[发明专利]一种适合于深水天然气水合物开采的吸力锚式表层建井装置

说明书

本发明公开了一种适合于深水天然气水合物开采的吸力锚式表层建井装置。所述吸力锚式表层建井装置包括吸力锚式导管顶盖、吸力锚外筒、内导管、防土塞功能型肋板、支撑肋板、可回收式锥形导管塞；吸力锚式导管顶盖、吸力锚外筒、内导管组合形成吸力锚式导管基本形式；可回收式锥形导管塞由锥形导管塞、伸缩式固定装置组成。本发明将吸力锚安装技术与导管结合可实现吸力锚式表层建井技术，替代常规表层建井喷射下入导管技术，极大提升井口系统承载能力，适用于深水天然气水合物开采，同时避免吸力锚安装时常遇到的土塞现象，且实现安装后导管内干净无泥。

技术领域

本发明涉及一种适合于深水天然气水合物开采的吸力锚式表层建井装置及其安装方法，属于深水天然气水合物开采技术领域及作业技术领域。

背景技术

目前国内深水表层建井主要为喷射下导管建井。该技术作业方式单一，对地质要求高，承载力小，作业安全系数低，需表层套管提供额外的支撑力；浅层地质灾害应对能力差，作业控制要求高。而天然气水合物试采井口的纵向稳定性具有较大的风险，容易出现下沉的风险。其原因在于水合物富集层埋深较浅，通常100-140m。而常规深水油气井的富集层埋深可达到500-600m。由于天然气水合物储层埋深较浅，上覆地层沉积过程复杂，严重影响到井身结构的下深设计，导管及套管下入深度不足可能难以承担水下井口与防喷器的重量，进而导致井口下沉的风险，这对水合物试采作业井口稳定性和导管承载能力提出了更高的要求，因此本发明提供新型表层建井装置及其表层建井方式，对我国深水天然气水合物开采发展进程具有重要意义。

吸力锚作为海上浮动式平台的基础之一，一般为上端封闭、下端开口的圆筒形结构，顶板留有排水孔连接抽水设备，并通过锚链与浮动式平台连接，形成锚泊系统。吸力锚沉贯过程中，首先利用自重沉入海床一定深度，形成筒内封闭环境，随后利用抽水设备抽出筒内海水，在筒内外压差作用下继续下沉，直至贯入设定深度为止。具有造价低、设计简单、安装工艺先进、适用范围广、可重复使用等优势。然而在吸力锚安装过程中，筒内土体在内外压差和渗流力作用下上升，使筒内土体高度升高，形成“土塞”，并在沉锚后期提前与锚顶板接触，阻碍吸力锚的继续下沉，造成沉锚达不到设计深度。缩短吸力锚的使用寿命，无法使吸力锚安全使用，土塞现象是近年来困扰吸力锚技术的难题之一。

发明内容

本发明提供一种适合于深水天然气水合物开采的吸力锚式表层建井装置，将吸力锚技术与导管结合形成吸力锚式表层建井装置，极大提升导管承载能力，可替代常规表层建井喷射下入导管技术，实现吸力锚式表层建井技术，并避免吸力锚安装时常遇到的土塞现象，且实现导管内干净无泥，便于后续钻井操作，可解决目前天然气水合物开采时常规导管型式无法满足井口稳定性要求的难题。

本发明提供一种适合于深水天然气水合物开采的吸力锚式表层建井装置，包括吸力锚式导管顶盖、吸力锚外筒、内导管、防土塞功能型肋板、支撑肋板、可回收式锥形导管塞，吸力锚式导管顶盖上设有通流阀门、吸力泵接口、压力表、牛眼、方形孔，内导管位于吸力锚外筒内部，与吸力锚式导管顶盖链接端半径大于下部，呈倒“凸字”型，内导管底部设有环形卡槽装置，防土塞功能型肋板安装于吸力锚外筒于内导管之间顶部，支撑肋板安装于吸力锚外筒于内导管之间中部，可回收式锥形导管塞由锥形导管塞、伸缩式锁定装置组成。

防土塞功能型肋板安装于吸力锚外筒“U”型槽内，且内导管设有挡环,所述防土塞功能型肋板包括四根支肋板，支肋板中设有蜈蚣型注水管、排水管及一个吊耳，蜈蚣型注水管主管一端伸出吸力锚式导管顶盖外部，下端链接六组支管伸出支肋板“V”型底部两侧，排水管一端伸出吸力锚式导管顶盖外部，一端伸出支肋板上侧中部，吊耳伸出吸力锚式导管顶盖外部，蜈蚣型注水管连接高压泵，排水管连接吸力泵，吸力泵与高压泵设置等流量。