專利名稱：海洋石油鉆井立管壓力平衡方法及海洋石油填充式鉆井安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油鉆井裝備領(lǐng)域，特別是一種海洋石油鉆采平 臺(tái)或海洋修井平臺(tái)中與立管短節(jié)合為一體的安全裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是石油化工和汽車工業(yè)的快速發(fā)展， 石油和天然氣供應(yīng)不足的情況更加嚴(yán)峻。鑒于陸上石油資源的日漸枯 竭，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的世界性戰(zhàn)略方針都對(duì)準(zhǔn)了海洋，發(fā)展海洋石油產(chǎn)業(yè)成
為各國(guó)能源戰(zhàn)略的重要目標(biāo)?，F(xiàn)今，海上石油鉆井水深已超3000米， 并向更深的水域發(fā)展。在如此的水深環(huán)境下工作，如出現(xiàn)泥漿漏失情 況，將引起立管系統(tǒng)的坍塌，造成不可估量的損失。
填充式鉆井安全閥是保障海上作業(yè)安全必不可少的核心設(shè)備。當(dāng) 地層壓力缺失或立管裝置分離時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)立管裝置內(nèi)泥漿大量流失 的情況，如不及時(shí)填充，內(nèi)部形成的真空狀態(tài)極易導(dǎo)致立管系統(tǒng)的坍 塌，發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，為了降低鉆井成本，保證鉆井作業(yè)的本質(zhì) 安全，在浮式鉆井平臺(tái)必須對(duì)泥漿流失的突發(fā)狀況使用適當(dāng)?shù)陌踩b 置。該類裝置研究在國(guó)內(nèi)尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是設(shè)計(jì)一種新式的深水環(huán)境具備填充功能的水下安 全閥，既能用于在鉆井過程中立管內(nèi)泥漿意外流失發(fā)生時(shí)，利用海水
4平衡內(nèi)外壓力，防止立管坍塌，起到保護(hù)鉆井安全的作用，又能滿足 海洋環(huán)境保護(hù)的要求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的總體構(gòu)想是在立管內(nèi)外壓差發(fā)生異常 波動(dòng)時(shí)，傳感裝置收集信號(hào)，傳遞動(dòng)作指令到蓄能裝置；蓄能裝置輸 送動(dòng)力到液壓機(jī)構(gòu)，激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)海水灌注到裝置內(nèi)部， 平衡內(nèi)外壓力保護(hù)鉆井安全。
海洋石油鉆井立管壓力平衡方法，其利用傳感裝置收集立管內(nèi)外 壓力信號(hào)并傳遞動(dòng)作到激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)打開立管上的閥門機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)海 水灌注到立管內(nèi)部，平衡立管內(nèi)外壓力以保護(hù)鉆井安全。
一種海洋石油填充式鉆井安全閥，其具有上法蘭、中間管、蓄能 裝置、傳感裝置、筒體、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、下法蘭、法蘭螺栓；收集立管內(nèi) 外壓力異常信號(hào)的傳感裝置安裝在中間管上并與蓄能裝置連接，蓄能 裝置輸送動(dòng)力到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在筒體上可以上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng) 閥門開關(guān)實(shí)現(xiàn)海水灌注到裝置內(nèi)部。
鉆井安全閥的上法蘭和下法蘭圓周上分布有輔助管線。輔助管線 包括節(jié)流/壓井管線、泥漿增壓管線、液壓傳輸管線、化學(xué)藥劑注入 管線中的一種或幾種的組合。
在中間管上裝有安全閥定位裝置，安全閥定位裝置一端與蓄能裝 置連接，另外一端在中間管上定位。
蓄能裝置通過液壓機(jī)構(gòu)輸送動(dòng)力運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于安全閥筒體內(nèi)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一端通過液壓機(jī)構(gòu)與蓄能 裝置連接并在安全閥筒體內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全閥筒體上進(jìn)水閥的 開關(guān)。
5本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)布局合理，連接快捷，響應(yīng)時(shí)間短、穩(wěn)定性 好、可在鉆井平臺(tái)控制等的優(yōu)點(diǎn)。能很好地應(yīng)用到深水、超深水鉆井 作業(yè)環(huán)境，具有良好的實(shí)用性能和較高的整體經(jīng)濟(jì)性能。在深水鉆井 作業(yè)為數(shù)不多的安全裝置中，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用方式具有明顯優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明填充式鉆井安全閥的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明安全閥打開狀態(tài)示意圖。 圖3為本發(fā)明安全閥常閉狀態(tài)示意圖
圖中1—上法蘭，2—中間管，3—輔助管線，4一定位裝置，5— 蓄能裝置，6—傳感裝置，7—液壓機(jī)構(gòu)，8—筒體，9一運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 10—螺母，11—螺栓，12—下法蘭，13—法蘭螺栓。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖所示，采用上下法蘭(1、 12)的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)法蘭通過法蘭 螺栓(13)連接，法蘭圓周上分布有輔助管線(3)，保證與上下立管 裝置的通用連接性；上法蘭(l)、中間管(2)、筒體(8)、下法蘭(12) 之間采用螺栓連接，既實(shí)現(xiàn)裝配的快速，又能簡(jiǎn)便的更換受損零部件， 大大提升每次鉆井作業(yè)的安全性；在井內(nèi)外壓差發(fā)生異常波動(dòng)時(shí)，傳 感裝置(6)收集信號(hào)，傳遞動(dòng)作指令到蓄能裝置(5);蓄能裝置(5) 輸送動(dòng)力到液壓機(jī)構(gòu)(7)，激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)(9)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)海水灌注 到裝置內(nèi)部，平衡內(nèi)外壓力保護(hù)鉆井安全；定位裝置(4)與筒體(8) 的聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)蓄能裝置(5)、傳感裝置(6)、液壓機(jī)構(gòu)(7)的 穩(wěn)定精確工作。本發(fā)明法蘭與法蘭之間采用法蘭螺栓(13)連接，傳感裝置(6) 收集立管內(nèi)外壓力異常信號(hào)，傳遞動(dòng)作指令到蓄能裝置(5)，蓄能裝 置(5)輸送動(dòng)力到液壓機(jī)構(gòu)(7)，激發(fā)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)實(shí)現(xiàn)海水灌注 到裝置內(nèi)部，完成平衡內(nèi)外壓力保護(hù)鉆井安全的功能。
該鉆井安全閥的上、下法蘭圓周上分布有輔助管線，輔助管線包 括節(jié)流/壓井管線、泥漿增壓管線(BOOST管線)、液壓傳輸管線、化 學(xué)藥劑注入管線等，也可以沒有。
傳遞動(dòng)作指令到蓄能裝置(5)，也可采用其它裝置實(shí)現(xiàn)該特征， 也可整合傳感、蓄能結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)蓄能裝置(5)、傳感裝置 (6)、液壓機(jī)構(gòu)(7)的穩(wěn)定精確工作，也可以不采用，或采用其它 結(jié)構(gòu)形式保證特征存在。蓄能裝置(5)輸送動(dòng)力到液壓機(jī)構(gòu)(7)， 也可采用其它裝置輸送動(dòng)力，也可整合蓄能、液壓結(jié)構(gòu)形式。
通過筒體(8)與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)海水灌注到裝置 內(nèi)部，平衡內(nèi)外壓力保護(hù)鉆井安全的功能。可以筒體(8)在軸向內(nèi) 側(cè)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)在軸向外側(cè)。兩部件可以是整體結(jié)構(gòu)也可以是分 體結(jié)構(gòu)。
鉆井安全閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接，可以是螺栓、螺母連接，也可以是其 它連接形式。
本發(fā)明中的蓄能裝置采用類似彈簧類的能量釋放機(jī)構(gòu)，傳感裝置 采用壓差傳感器，均為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、海洋石油鉆井立管壓力平衡方法，其特征是利用傳感裝置收集立管內(nèi)外壓力信號(hào)并傳遞動(dòng)作到激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)打開立管上的閥門機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)海水灌注到立管內(nèi)部，平衡立管內(nèi)外壓力以保護(hù)鉆井安全。
2、 一種海洋石油填充式鉆井安全閥，其特征是具有上法蘭(1)、 中間管(2)、蓄能裝置(5)、傳感裝置(6)、筒體(8)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)、 下法蘭(12)、法蘭螺栓(13);收集立管內(nèi)外壓力異常信號(hào)的傳感裝 置(6)安裝在中間管(2)上并與蓄能裝置(5)連接，蓄能裝置(5) 輸送動(dòng)力到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)安裝在筒體(8)上可以上下 運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)閥門開關(guān)實(shí)現(xiàn)海水灌注到立管內(nèi)部。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋石油填充式鉆井安全閥，其特征 是該鉆井安全閥的上法蘭(1)和下法蘭(12)圓周上分布有輔助管 線(3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的海洋石油填充式鉆井安全閥，其特征 是輔助管線包括節(jié)流/壓井管線、泥漿增壓管線、液壓傳輸管線、化 學(xué)藥劑注入管線中的一種或幾種的組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋石油填充式鉆井安全閥，其特征 是在中間管(2)上裝有安全閥定位裝置(4)，安全閥定位裝置(4) 一端與蓄能裝置(5)連接，另外一端在中間管(2)上定位。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋石油填充式鉆井安全閥，其特征 是蓄能裝置(5)通過液壓機(jī)構(gòu)(7)輸送動(dòng)力到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)。
7、根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的海洋石油填充式鉆井安全閥，其 特征是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)位于安全閥筒體(8)內(nèi)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9) 一端 通過液壓機(jī)構(gòu)(7)與蓄能裝置(5)連接并在安全閥筒體(8)內(nèi)上 下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全閥筒體(8)上進(jìn)水閥的開關(guān)。
全文摘要
海洋石油鉆井立管壓力平衡方法，其利用傳感裝置收集立管內(nèi)外壓力信號(hào)并傳遞動(dòng)作到激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)打開立管上的閥門機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)海水灌注到立管內(nèi)部，平衡立管內(nèi)外壓力以保護(hù)鉆井安全。本發(fā)明公開的一種海洋石油填充式鉆井安全閥，具有上法蘭、中間管、蓄能裝置、傳感裝置、筒體、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、下法蘭、法蘭螺栓；收集立管內(nèi)外壓力異常信號(hào)的傳感裝置安裝在中間管上并與蓄能裝置連接，蓄能裝置輸送動(dòng)力到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在筒體上可以上下運(yùn)動(dòng)閥門開關(guān)實(shí)現(xiàn)海水灌注到裝置內(nèi)部。該裝置在立管內(nèi)外壓差發(fā)生異常波動(dòng)時(shí)，傳感裝置收集信號(hào)，傳遞動(dòng)作指令到蓄能裝置激發(fā)動(dòng)作機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)海水灌注到裝置內(nèi)部，平衡內(nèi)外壓力保護(hù)鉆井安全。該裝置結(jié)構(gòu)合理，連接快捷，響應(yīng)時(shí)間短、穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)E21B21/08GK101424169SQ20081023260
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月22日
發(fā)明者任克忍, 鴻 何, 盧韻膠, 楊建武, 銳 肖 申請(qǐng)人:寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司