CN110185408A - 一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚及其安装方法，包括吸力锚外筒，所述吸力锚外筒的顶部封闭且底部敞开，所述吸力锚外筒的顶部设置有顶板，所述顶板的中心开设有中心孔，所述顶板的底部连接有引导管，所述中心孔内***有吸力锚内筒，所述吸力锚内筒内安装有可预弯的预制导管，所述顶板上设置有至少一个用于连接吸力泵的吸力泵接口和用于检测吸力锚垂直程度的水平仪，本发明通过设置有中心孔使得吸力锚内筒能够下入，设置有吸力锚内筒能使吸力锚在横向稳定性和竖向稳定性上有了极大的提升，吸力锚内筒内安装有可预弯的预制导管能有效地降低造斜深度，从而能够适应深水浅层钻井工程对于井口稳定性和造斜深度的要求，保证钻进。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装设备及其安装方法，尤其涉及一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚及其安装方法。
背景技术
对于海域钻井工程，深水钻井技术是业内公认的难点。在深水钻井工程中，对于井口稳定性的要求很高，而保持井口的稳定，是持续钻进、成功钻井和减少井下复杂情况的首要条件。
目前，对于深水钻井工程，国内常采用喷射下入表层导管的技术来维持井口的稳定，通常通过调整导管入泥深度来调整导管的承载力，但是在深水浅层钻井工程中，为了确保能够钻到浅部目标靶点，会要求井眼轨迹的造斜点深度浅，同时导管入泥深度也会相应减小，导管与地层的接触面积减小，这时会出现井口承载力不足的情况，在后期大型防喷器坐在井口头时会增大井口下沉风险，造成井下复杂情况，增加现场处理难度；另一种工程措施是调整导管的直径，对于这种方法，国际上没有先例，导管下入过程中存在未知风险，可能发生不可控制的事故，因此，在针对深水浅层资源开发利用的情况下，喷射下入导管的技术是不可行的，这也是该技术的局限性所在。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，其通过设置有中心孔使得吸力锚内筒能够下入，设置有引导管能更方便吸力锚内筒的安装，吸力锚内筒作为钻井工具以及其他工具的下放和提升的通道，设置有吸力锚内筒能使吸力锚在横向稳定性和竖向稳定性上有了极大的提升，从而能够适应深水浅层钻井工程对于井口稳定性的要求。
本发明的目的之二在于提供一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚的安装方法，其通过设置有吸力泵，利用吸力泵在封闭空间内形成负压，从而辅助吸力锚上提和下入。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，包括呈桶状的吸力锚外筒，所述吸力锚外筒的顶部封闭且底部敞开，所述吸力锚外筒的顶部设置有顶板，所述顶板的中心开设有中心孔，所述顶板的底部连接有引导管，所述引导管与所述中心孔同心设置，所述引导管的外径大于所述中心孔的直径，所述中心孔内***有与中心孔相匹配的吸力锚内筒，所述吸力锚内筒内安装有可预弯的预制导管，所述顶板上设置有至少一个用于连接吸力泵的吸力泵接口和用于检测吸力锚垂直程度的水平仪。
进一步地，所述吸力锚内筒的长度大于所述吸力锚外筒的长度。
进一步地，所述吸力锚内筒顶部的水平高度大于所述吸力锚外筒顶部的水平高度。
进一步地，所述吸力泵为ROV携带的吸力泵。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、自重下入：使用工程船或者钻井平台所携带的吊机吊起吸力锚，并且保证吸力锚的下端开口朝下，随后将吸力锚缓慢放入水面并缓慢下放至泥线，通过观察水平仪去调整吸力锚的入泥角度，从而减少吸力锚的垂直偏转，然后利用吸力锚自身的重量缓缓嵌入海底泥土中，直到吸力锚以自重不能再继续下入为止，吸力锚内筒与吸力锚外筒形成上端封闭的第一空间，第一空间与泥土形成封闭空间；
S2、负压下入：在吸力泵接口处连接吸力泵，开启吸力泵，吸力泵在封闭空间内形成负压，在负压的作用下推动吸力锚继续下入，同时通过调节吸力泵的功率来调节所形成的负压的大小，从而调节吸力锚下入的速度，直至吸力锚到达指定的位置；
S3、正常上提：在工程船或钻井平台提升能力满足上提要求的情况下，利用工程船或钻井平台所携带的吊机对下入到位的吸力锚进行缓慢提拉，直到吸力锚被上提出泥面；
S4、加压上提：在工程船或钻井平台提升能力不满足上提要求的情况下，在工程船或钻井平台吊机提升吸力锚的同时，在吸力泵接口处连接吸力泵，开启吸力泵，吸力泵向封闭空间内打入压力，使封闭空间内的压力大于外部静水的压力，从而辅助吸力锚上提。
相比现有技术，本发明的有益效果在于，吸力锚外筒的顶部封闭且底部敞开，吸力锚外筒的顶部设置有顶板，顶板的中心开设有中心孔，顶板的底部连接有引导管，引导管与中心孔同心设置，引导管的外径大于中心孔的直径，中心孔内***有与中心孔相匹配的吸力锚内筒，所述吸力锚内筒内安装有可预弯的预制导管，顶板上设置有至少一个用于连接吸力泵的吸力泵接口和用于检测吸力锚垂直程度的水平仪；设置有中心孔使得吸力锚内筒能够下入，设置有引导管能更方便吸力锚内筒的安装，吸力锚内筒作为钻井工具以及其他工具的下放和提升的通道，设置有吸力锚内筒能使吸力锚在横向稳定性和竖向稳定性上有了极大的提升，吸力锚内筒内安装有可预弯的预制导管能有效地降低造斜深度，从而能够适应深水浅层钻井工程对于井口稳定性和造斜深度的要求，保证钻进；在顶板上设置有水平仪，能够更好地检测吸力锚在下入过程中的垂直程度，并根据水平仪的情况进行相应的调整，以保证吸力锚的顺利下入，从而保障井口的稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明所述的吸力锚的结构示意图。
图2为本发明所述的吸力锚的俯视图。
图3为本发明所述的吸力锚和预制导管的结构示意图。
图4为本发明所述的吸力锚和预制导管的俯视图。
图5为本发明所述的吸力锚下放时的结构示意图。
图中：1-吸力锚外筒、2-顶板、3-引导管、4-吸力锚内筒、5-吸力泵接口、6-水平仪、7-预制导管、8-吸力泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-4所示，一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，包括呈桶状的吸力锚外筒1，所述吸力锚外筒1的顶部封闭且底部敞开，所述吸力锚外筒1的顶部设置有顶板2，所述顶板2的中心开设有中心孔，所述顶板2的底部连接有引导管3，所述引导管3与所述中心孔同心设置，所述引导管3的外径大于所述中心孔的直径，所述中心孔内***有与中心孔相匹配的吸力锚内筒4，优选地，设置有中心孔使得吸力锚内筒4能够下入，设置有引导管3能更方便吸力锚内筒4的安装，吸力锚内筒4作为钻井工具以及其他工具的下放和提升的通道，设置有吸力锚内筒4能使吸力锚在横向稳定性和竖向稳定性上有了极大的提升，从而能够适应深水浅层钻井工程对于井口稳定性的要求，保证钻进；
具体地，所述顶板2上设置有至少一个用于连接吸力泵8的吸力泵接口5和用于检测吸力锚垂直程度的水平仪6。优选地，在顶板2上设置有水平仪6，能够更好地检测吸力锚在下入过程中的垂直程度，并根据水平仪6的情况进行相应的调整，以保证吸力锚的顺利下入，从而保障井口的稳定性。
具体地，吸力锚内筒4与吸力锚外筒1形成上端封闭的第一空间，第一空间除下端部外未与吸力锚内筒4内的空间有连通，所以在吸力锚下入泥土中时，吸力锚内筒4内的空间与第一空间不存在连通关系，因此，吸力锚在顶板2上设置一定数量的吸力泵接口5；吸力泵接口5用于连接外部提供的吸力泵8，如ROV携带的吸力泵；吸力泵接口5的作用是通过连接吸力泵8从而调节第一空间内的压力，下放吸力锚时外接吸力泵8抽吸，在第一空间内形成负压，有利于吸力锚顺利的下入，同时在一定程度上可以调节吸力锚的垂直偏转，上提吸力锚时外接吸力泵8打压，使得第一空间内的压力高于外部静水压力，有利于吸力锚的上提。
具体地，所述吸力锚内筒4的长度大于所述吸力锚外筒1的长度。优选地，所述吸力锚内筒4顶部的水平高度大于所述吸力锚外筒1顶部的水平高度。
具体地，所述吸力锚内筒4内安装有可预弯的预制导管7；吸力锚内筒4的存在，提供了充裕且稳定的空间，将吸力锚内筒4的泥土通过喷射方式冲洗掉时，能够在吸力锚内筒4下入预制导管7，预制导管7可以进行预弯处理，从而在一定程度上减小最小造斜深度的大小，符合深水浅层钻井工程对造斜深度浅的要求，为深水浅层钻井工程提供保障。在增加井口稳定性的同时，减小造斜深度，解决了喷射钻进在深水浅层钻井工程中的应用局限性。
如图5所示，公开了本实施的一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚的安装方法，包括以下步骤：
S1、自重下入：使用工程船或者钻井平台所携带的吊机吊起吸力锚，并且保证吸力锚的下端开口朝下，随后将吸力锚缓慢放入水面并缓慢下放至泥线，通过观察水平仪6去调整吸力锚的入泥角度，从而减少吸力锚的垂直偏转，然后利用吸力锚自身的重量缓缓嵌入海底泥土中，直到吸力锚以自重不能再继续下入为止，吸力锚内筒4与吸力锚外筒1形成上端封闭的第一空间，第一空间与泥土形成封闭空间；
S2、负压下入：在吸力泵接口5处连接吸力泵8，开启吸力泵8，吸力泵8在封闭空间内形成负压，在负压的作用下推动吸力锚继续下入，同时通过调节吸力泵8的功率来调节所形成的负压的大小，从而调节吸力锚下入的速度，直至吸力锚到达指定的位置；
S3、正常上提：在工程船或钻井平台提升能力满足上提要求的情况下，利用工程船或钻井平台所携带的吊机对下入到位的吸力锚进行缓慢提拉，直到吸力锚被上提出泥面；
S4、加压上提：在工程船或钻井平台提升能力不满足上提要求的情况下，在工程船或钻井平台吊机提升吸力锚的同时，在吸力泵接口5处连接吸力泵8，开启吸力泵8，吸力泵8向封闭空间内打入压力，使封闭空间内的压力大于外部静水的压力，从而辅助吸力锚上提。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，包括呈桶状的吸力锚外筒(1)，所述吸力锚外筒(1)的顶部封闭且底部敞开，其特征在于：所述吸力锚外筒(1)的顶部设置有顶板(2)，所述顶板(2)的中心开设有中心孔，所述顶板(2)的底部连接有引导管(3)，所述引导管(3)与所述中心孔同心设置，所述引导管(3)的外径大于所述中心孔的直径，所述中心孔内***有与中心孔相匹配的吸力锚内筒(4)，所述吸力锚内筒(4)内安装有可预弯的预制导管(7)，所述顶板(2)上设置有至少一个用于连接吸力泵(8)的吸力泵接口(5)和用于检测吸力锚垂直程度的水平仪(6)。
2.根据权利要求1所述的应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，其特征在于：所述吸力锚内筒(4)的长度大于所述吸力锚外筒(1)的长度。
3.根据权利要求1所述的应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，其特征在于：所述吸力锚内筒(4)顶部的水平高度大于所述吸力锚外筒(1)顶部的水平高度。
4.根据权利要求1所述的应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚，其特征在于：所述吸力泵(8)为ROV携带的吸力泵。
5.一种应用于深水浅层钻井工程中的吸力锚的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、自重下入：使用工程船或者钻井平台所携带的吊机吊起吸力锚，并且保证吸力锚的下端开口朝下，随后将吸力锚缓慢放入水面并缓慢下放至泥线，通过观察水平仪(6)去调整吸力锚的入泥角度，从而减少吸力锚的垂直偏转，然后利用吸力锚自身的重量缓缓嵌入海底泥土中，直到吸力锚以自重不能再继续下入为止，吸力锚内筒(4)与吸力锚外筒(1)形成上端封闭的第一空间，第一空间与泥土形成封闭空间；
S2、负压下入：在吸力泵接口(5)处连接吸力泵(8)，开启吸力泵(8)，吸力泵(8)在封闭空间内形成负压，在负压的作用下推动吸力锚继续下入，同时通过调节吸力泵(8)的功率来调节所形成的负压的大小，从而调节吸力锚下入的速度，直至吸力锚到达指定的位置；
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