專利名稱：一種隔水套管安裝方法——沉管鉆入法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋石油工程中隔水套管海上安裝方法的創(chuàng)新。
技術(shù)背景下隔水套管的工作屬于鉆前準(zhǔn)備工作，目的是隔離海水、控制鉆具方向和提供泥漿循環(huán)返回平臺的通 道。傳統(tǒng)的隔水套管海上安裝方法有打入法和鉆入法。打入法是在固定式平臺打井時，導(dǎo)管架安裝固定好 以后，按叢式井設(shè)計井位，由打樁機逐一將隔水套管打入井位，擊入深度不小于40m。鉆入法是在浮動式 或活動式鉆井平臺上利用鉆井設(shè)備，先鉆的井眼，然后下隔水套管，最后灌漿向井?？梢?，傳統(tǒng)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。對于在已有的平臺設(shè)施增加少數(shù)井的情況， 傳統(tǒng)的隔水套管安裝方法尤為不經(jīng)濟(jì)，更重要的是無論鉆入法還是打入法都存在同有的缺陷，打入法的缺 陷在于引起平臺振動，影響正常生產(chǎn)；鉆入法的缺陷在于井壁塌落問題。 發(fā)明內(nèi)容為了避免傳統(tǒng)隔水套管安裝方法尤其是鉆入法存在的缺陷，同時也為降低海上安裝費用，本發(fā)明提出 針對已有平臺設(shè)施新增少數(shù)井情況的一種隔水套管安裝方法——沉管鉆入法。沉管鉆入法在保留鉆入法無 振動優(yōu)點的基礎(chǔ)上，將鉆機鉆頭安裝在隔水套管底端下部，吊放的隔水套管跟隨鉆頭鉆入而沉入土壤中。 從而達(dá)到了避免鉆孔井壁塌落，又降低安裝費用的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的方案是隔水套管由平臺鉆(修)井機大鉤吊放入泥，位于隔水套管底端下部 的鉆機鉆頭破土鉆孔，鉆孔直徑略大于隔水套管外徑，隔水套管隨鉆機插入鉆孔中，直到設(shè)計位置。根據(jù) 該發(fā)明，這種方法的具體使用包括將鉆機安裝于隔水套管底端下部；鉆機通過隔水套管內(nèi)的動力軟管束與 平臺上的動力站連接；隔水套管吊掛于平臺鉆(修)井機的大鉤上并緩慢下放；通過置丁'平臺上的鋼纜絞 車和軟管絞車實現(xiàn)鉆具的提放和動力軟管束收放；鉆機鉆頭以機械鉆絞和水力噴沖相結(jié)合的方式鉆土成 孔，孔徑大于隔水套管直徑，隔水套管隨鉆頭鉆進(jìn)插入鉆孔中。以下結(jié)合附圖及實施例作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明的總體布置2是本發(fā)明的所涉及的鉆具剖面3是鉆頭示意圖其中l(wèi).隔水套管，2.鉆頭，3.大鉤，4.鉆孔，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(zhuǎn)接頭，15.液壓馬達(dá)，16.壓重塊，17.護(hù)壁環(huán)， 18.限扭條，19.限位環(huán)，20.充氣管，21.散氣環(huán)管，22.灌漿管，23.擴孔鉆，24.中心鉆，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(fā)明實現(xiàn)這一方法所反映出來的裝置用標(biāo)注數(shù)字予以說明。隔水套管a)懸 掛于平臺鉆(修)井機的大鉤(3)上。為便于安裝和使用鉆具、便于返漿和灌漿，隔水套管下端和外壁需要 作特別處理或增設(shè)管路。隔水套管(l)下端內(nèi)壁設(shè)置四條縱向均布的限扭條(18)和一道限位環(huán)(19)，抵抗放置于其中的鉆具的旋轉(zhuǎn)扭矩，并限定了鉆具在隔水套管內(nèi)最低位置；隔水套管a)下端外壁設(shè)置一道護(hù)壁環(huán)(17)、 一條充氣管(20)、 一條散氣環(huán)管(21)和一條灌漿管(22)，護(hù)壁環(huán)(17)具有修整和保護(hù) 孔壁的作用，充氣管(20)和散氣環(huán)管(21)用于氣舉排漿供氣，灌漿管(22)為灌漿作業(yè)預(yù)留。鉆機系統(tǒng)由鉆具、動力站(5)、提升絞車(6)(7)、動力軟管束(8)及鉆壓、鉆位監(jiān)測計(未標(biāo)出)組成，并 形成鉆絞、排漿兩個子系統(tǒng)。鉆絞系統(tǒng)由機械鉆絞和水力噴沖兩套系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng)，排漿系統(tǒng)為水壓和氣 舉兼用方案。鉆具包括破壞土體的鉆頭(2)、將高壓水輸送到鉆頭的過流旋轉(zhuǎn)頭(14)、驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動的液壓馬達(dá)(15)、 提供鉆頭入土鉆壓的壓重塊(16)。鉆頭(2)由中心鉆(24)和擴孔鉆(23)兩部分組成一體，其特征在于 擴孔鉆(23)由噴沖水流壓力驅(qū)動液壓缸(26)使刀板(25)張開，水壓消失后依靠彈簧(27)使刀板(25) 復(fù)位，刀板(25)張開時的旋轉(zhuǎn)直徑略大于隔水套管(l)外徑而等于護(hù)壁環(huán)(17)的外徑，保證鉆孔(4)直徑 大于隔水套管(l)外徑，使隔水套管(1)插入鉆孔(4)時的側(cè)摩阻力接近0;刀板(25)復(fù)位時的旋轉(zhuǎn)直徑略小 于隔水套管(l)內(nèi)徑，保證鉆具可從隔水套管(1)內(nèi)提起回收。動力站(5)包括提供液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動動力的液壓站、 提供氣舉排漿所需的氣體的氣站、提供噴沖破土的高壓水站和提供環(huán)形空間反漿的低壓水站。提升絞車包 括用于提放鉆具系統(tǒng)的鋼纜絞車(7)和用于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(dá)的液壓軟管、連接空壓機與隔水套管伴管的供氣軟管、連接鉆具與高壓水站的供水軟管。鉆頭對土的 鉆壓通過監(jiān)測計監(jiān)測，鉆壓監(jiān)測計釆用液壓拉力計，液壓拉力計采用一個液壓缸接一遠(yuǎn)輸軟管和壓力表， 拉力值可直讀；鉆頭相對于隔水套管(l)的位置通過測繩法監(jiān)測。隔水套管(l)的沉管鉆入法的操作步驟是A、按照圖1進(jìn)行布置，隔水套管U)由平臺修井機大鉤(3)吊 掛。鉆具連接好動力軟管束(8)和鋼纜(9)后，吊入隔水套管內(nèi)并放置在隔水套管底端限位環(huán)(19)上，鉆頭 (2)位于隔水套管(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(yīng)的動力站(5)連接。B、調(diào)試鉆機系統(tǒng)。啟動 動力站(5)(包括液壓站、高壓水站)，此時鉆頭(2)旋轉(zhuǎn)并噴射高壓水，擴孔鉆(23)在高壓水的驅(qū)動下刀板(25) 外伸。C、鉆入沉管。大鉤(3)吊掛隔水套管緩慢下放，鉆頭接觸土壤后，由壓重塊提供鉆壓破土鉆孔，鉆 孔直徑大于隔水套管外徑，隔水套管(1)隨鉆頭(2)的鉆入而插入鉆孔(4)中。之后啟動氣站和低壓水站，有助 于鉆孔泥漿從隔水套管(1)與鉆孔(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(shè)計 深度。D、鉆具回收。關(guān)閉動力站，鉆頭(2)的旋轉(zhuǎn)和射流停止，擴孔鉆(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)，將鉆具從隔水套管(l)中收回。E、灌漿作 業(yè)。隔水套管(l)外壁預(yù)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)與鉆孔(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(quán)利要求
1.一種隔水套管安裝方法——沉管鉆入法，其特征在于鉆機系統(tǒng)的鉆頭位于隔水套管底端下部，由平臺修井機大鉤吊掛的隔水套管緩慢下放，鉆頭破土鉆孔的直徑略大于隔水套管外徑，隔水套管隨鉆頭鉆進(jìn)插入鉆孔中，直到設(shè)計深度。
2. 根據(jù)權(quán)利耍求1所述的鉆機系統(tǒng)，至少由鉆具、動力站、提升絞車、動力軟管束及鉆壓、鉆位監(jiān)測計 組成，并組成鉆絞、排漿兩個子系統(tǒng)，其特征在于鉆絞系統(tǒng)由機械鉆絞和水力噴沖兩套系統(tǒng)的復(fù)合系 統(tǒng)，排漿系統(tǒng)為水壓和氣舉兼用方案。
3. 根據(jù)權(quán)利耍求1所述的隔水套管，其特征在于在其底端及外壁增設(shè)了抵抗鉆具旋轉(zhuǎn)扭矩的限扭條、限 定了鉆具在隔水套管內(nèi)最低位置的限位環(huán)、修整和保護(hù)孔壁作用的護(hù)壁環(huán)、用于氣舉排漿供氣的充氣 管和散氣環(huán)管，以及為灌漿作業(yè)預(yù)留的灌漿管。
4. 根據(jù)權(quán)利耍求2所述的鉆具由破壞土體的鉆頭、將高壓水輸送到鉆頭的過流旋轉(zhuǎn)頭、驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動的 液壓馬達(dá)、提供鉆頭入土鉆壓的壓重塊，其特征在于鉆具位于隔水套管底端，其中鉆頭位于隔水套管 夕卜，其余部分位于隔水套管內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利耍求4所述的鉆頭，由中心鉆和擴孔鉆兩部分組成一體，其特征在于擴孔鉆由噴沖水流壓力 驅(qū)動液壓缸使刀板張開，水壓消失后依靠彈簧使刀板復(fù)位，刀板張開時的旋轉(zhuǎn)直徑略大于隔水套管外 徑而等于護(hù)壁環(huán)的外徑，保證鉆孔直徑大于隔水套管外徑，使隔水套管插入鉆孔時的側(cè)摩阻力接近O: 刀板復(fù)位時的旋轉(zhuǎn)直徑略小于隔水套管內(nèi)徑，保證鉆具可從隔水套管內(nèi)提起回收。
全文摘要
一種隔水套管安裝方法——沉管鉆入法，是將鉆機鉆頭(2)安裝于隔水套管(1)底端下部，鉆機通過隔水套管(1)內(nèi)的動力軟管束(8)與平臺上的動力站(5)連接，隔水套管(1)懸掛于平臺鉆(修)井機的大鉤(3)上并緩慢下放，通過置于平臺上的鋼纜絞車(7)和軟管絞車(6)實現(xiàn)鉆具的提放和動力軟管束(8)收放，鉆機鉆頭(2)以機械鉆絞和水力噴沖相結(jié)合的方式鉆土成孔，鉆孔(4)直徑大于隔水套管(1)直徑，隔水套管(1)隨鉆頭(2)鉆進(jìn)插入鉆孔(4)中，直到設(shè)計位置。本發(fā)明第一次提出將鉆機鉆頭置于隔水套管底端下部，在鉆孔的同時沉管，達(dá)到避免鉆孔塌落，又降低安裝費用的目的，尤其適用于在已有平臺設(shè)施新增少數(shù)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(yōu)先權(quán)日2006年8月15日
發(fā)明者王翎羽 申請人:天津市海恩海洋工程技術(shù)服務(wù)有限公司