[实用新型]一种防止深水钻井水下井口失稳的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋深水钻井领域，具体涉及一种防止深水钻井水下井口失稳的装置。

背景技术

深水钻井水下井口上联有防喷器组及隔水管，下联有套管串（由导管和其他套管组成），整个井口的受力非常复杂，深水钻井时水下井口承受的作用力主要来自隔水管底部接头处的竖向和横向作用力、防喷器组及悬挂套管串的重力、作用于防喷器组及井口的横向波流力、海底土层对套管的竖向和横向阻力等。这些作用力的共同作用可能引起井口及其以下套管柱的下陷或横向倾斜，当井口及下联的套管柱承受的弯矩值超出设计极限时将存在整个井口坍塌的危险。因此面对深海恶劣的环境、低强度的海底浅层地层、增长的隔水管线、加重加大的防喷器组等因素，对水下井口的稳定性提出了较高的要求。

控制水下井口稳定性的关键在于其下部连接的导管的外径及其壁厚，若导管外径较小将导致水下井口下沉到海底泥线以下，使钻井作业无法正常进行；若导管壁较薄将导致水下井口发生过大的横向偏移，严重时将造成水下井口与导管连接处断裂。

目前为了控制深水钻井水下井口的稳定性，主要是采用增加其下部连接的导管的外径和壁厚实现，如图1所示，有的现场使用过程中同时附加泥线垫板4来控制导管的下沉和倾斜，从而达到控制水下井口稳定性的目的。但是现有技术具有一定的缺陷：一方面，若过大的增加导管的外径和壁厚，将直接导致导管与后续表层套管之间的环空尺寸增大，不但不利于固井作业而且不利于钻井作业，从现场实践看，其在钻井作业过程中发生过多次导管下沉事故，一般采用上提管柱静置一段时间的方式处理，耽误正常钻井时间；另一方面，增加了泥线垫板后，虽然可以在一定程度上控制竖向的沉降，但是由于海底导管周围的淤泥土在一定方向海流作用下被冲刷，将导致泥线垫板一侧发生掏空现象，造成导管向掏空一侧偏移，由于导管上部的水下井口上连接重达200多吨的水下防喷器组，一旦发生偏移将在其自重力的作用下产生更大的偏移，进而导致导管上部及水下井口处发生横向失稳。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种防止深水钻井水下井口失稳的装置，该装置能提高水下井口和导管的竖向和横向的承载能力，防止水下井口出现下沉或倾斜等失稳现象。

本实用新型所述的一种防止深水钻井水下井口失稳的装置，设在与水下井口连接的导管的上部，该装置为一开口朝下的中空圆桶体，在其上端的盖板中心设有与导管螺纹连接或焊接连接的安装孔；所述装置高度为3-6米，外径为导管直径的1.2-1.5倍。

进一步，在盖板上设有4-10个开孔，并在各开孔间设置加强筋。

本实用新型的有益效果在于：

1、在导管上部连接一个大直径的厚壁圆筒，极大的增加了管壁与海底浅部淤泥土的接触面积，从而增大了导管的竖向承载能力，不致引起水下井口下陷失稳。

2、连接本装置后导管上部所承受的巨大弯矩的较大一部分将由本装置分担，因此很好地降低导管上部所承受的弯矩，进而大大降低导管上部的横向偏移，从而增大了导管的横向承载能力，提高了水下井口的横向稳定性。

3、因本装置有3-6m的高度，且为大直径圆桶结构，可以较好的克服目前采用泥线垫板带来的冲刷倾斜问题。

4、另一方面，本装置顶部所开一系列圆形开孔，不但减轻了本装置连接导管后一起下放到海底时的海水阻力，而且使本装置接触海底浅部淤泥后持续下沉时能排出内部封闭的海水及浅部淤泥，利于该装置与海底接触，进一步提高水下井口的稳定性，进而提高钻井速度，带来经济效益。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本实用新型与水下井口和导管的安装结构示意图；

图3是本装置的盖板结构示意图。

具体实施方式

下面接合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细阐述：

如图2、图3所示，一种防止深水钻井水下井口失稳的装置，设在与水下井口3连接的导管2的上部，该装置为开口朝下的中空圆桶体1，上端有盖板、下端无盖板，在上端的盖板11上设有与导管连接的安装孔，通过螺纹连接形式与导管2连接。装置的高度为5米，外径为导管直径的1.5倍，本实施例选用规范的φ914.4mm的导管，在上端盖板上设有4个圆形开孔12，在各圆形开孔间设置加强筋13。

在海洋钻井平台上将上述装置与导管连接在一起，然后按照常规深水钻井程序下入导管到泥线以下设定深度，在下入过程中，盖板上的圆形开孔12能够有效的排出装置内的海水和淤泥，降低下入阻力。在该装置下入完成后，该大直径圆桶结构首先增加了导管外壁的接触面积，从而增大了导管的竖向承载能力，提高了水下井口的竖向稳定性；同时，该装置分担了导管上部所受的弯矩，从而降低导管上部的横向偏移，改善了水下井口的横向稳定性；另外，因本装置有一定的竖向的高度，且为大直径圆桶结构，可以较好的克服目前采用泥线垫板带来的冲刷倾斜问题。因此，可以很好的防止深水钻井水下井口发生失稳。