[发明专利]一种深水表层导管承载力加强装置及深水表层导管装置

说明书

本发明提供了一种深水表层导管承载力加强装置及深水表层导管装置，包括：管体，限定一中心轴线；滑动套，能轴向滑动地套接在管体外；多个承载板，围绕管体间隔布置，各承载板分别与管体铰接，以绕铰接点在一收回位置和一张开位置之间往复摆动，承载板处于张开位置时与中心轴线之间的夹角，大于处于收回位置时与中心轴线之间的夹角，各承载板分别与滑动套通过连动杆连接，滑动套的滑动运动和承载板的摆动运动通过连动杆传递和转换。本发明通过设置能张开和收回的多个承载板，能有效提高地层承载力，自动化程度高，可操控性强，结构稳定，时效性高，经济成本低，安全可靠性高，可重复使用，为海上钻井作业节省时间及成本。

技术领域

本发明涉及海洋工程钻井装备技术领域，尤其是一种深水表层导管承载力加强装置及深水表层导管装置。

背景技术

天然气水合物，是天然气和水在低温高压条件下形成的一种主要成分为甲烷的固体化合物，通常位于海底以下几十米到300m以内的浅部地层，超过90％的储量分布于水深超过800米的深水海域。在海洋深水油气田开发过程中，实施深水表层喷射钻井作业时，钻杆与钻头连接在一起形成喷射管柱，并由钻头喷嘴处喷射出高速流体冲击扰动周围地层以形成井眼，从而下入表层导管。

然而，在含天然气水合物地层中进行喷射下表层导管作业时，喷射范围内及其附近区域地层中的天然气水合物将会发生分解，并不断地释放出大量的甲烷气体和水，致使其分解区的孔隙压力迅速上升，地层的有效应力大幅度降低，进而导致地层的强度及稳定性大幅下降，表层导管与地层的侧向摩阻力也随之降低。而表层导管及其上的水下井口具有承担井口载荷并悬挂各层套管的作用，其承载力主要由地层提供，当井口载荷超过了水合物分解后地层所能够提供的承载力，将导致井口下沉、甲烷逸散、海底沉陷等严重的作业事故，造成巨大的经济损失及海洋环境污染。

为了提高地层的承载力，通常采用的方法是增加导管下入深度，延长导管下入后的等候时间，但此种方式时效性较差，经济成本较高，作业风险及作业难度大，将给后续钻井作业及深水油气田生产留下巨大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水表层导管承载力加强装置及深水表层导管装置，以解决现有技术通过增加导管下入深度、延长导管下入后的等候时间来提高地层承载力所存在的时效性差，经济成本高，风险系数大的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种深水表层导管承载力加强装置，包括：管体，限定一中心轴线；滑动套，能轴向滑动地套接在所述管体外；多个承载板，围绕所述管体间隔布置，各所述承载板分别与所述管体铰接，以绕铰接点在一收回位置和一张开位置之间往复摆动，所述承载板处于所述张开位置时与所述中心轴线之间的夹角，大于处于所述收回位置时与所述中心轴线之间的夹角，各所述承载板分别与所述滑动套通过连动杆连接，所述滑动套的滑动运动和所述承载板的摆动运动通过所述连动杆传递和转换。

如上所述的深水表层导管承载力加强装置，其中，所述承载板处于所述收回位置时与所述中心轴线之间的夹角大于0°且小于或等于30°。

如上所述的深水表层导管承载力加强装置，其中，所述承载板处于所述张开位置时与所述中心轴线之间的夹角不大于90°。

如上所述的深水表层导管承载力加强装置，其中，所述承载板处于所述张开位置时与所述中心轴线之间的夹角等于90°。

如上所述的深水表层导管承载力加强装置，其中，所述管体通过固定于其外侧壁上的多个支承件与多个所述承载板铰接，所述支承件使所述承载板与所述管体之间保持间隔。

如上所述的深水表层导管承载力加强装置，其中，所述滑动套包括筒体和凸台，所述筒体与所述管体滑动配合，所述凸台由所述筒体的外侧壁径向向外凸出，且沿所述筒体的周向延伸，各所述连动杆分别与所述凸台铰接。