专利名称：一种用于深水钻井的主辅水下系统及其设置方法
技术领域：
本发明涉及深水钻井系统及其设置方法，特别是关于ー种用于深水双钻机的主辅水下系统及其设置方法。
背景技术：
随着海洋石油走向深海，人们需要在许多深远海区域进行地质勘探，就需要在深水油气田钻更多生产井，以便进行大規模的油气开发；另外，还有大面积可燃冰矿区需要进ー步勘査分析。由此可见，发展更廉价、更高效的深水钻井技术是当务之急。现行的深水高效钻井技术中，有的方法达不到理想的效果，有的方法虽然效果比较理想但费用昂贵。例如双钻机系统配备有两套同等的井架、隔水管及海底防喷器系统；再如主辅钻机技术，该技术装配有两套提升系统和管子处理系统，但只有ー套隔水管系统、防喷器和钻井液处理系统；其中前者有造价高昂、负荷大、交叉作业程序复杂等问题，后者提高钻井效率的能力有 限，性价比不高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高深水钻井效率，造价低，操作简捷方便的用于深水钻井的主辅水下系统及其设置方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种用于深水钻井的主辅水下系统，其特征在于它包括设置在钻井船上的一套主隔水管系统和ー套隔水套管系统；所述主隔水管系统包括主隔水管，所述主隔水管底部设置ー带主控制系统的防喷器上部组件；所述隔水套管系统包括隔水套管，所述隔水套管底部设置ー不配置主控制系统的防喷器上部组件；所述主隔水管末端引出两条高压管线和ー组控制管线，所述高压管线和控制管线连接所述轻型防喷器下部组件。下放防喷器时所述主隔水管系统中，所述主隔水管下方设置所述带主控制系统的防喷器上部组件，所述带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器连接轻型防喷器下部组件，所述轻型防喷器下部组件下方设置补长短节，所述补长短节通过卡块式连接器与井口连接；所述隔水套管系统中，所述隔水套管下方设置所述不带主控制系统的防喷器上部组件，所述不带主控制系统的防喷器上部组件下方通过卡块式连接器连接重型防喷器下部组件，所述重型防喷器下部组件通过卡块式连接器与井口连接；防喷器下放海底，并装好坐于井口后分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，使主隔水管系统和套隔水套管系统随之转换井位；转位后主隔水管下方的带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器连接重型防喷器下部组件，所述重型防喷器下部组件通过卡块式连接器与井口连接；隔水套管系统中，隔水套管下方为不带主控制系统的防喷器上部组件，不带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器与下方的轻型防喷器下部组件连接，所述轻型防喷器下部组件下方设置补长短节，所述补长短节通过卡块式连接器与井口连接。所述轻型防喷器下部组件下方设置的所述补长短节至少为ー个。
上述用于深水钻井的主辅水下系统的操作方法，其包括以下步骤1)为两ロ井喷射下导管并钻进表层；2)其中一台钻机通过主隔水管下放轻型防喷器下部组件；另一台钻机通过隔水套管下放重型防喷器下部组件，并且对防喷器完成试压；该步骤中的上述两个过程同时结束；3)分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，主隔水管系统和隔水套管系统转换井位，由主隔水管对接重型防喷器下部组件，隔水套管对接轻型防喷器下部组件；4)对重型防喷器下部组件所在井直接钻进，对轻型防喷器下部组件进行试压。当进度较快的钻机完成产层套管固井，且进度慢的钻机完成最后ー开钻井后，两钻机转换井位；完成上述工作后，应用主隔水管系统的钻机对进度慢的井进行产层套管的固井作业，随后在主隔水管中预接油管；于此同时，另一台钻机起隔水套管和重型防喷器，随后利用钻柱下放并安装海底采油树；完成上述工作后，主隔水管带着防喷器压在海底采油树上进行完井工作；于此同时，另一台钻机下放并安装另外ー个采油树；完成上述工作后，主隔水管带着防喷器压在第二个海底采油树上，完成完井作业；回收主隔水管和下方的轻型放喷器。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明采用隔水套管(即外部布置有浮力块的套管)代替双钻机系统中的ー个隔水管，可以省去ー根隔水管的起下时间，进ー步提高双钻机钻井系统的作业效率(隔水管由螺栓连接，套管由螺纹连接，连接速度比前者快两倍以上)。2、本发明采用隔水套管代替双钻机系统中的ー个隔水管，隔水套管比隔水管价格低，因此，可以进一歩降低双钻机钻井系统的成本。3、本发明系统包括主隔水管系统和隔水套管系统，在下放防喷器吋，由较重的主隔水管下放轻型防喷器下部组件，由较轻的隔水套管下放重型防喷器下部组件，能够降低两钻机的钩载。4、本发明系统的隔水管和隔水套管两套水下系统，増加了深水钻井的灵活性，可减少喷射下导管、钻表层、下表层套管以及上部完井所花的时间。本发明构思巧妙，操作方便，能够提高双钻机钻井系统的作业效率，成本低，可广泛用于深水钻井过程中。
图I是本发明为双钻机系统下放防喷器的连接示意2是本发明将两防喷器下放后主隔水管系统和套隔水套管系统掉换井位后的连接示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。本发明基于以下思想在深水钻一口以上生产井的特殊环境下第一，隔水管上布置有高压管线和控制管线，起下隔水管会浪费大量时间，用隔水套管(外置浮力块的套管)代替双钻机系统的一个隔水管可以省去一根隔水管的起下时间。第二，隔水管 的价格比套管贵得多，所以利用隔水套管代替双钻机系统中的ー个隔水管，能够节省成本。第三，生产井间距很小，邻井数据非常可靠，进度较慢的邻井可使用轻型防喷器下部组件，节省成本。第四，降低大钩负荷。第五，减小了双钻机钻井系统的负荷。本发明系统用于为双钻机系统布置水下装备安装套管，本发明系统包括设置在钻井船上的一套主隔水管系统和一套隔水套管系统。主隔水管系统包括主隔水管I，主隔水管I底部设置ー带主控制系统的防喷器上部组件2。隔水套管系统包括隔水套管3，隔水套管3底部设置ー不带主控制系统的防喷器上部组件4。上述带主控制系统的防喷器上部组件2和不带主控制系统的防喷器上部组件4均能与轻型防喷器下部组件5和重型防喷器下部组件6相连接。如图I所示，本发明系统为双钻机系统下放防喷器的连接方式为主隔水管系统中，主隔水管I下方设置带主控制系统的防喷器上部组件2，带主控制系统的防喷器上部组件2通过卡块式连接器7连接轻型防喷器下部组件5 (由于使用轻型防喷器钻进井的进度慢，所以轻型防喷器的闸板数量和耐压级别较低、重量轻)，轻型防喷器下部组件5下方可设置有补长短节8 (即与轻型防喷器耐压级别相当的管体)，补长短节8通过另ー个卡块式连接器与井口连接，主隔水管I末端可引出两条高压管线9 (即压井节流管线)和一组控制管线(贴附于高压管线侧面)，高压管线9和控制管线均用于与轻型防喷器下部组件5相连，使主隔水管I除了可以控制其下方的防喷器外还可同时控制一个邻近的防喷器。隔水套管系统中，隔水套管3下方设置不带主控制系统的防喷器上部组件4，不带主控制系统的防喷器 上部组件4下方通过卡块式连接器10连接重型防喷器下部组件6，重型防喷器下部组件6可通过另ー个卡块式连接器与井口连接。如图2所示，本发明系统采用如图I所示的连接方式将轻型防喷器下部组件5和重型防喷器下部组件6下放海底，并装好坐于井口 11后，分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，主隔水管系统和隔水套管系统转换井位，由主隔水管I对接重型防喷器下部组件6 (即进度快的井所使用的相对于轻型防喷器高ー级别的防喷器)，隔水套管3对接轻型防喷器下部组件5。此时的连接方式为主隔水管系统中，主隔水管I下方为带主控制系统的防喷器上部组件2，带主控制系统的防喷器上部组件2通过卡块式连接器7连接重型防喷器下部组件6 ;隔水套管系统中，隔水套管3下方为不带主控制系统的防喷器上部组件4，不带主控制系统的防喷器上部组件4通过卡块式连接器与下方的轻型防喷器下部组件5连接，轻型防喷器下部组件5下方设置有补长短节8。主隔水管I末端引出的高压管线9和控制管线仍连接轻型防喷器下部组件5。上述实施例中，轻型防喷器下部组件5下方设置的补长短节8至少为ー个，以便使轻型防喷器下部组件5与邻井的重型防喷器下部组件6拥有同样的高度；补长短节8的压カ级别应该与轻型防喷器下部组件5的压カ级别相当。上述实施例中，所述的轻型防喷器下部组件5和重型防喷器下部组件6的轻型和重型只是相对而言，对于两ロ井，钻井进度相对慢的井用轻型防喷器下部组件5，钻井进度相对快的井用重型防喷器下部组件6。轻型防喷器下部组件5的压カ级别相对于重型防喷器下部组件6的压カ级别低，轻型防喷器下部组件5的闸板数量相对于重型防喷器下部组件6的闸板数量少，轻型防喷器下部组件5的总体重量比重型防喷器下部组件6的总体重量轻，也可以说轻型防喷器下部组件5的配置比重型防喷器下部组件6的配置低。本发明系统在下放防喷器吋，由较重的主隔水管I下放轻型防喷器下部组件5，由较轻的隔水套管3下放重型防喷器下部组件6，采用上述下放方式，能够降低两钻机的最大钩载。上述实施例中，高压管线9从主隔水管线底部引出、控制管线由主控制系统引出并贴附于高压管线上，并在钻台处就需将高压管线和控制系统连接在下端的轻型防喷器上，以免水下管线连接带来的麻烦。
上述实施例中，由于主隔水管I周围有辅助管线，所以下放主隔水管I需要通过螺栓连接，下放效率低；而隔水套管3侧面无需布置管线，因此，可以采用螺纹连接的方式下放，下放效率高。本发明系统用于钻一口以上生产井的方法及步骤(以两口生产井为例)I)为两口井喷射下导管并钻进表层。(该步骤的工序安排依据下放主隔水管和隔水套管的时间差而定)2)其中一台钻机通过主隔水管下放轻型防喷器下部组件5 ;另一台钻机通过隔水套管3下放重型防喷器下部组件6，并且对防喷器完成试压；该步骤中的上述两个过程同时结束。3)分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，主隔水管系统和隔水套 管系统转换井位，由主隔水管I对接重型防喷器下部组件6，隔水套管3对接轻型防喷器下部组件5。4)对重型防喷器下部组件6所在井直接钻进，对轻型防喷器下部组件5进行试压。后期作业程序当进度较快的钻机(应用隔水管系统的)完成产层套管固井且进度慢的钻机(应用隔水套管系统的)完成最后一开钻井后，两钻机转换井位(如果进度快的钻机先完成所述任务，可以在隔水管内为进度较慢的邻井预接生产套管)。完成上述工作后，应用隔水管系统的钻机对进度慢的井进行生产套管的固井作业，随后在隔水管中预接油管。于此同时，另一台钻机起隔水套管和重型防喷器，随后利用钻柱下放并安装海底采油树。完成上述工作后，隔水管带着防喷器压在海底采油树上进行完井工作，于此同时，另一台钻机下放并安装另外一个采油树。完成上述工作后，隔水管带着防喷器压在第二个海底采油树上，完成完井作业.回收隔水管和下方的轻型防喷器。上述内容体现了本发明的创新点，再此之后的施工步骤要依据具体情况，在此不再赘述。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、解脱方式、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种用于深水钻井的主辅水下系统，其特征在于它包括设置在钻井船上的ー套主隔水管系统和ー套隔水套管系统；所述主隔水管系统包括主隔水管，所述主隔水管底部设置一带主控制系统的防喷器上部组件；所述隔水套管系统包括隔水套管，所述隔水套管底部设置ー不配置主控制系统的防喷器上部组件；所述主隔水管末端引出两条高压管线和一组控制管线，所述高压管线和控制管线连接所述轻型防喷器下部组件。
2.如权利要求I所述的ー种用于深水钻井的主辅水下系统，其特征在于 下放防喷器时所述主隔水管系统中，所述主隔水管下方设置所述带主控制系统的防喷器上部组件，所述带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器连接轻型防喷器下部组件，所述轻型防喷器下部组件下方设置补长短节，所述补长短节通过卡块式连接器与井口连接；所述隔水套管系统中，所述隔水套管下方设置所述不带主控制系统的防喷器上部组件，所述不带主控制系统的防喷器上部组件下方通过卡块式连接器连接重型防喷器下部组件，所述重型防喷器下部组件通过卡块式连接器与井口连接； 防喷器下放海底，并装好坐于井口后分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，使主隔水管系统和套隔水套管系统随之转换井位；转位后主隔水管下方的带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器连接重型防喷器下部组件，所述重型防喷器下部组件通过卡块式连接器与井口连接；隔水套管系统中，隔水套管下方为不带主控制系统的防喷器上部组件，不带主控制系统的防喷器上部组件通过卡块式连接器与下方的轻型防喷器下部组件连接，所述轻型防喷器下部组件下方设置补长短节，所述补长短节通过卡块式连接器与井口连接。
3.如权利要求I或2所述的ー种用于深水钻井的主辅水下系统，其特征在于所述轻型防喷器下部组件下方设置的所述补长短节至少为ー个。
4.一种如权利要求I 3任一项所述的用于深水钻井的主辅水下系统的操作方法，其包括以下步骤 1)为两ロ井喷射下导管并钻进表层； 2)其中一台钻机通过主隔水管下放轻型防喷器下部组件；另一台钻机通过隔水套管下放重型防喷器下部组件，并且对防喷器完成试压；该步骤中的上述两个过程同时结束； 3)分别解脱主隔水管系统和隔水套管系统，钻井船转位，主隔水管系统和隔水套管系统转换井位，由主隔水管对接重型防喷器下部组件，隔水套管对接轻型防喷器下部组件； 4)对重型防喷器下部组件所在井直接钻进，对轻型防喷器下部组件进行试压。
5.如权利要求4所述的用于深水钻井的主辅水下系统的设置方法，其特征在于当进度较快的钻机完成产层套管固井，且进度慢的钻机完成最后ー开钻井后，两钻机转换井位；完成上述工作后，应用主隔水管系统的钻机对进度慢的井进行产层套管的固井作业，随后在主隔水管中预接油管；于此同吋，另一台钻机起隔水套管和重型防喷器，随后利用钻柱下放并安装海底采油树；完成上述工作后，主隔水管带着防喷器压在海底采油树上进行完井工作；于此同时，另一台钻机下放并安装另外ー个采油树；完成上述工作后，主隔水管带着防喷器压在第二个海底采油树上，完成完井作业；回收主隔水管和下方的轻型放喷器。
全文摘要
本发明涉及一种用于深水钻井的主辅水下系统及其设置方法，其特征在于它包括设置在钻井船上的主隔水管系统和隔水套管系统；主隔水管系统包括主隔水管，主隔水管底部设置一带主控制系统的防喷器上部组件；隔水套管系统包括隔水套管，隔水套管底部设置一不配置主控制系统的防喷器上部组件；主隔水管末端引出两条高压管线和一组控制管线，高压管线和控制管线连接轻型防喷器下部组件。本发明在下放防喷器时，由较重的主隔水管下放轻型防喷器下部组件，由较轻的隔水套管下放重型防喷器下部组件，增加了深水钻井的灵活性，可减少下导管钻表层、下表层套管以及上部完井所花的时间。本发明构思巧妙，操作方便，能够提高双钻机钻井系统的作业效率，成本低，可广泛用于深水钻井过程中。
文档编号E21B33/064GK102654023SQ20121014343
公开日2012年9月5日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者徐梓辰, 杨进 申请人:中国石油大学(北京), 徐梓辰