海洋石油钻井立管压力平衡方法及海洋石油填充式钻井安全阀

摘要

海洋石油钻井立管压力平衡方法，其利用传感装置收集立管内外压力信号并传递动作到激发动作机构打开立管上的阀门机构实现海水灌注到立管内部，平衡立管内外压力以保护钻井安全。本发明公开的一种海洋石油填充式钻井安全阀，具有上法兰、中间管、蓄能装置、传感装置、筒体、运动机构、下法兰、法兰螺栓；收集立管内外压力异常信号的传感装置安装在中间管上并与蓄能装置连接，蓄能装置输送动力到运动机构，运动机构安装在筒体上可以上下运动阀门开关实现海水灌注到装置内部。该装置在立管内外压差发生异常波动时，传感装置收集信号，传递动作指令到蓄能装置激发动作机构运行，实现海水灌注到装置内部，平衡内外压力保护钻井安全。该装置结构合理，连接快捷，响应时间短、稳定性好。

说明书

技术领域

本发明属于海洋石油钻井装备领域，特别是一种海洋石油钻采平台或海洋修井平台中与立管短节合为一体的安全装置。

背景技术

随着中国经济的发展，尤其是石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的情况更加严峻。鉴于陆上石油资源的日渐枯竭，经济发展的世界性战略方针都对准了海洋，发展海洋石油产业成为各国能源战略的重要目标。现今，海上石油钻井水深已超3000米，并向更深的水域发展。在如此的水深环境下工作，如出现泥浆漏失情况，将引起立管系统的坍塌，造成不可估量的损失。

填充式钻井安全阀是保障海上作业安全必不可少的核心设备。当地层压力缺失或立管装置分离时，都会出现立管装置内泥浆大量流失的情况，如不及时填充，内部形成的真空状态极易导致立管系统的坍塌，发生严重事故。因此，为了降低钻井成本，保证钻井作业的本质安全，在浮式钻井平台必须对泥浆流失的突发状况使用适当的安全装置。该类装置研究在国内尚属空白。

发明内容

本发明目的是设计一种新式的深水环境具备填充功能的水下安全阀，既能用于在钻井过程中立管内泥浆意外流失发生时，利用海水平衡内外压力，防止立管坍塌，起到保护钻井安全的作用，又能满足海洋环境保护的要求。

为实现上述目的，本发明的总体构想是在立管内外压差发生异常波动时，传感装置收集信号，传递动作指令到蓄能装置；蓄能装置输送动力到液压机构，激发动作机构运行，实现海水灌注到装置内部，平衡内外压力保护钻井安全。

海洋石油钻井立管压力平衡方法，其利用传感装置收集立管内外压力信号并传递动作到激发动作机构打开立管上的阀门机构实现海水灌注到立管内部，平衡立管内外压力以保护钻井安全。

一种海洋石油填充式钻井安全阀，其具有上法兰、中间管、蓄能装置、传感装置、筒体、运动机构、下法兰、法兰螺栓；收集立管内外压力异常信号的传感装置安装在中间管上并与蓄能装置连接，蓄能装置输送动力到运动机构，运动机构安装在筒体上可以上下运动带动阀门开关实现海水灌注到装置内部。

钻井安全阀的上法兰和下法兰圆周上分布有辅助管线。辅助管线包括节流/压井管线、泥浆增压管线、液压传输管线、化学药剂注入管线中的一种或几种的组合。

在中间管上装有安全阀定位装置，安全阀定位装置一端与蓄能装置连接，另外一端在中间管上定位。

蓄能装置通过液压机构输送动力运动机构。

运动机构位于安全阀筒体内，运动机构一端通过液压机构与蓄能装置连接并在安全阀筒体内上下运动实现对安全阀筒体上进水阀的开关。

本发明的优点：结构布局合理，连接快捷，响应时间短、稳定性好、可在钻井平台控制等的优点。能很好地应用到深水、超深水钻井作业环境，具有良好的实用性能和较高的整体经济性能。在深水钻井作业为数不多的安全装置中，其结构特点、使用方式具有明显优势。

附图说明

图1为本发明填充式钻井安全阀的结构示意图。

图2为本发明安全阀打开状态示意图。

图3为本发明安全阀常闭状态示意图

图中：1--上法兰，2—中间管，3—辅助管线，4—定位装置，5—蓄能装置，6—传感装置，7—液压机构，8—筒体，9—运动机构，10—螺母，11—螺栓，12—下法兰，13—法兰螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施对本发明作进一步说明。

如图所示，采用上下法兰(1、12)的结构，两个法兰通过法兰螺栓(13)连接，法兰圆周上分布有辅助管线(3)，保证与上下立管装置的通用连接性；上法兰(1)、中间管(2)、筒体(8)、下法兰(12)之间采用螺栓连接，既实现装配的快速，又能简便的更换受损零部件，大大提升每次钻井作业的安全性；在井内外压差发生异常波动时，传感装置(6)收集信号，传递动作指令到蓄能装置(5)；蓄能装置(5)输送动力到液压机构(7)，激发动作机构(9)运行，实现海水灌注到装置内部，平衡内外压力保护钻井安全；定位装置(4)与筒体(8)的联合作用，实现蓄能装置(5)、传感装置(6)、液压机构(7)的稳定精确工作。

本发明法兰与法兰之间采用法兰螺栓(13)连接，传感装置(6)收集立管内外压力异常信号，传递动作指令到蓄能装置(5)，蓄能装置(5)输送动力到液压机构(7)，激发运动机构(9)实现海水灌注到装置内部，完成平衡内外压力保护钻井安全的功能。

该钻井安全阀的上、下法兰圆周上分布有辅助管线，辅助管线包括节流/压井管线、泥浆增压管线(BOOST管线)、液压传输管线、化学药剂注入管线等，也可以没有。

传递动作指令到蓄能装置(5)，也可采用其它装置实现该特征，也可整合传感、蓄能结构形式。本发明实现蓄能装置(5)、传感装置(6)、液压机构(7)的稳定精确工作，也可以不采用，或采用其它结构形式保证特征存在。蓄能装置(5)输送动力到液压机构(7)，也可采用其它装置输送动力，也可整合蓄能、液压结构形式。

通过筒体(8)与运动机构(9)的结构设计实现海水灌注到装置内部，平衡内外压力保护钻井安全的功能。可以筒体(8)在轴向内侧，运动机构(9)在轴向外侧。两部件可以是整体结构也可以是分体结构。

钻井安全阀内部结构连接，可以是螺栓、螺母连接，也可以是其它连接形式。

本发明中的蓄能装置采用类似弹簧类的能量释放机构，传感装置采用压差传感器，均为本领域技术人员公知技术。