[发明专利]在海底油井中进行远距离释放灌浆管塞的设备

说明书

本发明涉及从任何形式的浮动平台或固定式平台上进行的海底油田钻探。

如果更特别的有关技术是海上钻井，则海底油井的定义应认为包括所有的应用情况，其中油井是从这样一种水底开钻的，这种水底上方有一定水深的盐水，或一定水深的污水，或是普通海水。

本发明的更特别的标的是包括对钻井井孔的内套管进行灌浆的各种设施和设备。

虽然由于本领域技术人员对此很熟悉，没必要对所钻油井的内套管的固结灌浆进行非常详细的描述，然而应当提醒的是这些灌浆技术包括在套管中释放密封的管塞，称为底管塞，它用来通过刮擦套管内表面而进行清洁处理，以消除钻井时泥浆的痕迹，并防止泥浆与水泥浆的接触。

该底管塞的释放取决于压力流体，例如特别是水泥浆。在以公知的方式将底管塞定位在“浮动卡环”或类似物上后，产生的过压在底管塞上的可压破膜片上开出一些洞口。通常在将水泥浆泵入井下后，在接着的一不同操作过程中以相同的方式将所谓的顶管塞释放，使其进入同一套管，并也在压力流体的驱动下移动。

顶管塞的作用是通过底管塞推动先前泵入的水泥浆或类似物，从而使其通过在内套管和邻近的结构或外套管之间形成的环形间隙或“环形空间”而向上倒流。

应当理解的是这一过程在海上钻井时操作很困难，其原因是通常带有管塞的灌浆设施设置在作业构架或“井架”上。在进行海底钻井时，进行这种灌浆将导致使两个管塞通过钻井平台和海底之间这一很长的距离，从而产生很多不便之处和问题。

为了减少由于这种操作而导致的不便之处，先有技术中提出一些解决方案，其中一个可以考虑的方案建立在EP-A-O  167  285的基础上。

按照这些技术，装备油井的称为外套管的第一套管从海底伸出，并通过一管托架支承一内套管。管托架上还装有一适配器，称为“装配器具”，它通过钻管向上伸，通过整个水深，从而与平台相连，在平台上有一支承有释放系统的管，该释放系统用于放出一个或多个矛节。

装配器具可在内套管内悬吊一个或几个相关连的管塞，管塞的唇缘被径向压缩，从而与内套管的周壁形成密封。

释放系统包括与管塞数量相等的矛节，它们可以被连续释放，以使管塞通过公知的机械操作连续地被保持住和释放出。

这一技术有些不便之处，其中最主要的如下所述。

管塞/装配器具组件必须螺纹连接在管托架上，因此各个管塞上的唇缘将受到摩擦力作用，从而造成管塞损坏，有可能使它们无法产生密封的作用，此外机械应力可能会破坏管塞之间的剪切销或使它们变形。

为了使管塞能被连续释放，这些管塞需要一筒形结构，从而可使矛节连续地通过它们。这样一种结构要求加工精细且造价昂贵，此外不但需在两个相继的管塞间设置连接装置，密封装置，还需通过矛节作用的释放或解脱装置。另外，这种管塞还需带有额外的连接和密封装置，它们中的每一个都构成一密封的组件，可与相应的矛节一起，完成管塞的操作。

这些不同的装置都特别复杂，且是专用的，因此那些通常在地面钻井作业时使用的标准管塞不能用于海底钻井。

此外，每一矛节只适用于相应的管塞，而且其造价昂贵，但只能使用一次。

另一方面，每一管塞上出现一矛节会在接着的钻井作业中引起一个问题，因为在固结灌浆作业后，需再次进行钻井。

这些不同的问题带来了一经济问题，因为它们使钻井成本大幅增加，而且增加了钻井难度，这些问题有时是很难解决的。

本发明旨在通过提供一种用于海底油井或类似结构的固结灌浆管塞的新型释放设备来克服上述不便之处。

本发明的目的是提出一种设备，它可使用地面钻井和固结灌浆作业时使用的标准管塞。

本发明的另一个目的是提出一种简单、可靠且坚固的设备，它可与海底钻井和固结灌浆中所通常使用的技术设备相适配。

本发明的第三个目的是提出一种设备，它可回收远距离外的矛节，从而减低了该设备操作时的作业成本，而且消除了其后的管塞钻井问题。

为了实现上述目的，按照本发明的远距离释放设备包括一矛节释放系统，它包括至少一个矛节并装在一钻管上，该钻管从装在内套管上的装配器具向上延伸，其特征是它包括一装设在内套管中的远距离释放器并且包括：

一释放管，它与内套管部分地连通，并且从装配器具向下与钻管同轴地延伸。

一固定在释放管底部的吊筒，其横断面小于内套管的横断面，吊筒底部开口并内装至少一个带有周向唇缘的管塞，管塞通过径向预压缩唇缘而被轴向静止地保持在吊筒中，