專利名稱：一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下鉆井浮力裝置，特別是關(guān)于一種用于深水鉆井水中 防噴器的浮力裝置。
技術(shù)背景深水鉆井裝置概括起來(lái)有三種，將防噴器(BOP)設(shè)置在海底泥線處的常規(guī)鉆 井裝置、將防噴器設(shè)置在水中和將防噴器設(shè)置在水上的裝置。常規(guī)鉆井裝置將防噴器放置于海底，鉆井船和海底井口用隔水管連接。隨著 水深的增加，常規(guī)水下設(shè)置防噴器的鉆井方式面臨著很大的挑戰(zhàn)。為了克服常規(guī) 水下設(shè)置防噴器的深水鉆井裝置的缺點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展了一種將防噴器設(shè)置在水上 的鉆井裝置(SB0P系統(tǒng))。水上設(shè)置防噴器的鉆井裝置包括水面防噴器、高壓隔 水管、水下斷開系統(tǒng)(SID)以及用于這些組件的控制系統(tǒng)等。水上設(shè)置防噴器的鉆 井裝置其主要優(yōu)點(diǎn)是，可使用小的輕的隔水管，使便宜的第三代鉆井船能夠進(jìn)入深 水，從而大大降低深水作業(yè)的費(fèi)用。但是水上設(shè)置防噴器的鉆井裝置也有自身的 缺點(diǎn)。另外，挪威ADTH公司提出的人工海底鉆井系統(tǒng)(ABS系統(tǒng))，是將一個(gè)直徑為 20米、高10米的浮筒安裝于水下250米處，井口與防噴器安置在浮筒上，浮筒下部 與回接管(外徑22寸)連接。這樣可方便撤離，能降低對(duì)鉆井船的要求，在輔助 作業(yè)船的協(xié)助下，可以使便宜的第三代鉆井船進(jìn)入深水。但是這種ABS系統(tǒng)存在以 下缺點(diǎn)(1) 由于受系統(tǒng)受力狀態(tài)的影響，ABS系統(tǒng)不能承受太大的流速，浮筒安裝 于水下較深(250米 300米)，這樣對(duì)系統(tǒng)的要求很高，另外作業(yè)也不方便。(2) 浮筒的尺寸很大，浮筒的安裝作業(yè)非常費(fèi)時(shí)，制造的費(fèi)用也高。(3) 由于浮筒本身的重量較大(達(dá)379. l噸)，還需要承受防噴器以及下部 回接管的所有重量，這就需要提供足夠的浮力，因此使得浮筒的尺寸很大(直徑 近20米，高10米)，這樣其使用的水深受到限制，最大水深為1500米。(4) 由于防噴器直接坐于浮筒上，而防噴器重量很大，這樣使得浮筒與防噴 器組成的系統(tǒng)重心偏高，系統(tǒng)的穩(wěn)性不好，因此對(duì)系統(tǒng)的安全及作業(yè)等都帶來(lái)了 很大的負(fù)面影響。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種適用性強(qiáng)、性能良好的用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案 一種用于深水鉆井水中防 噴器的浮力裝置，其特征在于它包括一設(shè)置在水面以下80 100米的鉆井水中 防噴器， 一連接在所述防噴器之上的浮力艙，所述浮力艙內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密 閉的艙室，連接鉆井平臺(tái)的常規(guī)隔水管穿過(guò)所述浮力艙中心，并通過(guò)常規(guī)脫離裝 置與所述浮力艙上端連接； 一連接在所述防噴器之下的壓載艙，所述壓載艙中心 通過(guò)一應(yīng)力接頭的上端連接鉆井裝置的上部井口，所述應(yīng)力接頭的下端連接一高 壓隔水管，所述高壓隔水管的周向套設(shè)有一浮力塊，所述壓載艙內(nèi)分隔為若干個(gè) 相互密閉的艙室，所述壓載艙內(nèi)裝有一套常規(guī)壓載系統(tǒng)，并通過(guò)臍帶纜連接所述 鉆井平臺(tái)的控制系統(tǒng)。所述浮力艙為圓柱形的密閉金屬桶，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述普通 隔水管穿過(guò)的中心軸孔，沿所述浮力艙縱向分割所述密閉艙室。所述壓載艙為橢圓形的密閉金屬球體，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述應(yīng) 力接頭伸入的中心軸孔，沿所述壓載艙徑向分割所述密閉艙室，所述壓載艙上設(shè) 置有進(jìn)出水口。所述壓載艙為橢圓形的密閉金屬球體，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述應(yīng) 力接頭伸入的中心軸孔，沿所述壓載艙徑向分割所述密閉艙室。 所述高壓隔水管的外徑16"。所述壓載艙的周向設(shè)置有至少一個(gè)螺旋推進(jìn)器。 所述螺旋推進(jìn)器為導(dǎo)管螺旋槳和Z型導(dǎo)管螺旋槳中的一種。 所述螺旋推進(jìn)器的數(shù)量為兩個(gè)。所述壓載艙的周向連接有至少三根扶正繩的底端，所述扶正繩的頂端分別連 接在所述鉆井平臺(tái)的月池開口的下部。 所述扶正繩的數(shù)量為四根。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型將已有 技術(shù)的一個(gè)浮力筒，分成設(shè)置在防噴器上、下的兩個(gè)浮力筒，即浮力艙和壓載艙， 因此不但可以有效地降低包括浮力艙、防噴器和壓載艙在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的重心， 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，而且可以實(shí)現(xiàn)減小上、下浮筒的尺寸和突破水深限 制的功效。2、本實(shí)用新型設(shè)置了一個(gè)上浮筒和一個(gè)下浮筒器相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式， 通過(guò)浮力艙提供的浮力承擔(dān)承載防噴器的重量，通過(guò)壓載艙提供的浮力承擔(dān)鉆井 裝置中上部井口的重量和部分高壓隔水管的重量，另外壓載艙還提供與高壓隔水 管的接口，兩個(gè)浮力筒分別作用，相互配合，以較小的體積，較低的重心和重量， 實(shí)現(xiàn)較高的浮力要求。3、本實(shí)用新型的浮力艙和壓載艙內(nèi)都設(shè)置了多個(gè)密封艙，一旦有個(gè)別艙體意外破損，浮力艙和壓載艙都還可以繼續(xù)承載重量。4、由于本實(shí) 用新型在高壓隔水管的外部設(shè)置了浮力塊，同時(shí)還在高壓隔水管上布置了浮力塊， 不但可以減小浮力系統(tǒng)的尺寸，還可以方便安裝時(shí)的水下作業(yè)操作，減低對(duì)安裝 的要求，減小壓載艙提升其下部高壓隔水管所需的力，進(jìn)一步突破水深的限制。 本實(shí)用新型具有適用性強(qiáng)、性能良好、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，它可以廣泛用于各種深 水鉆井過(guò)程中。

圖1是本實(shí)用新型使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型浮力艙結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本實(shí)用新型壓載艙外部結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是本實(shí)用新型壓載艙的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是本實(shí)用新型壓載艙連接示意圖 圖6是本實(shí)用新型使用狀態(tài)的另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述。 如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括一設(shè)置在水面以下80 100米的防噴器1， 一連接在防噴器1頂部作為上浮筒的浮力艙2， 一連接在防噴器1底部作為下浮筒 的壓載艙3， 一連接在壓載艙3底部的高壓隔水管4和一設(shè)置在高壓隔水管4外部 的浮力塊5。作為上、下浮筒的浮力艙2和壓載艙3可以有效地減低防噴器1在整 個(gè)鉆井裝置中的重心，從而使整個(gè)鉆井裝置的穩(wěn)定性和適應(yīng)性得到提高，擴(kuò)展鉆 井系統(tǒng)的作業(yè)窗口，同時(shí)可以達(dá)到減小整個(gè)浮力系統(tǒng)的尺寸和突破水深限制的目 的。浮力艙2提供的浮力，主要承擔(dān)防噴器1的重量，壓載艙3提供的浮力主要 承擔(dān)鉆井裝置中上部井口 8的重量和部分高壓隔水管4的重量，另外壓載艙3還 提供與高壓隔水管4的接口。浮力艙2和壓載艙3具體的浮力大小可以根據(jù)實(shí)際 的海況條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使浮力艙2和壓載艙3的浮力與防噴器1的重量等相協(xié) 調(diào)。如圖2所示，本實(shí)用新型的浮力艙2可以是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓柱形的密閉金屬桶21， 其中心軸線具有一縱向貫穿浮力艙2的中心軸孔22，中心軸孔22可供鉆井裝置的 常規(guī)隔水管6穿過(guò)，隔水管6通過(guò)一常規(guī)的脫離裝置7與浮力艙2連接，在緊急 情況下，將隔水管6與浮力艙2及以下裝置分離。浮力艙2內(nèi)分隔為若干個(gè)相互 密閉的艙室23，如果有個(gè)別艙室23發(fā)生破損，浮力艙2仍能夠提供足夠的浮力， 浮力艙2提供的浮力，主要承擔(dān)防噴器5的重量。在本實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)柱形的浮 力艙2長(zhǎng)度為50米，直徑約為3米。如圖3、圖4、圖5所示，本實(shí)用新型的壓載艙3是一個(gè)橢圓形的密閉金屬球 體31，其中心軸線具有一縱向貫穿壓載艙3的中心軸孔32，鉆井裝置的上部井口 8坐掛于中心軸孔32的上口， 一應(yīng)力接頭9上端與上部井口 8連接，應(yīng)力接頭9 的下端穿過(guò)中心軸孔32后，連接下方的高壓隔水管4，應(yīng)力接頭9與中心軸孔32 之間設(shè)置有扶正器IO。壓載艙3內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密閉的艙室33，壓載艙3上 設(shè)置有進(jìn)出水口。當(dāng)其中有一個(gè)艙室33破損時(shí)，壓載艙3仍能夠提供足夠的浮力。 壓載艙3內(nèi)裝有一套常規(guī)壓載系統(tǒng)(圖中未示出)，其通過(guò)臍帶纜34與鉆井平臺(tái) 13的控制系統(tǒng)相連，以控制壓載艙3進(jìn)行壓載作業(yè)。壓載艙3提供的浮力主要承 擔(dān)鉆井裝置中上部井口 8的重量和部分高壓隔水管4的重量，在本實(shí)施例中，壓 載艙3的直徑約為6米，高5米。上述實(shí)施例中，浮力艙2和壓載艙3的浮力應(yīng)與防噴器1的重量相協(xié)調(diào)，使 得浮力艙2、防噴器1及壓載艙3的重心最低，穩(wěn)定性最好，進(jìn)而擴(kuò)展本實(shí)用新型 的作業(yè)窗口。高壓隔水管4采用外徑16"的小直徑高壓隔水管，可以減少對(duì)本實(shí) 用新型浮力系統(tǒng)的要求，在高壓隔水管4的外部加設(shè)浮力塊5，其直徑較小，這樣 也可方便的從浮力艙2和壓載艙3中通過(guò)。由于外徑16"的高壓隔水管4的規(guī)格 較小，同時(shí)設(shè)置有浮力塊5，所以可以減小浮力系統(tǒng)對(duì)其下部的高壓隔水管4的提 升力。如圖1所示，本實(shí)用新型為了減少浮力系統(tǒng)及防噴器1的橫向位移，改善系 統(tǒng)的力學(xué)性能，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，增加作業(yè)窗口，在壓載艙3的周向設(shè)置了兩 個(gè)螺旋推進(jìn)器11，推進(jìn)器11也可以是一個(gè)或兩個(gè)以上， 一般使用兩個(gè)比較簡(jiǎn)單又 穩(wěn)定。 一旦浮力系統(tǒng)及防噴器l發(fā)生橫向位移，通過(guò)推進(jìn)器ll產(chǎn)生一個(gè)反方向的 推力，使防噴器1回復(fù)到初始位置。推進(jìn)器10可以是普通的導(dǎo)管螺旋槳和Z型導(dǎo) 管螺旋槳等現(xiàn)有產(chǎn)品，Z型導(dǎo)管螺旋槳是一種舵槳合一的特種推進(jìn)器，該推進(jìn)器的 特點(diǎn)是退航推力與進(jìn)航推力基本相同，操縱系統(tǒng)通過(guò)蝸桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)連接導(dǎo)管和 槳轂的豎軸在水平方向做360度旋轉(zhuǎn)，只要將螺旋槳向左右轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生側(cè)向推力， 就可起到舵的作用，進(jìn)退轉(zhuǎn)換迅速，操縱性能好。如圖6所示，本實(shí)用新型為了減少浮力系統(tǒng)(即浮力艙2和壓載艙3)及防噴 器l的橫向位移，還可以采取另一種技術(shù)方案，即將四根扶正繩12底端分別連接 在防噴器1的周向，將四根扶正繩12的頂端分別連接在鉆井平臺(tái)13月池開口的 下部，四根扶正繩12組成一限位裝置，扶正繩12的數(shù)量還可以是三根、五根或 六根等。扶正繩12可以減少浮力艙2和壓載艙3及防噴器1的橫向位移，改善系 統(tǒng)的力學(xué)性能，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，增加作業(yè)窗口。在鉆井作業(yè)時(shí)，扶正繩12除 用于系統(tǒng)的橫向定位，還可以在系統(tǒng)起下作業(yè)時(shí)輔助壓載艙3的起下作業(yè)。
權(quán)利要求1、一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于它包括一設(shè)置在水面以下80～100米的鉆井水中防噴器，一連接在所述防噴器之上的浮力艙，所述浮力艙內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密閉的艙室，連接鉆井平臺(tái)的常規(guī)隔水管穿過(guò)所述浮力艙中心，并通過(guò)常規(guī)脫離裝置與所述浮力艙上端連接；一連接在所述防噴器之下的壓載艙，所述壓載艙中心通過(guò)一應(yīng)力接頭的上端連接鉆井裝置的上部井口，所述應(yīng)力接頭的下端連接一高壓隔水管，所述高壓隔水管的周向套設(shè)有一浮力塊，所述壓載艙內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密閉的艙室，所述壓載艙內(nèi)裝有一套常規(guī)壓載系統(tǒng)，并通過(guò)臍帶纜連接所述鉆井平臺(tái)的控制系統(tǒng)。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在 于所述浮力艙為圓柱形的密閉金屬桶，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述普通 隔水管穿過(guò)的中心軸孔，沿所述浮力艙縱向分割所述密閉艙室。
3、 如權(quán)利要求l所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在 于所述壓載艙為橢圓形的密閉金屬球體，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述應(yīng) 力接頭伸入的中心軸孔，沿所述壓載艙徑向分割所述密閉艙室，所述壓載艙上設(shè) 置有進(jìn)出水口。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在 于所述壓載艙為橢圓形的密閉金屬球體，其中心軸線具有一縱向貫穿供所述應(yīng) 力接頭伸入的中心軸孔，沿所述壓載艙徑向分割所述密閉艙室。
5、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于所述高壓隔水管的外徑16"。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于所述壓載艙的周向設(shè)置有至少一個(gè)螺旋推進(jìn)器。
7、 如權(quán)利要求6所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于所述螺旋推進(jìn)器為導(dǎo)管螺旋槳和Z型導(dǎo)管螺旋槳中的一種。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于所述螺旋推進(jìn)器的數(shù)量為兩個(gè)。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在 于所述壓載艙的周向連接有至少三根扶正繩的底端，所述扶正繩的頂端分別連接在所述鉆井平臺(tái)的月池開口的下部。
10、 如權(quán)利要求9所述的一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于所述扶正繩的數(shù)量為四根。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于深水鉆井水中防噴器的浮力裝置，其特征在于它包括一設(shè)置在水面以下80～100米的鉆井水中防噴器，一連接在防噴器之上的浮力艙，浮力艙內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密閉的艙室，連接鉆井平臺(tái)的常規(guī)隔水管穿過(guò)浮力艙中心，并通過(guò)常規(guī)脫離裝置與浮力艙上端連接；一連接在防噴器之下的壓載艙，壓載艙中心通過(guò)一應(yīng)力接頭的上端連接鉆井裝置的上部井口，應(yīng)力接頭的下端連接一高壓隔水管，高壓隔水管的周向套設(shè)有一浮力塊，壓載艙內(nèi)分隔為若干個(gè)相互密閉的艙室，壓載艙內(nèi)裝有一套常規(guī)壓載系統(tǒng)，并通過(guò)臍帶纜連接鉆井平臺(tái)的控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型可以減低防噴器的浮力裝置在整個(gè)鉆井系統(tǒng)的重心，具有適用性強(qiáng)、性能良好、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，它可以廣泛用于各種深水鉆井過(guò)程中。
文檔編號(hào)E21B33/064GK201092840SQ20072017292
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者偉 姜, 蔣世全, 許亮斌 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司;中海石油研究中心