[发明专利]立管组件及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用以及优先权要求

本申请要求于2010年4月5日提交的共同所有的美国临时专利申请61/341,849的优先权，该共同所有的美国临时专利申请的标题为“Riser System Components And Methods For Making The Same（立管系统组件及其制备方法）”，该申请目前是待审状态，通过引用被包含于此。

背景技术

立管对于从地表下方钻探和开采石油和其它物质是重要的。立管本质上是将井口连接到控制站的管，在控制站常常控制开采以及控制钻探操作。当从诸如海、洋或湖的水域底部下方开采石油、天然气和/或其它物质时，立管将位于海、洋或湖的底部的井口连接到悬浮在海、洋或湖的表面上的平台。在该系统中，立管通过包裹平台与井口之间的钻柱来保护从平台延伸并穿过井口的钻柱。立管还提供用于使钻探泥浆从平台流动至井口并因此流入井中的管道。钻探泥浆帮助控制井内的压力，否则压力将因为钻入地中的孔而骤降。立管还提供石油、天然气和/或其它物质从井口流动至平台的管道，在平台处，石油、天然气和/或其它物质将被保持住以备后续使用。

许多立管包括主线路以及一个或多个辅助线路。主线路包裹从平台延伸到井口的钻柱，并且随着钻探泥浆和/或石油和/或其它物质流动到井口和控制站及从井口和控制站流动离开，主线路包含所述钻探泥浆和/或石油和/或其它物质。一个或多个辅助线路通常被布置为与主管相邻并位于主管外侧，并包裹从平台延伸至井口的控制线路。控制线路可为在井口连接系统的液压线路、电力线路和/或气动线路，诸如在紧急时封住井的防喷器（BOP）。

大多数立管通过将立管段连接在一起进行现场组装。例如，图1示出了包括端部与端部连接的五个立管段22的立管的一部分20。每段22包括主线路24和辅助线路26。每个主线路24包括主管28和紧固到每个主管的端部的凸缘30。每个凸缘30被设计为通过螺栓安装到另一主线路24的凸缘，从而形成立管的一段22。辅助线路26通常紧固到凸缘30，但也可在其与两个主管28相邻延伸的同时穿过两个或更多个凸缘30中的孔。在一些立管中，与主线路24相似，辅助线路26可包括附着到辅助线路的管的凸缘，所述凸缘可安装到另一辅助线路的另一凸缘以形成一段立管。

因为控制中心与井口之间的距离通常很长—尤其当井口位于海、洋或湖底时—所以大多数立管包括端部与端部连接的上百个立管段。当立管竖直取向时（如图1所示)，是常见的，当在悬浮于海、洋或湖表面的平台和井口之间延伸时，立管段受到的（并且必须承受住的）力包括在所述段上方的其它段的重量、在所述段上方的水的重量、以及水的运动（立管从所述水中穿过）。为了承受住这些负载，许多立管段包括焊接到钢主管的钢凸缘以及钢辅助线路。具有钢辅助线路的钢立管段提供很大的强度，但不幸的是它们也非常重，这导致井口附近的立管段承受相当大的重量。为了减少重量，一些立管段包括焊接到铝主管的铝凸缘以及铝辅助线路。然而，与钢立管段相比，铝立管段提供较小的强度。响应于该问题，一些立管段包括焊接到钢主管的钢凸缘和铝辅助线路。钢主线路与铝辅助线路的组合提供了高强度和轻重量之间的折中状态；然而，当经历更深的水深时，需要提供高强度和轻重量二者的立管段。

发明内容

在本发明的一方面，一种用于制备立管组件的方法包括：将连接器布置为邻近管的端部，使得所述连接器的一个区域与所述管的端部形成接合面，其中所述区域包括一种材料（在一些实施例中，为铝及其合金)，并且所述管的端部包括凹槽和与所述区域的材料不同的另一材料（在一些实施例中，为钢及其合金）；加热所述连接器的所述区域以增大所述区域的可延展性；以及在所述连接器的所述区域上施加压力以使所述区域塑性变形，从而将所述区域的一些材料插入所述管的端部的所述凹槽中。通过按照这种方式将所述连接器固定到所述管，所述连接器可牢固地固定到所述管，并因此能够承受住在服役期内频繁经受的高的、动态负载。另外，通过按照这种方式将所述连接器固定到所述管，所述连接器的材料可不同于所述管的材料，并且因此所述连接器或所述管的材料可对应地比所述管或所述连接器的材料轻。这样，继而允许人们设计比具有钢管和钢凸缘的传统钢立管组件轻但可在服役期内承受住频繁受到的高的、动态的负载的立管组件。