[发明专利]具有活塞驱动套筒的井场连接器及其使用方法

说明书

技术领域

本公开总体涉及在井场作业中使用的连接器。更具体地，本公开涉及用于连接井场部件的井场连接器，诸如井口和/或海底连接器。

背景技术

可执行各种油田作业来定位和收集有价值的井下流体。石油钻机定位在井场处，并且井下工具，诸如钻井工具，调配到地面以到达地下储层。一旦井下工具形成井眼(或井孔)以到达期望的储层，则套管可胶合到井眼内的合适位置，并且完成的井眼开始生产来自储层的流体。管材(或管柱)可设置用于使地下流体通向水面。

井口可设置在井眼顶部周围，用于将套管和/或管材支撑在井眼中。井口连接器可设置用于将井口连接到水面部件，诸如防喷器(BOP)和/或圣诞树。在一些井里，管状井口定位在海床处。在钻井作业期间，立管从水面上的船只向下延伸到井口。井口连接器将立管的下端部连接到井口。井口连接器还可用于将海底采油树连接到井口。

连接器可用在海底应用中。海底连接器用于将海底装置结合到海底管组(subsea stack)中。如果来自海底的气体运移到海底连接器中，则在合适的条件下，气体可以在连接器内部形成水合物，为固态的烃类气体和水。水合物可积聚在连接器中，并干扰了连接器闩锁机构的操作。为了避免或控制水合物积聚在连接器中，可使用水合物密封件来防止或控制气体运移到连接器中。连接器的一些示例提供于美国专利/申请4,557,508；8,016,042；7,614,453；4,902,044；2010/0006298；4606555；4606555和5332043中。

发明内容

在至少一个方面，本文中的技术可涉及一种用于连接井场的各部件的井场连接器。所述井场具有延伸到地下地层中的井眼。所述井场连接器包括连接器主体、活塞和多个套筒。所述连接器主体具有适于联接到第一部件的端部和接收第二部件的空腔。所述活塞可在所述连接器主体中轴向移动，所述活塞具有沿着其内表面的活塞轮廓。所述套筒可定位在邻近所述活塞的所述连接器主体周围并且可在其周围径向移动。所述套筒还具有沿着其外表面与所述活塞的活塞轮廓对应的套筒轮廓，以及沿着其内表面可与所述第二部件选择性地接合的夹持轮廓，由此所述套筒可选择性地闩锁在所述第二部件周围。

所述井场连接器还可包括可漂浮密封构件，所述可漂浮密封构件包括柔性环，所述柔性环具有从中穿过的孔洞，以密封地接收所述第二部件。所述密封构件可横向于所述连接器主体的轴线在所述连接器主体的袋中可滑动地移动，由此所述第二部件可对准到所述第一部件以在其间进行连接。所述连接器主体包括可活动地连接到所述第一部件的盖和具有从中穿过的孔洞以接收所述第二部件的接头。所述盖具有盖位置，在盖位置上可与所述套筒的套筒轮廓接合。所述连接器主体进一步包括主体环，所述主体环活动地联接在所述盖与所述接头之间。

所述套筒具有主体轮廓，所述主体轮廓可与所述连接器主体选择性地接合。所述连接器主体限定出套筒空腔，用于接收所述套筒。所述套筒可从所述盖的接收器移动一段距离，并且在其间限定出间隙。所述连接器主体具有内表面，所述内表面限定出空腔，以滑动地接收所述活塞。所述活塞在其内表面上包括支撑环，所述支撑环限定所述活塞轮廓的一部分，以在所述缩回位置将所述多个套筒支撑在上面。所述活塞在其内表面上包括闩锁环。所述闩锁环限定所述活塞轮廓的一部分，以在所述接合位置支撑所述套筒。所述活塞包括可与所述套筒接合的主活塞和支撑所述主活塞的副活塞。当所述主活塞超过最大的力时，所述副活塞可在所述连接器主体中可滑动地移动。

所述活塞将所述连接器主体中的空腔分离成第一可变容积腔室和第二可变容积腔室。所述第一可变容积腔室和所述第二可变容积腔室可活动地连接到流体源，以在其中选择性地转移流体，由此所述活塞可在上行程位置和下行程位置之间在所述主体中移动。所述部件包括管材、套管、立管、井口、防喷器、低海立管泵及其组合中的至少两个。

在另一方面，本公开可涉及一种连接井场的部件的方法。所述井场具有延伸到地下地层中的井眼。所述方法包括：提供井场连接器；将连接器主体的端部活动地连接到第一部件；将第二部件接收在连接器主体的空腔中；以及通过选择性地接合多个套筒的套筒轮廓与活塞的活塞轮廓和套筒的夹持轮廓至第二部件将套筒选择性地闩锁在第二部件周围。