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JPH0692714B2 - 管装置内の掘削泥の圧力を制御する装置 - Google Patents

管装置内の掘削泥の圧力を制御する装置

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Publication number
JPH0692714B2
JPH0692714B2 JP60504300A JP50430085A JPH0692714B2 JP H0692714 B2 JPH0692714 B2 JP H0692714B2 JP 60504300 A JP60504300 A JP 60504300A JP 50430085 A JP50430085 A JP 50430085A JP H0692714 B2 JPH0692714 B2 JP H0692714B2
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JP
Japan
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housing
pipe
passage
outlet passage
flow control
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JP60504300A
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JPS62500671A (ja
Inventor
アール ロツシエ,ジヨセフ
Original Assignee
ハイドリル カンパニ−
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Filing date
Publication date
Application filed by ハイドリル カンパニ− filed Critical ハイドリル カンパニ−
Publication of JPS62500671A publication Critical patent/JPS62500671A/ja
Publication of JPH0692714B2 publication Critical patent/JPH0692714B2/ja
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    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B21/106Valve arrangements outside the borehole, e.g. kelly valves
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    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
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    • E21B33/061Ram-type blow-out preventers, e.g. with pivoting rams
    • E21B33/062Ram-type blow-out preventers, e.g. with pivoting rams with sliding rams
    • E21B33/063Ram-type blow-out preventers, e.g. with pivoting rams with sliding rams for shearing drill pipes
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    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
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    • E21B33/064Blow-out preventers, i.e. apparatus closing around a drill pipe, e.g. annular blow-out preventers specially adapted for underwater well heads

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  • Earth Drilling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的に海底掘削装置に関する。特に本発明
は、坑井−管装置内の掘削作業中に海底から発生するガ
スによる掘削泥の変位を防止し、これによって海水の外
圧による管装置の潰損を防止するための装置に関する。
石油産業は調査掘削の水深限界を沖合遠くまで伸ばすこ
とに大きな成功を収めてきた。その努力の過程では多く
の技術的試みが行われ、成功している。その点で特に目
覚ましい2つの分野が、海中の管装置の性能の改良と新
しい坑井制御技術の開発である。しかしその保安技術に
おいては、深海で海中管装置の水圧による潰損の問題点
がなお未解決のまま残されている。
深海の管装置はその下方の部分が潰損することが少なく
ない。掘削パイプ周りの円筒形通路区域内の泥柱が発生
ガスにより変位させられると円筒形通路区域内の圧力が
下がり、この結果パイプ壁における圧力差(ΔP)がパ
イプの潰損強度を超えるまで大きくなるのである。この
ような事態に対処するため、深海の管装置の或るものは
充填弁を備え、上記臨界値ΔPになる前にその弁を開い
て管装置内に海水を流入させるようにしている。典型的
にはそのような弁は、ΔPの変化を検知して自動的に弁
を開く制御装置を備えている。通常、手動の操作装置が
設けられている。発生ガス圧力が予測不能であるため、
そのような融通性のない制御装置は不確実で危険であ
る。精々そのような装置は、海水の密度に応じた調整を
行える程度である。流れる流体の運動エネルギーが十分
大きければ、流入する海水は管装置の頂部から放出され
てしまう。
本発明は、掘削作業中に海底から発生するガスが深海の
管装置内の掘削泥を変位させるときの坑井−管装置の制
御を行う坑井−管装置制御装置を提供する。
特に、本発明の長所と特徴は、深海掘削作業用の坑井−
管装置制御装置によって達せられる。この装置は、浮遊
船掘削リグに結合される入子式ジョイントを含み、この
下に管装置の制御装置が結合される。この制御装置はハ
ウジングを有し、このハウジングはこれを貫通する垂直
円筒形通路とその壁に設けられる少なくとも1つの出口
通路を備える。ハウジングのその円筒形通路は、ハウジ
ングに結合される上記入子式ジョイントと流体連通す
る。ハウジング内にパッキング要素と、このパッキング
要素の下方に置かれる環状ピストンとが設けられる。こ
のピストンはハウジング内でその下方位置と上方位置と
の間を動く。
下方位置において環状ピストンの壁がハウジング壁の出
口通路を覆って、ハウジングの円筒形通路から出口通路
への流体連通を遮断する。上方位置においてピストン壁
は出口通路を少なくとも部分的に開き、ハウジングの円
筒形通路から出口通路への流体連通を行わせる。またこ
れと共に、ピストンはパッキング要素を押して、ハウジ
ングの円筒形通路を通って延びる物体の周りに緊密に押
付ける。
少なくとも1つのラム吹出し防止器を有する吹出し防止
器積層体が海底坑井の坑口に結合される。その吹出し防
止器積層体と管装置制御装置との間に管装置が設置され
る。管装置制御装置のハウジングの出口通路と掘削リグ
のチョークマニホルドとの間に副チョークラインが結合
される。掘削リグの掘削リグ泥ポンプと、ラム吹出し防
止器の上方の吹出し防止器積層体の出口との間にキルラ
インが結合される。
掘削作業中海底からの発生ガスが吹出し防止器より上方
の管装置の円筒形通路内を上昇したときの上記制御装置
を使用する方法は、先ず、ラム吹出し防止器を通って延
びる掘削パイプの周囲にそのラム吹出し防止器を閉じる
ことである。次いで管装置の制御装置におけるピストン
を上方位置へ動かして、その円筒形通路を通って延びる
掘削パイプの周囲にパッキング要素を閉じ、それと共に
ハウジング壁の出口通路を掘削パイプ周りの管装置の制
御装置における円筒形通路へ開く、それから掘削リグの
泥ポンプから掘削泥をキルラインを通して吹出し防止器
積層体の円筒形通路区域へ供給して循環させ、管装置か
ら発生ガスを、管装置制御装置の出口通路、副チョーク
ライン、及びチョークマニホルドを通して放出する。
もし吹出し防止器が開かれているか、あるいはそれら吹
出し防止器が海底に設けられていなければ、環状パッキ
ング要素の円筒形通路を貫通して延びる掘削パイプの周
囲にそのパッキング要素が閉じた後、掘削泥は掘削パイ
フを通して下方に送られその下端において海中管装置の
円筒形通路区域に入って該区域を上昇し、発生ガスを押
し上げ放逐しながら管装置制御装置の出口通路からチョ
ークマニホルドを通って行くように循環する。管装置の
通路区域内に泥柱を保持することによって、深海管装置
の下端部近くで外部の水圧によりパイプが潰損される事
故が避けられる。
海中坑井−管装置の制御装置において使用される本発明
の制御装置は好適に、流れ制御装置のハウジングの壁に
設けられた出口通路の周りでハウジングにコネクタが取
付けられる。このコネクタは、ハウジング通路から出て
いく高圧坑井流体による侵食に耐えるための鉛板を有す
る90°曲った通路を備える。
本発明のその他の長所と特徴が、本発明の好適な実施例
を示す添付図面を参照する以下の説明から明らかになろ
う。
第1図は本発明が使用される環境を示す。浮遊掘削船2
が設置されて、海面8の下方の海底6に坑井Bを掘削す
る。海底の坑口44の上方に吹出し防止器積層体4が設置
される。浮遊船2と吹出し防止器積層体4との間に管装
置10とチョーク及びキルライン12,14が設けられて坑井
−管装置制御を行う。流れ制御装置20がリグ台床と入子
式ジョイント21の下に設けられる。
第2図は本発明による海中坑井−管装置の制御装置をよ
り詳細に示す。図示のように回転テーブル52が掘削台床
53内に設けられる。掘削台床の下でビーム60が、入子式
ジョイント21の内側バレル22に結合される可撓性ジョイ
ント63の支持体62に取付けられる。入子式ジョイント21
の外側バレル24に本発明による流れ制御装置20が結合さ
れる。入子式ジョイント21の内側バレル22と外側バレル
24との間にパッキング26が設けられていることによっ
て、通常泥ポンプへ戻る掘削泥を通しながら、浮遊掘削
船2の動揺に合わせて内側バレル22が外側バレル24の中
を上下に動くことができる。
第3図と関連して以下に詳細に説明する流れ制御装置20
は、ハウジング壁の出口へのL形コネクタ100を備え
る。この出口コネクタ100と、浮遊掘削船2のチョーク
マニホルド56との間に副チョークライン7が結合され
る。
流れ制御装置20の底部に管装置10が結合される。この管
装置は場合によっては、掘削される坑井の坑口44に取付
けられる吹出し防止器積層体4まで、海面下数1000フィ
ートの深さに延在する。海底掘削に使用される吹出し防
止器積層体4は典型的には、第2図に示されるように4
つのパイプラム及び1つの環状吹出し防止器を含む。ラ
ムパイプ吹出し防止器40,38,36がシェアラム吹出し防止
器32と共に設けられる。環状吹出し防止器が要素30とし
て概略的に示される。油圧コネクタ51と42が積層体の結
合スプールを坑口44と管装置10とに結合する。
チョークライン12は図示のように吹出し防止器積層体4
に結合することができ、そして海上チョークマニホルド
56まで延びる(図面の複雑化を避けるため、チョークマ
ニホルドへの結合は示していない)。キルライン14は図
示のように入子式ジョイントと管装置10に沿って下方へ
延び、下側ラム吹出し防止器40の上方で吹出し防止器ス
プールに結合される。キルライン14は、ラムパイプ吹出
し防止器40の上方で吹出し防止器積層体に高圧掘削流体
を供給する泥ポンプ54に結合される。図示のように掘削
パイプ58が、入子式ジョイント21、流れ制御装置20と管
装置10、及び吹出し防止器積層体4を通って下方へ延
び、その下方の坑井に入ってこれを掘削する。第2図に
示されるように、海中管装置10と流れ制御装置20及び入
子式ジョイント21は据付けを容易にするため回転テーブ
ルを通して入れることができる。
第3図は、本発明による海中坑井−管装置制御装置の改
良された流れ制御装置20の構造の詳細を示す。この流れ
制御装置20は円筒形ハウジング82を備え、そしてこの外
側体部82にボルト97と96によって下側体部84と上側頭部
80が結合される。ハウジング内に環状パッキングユニッ
ト88と環状ピストン90が設けられ、そしてこの環状ピス
トン90は、これが上方へ動くとき環状パッキングユニッ
ト88を半径方向内方向へ押す円錐形穴部92を有する。環
状ピストン90が下方位置にあるとき、その下側壁94は下
側体部84の出口通通86を覆う。ピストンが上方へ動く
と、流れ制御装置20の円筒形通路を通って延びる掘削パ
イプの周囲に対してパッキング要素88を内方向へ押し、
一方ピストンの下端部94は上方へ動いて出口通路86を開
く。
コネクタ100は、出口通路86と連通する90°曲った通路1
02を有する。出口86から流出してくる高圧流体の流れに
対抗するため、鉛板98が出口86に向き合って設けられ
る。ピストン94が上方へ動いたとき、鉛プレート98は高
圧泥流の大きい侵食作用に耐える。第2図に示されるよ
うにチョークマニホルド56まで上方へ延びる副チョーク
ライン7を結合するため、ねじコネクション104が設け
られる。
流れ制御装置20のハウジング82の第3図に示されるよう
な外寸法Dは、回転テーブル52の取外しうるインサート
の外法より小さくされる。据付けを容易にするため、L
形コネクタ100の設計も、全流れ制御装置20の寸法は回
転テーブルを通過できるようなものにされる。管装置内
への発生ガスの緊急キックの際に流れ制御装置20の環状
ピストン90の迅速な油圧操作を行うため、第2図に示さ
れるようにアキュムレータびん70を流れ制御装置20の下
方で掘削管装置に直接取付けてもよい。
第2図は、本発明による海中坑井−管装置制御装置の操
作を説明するのに役立つ。過剰なガス流が発生したと
き、流れ制御装置を作動することによって管装置の円筒
形区域の上方向流路が閉じられる。流れ制御装置20が作
動されるとピストン90を上方へ動かし、これによってパ
ッキング要素88が半径方向内方向へ動かされて、その垂
直方向流路を通る掘削パイプの周囲を緘封する。環状ピ
ストン90が上方へ動くと、また、環状ピストン90の下側
部分94によって覆われていた出口86が開かれる。遠隔再
充填ができ且つ一度に分配できる一群のアキュムレータ
びん70を管装置10に装架し、そして多数の油圧制御ライ
ンを使用すれば迅速な閉鎖を行うことができる。好適に
は流れ制御装置20は、管装置の圧力定格と予測される発
生ガス圧力とに見合う2000PSI仕事圧力で操作するよう
に設計される。円筒形区域が安全に閉じられ、流れ制御
装置出口通路86によって副チョークライン7が開かれた
ら、最下側ラム吹出し防止器40が閉じられ、そしてポン
プ54から高圧掘削泥がキルライン14を通してラム吹出し
防止器40の上方の積層体の円筒形通路区域へ送給され
る。
そこでキルラインの泥は、管装置10の内部と掘削パイプ
58の外部との間の円筒形通路区域の中へ圧送される。掘
削マッドは、正常坑井圧力が回復されるまで、チョーク
マニホルドを通って戻り流循環を行う。管装置10の円筒
形通路区域内に掘削泥を迅速に送給することによりその
内部に十分な仕事圧力が維持されるので、管装置10に掛
かる深海の外圧がその管装置10を潰損することがなくな
る。キル操作の後、流れ制御装置20の環状パッカー88は
開かれ、副チョークライン7が閉じられ、そして通常の
掘削作業が再開される。
坑口44に吹出し防止器積層体4が設けられず、管装置10
が坑口44に直接結合される場合は、キルライン14は勿論
設けられず、深海管装置10内の制御超過圧力は掘削泥を
掘削パイプ58の中に通して圧送することによって作られ
る。その泥は坑井内の掘削パイプの端部から押出されて
管装置10の円筒形通路区域へ戻り、そこで上述のように
流れ制御装置20が操作されると、管装置10内の発生ガス
が副チョークライン7を通ってチョークマニホルド56へ
循環する。この場合も、キル操作の後、流れ制御装置20
の環状パッカー88が開かれ、チョークラインが遮断さ
れ、そして通常の掘削作業が再開される。
図面の簡単な説明 第1図は、海底に設置された吹出し防止器積層体と、管
装置により吹出し防止器積層体に結合された掘削リグ船
を示す略図であり、 第2図は本発明による管装置制御装置をいく分詳細に示
す図であり、 第3図は、第2図の管装置制御装置に使用する、管装置
の圧力を制御するための改良された流れ制御装置を示す
図である。
2…浮遊船、4…吹出し防止器積層体、7…チョークラ
イン、10…管装置、12…チョークライン、14…キルライ
ン、20…流れ制御装置、21…入子式ジョイント、36,38,
40…ラム吹出し防止器、44…坑口、54…泥ポンプ、56…
チョークマニホルド、82…ハウジング、86…出口通路、
88…パッキング要素、90…環状ピストン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】泥ポンプ(54)、管装置(10)、入子式ジ
    ョイント(21)、円筒形通路が貫通し前記通路の壁(8
    4)に少なくとも一つの出口通路(86)が設けられたハ
    ウジング(82)を有する流れ制御装置(20)、ハウジン
    グ(82)内に設置されたパッキング要素(88)、パッキ
    ング要素(88)下方のハウジング(82)内に設置されか
    つハウジング(82)内で下方位置から上方位置へ動くこ
    とができる環状ピストン(90)、 および、前記ハウジング(82)の前記出口通路(86)に
    結合されたチョークライン(7)を備え、前記流れ制御
    装置(20)の前記環状ピストン(90)が前記上方位置に
    動かされてパッキング要素(88)を前記円筒形通路を通
    って延びる堀削パイプ(58)の周りに閉じるようになっ
    ている 海底の坑口(44)と浮遊船掘削リグ(2)の間に延びる
    管装置(10)内の掘削泥の圧力を制御する装置におい
    て、 前記装置は、前記チョークライン(7)に結合された前
    記掘削リグ(2)のチョークマニホルド(56)、海底の
    坑口(44)に結合された少なくとも一つのラム吹出し防
    止器(36,38,40)を有する吹出し防止器積層体(4)を
    有し、 前記流れ制御装置(20)は前記入子式ジョイント(21)
    下方に結合され、前記管装置(10)は前記吹出し防止器
    積層体(4)と前記流れ制御装置(20)の間に設置さ
    れ、 前記環状ピストン(90)の壁(94)は前記下方位置にお
    いてハウジング壁(84)の前記出口通路(86)を覆って
    ハウジング(82)の円筒形通路から出口通路(86)への
    流体連通を阻止し、上方位置において環状ピストン(9
    0)の壁(94)は環状ピストン(90)が前記パッキング
    要素(88)をハウジング(82)の円筒形通路を通って延
    びる掘削パイプ(58)の周りに押付けて閉じるとき前記
    出口通路(86)を少なくとも部分的に開いてハウジング
    (82)の円筒形通路から出口通路(86)への流体連通を
    行わせ、 また前記掘削リグ(2)の前記泥ポンプ(54)と前記ラ
    ム吹出し防止器上方の前記吹出し防止器積層体(4)の
    出口の間に結合されたキルライン(14)を有し、掘削作
    業中ガスが海底から発生して前記ラム吹出し防止器上方
    に上昇するとき、前記ラム吹出し防止器はラム吹出し防
    止器を貫通する前記掘削パイプ(58)の周りを閉じ、前
    記環状ピストン(90)が前記上方位置に動かされると
    き、前記環状ピストンは前記出口通路(86)を前記掘削
    パイプ(58)の周りの円筒形通路の区域に開くようにな
    っており、 前記掘削泥は前記泥ポンプ(54)から前記吹出し防止器
    積層体(4)の円形の内部に送給されて前記ガスを管装
    置(10)から前記出口通路(86)を通して、前記チョー
    クライン(7)および前記チョークマニホルド(56)に
    循環させる ことを特徴とする管装置内の掘削泥の圧力を制御する装
    置。
  2. 【請求項2】泥ポンプ(54)、入子式ジョイント(2
    1)、流れ制御装置(20)、および坑口(44)と前記流
    れ制御装置(20)の間に結合された管装置(10)を有
    し、 前記流れ制御装置(20)は円筒形通路が貫通し前記通路
    の壁(84)に少なくとも一つの出口通路(86)が設けら
    れたハウジング(82)、ハウジング(82)内に設置され
    たパッキング要素(88)、およびパッキング要素(88)
    下方のハウジング(82)内に設置されかつハウジング
    (82)内で下方位置から上方位置へ動くことができる環
    状ピストン(90)を有し、 さらに、前記ハウジング(82)の前記出口通路(86)に
    結合されたチョークライン(7)を有する 海底の坑口(44)と浮遊船掘削リグ(2)の間に延びる
    管装置(10)内の掘削泥の圧力を制御する装置におい
    て、 前記装置は前記掘削リグ(2)上の前記チョークライン
    (7)に結合されたチョークマニホルド(56)を有し、 前記流れ制御装置(20)は前記入子式ジョイント(21)
    の下方に結合され、 前記環状ピストン(90)の壁(94)は前記下方位置にお
    いてハウジングの壁(84)の前記出口通路(86)を覆っ
    てハウジング(82)の円筒形通路から出口通路(86)へ
    の流体連通を阻止し、上方位置において環状ピストン
    (90)の壁(94)は環状ピストン(90)が前記パッキン
    グ要素(88)をハウジング(82)の円筒形通路を通って
    延びる掘削パイプ(58)の周りに押付けて閉じるとき前
    記出口通路(86)を少なくとも部分的に開き、掘削作業
    中ガスが海底から発生し前記管装置(10)を通って上昇
    したとき、前記流れ制御装置(20)の前記ピストン(9
    0)は前記上方位置に動かされて掘削パイプ(58)の周
    りにパッキング要素(88)を閉じるとともに前記出口通
    路(86)を前記掘削パイプの周りの円筒形通路の区域に
    開き、 掘削泥は前記掘削パイプの内側を通って掘削パイプの外
    側と管装置(10)の内側の間に形成される区域に給送さ
    れ、前記ガスを管装置(10)から前記出口通路(86)を
    通って、前記チョークライン(7)および前記チョーク
    マニホルド(56)に循環させる ことを特徴とする管装置内の掘削泥の圧力を制御する装
    置。
  3. 【請求項3】90°の曲がり部を画定する通路(102)を
    備えたコネクタ(100)を有し、 前記コネクタ(100)の一端は前記ハウジング(82)の
    壁(84)の前記出口通路(86)の周りで前記ハウジング
    (82)に取付けられ、 前記出口通路(86)は軸線を有し、 前記90°曲がった通路(102)は前記ハウジングの壁(8
    4)の前記出口通路(86)からの高圧抗井流体による腐
    食に抵抗するため設置された板装置(98)、および前記
    チョークライン(7)を前記コネクタ(100)の他端に
    結合する装置(104)を有し、 前記コネクタ(100)は流れ制御装置(20)の一部を形
    成する前記ハウジング(82)の外側面より内側に設置さ
    れ、 前記板装置(98)は前記出口通路の軸線に対してほぼ垂
    直である ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の装置。
  4. 【請求項4】前記板装置は前記出口通路(86)に向き合
    って設置された前記コネクタ(100)の前記90°曲がり
    部における鉛板であることを特徴とする特許請求の範囲
    第3項に記載の装置。
JP60504300A 1984-10-22 1985-09-24 管装置内の掘削泥の圧力を制御する装置 Expired - Lifetime JPH0692714B2 (ja)

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