海洋钻井用水下挠性装置.pdf

一种海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其主要由与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接的主体结构和挠性元件总成组成，挠性元件总成位于主体结构内并被其限位，挠性元件总成由上心轴、挠性元件、基座构成，挠性元件与上心轴和基座连接在一起并用固定法兰通过螺栓、螺母固定在本体内。采用挠性元件连接结构的旋转刚度使其在控制隔水管角度方面比钢制的球型连接更有效，且可适应任意方向的转动，减震和阻尼效果也好于钢制的球型连接。可灵活设计以满足不同海洋环境钻井要求。主体结构整体承载能力强，结构简单紧凑，维修操作方便。可根据不同海洋环境钻井要求，设计不同规格的挠性装置。

1、  一种海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是主要由与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接的主体结构和挠性元件总成组成，挠性元件总成位于主体结构内并被其限位，挠性元件总成由上心轴(5)、挠性元件(7)、基座(10)构成，挠性元件(7)与上心轴(5)和基座(10)连接在一起并用固定法兰(9)通过螺栓(16)、螺母(17)固定在本体(11)内。

2、  根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是所述的挠性元件(7)由许多叠加的球形钢圈或钢筋(2-1)之间片状的橡胶(2-2)；且挠性元件(7)通过硫化工艺与上心轴(5)和基座(10)连接在一起。

3、  根据权利要求2所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是在基座(10)与固定法兰(9)之间装有防止挠性元件(7)转动的防转销(8)。

4、  根据权利要求1所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是所述的主体结构由上耐磨筒(1)、上法兰(4)、固定法兰(9)、.本体(11)、下耐磨筒(15)构成；上耐磨筒(1)通过耐磨垫环(2)与上法兰(4)连接为一体并位于上法兰(4)内腔，；固定法兰(9)通过螺栓(16)、螺母(17)固定在本体(11)上；下耐磨筒(15)密封固定在本体(11)内腔下部，耐磨环(13)位于下耐磨筒(15)和上心轴(5)下部侧面之间。

5、  根据权利要求1或4所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是：根据海洋钻井隔水管的通径匹配要求，主体结构的上法兰(4)、本体(11)的连接形式采用对应通径的标准API上下法兰式结构，或其它连接形式，实现与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接。

6、  根据权利要求4所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是：耐磨环(13)采用连接螺钉(3)来固定或采用其它方式来固定。

7、  根据权利要求3所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是：同时在本体(11)、耐磨环(13)之间装有耐磨环销(14)防止挠性元件和本体(11)、上心轴(5)和耐磨环(11)的相对转动。

8、  根据权利要求4所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是：上心轴(5)和耐磨环(13)采用耐磨球形结构实现自由转动。

9、  根据权利要求1-4任意一项所述的海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其特征是在上法兰(2)下部位于挠性元件总成上部固定有挡泥板(6)。

海洋钻井用水下挠性装置
技术领域
本发明属于海洋石油钻井技术领域。具体的说是一种安装在深水浮式海洋钻井平台(或船)用海洋钻井隔水管底部的水下挠性装置。其功能是允许在隔水管和BOP组之间存在角度偏差，从而减少隔水管上的弯曲力矩。
背景技术
钻井隔水管系统是整个海洋钻井装备中重要环节之一，其产品和技术一直被欧美等发达国家所垄断。我国目前在海洋钻井隔水管系统的配套设备的设计、制造技术方面还一直处于空白状态，尤其是其中的水下挠性装置在全球范围内为国外仅有的3家公司所垄断。
海洋钻井平台(或船)在波浪作用下，除发生前后左右摇摆外，还产生随波浪周期性的上下升沉运动。这些运动将影响隔水管系统稳定性及井口装置安全性，由于隔水管系统不能适应和承受巨大的综合性外力而使钻井工程中断，甚至无法恢复继续钻进，造成钻井失败，给海洋钻井工程造成巨大的损失，甚至带来灾难性后果。海洋钻井用水下挠性装置是保障海洋石油钻井隔水管系统正常工作的重要设备之一，主要安装在隔水管底部，主要结构是通过采用钢制的球型接头或挠性元件，允许在隔水管和BOP组之间存在角度偏差，从而减少隔水管上的弯曲力矩。挠性元件在控制隔水管角度方面比球型接头更有效。目前，国内现有浮式钻井平台使用的钻井挠性装置全部是进口产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、功能可靠、操作简单的钻井隔水管用水下挠性装置。
具体地说，一种海洋钻井隔水管用水下挠性装置，其主要由与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接的主体结构和挠性元件总成组成，挠性元件总成位于主体结构内并被其限位，挠性元件总成由上心轴、挠性元件、基座构成，挠性元件与上心轴和基座连接在一起并用固定法兰通过螺栓、螺母固定在本体内。
所述的挠性元件由许多叠加的球形钢圈或钢筋之间片状的橡胶；且挠性元件通过硫化工艺与上心轴和基座连接在一起。在基座与固定法兰之间装有防止挠性元件转动的防转销。
同时在本体、耐磨环之间装有耐磨环销防止挠性元件和本体、上心轴和耐磨环的相对转动。
所述的主体结构由上耐磨筒、上法兰、固定法兰、本体、下耐磨筒构成；上耐磨筒通过耐磨垫环与上法兰连接为一体并位于上法兰内腔，；固定法兰通过螺栓、螺母固定在本体上；下耐磨筒密封固定在本体内腔下部，耐磨环位于下耐磨筒和上心轴下部侧面之间。耐磨环采用连接螺钉来固定或采用其它方式来固定。
根据海洋钻井隔水管的通径匹配要求，主体结构的上法兰、本体地连接形式采用对应通径的标准API上下法兰式结构，或其它连接形式，实现与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接。
上心轴和耐磨环采用耐磨球形结构实现自由转动。
在上法兰下部位于挠性元件总成上部固定有挡泥板。
本发明的优点是：
1、采用挠性元件连接结构的旋转刚度使其在控制隔水管角度方面比钢制的球型连接更有效，且可适应任意方向的转动，减震和阻尼效果也好于钢制的球型连接。可灵活设计以满足不同海洋环境钻井要求。
2、主体结构整体承载能力强，结构简单紧凑，维修操作方便。可根据不同海洋环境钻井要求，设计不同规格的挠性装置。
3、耐磨筒和耐磨垫环可实现快速更换，可有效防止和减少对上心轴、和耐磨环的磨损，保证挠性元件正常工作，同时也提高了挠性装置的安装工作效率。
4、全部零件采用适宜海洋环境的防腐处理。
现在所显示和描述的是展现了较优的方案，很明显通过对本发明专利申请的阅读和理解也会做出一些基于这项技术的相似的变化和修改的方案。现在呈现的发明包括所有这些相似的变化和修改，其被附加的权利要求所限制。
附图说明
图1为本发明的全剖主视图。
图2为图1的挠性元件(7)的局部剖面视图。
图1序号说明：
1—上耐磨筒、2—耐磨垫环、3—连接螺钉、4—上法兰、5—上心轴、6—挡泥板、7—挠性元件、8—防转销、9—固定法兰、10—基座、11—本体、12—试压塞、13—耐磨环、14—耐磨环销、15—下耐磨筒、16—螺栓、17—螺母、18—密封件。
图2图号说明：2-1球形钢圈或钢筋；2-2橡胶。
具体实施方式
一种海洋钻井隔水管用水下挠性装置，该装置采用标准的API法兰，实现与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接；采用挠性元件总成实现减少隔水管弯曲力矩的功能，保证海洋钻井顺利实现；采用可更换的耐磨筒和耐磨垫环来减少该装置的磨损。如图1所示。它由上耐磨筒1、耐磨垫环2、连接螺钉3、上法兰4、上心轴5、挡泥板6、挠性元件7、放转销8、固定法兰9、基座10、本体11、试压塞(12)、耐磨环13、耐磨环销14、下耐磨筒15、螺栓16、螺母17、密封圈18构成。主要由与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接的主体结构和挠性元件总成组成，挠性元件总成位于主体结构内并被其限位，挠性元件总成由上心轴5、挠性元件7、基座10构成，挠性元件7与上心轴5和基座10连接在一起并用固定法兰9通过螺栓16、螺母17固定在本体11内。所述的挠性元件7由许多叠加的球形钢圈或钢筋2-1之间片状的橡胶2-2；且挠性元件7通过硫化工艺与上心轴5和基座10连接在一起。在基座10与固定法兰9之间装有防止挠性元件7转动的防转销8。同时在本体11、耐磨环13之间装有耐磨环销14防止挠性元件和本体11、上心轴5和耐磨环11的相对转动。所述的主体结构由上耐磨筒1、上法兰4、固定法兰9、本体11、下耐磨筒15构成；上耐磨筒1通过耐磨垫环2与上法兰4连接为一体并位于上法兰4内腔，；固定法兰9通过螺栓16、螺母17固定在本体11上；下耐磨筒15密封固定在本体11内腔下部，耐磨环13位于下耐磨筒15和上心轴5下部侧面之间。
根据海洋钻井隔水管的通径匹配要求，主体结构的上法兰4、本体11的连接形式采用对应通径的标准API上下法兰式结构，或其它连接形式，实现与隔水管其他部件和下部环型防喷器的连接。耐磨环13采用连接螺钉3来固定或采用其它方式来固定。上心轴5和耐磨环13采用耐磨球形结构实现自由转动。在上法兰2下部位于挠性元件总成上部固定有挡泥板6。
上耐磨筒1、下耐磨筒14和耐磨垫环2可实现快速更换和防止(或)减少对上心轴5、和耐磨环13的磨损，保证挠性元件正常工作；连接螺钉3用来对耐磨环13的固定；固定法兰9、本体11、螺栓16、螺母17实现对挠性元件总成的固定和限位。
挠性元件总成的挠性元件7主要由许多叠加的球形钢圈(或钢筋)之间片状的高性能合成橡胶构成，合成橡胶提供了屈曲和压力密封，钢圈(或钢筋)提供了强度。挠性元件7通过硫化工艺和上心轴5和基座10连接在一起，，并用固定法兰9和螺栓16、螺母17固定在本体11内。上心轴5和耐磨环13通过耐磨的球形结构实现自由转动。放转销8、和耐磨环销14防止挠性元件和本体11、上心轴5和耐磨环11的相对转动。通过上述结构实现减少隔水管弯曲力矩的功能，保证海洋钻井顺利实现。
挡泥板6主要防止异物进入挠性元件的转动空间，影响挠性元件的功能实现，可采用焊接或其他机械方法固定在上法兰2；试压塞12主要用来对挠性装置进行密封压力试验，检验是否符合密封技术要求；密封圈18实现隔离海水和钻井液的功能。