[发明专利]深水筒型基础及其水下安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及深水、超深水油气田开发工程建设及水下工程技术领域，特别涉及一种深水筒型基础及其水下安装方法。

背景技术

筒型基础最早是在20世纪60年代提出，80年代初才开始在工程中获得实现，后续由于其经济性、有效性、可靠性及结构的工程技术优越性在此之后得到迅速发展。目前，筒型基础已是应用最为广泛的一种锚泊、系泊基础，广泛应用于导管架平台基础、半潜式平台基础、深水水下生产系统基础等中。

在结构上，筒型基础一般为顶端封闭、下端敞开的倒置筒状或倒置杯状的钢制结构。按照施工安装方法分类，筒型基础的海上贯入施工安装方法主要有压入法和吸入法两种形式。

其中，压入法施工过程主要靠在筒型基础上施加一定的压入载荷，随着筒型基础内的水逐渐排出而将整个筒型基础侧壁嵌入海底土体中，然后封闭排水口静置后完成施工过程。

吸入法施工是利用负压原理，首先吊放筒型基础至海底并依靠自重使土体下缘嵌入土体中；当筒内形成封闭状态后，借助设置在顶端筒盖上的潜水泵向外抽水，并使同一时间内抽出的水量超过自底部渗入筒内的水量，造成筒型基础内部压力降低。当由筒型基础的内、外压差形成的压入作用力作用在上筒盖后，且该垂直向下的压力超过海底泥土对筒型基础侧壁阻力时，筒型基础即被不断的压入海底土体中。当筒盖地面与海底泥面接触而使垂向方向达到力学平衡时筒型基础贯入工作结束。

然而，随着水深的增加，筒型基础的施工安装方法将有一定的局限性，或者说，目前的筒型基础利用现有的施工安装方法还无法满足深远海安装与施工的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水筒型基础及其水下安装方法，可应用深水钻井平台的井架及钻杆配合作业，实现对筒型基础进行深水水下安装作业,满足深远海安装与施工的需要。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种深水筒型基础，包括：

中空的筒体，所述筒体具有相对的顶端和底端，其中，所述顶端为封闭端，所述底端为敞口端；在所述顶端设置有用于连接钻杆送入工具的连接头；其中，所述钻杆送入工具能向设置有所述连接头的筒体施加轴向和周向载荷；

所述筒体的侧壁上设置有螺旋翼板；所述螺旋翼板的旋转方向与所述钻杆送入工具的旋转方向相同；其中，所述螺旋翼板具有相对的起始上端和终止下端，所述终止下端至所述敞口端具有预定距离；

所述筒体上还设置有排水阀，所述排水阀与所述筒体内部相连通，能将所述筒体内部的水排出；

所述筒体上还设置有悬吊件。

在一个优选的实施方式中，所述连接头具有相对的上端和下端，所述连接头的上端形成有导向部。

在一个优选的实施方式中，所述连接头与所述钻杆送入工具的连接方式为卡接，所述钻杆送入工具的末端设置有卡钩结构；所述连接头内设置有卡槽结构，所述卡钩结构能卡合在所述卡槽结构内。

在一个优选的实施方式中，所述卡槽结构包括：在靠近所述连接头的下端且沿着所述筒体自顶端至底端的轴向延伸方向形成的轴向槽和与所述轴向槽相贯通的径向槽。

在一个优选的实施方式中，所述卡槽结构为多个，沿着所述连接头的周向均匀分布。

在一个优选的实施方式中，所述悬吊件为多个，多个所述悬吊件均匀分布在所述顶端。

在一个优选的实施方式中，所述排水阀的个数为多个，多个所述排水阀均匀分布在所述顶端。

在一个优选的实施方式中，所述螺旋翼板为双螺旋结构。

在一个优选的实施方式中，所述螺旋翼板为多螺旋结构。

一种深水筒型基础的水下安装方法，包括：

将筒型基础钻杆送入工具与深水筒型基础的连接头相连接，并打开所述深水筒型基础上的排水阀；

依次连接加重钻铤和送入钻杆形成用于将所述深水筒型基础下入海底泥面的钻杆管柱；

利用所述深水筒型基础的自重将筒型基础的侧壁下缘沉入海底土体至预定深度；

释放钻井平台大钩悬重，使带有加重钻铤杆杆柱的部分重力施加于所述深水筒型基础的顶端；当所述深水筒型基础的侧壁上的螺旋侧翼的终止下端与海底土体接触后，保持所述大钩悬重载荷，至所述深水筒体基础的重力与摩擦力平衡；

维持所述大钩悬重在预定值，并以预定转速转动并下送钻杆管柱至所述深水筒型基础的顶端接触海底土体；

解脱钻杆送入工具，上提钻杆管柱，关闭所述深水筒型基础上的排水阀。

在一个优选的实施方式中，所述钻杆管柱的旋转方向为顺时针，与所述螺旋翼板的螺旋方向相同。