專利名稱:旋轉(zhuǎn)接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種安裝在海底產(chǎn)油或天然氣井上并用于與海面上的生產(chǎn)船只相連接的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,它包括一個(gè)具有至少兩條流體通道的主要或流體旋轉(zhuǎn)接頭以及一個(gè)進(jìn)行信號(hào)聯(lián)系和動(dòng)力傳送的電/液壓輔助旋轉(zhuǎn)接頭。
開發(fā)近海油田生產(chǎn)時(shí)重要的是要保持成本低廉。在以已知的方式進(jìn)行開發(fā)時(shí),一個(gè)顯著的成本因素是由于井上采油樹與產(chǎn)品收集器地點(diǎn),如平臺(tái)或浮動(dòng)生產(chǎn)船只之間的海底管線和纜繩。通常在2km左右的距離時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生問題。對(duì)此應(yīng)指出的是,因?yàn)榫谆蚓捎腥舾蓚€(gè)分支,現(xiàn)代鉆井技術(shù)可借助減少采油樹的數(shù)量來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。這將使得在某些場(chǎng)合只使用一個(gè)海底采油樹來(lái)開發(fā)海底油田是可能的。
96年8月7日提交的PCT/NO96/00201國(guó)際專利申請(qǐng)涉及一種應(yīng)用錨定的生產(chǎn)浮動(dòng)平臺(tái)或船只進(jìn)行近海油氣生產(chǎn)的系統(tǒng)。本發(fā)明可看作其進(jìn)一步發(fā)展,并基于這樣的想法生產(chǎn)船只能停泊在海床上的采油樹的正上方或在其緊鄰附近,并且井中流體的流動(dòng)是在采油樹和船只之間直接傳送,而不是依靠海床上的管線或纜繩。
如由下述說明可看到,下文說明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)在于能應(yīng)用一種特定的、最好是簡(jiǎn)化形式的采油樹,它或多或少地被結(jié)合在本發(fā)明提出的一種裝置中。
這樣,如以上介紹所述,本發(fā)明裝置的新穎及獨(dú)特的特征主要在于流體旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)置有位于靜止的采油樹頂部的可轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭殼體,采油樹最好包括諸如生產(chǎn)主閥門和環(huán)狀主閥門的少量閥門,并且所述通道是在流體旋轉(zhuǎn)接頭的中央核心部件中垂直貫通的,以便能從流體旋轉(zhuǎn)接頭的上側(cè)對(duì)井進(jìn)行修理。
根據(jù)在實(shí)踐中可以各種形式加以實(shí)施的此解決方案可獲得多種優(yōu)點(diǎn),其中需特別提出的有以下幾點(diǎn)關(guān)于共用船只設(shè)計(jì),所使用的生產(chǎn)船只不需要作任何值得提及的修改,因此費(fèi)用較為低廉;同一生產(chǎn)船只可用于安裝并可能回收旋轉(zhuǎn)接頭裝置,或者也可用于井的維護(hù),這有助于降低運(yùn)行成本,十分小的近海海底油田采用這一新穎裝置能有利可圖,因此,可提高這些油田的抽取程度;通過將使用的設(shè)備從一個(gè)油田移至另一油田,從而可將其重復(fù)使用。
以下將更緊密地結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以說明,其中
圖1表示總體布置示意圖,其中生產(chǎn)船只與海床上的裝置相聯(lián)系并錨定于此,以及圖2表示本發(fā)明提出的裝置最佳實(shí)施例的一個(gè)實(shí)例的主視及局部截面圖。
圖1是總體裝置的概況圖,其中生產(chǎn)浮動(dòng)平臺(tái)或船只3與大體上以20表示的、位于海床1上的油井或一個(gè)類似裝置相聯(lián)而運(yùn)行。圖中表示了井管或軟管31和32直至船只3的全部長(zhǎng)度,它們?cè)诖?上與一臺(tái)純示意表示的加工裝置3A相連接。此外,錨繩69穿過海面2向上延伸至位于船只3的船頭部分的錨定裝置。錨繩69的中間部位設(shè)置有浮動(dòng)部件,同樣,井管31和32在下部分具有浮動(dòng)體以便將井管或軟管從底部1升起。在上述國(guó)際專利申請(qǐng)中對(duì)此總體系統(tǒng)進(jìn)行了更為詳盡的說明。
圖2中用陰影線表示當(dāng)生產(chǎn)船只在風(fēng)及天氣、特別是波浪的影響下圍繞海底設(shè)施運(yùn)動(dòng)時(shí)參與擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的那些零件和部件。該裝置最好設(shè)置一條中心和共同垂直軸線20X,當(dāng)考慮海底油或者天然氣井時(shí),該中心和共同垂直軸線20X與井口48,即生產(chǎn)管頂部的軸線相重合。
圖2主要相當(dāng)詳細(xì)地顯示了在海床1上的油或天然氣井頂部的或多或少的共用結(jié)構(gòu)。一個(gè)混凝土板或基板45構(gòu)成海床1上的底座,并具有一個(gè)中心開口用以支承一個(gè)自調(diào)節(jié)球窩接頭型框架46,該框架46又連接至一個(gè)共同導(dǎo)管47。它按已知的方式可向下伸展幾十米進(jìn)入海床1下面的結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)管47內(nèi)懸掛著實(shí)際的生產(chǎn)管,并且它終止于井口48的頂部。
一個(gè)基座結(jié)構(gòu)49用于支承其上的整個(gè)裝置?;Y(jié)構(gòu)49穿過堅(jiān)固的支承結(jié)構(gòu)部件直接連接至導(dǎo)管47,用以將錨定力傳送至此。用軸頸支承在基座結(jié)構(gòu)49上的是一個(gè)堅(jiān)固的、圓盤傳送帶狀的殼體60,它可圍繞中央軸線20X進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。殼體60設(shè)置有供軛架63所用的、最好徑向相對(duì)的、形狀為突出短軸的安裝部件61,軛架63的上端64用于與一根或多根錨繩69相連接。應(yīng)注意的是,軛架63具有兩個(gè)在上端或聯(lián)接板64處成一體的支架。軛架63可通過圍繞在安裝部件61之間徑向伸展的水平軸線擺動(dòng)而呈現(xiàn)不同的角向位置,從而軛架運(yùn)動(dòng)的角向范圍至少向上伸展至一個(gè)近似垂直的位置,考慮到操作纜33和/或井管31和32,最低的角向位置在實(shí)際中則受到限制。
在錨定的生產(chǎn)船只運(yùn)行期間,通過錨繩或多根錨繩69以及軛架63作為媒介,引起裝置的畫陰影線部件圍繞軸線20X轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)際的旋轉(zhuǎn)接頭裝置中產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此,中央核心部件25連同閥體50是靜止的,而包括旋轉(zhuǎn)接頭殼體24的旋轉(zhuǎn)接頭的其余部件參與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣,旋轉(zhuǎn)接頭殼體24用軸頸支承在閥體50的頂部上的30處。
為確保殼體60和旋轉(zhuǎn)接頭殼體24同時(shí)和共同轉(zhuǎn)動(dòng),顯示了一種形狀為豎直桿部件72的機(jī)械導(dǎo)向器或聯(lián)接器,它在其下端由安裝至殼體60的支架71加以支承,并穿過從旋轉(zhuǎn)接頭殼體24橫向突出的支承臂73上的套筒73A進(jìn)而向上延伸。此機(jī)械聯(lián)接器制作得足夠剛硬,在軛架63通過錨繩69連接至表面船只時(shí),使旋轉(zhuǎn)接頭殼體24進(jìn)行與圓盤傳送帶或殼體60在軛架63作用下進(jìn)行的相同的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。除了剛剛說明的殼體60和流體旋轉(zhuǎn)接頭殼體24之間的轉(zhuǎn)動(dòng)相互連接外,與套筒73A配合的桿部件72在旋轉(zhuǎn)接頭裝置安裝在井口上期間也能起有用和有利的作用。為此目的,套筒73A具有一個(gè)向下變寬的錐體73B,用于在將流體旋轉(zhuǎn)接頭和可能還有采油樹50下降在井口48上時(shí)與桿部件72的上端相配合。采油樹或閥體50在其下部具有安裝或連接裝置50B,本質(zhì)上如先前已知的那樣,用于可拆卸地安裝在井口48上。
旋轉(zhuǎn)接頭裝置50具有固定的中央核心部件25,它具有包括一個(gè)生產(chǎn)孔21和一個(gè)環(huán)形孔22的軸向通孔或通道。為此,特別是為了由此而可能具有不同的閥門功能,這兩個(gè)孔均向下與閥體50中相應(yīng)的流體通道或?qū)Ч芟嗦?lián)通。對(duì)此需特別指出的是,這些流體孔或通道從旋轉(zhuǎn)接頭的中央核心部件25的頂部豎直伸展,并最好如在采油樹50中標(biāo)示的相應(yīng)通道56、57中直接延伸。這樣,就有可能從流體旋轉(zhuǎn)接頭的上側(cè)對(duì)井進(jìn)行修理。但是,這是在整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭裝置的頂部部件77被移去的狀態(tài)下才可能的,下文將對(duì)此作更詳盡的說明。
此外,旋轉(zhuǎn)接頭裝置20在核心部件25周圍具有兩條或多條環(huán)形流體通道及相關(guān)聯(lián)的密封件及軸承部件,它們總體以27表示。流體旋轉(zhuǎn)接頭的這些部件實(shí)質(zhì)上是過去已知的,例如在挪威專利177780中,顯示了一種軸向可分離旋轉(zhuǎn)接頭裝置,最初打算用于其它應(yīng)用。
旋轉(zhuǎn)接頭殼體24設(shè)置有大體以31A和32A表示的連接部件,它們用于使井管或軟管31和32通過海水向上伸展至生產(chǎn)船只(見圖1)。當(dāng)用于流體輸送的連接部件31A和32A位于旋轉(zhuǎn)接頭20的較為中間的位置時(shí),用于操縱纜33的上連接部件33A則位于旋轉(zhuǎn)接頭殼體24的上部,它用于在上述的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間圍繞軸線20X旋轉(zhuǎn)。軸承30支承著旋轉(zhuǎn)接頭殼體24,以便它能相對(duì)采油樹或閥體50旋轉(zhuǎn)。
由其外殼77表示的頂部部件通過一個(gè)連接器20B安裝在圖2中的整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭裝置20中。由以下說明可看到,連接器20B使頂部部件得以與余下的旋轉(zhuǎn)接頭裝置分開,并可對(duì)其進(jìn)行回收。一個(gè)用于傳送信號(hào)和動(dòng)力的輔助旋轉(zhuǎn)接頭28位于頂部部件77中,頂部部件還裝有用于采油樹的控制模塊29。一個(gè)滑移環(huán)狀機(jī)構(gòu)79用作頂部部件77中所述部件與采油樹50,可能還有安裝在井口中的其它組件之間的各種電線連接所需的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接器。
另一方面,從頂部部件77通過一個(gè)電橋臂77B設(shè)置有電和液壓連接,電橋臂77B從頂部部件外殼77的側(cè)壁向外、向下沿著連接器20B側(cè)面伸展,并設(shè)置了一塊連接器板78或類似物以便與用于操作纜33的連接部件33A上的輔助連接器部件相配合。因而,這樣能通過連接器板78、電橋臂77B和包含滑移環(huán)狀機(jī)構(gòu)79的頂部部件77內(nèi)側(cè)與采油樹50等相聯(lián)通。
以標(biāo)號(hào)26表示的頂部部件77的下部可旋轉(zhuǎn)地用軸頸支承在連接器20B上。借助桿部件72確保在軛架63作用下頂部部件77的同步、同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),桿部件72進(jìn)入套筒75A,而套筒75A則通過徑向臂75與頂部部件外殼77相連接。套筒75A具有與下方的錐體部件73B相似的向下開口的錐體75B,它有助于頂部部件77單獨(dú)地在核心部件25上端安全下降和安裝,同時(shí),在78處建立了連接。為了頂部部件77的這種安裝或回收,設(shè)置了一個(gè)上操作頭77A,其形狀和尺寸在實(shí)質(zhì)上以已知的方式制作成與合適的工具相配合。顯然,通過操作頭77A的這些操作也取決于具體情況,包括整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭裝置,它包括用于安裝在井口48上的流體旋轉(zhuǎn)接頭24、27和采油樹或閥體50以及其上的連接器50B。
用于井管的橫向指向的連接部件31A和32A最好與用于操縱纜33的連接部件33A定位在同一平面內(nèi),并且所有連接部件最好大體上在軛架支架63之間的中央從旋轉(zhuǎn)接頭殼體24向外指向。如由圖2可看到,在連接部件和旋轉(zhuǎn)接頭殼體24之間設(shè)置隔離閥31B和32B是可行的。這些隔離閥也可起翼部閥的作用,這對(duì)優(yōu)選的、簡(jiǎn)單形式的采油樹50是有意義的。
上述旋轉(zhuǎn)接頭結(jié)構(gòu)的某些特點(diǎn)與同時(shí)提交的No.963585專利申請(qǐng)“海底井裝置”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)接頭裝置,該裝置用于安裝在海底產(chǎn)油或天然氣井上并用于與海面(2)上的生產(chǎn)船只(3)相連接,它包括一個(gè)具有至少兩條通道(21,22)的主要或流體旋轉(zhuǎn)接頭,和一個(gè)進(jìn)行信號(hào)聯(lián)系和動(dòng)力傳送的電/液壓輔助旋轉(zhuǎn)接頭(28),其特征在于,流體旋轉(zhuǎn)接頭在靜止的采油樹(50)的頂部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24),采油樹最好包括諸如生產(chǎn)主閥門(51)和環(huán)狀主閥門(52)的少量閥門,并且所述通道(21、22)是在流體旋轉(zhuǎn)接頭的中央核心部件(25)中垂直貫通的,以便能從流體旋轉(zhuǎn)接頭的上側(cè)對(duì)井進(jìn)行修理。
2.如權(quán)利要求1的裝置,其特征在于,在核心部件(25)中的所述通道(21、22)與采油樹(50)中的相應(yīng)通道(56、57)在直接延長(zhǎng)方向上對(duì)齊。
3.如權(quán)利要求1或2的裝置,其特征在于,在采油樹(50)的下部設(shè)置有一個(gè)力傳輸殼體或圓盤傳送帶狀部件(60),它圍繞一個(gè)共同垂直軸線(20X)可旋轉(zhuǎn)地用軸頸支承在基座結(jié)構(gòu)(49)上,基座結(jié)構(gòu)(49)具有一個(gè)位于海床(1)上的底座;錨定軛架(63)具有兩個(gè)支架,其自由端可旋轉(zhuǎn)地連接至所述圓盤傳送帶狀部件(60)兩側(cè)上的安裝裝置(61),而其相對(duì)端則最好通過一個(gè)端頭或聯(lián)接板(64)用于與錨繩(69)的端部相連接;并且在所述圓盤傳送帶狀部件(60)與所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)之間設(shè)置了一個(gè)機(jī)械向?qū)骰蚵?lián)接器(71-75),用于使所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體進(jìn)行與所述圓盤傳送帶狀部件在所述軛架(63)作用下進(jìn)行的相同的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述圓盤傳送帶狀部件(60)與所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)之間的所述機(jī)械聯(lián)接器包括一個(gè)桿部件(72),它在采油樹(50)和旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)側(cè)部與所述共同垂直軸線(20X)相平行地延伸。
5.如權(quán)利要求4的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述桿部件(72)在其下端(71)連接至所述圓盤傳送帶狀部件(60),并在一條臂(73)的外端與套筒(73A)相配合,臂(73)的內(nèi)端安裝至所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24),并且所述套筒(73A)具有一個(gè)向下的導(dǎo)向錐體(73B),用于在將流體旋轉(zhuǎn)接頭以及可能還有所述采油樹(50)下降在井口(48)期間與所述桿部件(72)的上端相配合。
6.如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于包括一個(gè)包含所述輔助旋轉(zhuǎn)接頭(28)的可回收頂部部件(77),頂部部件在其下部設(shè)置有一個(gè)用于與流體旋轉(zhuǎn)接頭的核心部件(25)相配合的連接器(20B),所述核心部件(25)最好從旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)的上側(cè)略微向上伸出。
7.如權(quán)利要求5或6的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述頂部部件(77)可旋轉(zhuǎn)地用軸頸支承在所述連接器(20B)上,并設(shè)置有帶一個(gè)套筒(75A)的臂(75),套筒(75A)具有一個(gè)用于與所述桿部件(72)相配合的錐體(75B)。
8.如權(quán)利要求7的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述頂部部件(77)包含一個(gè)所述采油樹(50)用的控制模塊(29),并且一個(gè)電橋臂(77B)從所述頂部部件(77)向外、向下地延伸,以及在其下端設(shè)置有一個(gè)連接器板(78),用于與輔助連接器部件相配合,該輔助連接器部件與所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)上橫向伸出的供操縱纜或控制纜(33)用的連接部件(33A)相關(guān)聯(lián)。
9.如權(quán)利要求6、7或8的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述頂部部件(77)設(shè)置有一個(gè)操作頭(77A),用于將所述頂部部件(77)單獨(dú)地或者與所述旋轉(zhuǎn)接頭(24)及采油樹(50)一起安裝或回收。
10.如權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,其特征在于,所述旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)設(shè)置有橫向指向的、至少為兩條井管(31、32)所用的連接部件(31A和32A),它們最好與操縱纜(33)所用的連接部件(33A)定位在同一平面內(nèi)并位于后者之下,并且所述連接部件基本上從軛架支架(63)之間的中央向外指向。
11.如權(quán)利要求10的裝置,其特征在于,在用于井管的所述連接部件(31A、32A)和旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24)之間設(shè)置了隔離閥(31B、32B),它可用于起翼部閥的作用。
12.如權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)接頭裝置,由于井口包括一個(gè)導(dǎo)管(47),其特征在于,所述殼體或圓盤傳送帶狀部件(60)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在基座結(jié)構(gòu)(49)上,該基座結(jié)構(gòu)(49)與所述導(dǎo)管(47)相連接,用于將錨定力從所述軛架的安裝裝置(61)直接傳送至導(dǎo)管,而不對(duì)所述采油樹(50)或所述流體旋轉(zhuǎn)接頭(24、27)施加應(yīng)力。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)接頭裝置,該裝置用于安裝在海底產(chǎn)油或在天然氣井上并用于與海面上的生產(chǎn)船只相連接,它包括一個(gè)具有至少兩條通路(21、22)的主要或流體旋轉(zhuǎn)接頭,和一個(gè)進(jìn)行信號(hào)聯(lián)系和動(dòng)力傳送的電/液壓輔助旋轉(zhuǎn)接頭(28)。流體旋轉(zhuǎn)接頭在靜止的采油樹(50)的頂部設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭殼體(24),采油樹最好包括諸如生產(chǎn)主閥門(51)和環(huán)狀主閥門(52)的少量閥門。所述通路(21、22)是在流體旋轉(zhuǎn)接頭的中央核心部件(25)中垂直貫通的,從而有可能從流體旋轉(zhuǎn)接頭的上側(cè)對(duì)井進(jìn)行修理。
文檔編號(hào)E21B33/03GK1228826SQ97197530
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1997年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月27日
發(fā)明者阿特勒·B·因泰布里格森, 約恩·艾德 申請(qǐng)人:登諾爾斯克斯泰斯挪威有限公司