专利名称：加强隔水导管组合结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种海上石油工程装备，尤其涉及一种加强的隔水导管组合结构，其有利于提高隔水导管组合结构的整体力学性能。
背景技术：
对于海上钻井而言，隔水导管是必不可少的重要钻井装备。目前对于提高隔水导管组合结构抗风浪流和抗冰能力的常规方法是采用大尺寸隔水导管结构或是增加隔水导管的壁厚，如图1所示，其是在内层套管2’的外侧套设隔水导管1’，来提高隔水导管的整体力学性能，这种结构类型将增加隔水导管的钢材用量，使用大尺寸的隔水导管会使海上的作业费用大大增加。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种类T型梁结构加强隔水导管组合结构，以改善或克服现有技术的一项或多项缺陷。本实用新型的技术解决方案是一种加强隔水导管组合结构，其中所述加强隔水导管组合结构包括内层套管及一隔水导管，隔水导管套设于内层套管之外，内层套管的外表面固定有加强筋结构，所述隔水导管与内层套管之间的环空部分以水泥浇注固结。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述内层套管是由多根上下相接的套管单元组接而成，所述加强筋结构为类T型梁结构，且所述T型梁结构的布置范围包括从泥线处至泥线下5-10m处和从海面下3-10m处至海面以上3_10m处。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述内层套管的外表面均勻间隔焊接有六副类T型梁结构。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述类T型梁结构包括内侧由内层套管向外径向延伸的腹板以及由该腹板外侧沿周向双向延伸的翼缘。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述腹板选用厚度范围为2 8mm的波形钢板或采用厚度为5 15mm的普通钢板；所述翼缘采用板材弯曲成弧形，其厚度范围 5 20mm，其圆心角取12 20度。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述波形钢板厚度为5mm ；所述普通钢板厚度为IOmm ；所述腹板高度为80mm ；所述翼缘厚度为10mm，其圆心角为16度。如上所述的加强隔水导管组合结构，其中所述隔水导管的内径为30英寸或对英
寸或20英寸，所述内层套管的内径为英寸或英寸，实施时可根据需要进行适当地选
择组合。
择组合。本实用新型采取一种类T型梁结构加强隔水导管组合结构，包括外层一个隔水导管、内层套管及固定在内层套管外表面的加强筋结构，其中对应于需要结构局部加强结构范围，在所述套管表层增加6幅类T型梁结构；所述类T型梁结构的布置位置从泥线以下5-10m处至海平面以上3-8m处；所述外层隔水导管与内层套管之间的环空部分均以水泥浇
注固结。所述加强筋结构较佳为类T型梁结构，所述类T型梁结构较佳是与所述内层套管通过焊接方式连接，施工时该类T型梁结构是随所述内层套管同时下入井眼中，且较佳是在海面附近及/或泥线附近设置该带有类T型梁结构的套管，以针对性地提高隔水导管组合结构的抗风浪流和冰能力。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、采用类T型梁结构加强隔水导管组合结构，相当于增加了隔水导管的厚度，从而有效地提高了隔水导管的抗侧应力的刚度，而且增大了内层套管的抗侧应力的刚度，从而提高隔水导管组合结构的整体抗剪能力。2、采用类T型梁结构加强隔水导管组合结构，增加了隔水导管组合结构的抗弯截面模量，从而提高了隔水导管组合结构的整体抗弯能力，同时也提高了整体稳定性能，。3、采用类T型梁结构加强隔水导管组合结构与内层套管通过焊接进行连接。类T 型梁结构焊接在内层套管表面随内层套管同时下入，隔水导管与内层套管之间环空以水泥固结来固定，便于施工，而且在保证整体力学性能的同时减少了套管材料用量。4、针对目前采用的大尺寸隔水导管的组合结构，本实用新型有效的减小了隔水导管的尺寸，并且保证了钻井施工安全。5、对钻完井工期无影响，且节约了大量的工程费用等。
图1为现有的隔水导管结构示意图；图2为本实用新型的类T型梁结构加强隔水导管组合结构的具体实施例的应用示意图；图3为本实用新型一具体实施例的加强隔水导管组合结构的俯视示意图(类T型梁腹板为普通钢板)；图4为本实用新型另一具体实施例的加强隔水导管组合结构的俯视示意图(类T 型梁腹板为波形钢板)；图5、图5A为本实用新型的类T型梁结构加强隔水导管组合结构所用的内层套管单根结构立体结构及局部放大结构示意图(类T型梁腹板为普通钢板)；图6、图6A为本实用新型的类T型梁结构加强隔水导管组合结构所用的内层套管单根结构立体结构及局部放大结构示意图(类T型梁腹板为波形钢板)。
具体实施方式
本实用新型提出了一种加强隔水导管组合结构，其中，所述加强隔水导管组合结构包括内层套管及一隔水导管，隔水导管套设于内层套管之外，内层套管2的外表面固定有加强筋结构，且隔水导管与内层套管之间的环空部分以水泥浇注固结。本实用新型可以在保证钻井安全施工的同时缩小隔水导管的尺寸，保证与大尺寸隔水导管同样的力学性能的同时，大大减少了钢材的使用量，不影响钻井施工工期的同时，节约了大量的工程费用。较佳地，加强筋采用类T型梁形式的加强结构，所述加强隔水导管组合结构中，固定有类T型梁结构的内层套管布置在从泥线以下5-10m处到海面以上3-8m处。具体施工时，前述参数可以根据实际情况来确定。本实用新型的一具体实施例中，所述内层套管包括多根上下相接的单根套管，且规定范围内的各内层套管的外表面均勻间隔固定有多副类T型梁结构。较佳地，类T型梁结构包括内侧由内层套管向外径向延伸的腹板以及由该腹板外侧沿周向双向延伸的翼缘， 翼缘可选择采用板材弯曲成弧形与套管同心，以利提高该隔水导管的强度。为了对本实用新型所要解决的问题、解决问题所采取的技术方案以及采取方案所产生的有益效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图2所示，其为本实用新型的加强隔水导管组合结构的一具体实施例的结构示意图，其是采用一种类T型梁结构来加强并形成隔水导管组合结构，主要包括隔水导管1和内层套管2，且隔水导管1套设于内层套管2之外，类T型梁结构3固定在内层套管2的外表面，且隔水导管1与内层套管2之间的环空部分以水泥浇注固结(图中未示出)。采用的类T型梁结构的内层套管2可以从泥线以下5-10m处到海面4以上3_8m 处布置，其它位置内层套管可以不采用类T型梁结构。采用前述加强结构可以增加隔水导管组合结构的整体力学性能。一并参照图2 图6A，其为本实用新型的隔水导管的实施例的结构示意图，从泥线以下5-10m处到海面以上3-8m处采用类T型梁结构按六副等间距焊接在内层套管2外表面，在下入内层套管同时下入类T型梁结构。如图3并结合图5、图5A所示，其为本实用新型的加强隔水导管组合结构的一具体实施例的结构示意图。本实施例中，该内层套管2外周等间隔焊接固定有六副类T型梁结构3，该类T型梁结构3包括内侧由内层套管2外表面向外径向延伸的腹板31以及由该腹板31外侧沿周向双向延伸的翼缘33，以利于水泥浇注固结，提高该隔水导管的强度。本实用新型中，腹板31可以采用厚度为5 15mm的普通钢板，翼缘33采用板材弯曲成弧形，其厚度范围5 20mm，其圆心角α (即以套管中心为圆心的T型梁的翼缘所对应的圆心角) 取12 20度。优选地，本实用新型的具体实施例中，所采用的普通钢板厚度为IOmm ；腹板 31的高度为80mm翼缘33厚度为10mm，其圆心角为α为16度。当然，具体的各项数据取值可依据内层套管尺寸大小并通过计算来确定。此外，如图4及图6、图6Α所示，本实用新型的另一实施例中，该内层套管2外周等间隔焊接固定有六副类T型梁结构3，该类T型梁结构3包括内侧由内层套管2外表面向外径向延伸的腹板31’以及由该腹板31’外侧沿周向双向延伸的翼缘33，以利于水泥浇注固结，提高该隔水导管的强度。本实施例中，腹板31选用厚度范围为2 8mm的波形钢板制成，翼缘33采用板材弯曲成弧形，其厚度范围5 20mm，其圆心角取12 20度。优选地， 本实用新型的具体实施例中，所采用的波形钢板厚度为5mm ；其它可参照前述实施例。本实用新型的类T型梁结构加强隔水导管组合结构安装完成后，隔水导管1和内层套管2之间的环空以水泥(图中未示)浇注固结。采用本实用新型的结构方式可以缩小隔水导管的尺寸，这样在保证同样的力学性能的同时，减少了套管材料用量。具体实现过程是1)将多根套管单元相接组合成内层套管组合结构，其中在预设范围内的套管单元具有加强结构(如类T型梁)。[0037]2)在隔水导管1打入或安装好后，使用一个钻头从隔水导管1里面钻出一个井眼， 井眼的深度较佳是稍微大于内层套管2的下入长度，钻头直径小于隔水导管1的内径，而大于内层套管2附加类T型梁3的外径。3)钻好井眼后，把预先组合好的内层套管(预定范围的套管单元具有类T型梁结构3)的组合结构下入井眼。4)组合结构下好后，先从内层套管2内部打入一定量的前置液对内层套管2外部的环空进行清洗，然后打入水泥浆，水泥浆通过内层套管2底部上返到内层套管2与井眼之间的环空。5)利用顶替液把内层套管2内部的水泥浆全部顶出内层套管2内部，其中，水泥浆的用量要经过科学计算，保证水泥浆在内层套管2与井眼之间环空中的上返高度达到类 T型梁结构3顶部以上至少2米位置处。这样在内层套管2与隔水导管1之间就充满了水泥浆。等待水泥浆凝固一定时间后，在这两个管柱之间形成了水泥固结，并且浇结了类T型梁结构，从而使这段管柱组合结构的整体力学性能大大提高。本实用新型的隔水导管1以及内层套管2的各规格型号、尺寸参数可以根据具体的实施情况来设置。例如，隔水导管1的内径可选择30英寸、M英寸或20英寸，内层套管
2的内径可选择英寸或英寸，实施时可根据需要进行适当地选择组合。
OO具体实施时，本实用新型的加强隔水套管组合结构是由多根套管单元相接形成内层套管1，且在预设范围内的套管单元具有类T型梁结构3，所采用具有类T型梁结构3的单根套管2的长度通常为IOm或12m。进一步地，为了钻井时套管安装的方便操作，故类T 型梁结构3的布置是在内层套管2的上端和下端分别预留出300-500mm的间隙，并且采用类T型梁结构3的内层套管2在泥线附近以及海面上下一定范围内布置，其他位置内层套管可以不采用类T型梁结构。类T型梁结构的腹板及翼缘厚度的选择较佳控制在一个合理范围，通过强度计算和稳定性分析结果，较佳地，安装好带有类T型梁结构3的内层套管2 使得泥线处至泥线下5-10m处布有类T型梁结构3，在海面以上3-10m及海面下3_10m处布有类T型梁结构3。借由上述结构，本实用新型相当于在局部增加表层隔水导管厚度，从而提高隔水导管组合结构的抗剪能力；同时也增加隔水导管组合结构的抗弯截面模量，从而提高了隔水导管组合结构的抗弯能力及整体稳定性，故有效地提高隔水导管整体力学能力，包括隔水导管组合结构的稳定性、抗弯性能、抗剪性能，提高隔水导管组合结构的抗风浪流和冰能力。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的保护范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和技术方案的前提下所作出的等同变化与修改，均应在本实用新型保护的范围之内。
权利要求1.一种加强隔水导管组合结构，其特征在于所述加强隔水导管组合结构包括内层套管及一隔水导管，隔水导管套设于内层套管之外，内层套管的外表面固定有加强筋结构，所述隔水导管与内层套管之间的环空部分以水泥浇注固结。
2.如权利要求1所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述内层套管是由多根上下相接的套管单元组接而成，所述加强筋结构为类T型梁结构，且所述T型梁结构的布置范围包括从泥线处至泥线下5-10m处和从海面下3-10m处至海面以上3_10m处。
3.如权利要求2所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述内层套管的外表面均勻间隔焊接有六副类T型梁结构。
4.如权利要求2所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述类T型梁结构包括内侧由内层套管向外径向延伸的腹板以及由该腹板外侧沿周向双向延伸的翼缘。
5.如权利要求4所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述腹板选用厚度范围为2 8mm的波形钢板或采用厚度为5 15mm的普通钢板；所述翼缘采用板材弯曲成弧形，其厚度范围5 20mm，其圆心角取12 20度。
6.如权利要求5所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述波形钢板厚度为 5mm ；所述普通钢板厚度为IOmm ；所述腹板高度为80mm ；所述翼缘厚度为10mm，其圆心角为 16度。
7.如权利要求1所述的加强隔水导管组合结构，其特征在于所述隔水导管的内径为 30英寸或M英寸或20英寸，所述内层套管的内径为英寸或英寸。
专利摘要本实用新型公开了一种加强隔水导管组合结构，该加强隔水导管组合结构包括一内层套管和一隔水导管，所述内层套管外表面焊接有类T型梁结构；采用的类T型梁结构的内层套管从泥线以下5-10m处到海面以上3-10m处布置，隔水导管、内层套管之间的环空部分以水泥浇注固结。本实用新型类T型梁结构焊接在内层套管外表面并随内层套管同时下入，便于施工。本实用新型可以在保证钻井安全施工的同时缩小隔水导管的尺寸，保证与大尺寸隔水导管同样的力学性能的同时，大大减少了钢材的使用量，不影响钻井施工工期的同时，节约了大量的工程费用。
文档编号E21B17/00GK202090847SQ201120172028
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者吴怡, 周卫华, 杨进 申请人:中国石油大学(北京)