專利名稱：抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上石油工程設(shè)備，尤其是一種用于海上鉆井隔水套管抗冰的抗 冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對(duì)于海上鉆井而言，隔水套管是必不可少的重要鉆井設(shè)備。冬季由于有海冰覆蓋， 冰區(qū)跨度大，冰力大，對(duì)表層隔水套管側(cè)向作用力大，因此表層隔水套管的抗冰能力對(duì)于冬 季海上鉆井安全作業(yè)起著重要的影響。目前，提高表層隔水導(dǎo)管抗冰能力的常規(guī)方法是一，采用雙層隔水導(dǎo)管套管結(jié)構(gòu)，如圖1所示，即外層采用直徑為76. 2厘米的外層 隔水套管1’，內(nèi)層采用直徑為60. 96厘米的內(nèi)層隔水套管2’，在內(nèi)層隔水套管2’的內(nèi)部又 套設(shè)一表層套管3’，兩層隔水套管的長度都是從水上井口到泥線以下50米。這種結(jié)構(gòu)類型 在進(jìn)行內(nèi)層隔水套管2’下入施工時(shí)，內(nèi)層隔水套管2’錘入深度很難控制，并且會(huì)浪費(fèi)大量 的內(nèi)層隔水套管2’，施工時(shí)間和費(fèi)用會(huì)大大增加。二，采用單層隔水套管結(jié)構(gòu)，另外增加一個(gè)導(dǎo)管架水平層，使用導(dǎo)管架水平層來扶 正單層隔水套管，起到提高隔水套管的抗冰能力。這種結(jié)構(gòu)類型增加了導(dǎo)管架建造和施工 的工作量，建造和作業(yè)費(fèi)用增加巨大。三，采用大尺寸隔水套管結(jié)構(gòu)，來提高隔水套管的抗冰能力，這種結(jié)構(gòu)類型將增加 隔水套管的鋼材用量，使隔水套管的作業(yè)費(fèi)用大大增加。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其可以在冰區(qū) 范圍局部增加表層隔水套管厚度，增強(qiáng)表層隔水套管抗側(cè)應(yīng)力的剛度和抗彎能力，有效地 提高隔水套管抗冰能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，包括一 表層套管、一套設(shè)在所述表層套管之外的外層隔水套管，其特征在于對(duì)應(yīng)于冰區(qū)厚度范 圍，在所述外層隔水套管與表層套管之間夾設(shè)一內(nèi)層隔水套管；所述內(nèi)層隔水套管的長度 小于所述外層隔水套管的長度且大于所述冰區(qū)厚度；所述外層隔水套管與內(nèi)層隔水套管之 間的環(huán)空部分，以及所述內(nèi)層隔水套管與表層套管之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)。所述內(nèi)層隔水套管的上部和下部分別與所述表層套管固定連接，并隨所述表層套 管同時(shí)鉆入。所述內(nèi)層隔水套管兩端分別通過連接接頭與表層套管螺紋連接。所述連接接頭包括內(nèi)固定管及外固定管，所述內(nèi)固定管與外固定管之間間隔設(shè)置 有多個(gè)連接板，相鄰的連接板之間形成有導(dǎo)流孔，所述內(nèi)固定管的上端通過螺紋與所述表 層套管連接，所述外固定管的下端通過螺紋與所述內(nèi)層隔水套管連接。所述連接接頭的內(nèi)固定管與外固定管之間還設(shè)置有兩個(gè)以上的加強(qiáng)筋。所述內(nèi)層隔水套管頂部高出海平面3 8米，所述內(nèi)層隔水套管水下長度為4 8米，最佳為所述內(nèi)層隔水套管長10米，且其水上、水下長度均為5米。所述內(nèi)層隔水套管的厚度范圍為20 51mm，最佳為25mm。所述外層隔水套管的內(nèi)徑可選擇36英寸或30英寸，內(nèi)層隔水套管2的內(nèi)徑可選
擇24英寸或20英寸，表層套管3的內(nèi)徑可選擇131英寸或91英寸，實(shí)施時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、簡化的內(nèi)層隔水套管的長度控制在冰區(qū)范圍，相當(dāng)于增加了冰區(qū)范圍的局部外 層隔水套管的厚度，從而有效地提高了外層隔水套管在冰區(qū)范圍內(nèi)局部的抗側(cè)應(yīng)力的剛 度，而且增大了與冰區(qū)范圍對(duì)應(yīng)的局部表層套管的抗側(cè)應(yīng)力的剛度，從而提高隔水套管的 整體抗冰能力。2、簡化的內(nèi)層隔水套管的上部和下部與表層套管通過連接接頭進(jìn)行連接，內(nèi)層隔 水套管上部通過上接頭與表層套管連接，內(nèi)層隔水套管下部通過下接頭與表層套管連接。 內(nèi)層隔水套管隨表層套管同時(shí)下入，內(nèi)層隔水套管與表層套管之間環(huán)空以水泥固結(jié)來固 定，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)層隔水套管鉆入深度不易控制的缺點(diǎn)，不僅便于施工，而且減 少了套管材料用量。3、針對(duì)冬季表層隔水套管受到的海冰作用力，簡化隔水套管組合結(jié)構(gòu)，用以抵抗 冬季海冰作用，能夠保證冬季鉆井作業(yè)安全。4、對(duì)鉆完井工期無影響，且節(jié)約了大量的工程費(fèi)用等。


圖1為常用的雙層隔水套管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施例的應(yīng)用示意圖；圖3為圖2的俯視示意圖；圖4為本發(fā)明的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)所用的連接接頭的側(cè)視示意圖；圖5為本發(fā)明的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)所用的連接接頭的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對(duì)本發(fā)明所要解決的問題、解決問題所采取的技術(shù)方案以及采取方案所產(chǎn)生 的有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本發(fā)明的一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)為一種局部加厚的隔水 套管結(jié)構(gòu)，是一種簡化的雙層隔水套管結(jié)構(gòu)。它包括一外層隔水套管1、一內(nèi)層隔水套管 2、一表層套管3。外層隔水套管1套設(shè)于表層套管3之外；內(nèi)層隔水套管2對(duì)應(yīng)于冰區(qū)厚 度4，設(shè)置在外層隔水套管1與表層套管3之間。內(nèi)層隔水套管2的長度小于外層隔水套管 1的長度且大于冰區(qū)厚度，以便在冰區(qū)范圍內(nèi)，局部增加外層隔水套管1的厚度。外層隔水 套管1與內(nèi)層隔水套管2之間的環(huán)空部分，以及內(nèi)層隔水套管2與表層套管3之間的環(huán)空 部分均以水泥澆注固結(jié)(圖中未示出)。本發(fā)明簡化了現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)層隔水套管結(jié)構(gòu)，簡化后的內(nèi)層隔水套管2長度控制 在冰區(qū)厚度4內(nèi)，針對(duì)冬季海冰的作用力，本發(fā)明相當(dāng)于增加了冰區(qū)范圍內(nèi)的局部外層隔水套管1的厚度，從而有效地提高了外層隔水套管1在冰區(qū)范圍內(nèi)局部抗側(cè)應(yīng)力的剛度，增 大了對(duì)表層套管3的保護(hù)力度。一并參照?qǐng)D2 圖5，靠近海平面附近的局部表層套管3之外套設(shè)有簡化的內(nèi)層隔 水套管2，內(nèi)層隔水套管2的上端部和下端部分別與表層套管3固定連接，以便在安裝隔水 套管時(shí)，內(nèi)層隔水套管2隨表層套管3同時(shí)鉆入。其中一實(shí)施例中，內(nèi)層隔水套管2的上端 部和下端部分別通過連接接頭5與表層套管3固定連接，連接接頭5的結(jié)構(gòu)及其與它們的 連接方式為連接接頭5包括內(nèi)固定管6和外固定管7，內(nèi)固定管6和外固定管7之間間隔 連接有多個(gè)連接板8，相鄰的連接板8之間形成有導(dǎo)流孔9。內(nèi)固定管6和外固定管7上均 具有螺紋，內(nèi)固定管6和表層套管3相螺接，外固定管7和內(nèi)層隔水套管2相螺接，連接接 頭5、表層套管3以及內(nèi)層隔水套管2上的螺紋較佳應(yīng)符合API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。由于本發(fā)明相鄰的連接板8之間形成有導(dǎo)流孔9，導(dǎo)流孔9可以使內(nèi)層隔水套管2 的內(nèi)、外之間連通，從而能夠滿足流體上、下流動(dòng)和水泥漿上返流動(dòng)。
較佳地，連接接頭5的內(nèi)固定管6與外固定管7之間還設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)筋10，從而使 內(nèi)層隔水套管2與表層套管3連接更為牢固。本發(fā)明圖4、圖5所示的實(shí)施例中，連接接頭 5設(shè)有八個(gè)連接板8和四條加強(qiáng)筋10。本發(fā)明的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)安裝完成后，外層隔水套管1和內(nèi)層隔水套管2 之間的環(huán)空，以及內(nèi)層隔水套管2與表層套管3之間的環(huán)空均以水泥(圖中未示)澆注固 結(jié)，以避免現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)層隔水套管2鉆入深度不易控制的缺點(diǎn)，且減少了套管材料用量，增 大了冰區(qū)范圍局部外層隔水套管1的抗彎剛度。具體實(shí)現(xiàn)過程是1)在外層隔水套管1打入后，使用一個(gè)鉆頭從外層隔水套管1里面鉆出一個(gè)井眼， 井眼的深度較佳是稍微大于表層套管3的下入長度，鉆頭直徑小于外層隔水套管1的內(nèi)徑， 而大于表層套管3外徑。2)鉆好井眼后，把預(yù)先組合好的內(nèi)層隔水套管2與表層套管3的組合結(jié)構(gòu)下入井 眼。3)組合結(jié)構(gòu)下好后，先從表層套管3內(nèi)部打入一定量的前置液對(duì)表層套管3外部 的環(huán)空進(jìn)行清洗，然后打入水泥漿，水泥漿通過表層套管3底部上返到表層套管3與井眼之 間的環(huán)空。4)利用頂替液把表層套管3內(nèi)部的水泥漿全部頂出表層套管3內(nèi)部，其中，水泥漿 的用量要經(jīng)過科學(xué)計(jì)算，保證水泥漿在表層套管3與井眼之間環(huán)空中的上返高度達(dá)到內(nèi)層 隔水套管2頂部以上至少3米位置處。這樣由于導(dǎo)流孔9的作用，在內(nèi)層隔水套管2與內(nèi) 部的表層套管3之間就充滿了水泥漿，外層隔水套管1與內(nèi)層隔水套管2之間也都充滿了 水泥漿。等待水泥漿凝固一定時(shí)間后，在這三個(gè)管柱之間形成了水泥固結(jié)，從而使這段管柱 組合結(jié)構(gòu)的抗冰能力大大提高。本發(fā)明的外層隔水套管1、內(nèi)層隔水套管2以及表層套管3的各規(guī)格型號(hào)、尺寸參 數(shù)可以根據(jù)具體的實(shí)施情況來設(shè)置。例如，外層隔水套管1的內(nèi)徑可選擇36英寸或30英
寸，內(nèi)層隔水套管2的內(nèi)徑可選擇24英寸或20英寸，表層套管3的內(nèi)徑可選擇131英寸或
O
英寸，實(shí)施時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合，本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，外層隔水套管1、
O內(nèi)層隔水套管2、表層套管分別采用30英寸、20英寸、131英寸，以保證較佳的抗冰能力。
O本發(fā)明中內(nèi)層隔水套管2的長度大于海冰厚度，并對(duì)應(yīng)于冰區(qū)范圍設(shè)置，內(nèi)層隔 水套管2長度應(yīng)控制在一個(gè)合理范圍，通過強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定性分析結(jié)果，較佳地，安裝好后 的內(nèi)層隔水套管2的頂部高出海平面3 8米，內(nèi)層隔水套管2的水下長度應(yīng)控制在5 8米。在一具體實(shí)施例中，內(nèi)層隔水套管2的長度約為10米，且其水上、水下長度約為5米 左右，以便提供較佳的強(qiáng)度和穩(wěn)定性 。另外，內(nèi)層隔水套管2的壁厚應(yīng)滿足抗冰強(qiáng)度要求， 厚度范圍一般在20 51mm，在一具體實(shí)施例中，內(nèi)層隔水套管2的厚度為25mm。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案的前提下所作出的等同變化與 修改，均應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，包括一表層套管、一套設(shè)在所述表層套管之外的外層隔水套管，其特征在于對(duì)應(yīng)于冰區(qū)厚度范圍，在所述外層隔水套管與表層套管之間夾設(shè)一內(nèi)層隔水套管；所述內(nèi)層隔水套管的長度小于所述外層隔水套管的長度且大于所述冰區(qū)厚度；所述外層隔水套管與內(nèi)層隔水套管之間的環(huán)空部分，以及所述內(nèi)層隔水套管與表層套管之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管的上 部和下部分別與所述表層套管固定連接，并隨所述表層套管同時(shí)鉆入。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管 兩端分別通過連接接頭與表層套管螺紋連接。
4.如權(quán)利要求3所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接接頭包括內(nèi)固 定管及外固定管，所述內(nèi)固定管與外固定管之間間隔設(shè)置有多個(gè)連接板，相鄰的連接板之 間形成有導(dǎo)流孔，所述內(nèi)固定管的上端通過螺紋與所述表層套管連接，所述外固定管的下 端通過螺紋與所述內(nèi)層隔水套管連接。
5.如權(quán)利要求4所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接接頭的內(nèi)固定 管與外固定管之間還設(shè)置有兩個(gè)以上的加強(qiáng)筋。
6.如權(quán)利要求1 5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水 套管頂部高出海平面3 8米，所述內(nèi)層隔水套管水下長度為4 8米。
7.如權(quán)利要求6所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管長10 米，且其水上、水下長度均為5米。
8.如權(quán)利要求1 5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水 套管的厚度范圍為20 51mm。
9.如權(quán)利要求8所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管的厚 度為25mm。
10.如權(quán)利要求1 5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外層隔水 套管的內(nèi)徑為30英寸，所述內(nèi)層隔水套管的內(nèi)徑為20英寸，所述表層套管的內(nèi)徑為13.英寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，該抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)包括一表層套管和一外層隔水套管，外層隔水套管套設(shè)于所述表層套管外；一內(nèi)層隔水套管，對(duì)應(yīng)于冰區(qū)范圍設(shè)置在所述外層隔水套管與表層套管之間，且內(nèi)層隔水套管的長度小于外層隔水套管的長度、大于冰區(qū)厚度，以在冰區(qū)范圍局部增加外層隔水套管厚度，外層隔水套管、內(nèi)層隔水套管之間的環(huán)空部分以及內(nèi)層隔水套管與表層套管之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)。本發(fā)明內(nèi)層隔水套管與表層套管之間固連，避免了內(nèi)層隔水套管錘入深度不易控制的缺點(diǎn)，同時(shí)減少了材料用量，增大了冰區(qū)范圍內(nèi)局部隔水套管的抗彎剛度。本發(fā)明能夠有效提高隔水套管抗冰能力，且對(duì)鉆井工期無影響，能節(jié)約大量的工程費(fèi)用。
文檔編號(hào)E21B7/12GK101812975SQ20101015991
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉書杰, 唐文波, 楊成, 楊進(jìn), 謝梅波, 鄧建明, 韓豐欣, 馬英文 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中國石油大學(xué)(北京)