CN109611050A - 一种深水气田专用水下井口装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水气田专用水下井口装置，包括高压井口、低压井口、连接于低压井口的及延伸套管；在所述高压井口的外侧壁上设置有第一承重环，所述高压井口通过第一承重环搭接在所述低压井口内侧壁的第一支撑部上；在所述第一承重环的上方设置有强制锁紧环，所述强制锁紧环的径向外侧壁上开设有凹槽，所述强制锁紧环的径向内侧壁与所述高压井口的外侧壁之间存有间隙，一环形的锁紧机构向下楔入所述间隙内。采用上述技术方案，能够强行将高压井口、低压井口锁紧到一起，以增强高压井口、低压井口之间的连接，改善载荷传递情况及应力分布情况，增加高压井口、低压井口的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种深水气田专用水下井口装置，属于油气勘探开发技术领域。
背景技术
水下井口***与后续钻完井作业密切相关，低压井口或者水下井口***中的其他任何一个部分发生意外，都会对整口井的开发造成不可逆的影响。目前水下井口***完全依赖国外进口，水下井口生产及现场服务集中掌握在欧美国家的井口公司手中，主要包括美国的FMC公司、GE-VetcoGray公司、Cameron公司、Drill-Quip公司及挪威的AkerSolutions公司等，国外水下井口供应商存在供货周期长(至少1年以上)、因供应量受限制等问题，制约着中国在深水领域的勘探开发，对水下井口及服务工具进行国产化研究已成当务之急。但进口水下井口***的某些设计不适应国内海上作业要求，在钻完井作业陆地准备及现场作业期间，导致陆地安装困难、陆地运输困难、现场作业困难、出现意外后无解决方案等问题。
目前，中国国内水深超过500米的深水作业，常用井口为压力等级10000psi、15000psi的水下井口，高压井口与低压井口之间通过重力做挂、弹性锁环限位等方式相连接，高压井口和低压井口之间存在一定间隙，在生产期间会发生轻微震动。一方面，中国深水海域多气田，在开采期间水下井口震动较大、常规不带刚性锁紧机构的水下井口在震动作用下易疲劳，导致寿命降低，不满足长期开采的需要；另一方面，在低油价的大环境下，对于动辄数百亿的水下油气田开采项目而言，成本控制的压力巨大。通过前期勘探、钻井作业已知，气田产层压力通常低于10000psi，10000psi的水下井口装置就可以满足开采需要。若采用压力等级15000psi的水下井口***、水下采油树***、水下管汇***，虽可靠性更高，但价格昂贵，极不利于低油价下的深水开发现状。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种适用于500-3000米水深的安全可靠的水下井口装置。
为了实现上述目的，本发明的一种深水气田专用水下井口装置，包括高压井口、低压井口、连接于低压井口的及延伸套管；在所述高压井口的外侧壁上设置有第一承重环，所述高压井口通过第一承重环搭接在所述低压井口内侧壁的第一支撑部上；在所述第一承重环的上方设置有强制锁紧环，所述强制锁紧环的径向外侧壁上开设有凹槽，所述强制锁紧环的径向内侧壁与所述高压井口的外侧壁之间存有间隙，一环形的锁紧机构向下楔入所述间隙内从而能够使所述强制锁紧环向径向外侧膨胀，在所述低压井口的内侧壁上设置有与所述凹槽相配合的凸棱，当所述强制锁紧环向径向外侧膨胀时所述凸棱能够进入所述凹槽内。
在所述锁紧机构的外侧壁下端设置有楔形面。
在所述第一承重环的外侧壁上设置有防气窜垫环。
在所述高压井口的下部外侧壁上设置有扶正环，在所述低压井口的内侧壁上设置有导向肩，所述扶正环支撑于所述导向肩上。
所述深水气田专用水下井口装置还包括防气窜泥垫，在所述延伸套管的外侧壁上设置有第二承重环，所述第二承重环搭接在所述防气窜泥垫的第二支撑部上。
在所述第二承重环上设置有第二防气窜垫环。
采用上述技术方案，本发明的深水气田专用水下井口装置，其有益效果是：
1、安全可靠。一方面，相比高压井口与低压井口之间通过重力做挂、弹性锁环限位等方式相连接的常规水下井口装置，本发明水下井口装置，在高压井口外部设置有强制锁紧环，能够强行将高压井口、低压井口锁紧到一起，以增强高压井口、低压井口之间的连接，改善载荷传递情况及应力分布情况，增加高压井口、低压井口的寿命；另一方面，在高压井口、低压井口之间以及泥垫、低压井口之间设计有防气窜垫环，防止天然气聚集在水下井口装置、水下采油树、水下防喷器附近形成水合物，影响水下井口及防喷器的动作。
2、经济性强。若采用压力等级15000psi的水下井口***、水下采油树***、水下管汇***，虽可靠性更高，但价格昂贵。而气田产层压力通常低于10000psi，10000psi 的水下井口装置就可以满足通常的开采需要，使用压力等级10000psi的水下井口***、水下采油树***、水下管汇***，有着巨大的经济性，本发明通过简单的结构提高10000psi的水下井口装置的可靠性，同时价格远比15000psi的水下井口***低。
3、适应性强。可以根据作业需要，选择在低压井口下方焊接不同尺寸套管；选择安装或者不安装泥垫；选择在高压井口上安装或者不安装强制锁紧环；选择在高压井口下方焊接不同尺寸套管。通过不同模式相互组合，以满足不同的作业要求。
附图说明
图1为本发明的深水气田专用水下井口装置安装结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中的A部局部放大图。
图4为高压井口未安装强制锁紧环的结构示意图。
图5为强制锁紧环安装在高压井口的外侧壁上的结构示意图。
图6为低压井口的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图6所示，本发明的一种深水气田专用水下井口装置，包括高压井口1、低压井口2、连接于低压井口2的延伸套管3、防气窜泥垫4。
在所述高压井口1的外侧壁上设置有第一承重环11，所述高压井口1通过第一承重环11搭接在所述低压井口2内侧壁的第一支撑部21上。
在所述第一承重环11的上方设置有强制锁紧环5，所述强制锁紧环5的径向外侧壁上开设有凹槽51，所述强制锁紧环5的径向内侧壁与所述高压井口的外侧壁之间存有间隙100，一环形的锁紧机构6向下楔入所述间隙100内从而能够使所述强制锁紧环5向径向外侧膨胀，在所述低压井口2的内侧壁上设置有与所述凹槽51相配合的凸棱22，当所述强制锁紧环5向径向外侧膨胀时所述凸棱22能够进入所述凹槽51内，能够强行将高压井口1、低压井口2锁紧到一起，以增强高压井口1、低压井口2之间的连接，改善载荷传递情况及应力分布情况，增加高压井口1、低压井口2的寿命。
在所述锁紧机构6的外侧壁下端设置有楔形面61，当锁紧机构6向下移动时，通过设置楔形面61，能够较为容易地进入到所述间隙100内。
在所述高压井口1的下部外侧壁上设置有扶正环12，在所述低压井口2的内侧壁上设置有导向肩23，所述扶正环12支撑于所述导向肩23上。
在所述延伸套管3的外侧壁上设置有第二承重环31，所述第二承重环31搭接在所述防气窜泥垫4的第二支撑部41上。
在所述第一承重环11的外侧壁上设置有防气窜垫环13以及弹性限位环14，所述弹性限位环的外侧壁上设置有斜面141，在所述低压井口的内侧壁上设置有台肩24，安装时随着所述高压井口1的下移，所述弹性限位环14由于其外侧壁顶在低压井口2 的内侧壁上从而向径向内侧收缩，当弹性限位环14移动至台肩24时，所述弹性限位环失去低压井口2内侧壁的挤压从而向径向外侧膨胀，从而被台肩24卡住。在所述第二支撑部41上设置有防气窜橡胶涂层。在高压井口、低压井口之间以及泥垫、低压井口之间设计有防气窜垫环，防止天然气聚集在水下井口装置、水下采油树、水下防喷器附近形成水合物，影响水下井口及防喷器的动作。
气田产层压力通常低于10000psi，若采用压力等级15000psi的水下井口***、水下采油树***、水下管汇***，虽可靠性更高，但价格昂贵。而10000psi的水下井口装置就可以满足通常的开采需要，使用压力等级10000psi的水下井口***、水下采油树***、水下管汇***，有着巨大的经济性，本发明通过简单的结构提高10000psi 的水下井口装置的可靠性，同时价格远比15000psi的水下井口***低。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种深水气田专用水下井口装置，由装置本体构成，其特征在于：包括高压井口、低压井口、连接于低压井口的及延伸套管；在所述高压井口的外侧壁上设置有第一承重环，所述高压井口通过第一承重环搭接在所述低压井口内侧壁的第一支撑部上；在所述第一承重环的上方设置有强制锁紧环，所述强制锁紧环的径向外侧壁上开设有凹槽，所述强制锁紧环的径向内侧壁与所述高压井口的外侧壁之间存有间隙，一环形的锁紧机构向下楔入所述间隙内从而能够使所述强制锁紧环向径向外侧膨胀，在所述低压井口的内侧壁上设置有与所述凹槽相配合的凸棱，当所述强制锁紧环向径向外侧膨胀时所述凸棱能够进入所述凹槽内。
2.如权利要求1所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：在所述锁紧机构的外侧壁下端设置有楔形面。
3.如权利要求1所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：在所述第一承重环的外侧壁上设置有防气窜垫环。
4.如权利要求1所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：在所述高压井口的下部外侧壁上设置有扶正环，在所述低压井口的内侧壁上设置有导向肩，所述扶正环支撑于所述导向肩上。
5.如权利要求1-4任一项所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：所述深水气田专用水下井口装置还包括防气窜泥垫，在所述延伸套管的外侧壁上设置有第二承重环，所述第二承重环搭接在所述防气窜泥垫的第二支撑部上。
6.如权利要求5所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：在所述第二支撑部上设置有防气窜橡胶涂层。
7.如权利要求1-4任一项所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：在所述第一承重环的外侧壁上设置有弹性限位环，在所述低压井口的内侧壁上设置有用于卡住所述弹性限位环的台肩。
8.如权利要求7所述的深水气田专用水下井口装置，其特征在于：所述弹性限位环的外侧壁上设置有斜面。
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