[发明专利]立管的弱联接部

说明书

技术领域

本发明涉及将漂浮设施或船舶连接至海底的油气井的立管中的立管弱联接部。

背景技术

立管通常被用于将海底的油气井连接至例如石油钻塔或船只的漂浮设施或船舶。立管是由管段制成的并且非常沉重。因此，水面船只必须给立管施加拉伸力以防止其在其自重下倒塌。然而，在某些海况条件中，例如当船舶移动时，所施加的拉伸力将波动。当立管在其下端被固定到海底的井口装置上并且在其上端通过张紧器被固定到漂浮设施或船舶上时，必须调节由风、波浪和潮汐作用所引起的设施的运动。因此，必须将运动补偿装置结合到张紧系统中以将立管的顶部保持在船只的月池中和钻台面处。这可能包括伸缩式海底接合部或者钻柱补偿器以补偿升降运动而同时维持至立管的预紧力并包括立管内的挠性接合部以补偿船舶的横向运动。所使用的伸缩式海底接合部是众所周知的并且本文涉及滑动接合部。典型的滑动接合部包括被设置成相互之间伸缩的同心圆筒，其之间设有动态密封件。

然而，如果运动补偿装置锁上，立管中的拉伸力将波动。在过大拉伸力下，公知的是立管将断裂。这可能引起环境问题，因为立管在分离时可能充满了油气，该油气随后可能会从立管渗漏。

为了抵消该问题，立管可以设有弱联接部，该弱联接部具有比立管的其他部分更低的拉伸率，如果发生过度拉伸立管，则立管将在该弱联接部处分开。

WO 03/069112公开了一种围绕立管定位的套筒。所述套筒可以在两个凸起部分之间上下移动立管。套筒可以附连至防喷器的闸板，以便立管可以相对于防喷器转动或者沿轴向移动。套筒最初利用剪切销固定到立管上，在将套筒附连到防喷器的闸板上之后剪切销可能失效。

US 4 424 988公开了一种由连接两个立管部分的螺栓的削弱部分所形成的弱联接部。所述文件公开了折断螺栓的两种方式：第一，通过上、下立管区段之间的拉伸力；第二，通过向两个立管部分之间的连接器内的腔室施加很高的液压压力。腔室内的液压压力在环形构件与环形凸缘之间产生了压力差，当超过阈限压力时该压力差引起螺栓失效。两个立管部分可以在螺栓已经失效之后相对于彼此移动。

WO 2009/153567公开了一种弱联接部。在所述弱联接部中，通过施加液压压力来平衡可变的井压力的影响。设置压力施加设备来向弱联接部施加联接力以便抵消由井压力所施加的分离力。从而可以避免弱联接部由于井压力而分离。

对于上述弱联接部方案的问题是其仅针对上、下立管区段之间的拉伸力提供了保护措施。运动补偿装置在漂浮设施或船舶开始向下运动期间应当锁住，已知方案未针对至立管的压缩力提供保护措施。

因此，本发明目的是提供一种解决上述与由压缩力以及拉伸力引起的运动有关的问题并且就功能而言更可靠的改进方案。这些及其他目的从以下描述中变得显而易见了。

发明内容

上述问题通过弱联接部和具有根据所附权利要求的所述弱联接部的立管柱来解决。

在随后的正文中，立管柱定义为从漂浮设施或船舶延伸至海底的油气井的布置。所述立管柱包括运动补偿装置、由运动补偿装置支撑的多个立管区段和位于海底的下部接地柱，该运动补偿装置是位于漂浮设施的上部接地柱的一部分。下部接地柱可能包括多个部件，例如套管柱交叉部(X/O)、环形滑动接合部、间距套管、保持阀、可剪切的海底测试树(sub sea test tree)、半封闸板的滑动接合部、间距套管、管悬挂架送入工具和工具适配器。这些部件对于本领域技术人员是公知的并且不会进一步详细描述。

在随后的正文中，立管定义为立管柱中除了运动补偿装置之外的那部分。立管的下区段与海底测试树(SSTT)通过弱联接部来连接，该弱联接部被设置成当立管经受过大作用力时分开。

本发明涉及将漂浮设施或船舶连接至海底的立管中的立管弱联接部。所述弱联接部包括第一立管部分，该第一立管部分为弱联接部的上部分。第一立管部分可以处于用于连接至立管上区段的上部外壳的形式。立管上区段从弱联接部延伸至水面的漂浮设施或船舶。弱联接部还包括第二立管部分，该第二立管部分是弱联接部的下部分。第二立管部分处于用于连接至立管下区段的下部外壳的形式。立管下区段从弱联接部延伸至海底并且包括海底测试树(SSTT)。第一立管部分被设置成伸入第二立管部分内，以便允许在预定条件下所述立管部分之间的伸缩位移。设置许多连接装置以用于可释放地连接上部和下部外壳。