环形防喷器和深海立管总成的连接器单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及一种用于钻井的海上防喷器设备，且具体而言涉及一种环形防喷器和深海立管总成(lower marine riser package)连接器单元。
【背景技术】
[0002]防喷器组件用于海上钻井操作。环形防喷器组件包括防喷器组(Β0Ρ组(Β0Ρstack))，该防喷器组包括若干闸板(ram)防喷器。BOP组落于海床处的井口罩上并连接于其。深海立管总成(LMRP)连接于BOP组上端上的管状心轴。LMRP固连于立管的下端并具有控制舱，该控制舱控制BOP组和LMRP的各种功能。LMRP还具有一个或更多个环形防喷器，其可环绕不同尺寸的管道密封，以及完全闭合通道。
[0003]LMRP具有连接器，该连接器被液压地促动并将可释放地将LMRP连接到BOP组的心轴。环形BOP位于LMRP的正上方且通过外部螺栓凸缘而连接。
[0004]LMRP和BOP组是大型设备零件，相当高。由于当设备装载在钻探平台上时的高度限制，故降低BOP组件的整体高度将是合乎需要的。降低高度的LMRP将允许在具有较低甲板高度的钻探平台上使用设备。降低高度的LMRP将允许更小的钻探平台设计。还将允许在不对组装的BOP组和LMRP增加额外闸板的全部高度的情况下，在BOP组中安装额外的闸板BOP防喷器。如果需要，降低高度的LMRP将还允许用较短高度的环形BOP替换较高高度的环形BOP。
【发明内容】
[0005]环形防喷器组件包括单件式(single-piece)环形元件壳体，该单件式环形元件壳体具有中央腔，该中央腔包含弹性环形元件和环形元件活塞，该环形元件活塞相对于环形元件壳体的轴线轴向地冲击，以使环形元件径向地变形。环形防喷器组件的总体高度通过采用单件式连接器壳体而减少，该连接器壳体抵接环形元件壳体的下端并固连到其。连接器壳体包含锁定元件和锁定元件活塞，该锁定元件活塞轴向地冲击凸轮环，以使锁定元件径向向内地移动成与防喷器组的心轴接合。构成环形BOP和LMRP连接器的单元的总体高度比在环形BOP的下端上采用外部螺接凸缘的那些小。
[0006]从环形元件壳体的下端到中央腔的轴向距离小于从连接器壳体的下端到环形元件壳体的下端的轴向距离。在从中央腔到环形元件壳体的下端的任一点处的环形元件壳体的径向壁厚至少等于环形元件壳体的在环形元件壳体的下端处的径向壁厚。环形元件壳体具有从下端到中央腔的外表面，该外表面不具有任何面朝上表面。连接器壳体的最大外径小于环形元件壳体的在沿环形元件壳体的任一点处的外径。
[0007]连接器壳体上的外部凸缘限定面朝上表面和面朝下表面，外部凸缘的面朝上表面与环形元件壳体的下端抵接。螺栓穿过在外部凸缘中提供的孔延伸到在环形元件壳体中提供的螺纹孔。螺栓具有接合外部凸缘的面朝下表面的头部。
【附图说明】
[0008]图1为现有技术海下防喷器组件的简化透视图；
[0009]图2为与图1中的深海立管总成相似的现有技术深海立管总成的简化透视图；
[0010]图3为根据本公开构造的环形防喷器和连接器的竖直截面图；
[0011]图4为图3的环形防喷器和连接器的一部分的放大竖直截面图；
[0012]图5为图4的环形防喷器和连接器的一部分的进一步放大的竖直截面图；
[0013]图6为图3的环形防喷器和连接器的一部分的备选实施方式的截面图。
【具体实施方式】
[0014]参考图1，现有技术海下立管组件包括防喷器(BOP)组11，防喷器组11连接到在待钻探的井的上端处的海下井口罩(未示出)。该组件还包括连接于BOP组11上端的深海立管总成(LMRP) 13。BOP组11具有多个闸板防喷器15，以用于选择性地闭合穿过BOP组11的通道。闸板防喷器15中的一些将围绕穿过BOP组11延伸的管道闭合。至少一个其他闸板防喷器15将剪截管柱并闭合通道。
[0015]图1和2是示意图，且图2中示出的LMRP 13看起来稍微不同；然而，对于在本文中关注的目的而言，它们是相同的。还参考图2，LMRP 13固连于立管17的下端，立管17向上延伸至海面处的浮船或钻井平台。立管17具有中央主导管，管柱可通过该中央主导管降下到井中。立管17还具有辅助线路，该辅助线路连接到扼流压井线路(choke and killline) 19，以用于使流体循环到闸板防喷器15下方的BOP组11和从其循环。LMRP 13还具有控制舱21，对该控制舱21提供液压流体压力和电气信号，以用于控制LMRP 13和BOP组11的各种构件。LMRP 13具有一个或更多个环形BOP 23 (仅示出一个)，环形BOP 23将围绕具有多种尺寸的管道闭合，且还在管柱未延伸穿过LMRP 13的情况下完全闭合。挠性接头25将LMRP 13的上部分连接到立管17。环形BOP 23的下部具有外部凸缘，以用于螺接到液压促动的连接器27，连接器27用于将LMRP 13连接到BOP组11的上端。在紧急情况和出于维修原因的情况下，信号可发送到控制舱21，以导致连接器27与BOP组11断开连接。
[0016]图3例示了根据本公开构造的环形BOP 29。环形BOP 29具有为管状单件式部件的环形元件壳体31。S卩，环形元件壳体31由单件金属，而非由紧固在一起的若干构件制成。环形元件壳体31具有纵轴线33，该纵轴线33同心地贯穿中央腔35。环形元件活塞37能够响应于经由端口 39施加到环形元件活塞37的上方和下方的中央腔35的液压流体压力而在中央腔35中轴向地移动。环形元件活塞37的上端部分接合弹性环形元件41，弹性环形元件41具有中央通道43，管柱通过该中央通道43而降下。环形元件活塞37的向上移动使环形元件41变形，从而导致中央通道43收缩并围绕管柱密封。如果不存在管道，则中央通道43将完全闭合。
[0017]帽45利用锁定部件47固连到环形元件壳体31的上端。环形元件41的上端接合帽45的下侧。当环形元件41未变形时，帽45具有同心上开口 49，该同心上开口 49具有与环形元件通道43的直径相同的直径。同心下开口 51位于环形元件壳体31的下端53处且与上开口 49为相同的直径。下端53在其外周处具有向下延伸的柱状套环55。
[0018]连接器57固连到环形BOP 29，以用于连接至BOP组11 (图1)。连接器57具有连接器壳体59，连接器壳体59也是单件式部件。连接器壳体59在其上端处具有外部凸缘61，外部凸缘61具有面朝上表面61a。凸缘61在从凸缘的外径61向内较短距离处限定面朝外柱状表面61b。凸缘面朝上表面61a直接接触并抵接环形元件壳体31的下端53。更具体而言，套环55的下端(其为下端53的一部分)抵接面朝上表面61a。套环55的内径接合面朝外柱状表面61b。螺栓63延伸穿过外部凸缘61中的孔并延伸至环形元件壳体31中的盲螺纹孔65中。螺栓63具有头部63a，头部63a抵接外部凸缘61的下侧，以将连接器壳体59固连到环形元件壳体31。
[0019]连接器57具有锁定元件，优选为绕连接器57周向地间隔的多个卡爪(dog) 67。卡爪67在内侧上具有凹槽，以用于接合位于BOP组11的上端处的管状心轴69的带凹槽轮廓(图1)。促动器元件或凸轮环71具有接合卡爪67外侧的内径。凸轮环71的轴向移动径向向内地推动卡爪67，以夹紧心轴69。一个或更多个连接器活塞73连接到凸轮环71，以引起凸轮环71的轴向移动。帽75固连到连接器壳体59的下端。
[0020]环形BOP 29和连接器57提供具有比现有技术的类似构件小的高度的组件或单元。在图3中指示的轴向距离77是从中央腔35的下端测量至环形元件壳体下端53的，环形元件壳体下端53在套环55处。轴向距离79从套环55处的下端53测量至连接器壳体59的下端。轴向距离77小于轴向距离79。并且，没有位于环形元件壳体31的下部分上的具有面朝上表面的外部螺栓孔凸缘。因而，环形元件壳体31的在从套环55处的下端53到中央腔35的下端的任一点处测得的外径大于或等于套环55处的外径。在从套环55处的下端53到中央腔的下端的任一点处测得的环形元件壳体31的壁厚大于或等于套环55处的壁厚。
[0021]参照图4和5，埋头孔81可选地在下开口 51处形成在环形元件壳体31中。埋头孔81在下开口 51的正下方且具有更大的外径。更具体而言，参考图5，埋头孔81具有面朝下的肩部81a和上外径壁81b。埋头孔81还可具有下外径壁81c，该下外径壁81c具有比上外径壁81b大的直径。
[0022]磨耗衬套83可选地构造为紧密地配合在埋头孔81中。磨耗衬套83是金属耗损(sacrificial)部件，其可遭受因落在BOP组心轴69上导致的一些损伤，但当将LMRP13(图2)收回到船时可容易更换。磨耗衬套83具有抵接面朝下肩部81a的上端83a。上外柱状表面83b接合埋头孔上外径壁81b。下外柱状表面83c接合埋头孔下外径壁81c。磨耗衬套83具有落在心轴67边缘上的下端83