一種隔水套管安裝方法——沉管鑽入法的製作方法
2023-05-31 17:35:36
專利名稱：一種隔水套管安裝方法——沉管鑽入法的製作方法
技術領域：
本發明屬於海洋石油工程中隔水套管海上安裝方法的創新。
技術背景下隔水套管的工作屬於鑽前準備工作，目的是隔離海水、控制鑽具方向和提供泥漿循環返回平臺的通 道。傳統的隔水套管海上安裝方法有打入法和鑽入法。打入法是在固定式平臺打井時，導管架安裝固定好 以後，按叢式井設計井位，由打樁機逐一將隔水套管打入井位，擊入深度不小於40m。鑽入法是在浮動式 或活動式鑽井平臺上利用鑽井設備，先鑽的井眼，然後下隔水套管，最後灌漿向井。可見，傳統的隔水套 管安裝方法都需要大型裝備，因此，海上安裝費用居高不下。對於在已有的平臺設施增加少數井的情況， 傳統的隔水套管安裝方法尤為不經濟，更重要的是無論鑽入法還是打入法都存在同有的缺陷，打入法的缺 陷在於引起平臺振動，影響正常生產；鑽入法的缺陷在於井壁塌落問題。 發明內容為了避免傳統隔水套管安裝方法尤其是鑽入法存在的缺陷，同時也為降低海上安裝費用，本發明提出 針對已有平臺設施新增少數井情況的一種隔水套管安裝方法——沉管鑽入法。沉管鑽入法在保留鑽入法無 振動優點的基礎上，將鑽機鑽頭安裝在隔水套管底端下部，吊放的隔水套管跟隨鑽頭鑽入而沉入土壤中。 從而達到了避免鑽孔井壁塌落，又降低安裝費用的目的。本發明解決其技術問題的方案是隔水套管由平臺鑽(修)井機大鉤吊放入泥，位於隔水套管底端下部 的鑽機鑽頭破土鑽孔，鑽孔直徑略大於隔水套管外徑，隔水套管隨鑽機插入鑽孔中，直到設計位置。根據 該發明，這種方法的具體使用包括將鑽機安裝於隔水套管底端下部；鑽機通過隔水套管內的動力軟管束與 平臺上的動力站連接；隔水套管吊掛於平臺鑽(修)井機的大鉤上並緩慢下放；通過置丁'平臺上的鋼纜絞 車和軟管絞車實現鑽具的提放和動力軟管束收放；鑽機鑽頭以機械鑽絞和水力噴衝相結合的方式鑽土成 孔，孔徑大於隔水套管直徑，隔水套管隨鑽頭鑽進插入鑽孔中。以下結合附圖及實施例作進一步說明。
圖1是本發明的總體布置2是本發明的所涉及的鑽具剖面3是鑽頭示意圖其中l.隔水套管，2.鑽頭，3.大鉤，4.鑽孔，5.動力站，6.軟管絞車，7.鋼纜絞車，8.動力軟管束，9.鋼 纜，IO.滑輪組，ll.泥面，12.水面，13.平臺甲板，14.過流旋轉接頭，15.液壓馬達，16.壓重塊，17.護壁環， 18.限扭條，19.限位環，20.充氣管，21.散氣環管，22.灌漿管，23.擴孔鑽，24.中心鑽，25.刀板，26.液壓缸， 27.彈簧。
具體實施方式
正如圖1~3所表示，依照該發明實現這一方法所反映出來的裝置用標註數字予以說明。隔水套管a)懸 掛於平臺鑽(修)井機的大鉤(3)上。為便於安裝和使用鑽具、便於返漿和灌漿，隔水套管下端和外壁需要 作特別處理或增設管路。隔水套管(l)下端內壁設置四條縱向均布的限扭條(18)和一道限位環(19)，抵抗放置於其中的鑽具的旋轉扭矩，並限定了鑽具在隔水套管內最低位置；隔水套管a)下端外壁設置一道護壁環(17)、 一條充氣管(20)、 一條散氣環管(21)和一條灌漿管(22)，護壁環(17)具有修整和保護 孔壁的作用，充氣管(20)和散氣環管(21)用於氣舉排漿供氣，灌漿管(22)為灌漿作業預留。鑽機系統由鑽具、動力站(5)、提升絞車(6)(7)、動力軟管束(8)及鑽壓、鑽位監測計(未標出)組成，並 形成鑽絞、排漿兩個子系統。鑽絞系統由機械鑽絞和水力噴衝兩套系統的複合系統，排漿系統為水壓和氣 舉兼用方案。鑽具包括破壞土體的鑽頭(2)、將高壓水輸送到鑽頭的過流旋轉頭(14)、驅動鑽頭轉動的液壓馬達(15)、 提供鑽頭入土鑽壓的壓重塊(16)。鑽頭(2)由中心鑽(24)和擴孔鑽(23)兩部分組成一體，其特徵在於 擴孔鑽(23)由噴衝水流壓力驅動液壓缸(26)使刀板(25)張開，水壓消失後依靠彈簧(27)使刀板(25) 復位，刀板(25)張開時的旋轉直徑略大於隔水套管(l)外徑而等於護壁環(17)的外徑，保證鑽孔(4)直徑 大於隔水套管(l)外徑，使隔水套管(1)插入鑽孔(4)時的側摩阻力接近0;刀板(25)復位時的旋轉直徑略小 於隔水套管(l)內徑，保證鑽具可從隔水套管(1)內提起回收。動力站(5)包括提供液壓馬達轉動動力的液壓站、 提供氣舉排漿所需的氣體的氣站、提供噴衝破土的高壓水站和提供環形空間反漿的低壓水站。提升絞車包 括用於提放鑽具系統的鋼纜絞車(7)和用於收放軟管束的軟管絞車(6)。動力軟管束(8)包括連接液壓站和液壓 馬達的液壓軟管、連接空壓機與隔水套管伴管的供氣軟管、連接鑽具與高壓水站的供水軟管。鑽頭對土的 鑽壓通過監測計監測，鑽壓監測計釆用液壓拉力計，液壓拉力計採用一個液壓缸接一遠輸軟管和壓力表， 拉力值可直讀；鑽頭相對於隔水套管(l)的位置通過測繩法監測。隔水套管(l)的沉管鑽入法的操作步驟是A、按照圖1進行布置，隔水套管U)由平臺修井機大鉤(3)吊 掛。鑽具連接好動力軟管束(8)和鋼纜(9)後，吊入隔水套管內並放置在隔水套管底端限位環(19)上，鑽頭 (2)位於隔水套管(1)底端以下位置。動力軟管束(8)和鋼纜(9)分別繞過大鉤(3)下的滑輪組(10)纏繞在軟管絞 車(6)和鋼纜絞車(7)上，軟管絞車(6)的動力軟管束(8)分別與相應的動力站(5)連接。B、調試鑽機系統。啟動 動力站(5)(包括液壓站、高壓水站)，此時鑽頭(2)旋轉並噴射高壓水，擴孔鑽(23)在高壓水的驅動下刀板(25) 外伸。C、鑽入沉管。大鉤(3)吊掛隔水套管緩慢下放，鑽頭接觸土壤後，由壓重塊提供鑽壓破土鑽孔，鑽 孔直徑大於隔水套管外徑，隔水套管(1)隨鑽頭(2)的鑽入而插入鑽孔(4)中。之後啟動氣站和低壓水站，有助 於鑽孔泥漿從隔水套管(1)與鑽孔(4)之間的空隙排到泥面(11)以上。按此操作直到隔水套管插入(l)到設計 深度。D、鑽具回收。關閉動力站，鑽頭(2)的旋轉和射流停止，擴孔鑽(23)的刀板(25)在彈簧的作用 下回縮，鋼纜絞車(7)和軟管絞車(6)回收鋼纜(9)和動力軟管束(8)，將鑽具從隔水套管(l)中收回。E、灌漿作 業。隔水套管(l)外壁預留的灌漿管(22)通過軟管與平臺上的灌漿泵連接，向隔水套管(1)與鑽孔(4)之間的 空隙泵入水泥砂漿，直到水泥砂漿由空隙底部返至泥面(11)。
權利要求
1.一種隔水套管安裝方法——沉管鑽入法，其特徵在於鑽機系統的鑽頭位於隔水套管底端下部，由平臺修井機大鉤吊掛的隔水套管緩慢下放，鑽頭破土鑽孔的直徑略大於隔水套管外徑，隔水套管隨鑽頭鑽進插入鑽孔中，直到設計深度。
2. 根據權利耍求1所述的鑽機系統，至少由鑽具、動力站、提升絞車、動力軟管束及鑽壓、鑽位監測計 組成，並組成鑽絞、排漿兩個子系統，其特徵在於鑽絞系統由機械鑽絞和水力噴衝兩套系統的複合系 統，排漿系統為水壓和氣舉兼用方案。
3. 根據權利耍求1所述的隔水套管，其特徵在於在其底端及外壁增設了抵抗鑽具旋轉扭矩的限扭條、限 定了鑽具在隔水套管內最低位置的限位環、修整和保護孔壁作用的護壁環、用於氣舉排漿供氣的充氣 管和散氣環管，以及為灌漿作業預留的灌漿管。
4. 根據權利耍求2所述的鑽具由破壞土體的鑽頭、將高壓水輸送到鑽頭的過流旋轉頭、驅動鑽頭轉動的 液壓馬達、提供鑽頭入土鑽壓的壓重塊，其特徵在於鑽具位於隔水套管底端，其中鑽頭位於隔水套管 夕卜，其餘部分位於隔水套管內。
5. 根據權利耍求4所述的鑽頭，由中心鑽和擴孔鑽兩部分組成一體，其特徵在於擴孔鑽由噴衝水流壓力 驅動液壓缸使刀板張開，水壓消失後依靠彈簧使刀板復位，刀板張開時的旋轉直徑略大於隔水套管外 徑而等於護壁環的外徑，保證鑽孔直徑大於隔水套管外徑，使隔水套管插入鑽孔時的側摩阻力接近O: 刀板復位時的旋轉直徑略小於隔水套管內徑，保證鑽具可從隔水套管內提起回收。
全文摘要
一種隔水套管安裝方法——沉管鑽入法，是將鑽機鑽頭(2)安裝於隔水套管(1)底端下部，鑽機通過隔水套管(1)內的動力軟管束(8)與平臺上的動力站(5)連接，隔水套管(1)懸掛於平臺鑽(修)井機的大鉤(3)上並緩慢下放，通過置於平臺上的鋼纜絞車(7)和軟管絞車(6)實現鑽具的提放和動力軟管束(8)收放，鑽機鑽頭(2)以機械鑽絞和水力噴衝相結合的方式鑽土成孔，鑽孔(4)直徑大於隔水套管(1)直徑，隔水套管(1)隨鑽頭(2)鑽進插入鑽孔(4)中，直到設計位置。本發明第一次提出將鑽機鑽頭置於隔水套管底端下部，在鑽孔的同時沉管，達到避免鑽孔塌落，又降低安裝費用的目的，尤其適用於在已有平臺設施新增少數井的情況。
文檔編號E21B7/20GK101126304SQ200610015329
公開日2008年2月20日 申請日期2006年8月15日 優先權日2006年8月15日
發明者王翎羽 申請人:天津市海恩海洋工程技術服務有限公司