋转力。通常通过内井口罩和外井口罩的搭接台肩的摩擦接合而防止该旋转。如果旋转力足够高而造成内井口罩开始在外井口罩内旋转，则位于内井口罩下的其中一个套管接头可能开始旋松，从而造成严重的问题。

为了解决此潜在问题，在内井口罩和外井口罩之间已经利用了例如键和槽的防旋转机构。然而，此方法需要在也被称为低压罩的外井口罩的内孔中机械加工复杂的图案。由于空间限制，机械加工内孔是困难且费时的。另外，键和槽可能不能相接合，因为它们的接合需要对准。

需要一种解决升管中的旋转问题的技术。该技术理想地将比之前解救上述升管问题的尝试更简单，且耗时更少。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种防旋转装置，以防止内井口罩在外井口罩内旋转。该防旋转装置包括定位在内井口罩和外井口罩之间的至少一个防旋转的凸轮辊子。在一个示例实施例中，内井口罩的外表面具有周向围绕内井口罩的外表面而设置的一系列平坦的外表面部段。外井口罩具有与内井口罩的平坦的外部段相对的圆柱形表面。多个凸轮辊子围绕内井口罩而周向地间隔开，并面向外，以便与外井口罩的圆柱形内表面形成接触。凸轮辊子保持在形成于内井口罩的外表面上的凹穴内。在一个实施例中，辊子最初可通过响应于旋转而断裂的剪力销保持就位。当内井口罩开始经历旋转时，辊子将移动至由内井口罩的相对表面和外井口罩的圆柱形内表面所限定的具有减小尺寸的间隙中，从而将内井口罩的旋转运动制止在前3度的旋转中。旋转阻力的控制可通过改变防旋转装置例如凸轮辊子的数量而进行控制。

本发明有利地消除了对于在外井口罩(低压罩)的内孔中机械加工复杂图案的需求。相反，只是在外井口罩的内孔中车削简单的圆柱形钻孔，这是相对较容易完成的。详细或复杂的机械加工因而在内井口罩(高压罩)的外表面上完成，其可比在外井口罩的钻孔内部上的机械加工更快且更容易地完成。

备选地，可使用球体替代辊子，并且最初可使用弹簧而非剪力销将凸轮或球体保持就位。在又一备选方式中，辊子可由在旋转时施加平衡力以阻碍这种旋转的装置进行替换。

附图说明

图1是根据本发明建造的井口系统的截视立面图。

图2是图1的井口系统的防旋转机构的顶部截面详图。

图3是图2的防旋转机构的凸轮辊子的放大的截视侧面图。

图4是沿着图3的线4-4所取的图3的防旋转机构的顶部截面详图，并显示了旋转之前的内井口罩。

图5是沿着图3的线4-4所取的图3的防旋转机构的顶部截面详图，并显示了轻微旋转之后的内井口罩。

图6是根据本发明的带有弯曲唇缘的防旋转机构的一个备选实施例的放大的截视侧面图。

图7是沿着图6的线7-7所取的图6的防旋转机构的顶部截面详图，并显示了旋转之前的内井口罩。

图8是沿着图6的线7-7所取的图6的防旋转机构的顶部截面详图，并显示了轻微旋转之后的内井口罩。

图9是图1的井口系统的防旋转机构的顶部截面详图，其具有图6的备选装置。

图10是图1的井口系统的防旋转机构的顶部截面详图，其具有用于使图2的凸轮辊子定中的弹簧。

具体实施方式

参照图1，在侧截面图中显示了可安装在海床上的外井口罩10。外井口罩10是固定在导管柱或套管柱(未显示)上的大型管状部件，导管柱或套管柱延伸到油井中，此处其用水泥粘结就位。外井口罩10具有轴向钻孔14。在此实施例中，两个锥形的轴向间隔开的搭接台肩12定位在外井口罩10的钻孔14中。