隔水管、海上钻井系统的制作方法
【专利摘要】一种隔水管、海上钻井系统，其中隔水管包括第一管，以及系缚于所述第一管外周面上的浮力管，所述浮力管具有封闭的内腔；浮力管内腔内填满气体，且所述浮力管内的气压不小于大气压。相比于现有技术填充油的方式，节约了能源。
【专利说明】隔水管、海上钻井系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海洋结构物工程领域，具体涉及一种隔水管、海上钻井系统。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现有海上钻井系统包括钻井平台1、隔水管2以及海底井口 3，钻井平台I的一部分暴露于海平面S上方，海底井口 3位于海床G上，隔水管2的一端伸至钻井平台I，另一端伸至海底井口 3内，海底井口 3通过盖板4封口。隔水管2连接钻井平台I与海底井口 3，其在钻井时用于输送泥浆、碎石等钻出物，在采油时作为输油管道用于输送油。
[0003]其中，隔水管2包括从外而内依次套设的外管2a、内管2b。钻井作业时，钻杆5穿设于内管2b中，钻杆5连接有钻头5a的一端伸出外管2a和内管2b。
[0004]钻井工程作业时，需要先在海床G将海底井口 3挖好，然后将隔水管2从海平面S上方往下放，当隔水管2的底端达到海床G时，将隔水管2的底端与海底井口 3对接，钻头5a随着钻杆5从隔水管2顶端伸入、从底端伸出并伸至海底井口 3内进行钻井作业。隔水管2中，外管2a与内管2b之间为封闭的空间，该封闭空间内填充有油(参照图2)。内管2b的两端开口，钻头5a作业时产生的泥浆、碎石等可以通过内管2b浮出海平面S上方；当钻通油井后，内管2b便可用于输送油。
[0005]隔水管2在钻井时中实际起作用的是内管2b，设置外管2a的目的是增加隔水管2的体积以增加其在海水中的浮力，降低下沉速度。填充油的目的有两个:一是辅助外管2a抵抗海水压力，防止外管2a在海水压力下被破坏；二是如果填充的物质密度太大，将使得隔水管的质量较大，则隔水管受到的浮力与重力之间的差值较小，很难起到降低下沉速度的效果，而油的密度较小于水，相比于填充其他物质，隔水管2的质量相对较小。
[0006]现有海上钻井系统的缺陷在于:
[0007]第一，如上所述，隔水管的内外管之间需要用油来填充，且为了使下沉的速度达到预期值，需要的油的量非常大，能源消耗大；而大量的油需要庞大的空间来储存，因此要求内外管之间封闭空间较大，导致隔水管的体积非常庞大。另外，内外管一般用钢材来制造，使得隔水管的重量大。上述几方面的因素同时也导致往海底放置隔水管的工程浩大。
[0008]第二，当钻井作业完成后，钻井平台I将会移至其他海域进行其他钻井作业，此时需要将隔水管2伸至钻井平台I的一端与钻井平台I脱离连接，而隔水管2则将沉入海底。采油作业时，需要将隔水管2重新从海底打捞起，然后进行采油。这种方式造成重复劳动，非常费时费力，浪费资源。
[0009]第三，钻井工程开始前，需要预先在海床G上将海底井口 3挖好，海底井口 3—般需要占地4m2左右，其口径远大于油井的口径，占地面积大、工程量大，且一旦选址错误，海底井口 3将被废弃，造成工程浪费。同时由于海底井口 3的占地面积较大，海床G受到的损害和破坏也较大。将隔水管2从海平面S朝向海底井口 3放置时，如果海水深度较大，受海流等的影响，隔水管2靠近海床G的一端会产生较大偏移，此时需要在海底进行二次定位，以将隔水管2与海底井口 3对准。另外，隔水管2与海底井口 3对接时，需要水下机器人操作，对接作业技术难度高，耗时长，一般需要I?2个月才能完成。
实用新型内容
[0010]本实用新型解决的问题是:
[0011]第一，现有海上钻井系统的隔水管通过在内管外部填充油来减缓下沉速度，能源消耗大；隔水管用钢材制造，质量大、体积大，导致工程难度高；
[0012]第三，现有海上钻井系统在钻井后将隔水管沉入海底，在采油时需要将其重新打携，造成重复劳动；
[0013]第三，海底井口工程浩大，庞大的占地面积对海床造成的破坏大，且隔水管与海底井口的对接作业复杂。
[0014]为解决上述问题，本实用新型提供一种隔水管，包括第一管，以及系缚于所述第一管外周面上的浮力管，所述浮力管具有封闭的内腔；
[0015]浮力管内腔内填满气体，且所述浮力管内的气压不小于大气压。
[0016]可选的，当所述隔水管放置于海洋中时，所述浮力管内腔的几何中心的气压与对应海水深度的水压相等。
[0017]可选的，还包括套设于所述第一管外的第二管，浮力管位于所述第一管和所述第二管之间的空间内，所述第二管用于将浮力管箍设于第一管的外周面上。
[0018]可选的，所述第二管的周壁具有通孔，可供海水通过。
[0019]可选的，所述浮力管与所述第一管平行；
[0020]所述浮力管为多根且排布成一列或多列，每列浮力管围绕所述第一管的周向排列；
[0021]多列浮力管之间沿所述第一管的径向分布，相邻浮力管之间相外切。
[0022]可选的，所述隔水管具有沿轴向排列的多根，相邻隔水管之间相连通、并通过连接接头连接。
[0023]可选的，所述第二管、第一管、浮力管中至少一种为玻璃钢管。
[0024]本实用新型还提供一种海上钻井系统，包括上述任一项所述的隔水管以及与所述隔水管连接的水面悬浮装置；
[0025]所述水面悬浮装置包括浮筒以及沿隔水管的轴向穿设于所述浮筒中的悬浮导管；
[0026]所述浮筒具有封闭的内腔；
[0027]所述悬浮导管的轴向两端分别伸出所述浮筒，靠近隔水管的一端与隔水管连接并连通。
[0028]可选的，所述浮筒内设有泥浆舱，用于贮存泥浆，所述泥浆舱与所述悬浮导管之间设有连通阀门。
[0029]可选的，所述浮筒上设有泥浆回流管，所述泥浆回流管的一端与所述隔水管的第一管连通，另一端穿过所述浮筒的周壁伸出所述海平面之上。
[0030]可选的，所述泥浆回流管与所述隔水管之间通过泥浆泵连通，所述泥浆泵用于将所述隔水管中的泥浆抽出。
[0031]可选的，所述浮筒上设有通气管，所述通气管的一端与所述浮筒内腔连通，另一端与大气连通。
[0032]可选的，所述悬浮导管为可伸缩套管，通过所述悬浮导管的伸缩调节所述浮筒与所述隔水管之间的距离。
[0033]可选的，所述悬浮导管上设有第一防喷闸门，用于控制所述悬浮导管的导通或封闭。
[0034]可选的，还包括暴露于海平面之上的钻井平台；
[0035]所述浮筒通过索链系缚于所述钻井平台上。
[0036]可选的，还包括海底接合装置；
[0037]所述海底接合装置包括沿轴向连接并连通的固定筒和连接管，在所述固定筒与所述连接管的连接处，所述固定筒的直径大于所述连接管的直径；
[0038]所述固定筒远离所述连接管的一端与隔水管靠近海底的一端连接并连通；
[0039]所述连接管远离所述固定筒的一端设有第一刮刀，所述连接管可沿中心轴相对于所述固定筒旋转。
[0040]可选的，所述连接管内设有油井管，所述油井管可沿远离所述固定筒的方向伸出所述连接管；
[0041]所述油井管远离所述固定筒的一端设有第二刮刀，所述油井管可沿中心轴相对于所述连接管旋转，并相对于所述连接管沿远离所述固定筒的方向移动。
[0042]可选的，所述油井管可相对于所述连接管轴向移动，并朝向远离所述固定筒的方向伸出所述连接管。
[0043]可选的，所述固定筒上设有油管接装口，用于连接油管。
[0044]可选的，所述固定筒上设有定位装置接装口，用于连接定位装置。
[0045]可选的，所述隔水管靠近海底接合装置的一端设有第二防喷闸门，用于控制所述隔水管的导通或封闭。
[0046]可选的，所述海底接合装置还包括球接头，所述固定筒和所述隔水管之间通过球接头连接。
[0047]与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点:
[0048]通过在隔水管的内管外周系缚多个填充有气体的浮力管来起到减缓隔水管下沉速度的效果，相比于现有技术填充油的方式，节约了能源。
[0049]进一步，隔水管各部分为质量较轻的玻璃钢管，并且在同一强度要求下，玻璃钢管的体积更小，占用空间小，能够有效减小放置隔水管的工程难度。
[0050]进一步，在隔水管靠近海平面的位置连接水面悬浮装置，当钻井作业结束后，水面悬浮装置使得隔水管在海洋中保持矗立，避免隔水管沉入海底，方便后续采油作业。
[0051]进一步，海底接合装置包括用于钻入连接管，和抵设于海床上的固定筒，使用时将海底接合装置与隔水管连接后随着隔水管一起到达海底，然后启动连接管旋转，利用其底端的第一刮刀钻入海床。相比于现有技术，不需要在海底预先开设海底井口，减小工程量，同时也省去了将隔水管与海底井口对接的步骤。并且，通过连接管钻出的海底井口与油井的口径基本相同，对海床的破坏小。另外如果选址错误，海底接合装置可以从海床中拔出，进行重复利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1是现有海上钻井系统的结构简图；
[0053]图2是现有隔水管的横截面示意图；
[0054]图3是本实用新型实施例中海上钻井系统的结构简图；
[0055]图4是本实用新型实施例的海上钻井系统中隔水管的横截面示意图，其中示出了位于外管和内管之间的部分浮力管；
[0056]图5是本实用新型实施例的海上钻井系统中隔水管的立体结构示意图，其中未示出浮力管；
[0057]图6是本实用新型实施例的海上钻井系统中隔水管沿轴向方向的截面示意图，其中示出了泥浆的流向；
[0058]图7是本实用新型实施例的海上钻井系统中水面悬浮装置的结构示意图，其中示出了浮筒的剖面结构；
[0059]图8是本实用新型实施例的海上钻井系统中海底接合装置的接头示意图。
【具体实施方式】
[0060]由于现在钻井作业有可能在3000m水深的海域中进行，所以在靠近海底一端，隔水管受到的压力很大。为了使隔水管能够抵抗水压，隔水管的管壁需要有足够的厚度，这大大增加了隔水管的体积和重量。
[0061]为满足浮力的要求，外管的直径(即隔水管的外径)非常大，如“981”钻井平台中每根隔水管的外径达1.37m，以长度为22m为例，最重的每根至少65吨，3000m长的隔水管的重量将达到7千吨。巨大的体积和重量导致在安装隔水管时，相邻隔水管之间以及隔水管与其他装置之间基本只能用螺钉对接，既费力又费时，安装效率很低。
[0062]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0063]本实用新型实施例提供一种海上钻井系统，参照图3所示，包括钻井平台10、隔水管20、水面悬浮装置30以及海底接合装置40。其中，隔水管20包括多根，沿轴向相互连接且连通，图2中只示出了隔水管20中的一部分，相邻隔水管20之间通过连接接头(图中未示出)连接。当海上钻井系统放置于海洋中时，水面悬浮装置30至少有一部分暴露于海平面S上、且系缚于隔水管20，海底接合装置40的一端埋入海床G中、另一端与隔水管20靠近海底的一端连接。
[0064]当海上钻井系统放置于海洋中时，上述各部分朝上的一端称为顶端，朝下的一端称为底端。钻井平台10的一部分暴露在海平面S上方，工程人员在钻井平台10上进行施工作业。水面悬浮装置30的底端与靠近海平面S的隔水管20的顶端连接并连通，水面悬浮装置30能够始终悬浮于海面，因此可以使隔水管20在海洋中保持矗立，避免其沉入海底。海底接合装置40的顶端与靠近海底的隔水管20的底端连接并连通，海底接合装置40随隔水管20 —起到达海床G，其底端钻入海床G中，实现与海床G的接合，使得隔水管20在海底完成定位。
[0065]为了抵御海面的风浪，水面悬浮装置30通过索链33系缚于钻井平台10上，使得在钻井作业时隔水管20和水面悬浮装置30能够获得较稳定的定位，避免其随风浪摇摆。
[0066]当隔水管20在海底完成定位后，工程人员在钻井平台10上将钻杆50从水面悬浮装置30的顶端开始下放，钻杆50依次穿过水面悬浮装置30、隔水管20、海底接合装置40到达海底，钻杆50的底端设有钻头51，钻头51从海底接合装置40的底端伸出，然后进行钻井作业。
[0067]相比于现有技术，使用本实施例的海上钻井系统进行钻井作业前，不需要在海底预先开设海底井口，只要将海底结合装置40钻入海床G后即能实现隔水管20在海底的定位，同时也省去了将隔水管与海底井口对接的步骤，工程量大大减小。海底结合装置40钻入海床G部分的横截面面积远小于4m2，因此可以有效减小海底井口的占地面积，降低钻井作业对海床G造成的损害。
[0068]如果钻井作业的选址出现错误，例如钻井区域没有油，则可以将海底接合装置40从海床G中拔出，随着隔水管20 —起运输至其他海域再次进行钻井作业，利用率高。
[0069]当钻井作业完成后，钻井平台10与水面悬浮装置30脱离，钻井平台10可以移至其他海域进行钻井工作，而隔水管20的顶端则随水面悬浮装置30则悬浮在海洋中，后续进行采油作业时，不需要像现有技术中一样再次将隔水管20从海底打捞起，极大地方便了后续的采油作业，减少了重复劳动。
[0070]下面对隔水管20、水面悬浮装置30以及海底接合装置40的具体结构进行详细的介绍。
[0071]参照图4-6所示，下面介绍隔水管20的具体结构。
[0072]隔水管20具有第一管21、套设于第一管21外的第二管22，以及位于第一管21和第二管22之间的多根浮力管23，多根浮力管23位于第一管21和第二管22之间的空间内，相邻浮力管23之间相外切。浮力管23设于第一管21外，用于增加隔水管20的体积以增加隔水管20在海洋中受到的浮力；浮力管23内填充气体以抵抗其周壁在海洋中受到的水压。相比于现有隔水管在内管和外管之间填充油的方式，本实施例的隔水管显然具有更轻的重量，当其放置在海洋中时，浮力与重力之间的差值较大，能够更好地起到降低隔水管20下沉速度的效果。
[0073]参照图5所示(图5中未示出浮力管23)，第二管22的周壁具有通孔22a，通孔22a可供海水通过。第二管22的作用是将浮力管23紧箍于第一管21的外周壁上，即对浮力管23进行固定。海水通过第二管22的通孔22a后进入第二管22和第一管21内的空间并作用在第一管21的外周面上，使得第一管21的外周面上受力较为均匀；且海水进入第二管22内部，第二管22周壁的内外两侧都受到海水的压力，使得第二管22的周壁两侧的受力得到平衡，因此可以将第二管22的周壁设置地较薄一些，以减少用料并进一步减轻隔水管的重量。
[0074]在钻井作业时，钻杆50从第一管21中穿过并到达海底。其中，参照图6，钻杆50具有轴向的通孔52，用于灌入泥浆。钻井平台10上设有泥浆池(图中未示出)，如图6所示，泥浆池中的泥浆沿空心箭头所指方向从钻杆50的通孔52中灌入，到达钻杆50底端后、从隔水管20底端进入到第一管21和钻杆50之间的空间，然后沿着第一管21向上回流，直至到达钻井系统的顶端，进入钻井平台10上的泥浆池，再通过泥浆池流回到钻杆50中，如此循环。
[0075]在钻井的过程中会产生很多石肩等钻渣，泥浆用于促使钻出的石肩等钻渣浮出。工程中需要根据实际海域中海底的土壤或岩石的具体构造，来选取泥浆的比重。泥浆选取的原则是:泥浆的比重应当大于钻出的石肩等钻渣的比重，这样才能够使得石肩等钻渣混入泥浆中时可以向上浮，并跟随泥浆从第一管21和钻杆50之间的空间上浮至钻井系统的顶端，然后回流到钻井平台的泥浆池，然后在泥浆池中经过对泥浆作滤过处理，把混在泥浆中的石肩等钻渣除掉，使得泥浆可重复使用。由于泥浆的价格较贵，而钻井作业中需要耗费大量的泥浆(钻井深度越深，隔水管越长，需要的泥浆量越大)，设置泥浆回流可以节约成本，节省能源。
[0076]浮力管23内的气压不小于大气压。当隔水管20放置于海洋中时，浮力管23内的气压作用在其内周面上，用于抵抗海水作用在浮力管23外周面上的压力，使得浮力管23内外受到的压力能够维持在一个平衡的状态，避免浮力管23受到海水的压力作用而发生变形或破裂。
[0077]具体地，当隔水管20放置于海洋中时，浮力管23内的气压应当基本等于相应海水深度的水压，以达到浮力管23内外压力的平衡，维持浮力管23的正常工作。海水作用在浮力管23上的水压与海水深度正相关，即海水深度越深，则海水作用在浮力管23上的水压越大，则浮力管23内填充的气体的气压也越大。
[0078]一般认为，在海平面S以下10米的范围内，海水作用在浮力管23上的水压相当于一个标准大气压(101.325kPa)，海水深度每增加10米，则海水作用在浮力管23上的水压就增加相当于一个大气压的强度。也就是说，海平面S以下10?20米的范围内，海水作用在浮力管23上的水压相当于两个标准大气压的强度，依次类推，例如在海平面S以下3000米深度的海域，海水作用在浮力管23上的水压则相当于300个标准大气压的强度。那么，每根浮力管23中填充气体的气压强度应当与其在海水中的位置相对应。具体地，浮力管23可以有多根、与第一管21平行，例如每根浮力管23的长度为十米，多根浮力管23之间沿轴向相接。由于水压的强度是沿着海水的深度逐渐变化的，因此可以将浮力管23内腔的几何中心所承受的水压视为该浮力管23在海水中受到的水压，然后在其内腔中填充足够的气体、以与其受到水压相当。
[0079]需要注意的是，浮力管23的气压在制造的时候被填充，压力越高，浮力管23内周面受到的压力越大，因此需要将浮力管23的管壁设置得越厚，使得管壁的厚度能够抵抗气压的压力，避免其破裂。
[0080]本实施例中，如图4，浮力管23的轴向与第一管21平行。多个浮力管23形成多列，每列浮力管23围绕第一管21的周向排列，且多列浮力管23之间沿第一管21的径向分布，相邻浮力管23之间相外切。在其他实施例中，只要能满足隔水管20的浮力要求，多个浮力管23也可以只形成一列。
[0081]其中，第一管21、第二管22、浮力管23中至少一个为玻璃钢管(也称玻璃纤维缠绕夹砂管，即RPM管)。玻璃钢的主要原材料选用高分子成分的不饱和聚脂树脂和玻璃纤维组成，密度小，强度好，且具有非常好的耐磨、耐腐蚀、抗生锈、抗老化性能。用玻璃钢制成的管子壁面光滑，因此得到的管子还具有摩擦阻力小、不结垢、水阻小的优点。玻璃钢管用作第一管21，则得到的第一管21的内周面光滑，因此在输送泥浆或油的过程中可以减小流体阻力，外周面可以更好地抵御海水的压力和侵蚀。同理，玻璃钢管用作第二管22和浮力管23时，可以使得第二管22和浮力管较好地抵御海水的压力和侵蚀。相比于现有技术中采用钢材为原料的隔水管，本实施例中隔水管的质量更轻、强度更大，因此在相同的强度要求下，本实施例中隔水管的壁厚较小，使得整个隔水管20的体积相应缩小，重量更轻，更方便运输和维护。
[0082]在其他实施例中，可以不设置第二管22，而直接将多个浮力管23系缚在第一管21的外周壁上；或者将浮力管23套设在第一管21外，然后将浮力管23的两端系缚在第一管21上，并使得浮力管23与第一管21之间的空间封闭，然后在该空间内填充气体。上述两种方式同样可以达到降低隔水管20的下沉速度的目的。
[0083]本实施例的隔水管在第一管21的内径不变的情况下，通过在第一管21外系缚填充有压缩空气的浮力管，并用第二管22将浮力管箍定在第一管21外周面，由于压缩空气的质量很轻，对隔水管的重量几乎没有影响，因此第二管22的外径可以缩小至0.6米。每根长度为50m的隔水管，重量可以减至12吨。由于玻璃钢的密度小于水，因此隔水管放在水中时，可以浮在水面上。相邻隔水管对接时，可以采用螺旋对接的方式，安装效率高。
[0084]参照图3并结合图7所示，下面介绍水面悬浮装置的具体结构。
[0085]水面悬浮装置30位于隔水管20靠近海平面S的一端，且与隔水管20连接并连通。当隔水管20放置于海洋中时，水面悬浮装置30始终有至少一部分暴露在海平面S以上，防止隔水管20沉入海洋中。
[0086]具体地，水面悬浮装置30包括浮筒31以及沿隔水管20的轴向贯穿浮筒31的悬浮导管32。浮筒31具有封闭的内腔。悬浮导管32靠近隔水管20的一端与隔水管20连接并连通。也就是说，水面悬浮装置30通过悬浮导管32与隔水管20连通。
[0087]悬浮导管32向上穿出浮筒31的部位为入口 31a，钻杆50从悬浮导管32的入口31a穿入、进入到悬浮导管32然后由悬浮导管32进入隔水管20中。
[0088]悬浮导管32伸出浮筒31的部分上设有第一防喷闸门61，用于控制悬浮导管32的导通或封闭。在钻井作业和后续的采油作业中，第一防喷闸门61常开，允许泥浆、油等流体通过。当钻井作业中出现井喷时，海底的油会沿隔水管20和悬浮导管32迅速向上喷出，此时可以迅速关闭第一防喷闸门61，防止油喷出海面而污染海洋环境。
[0089]进一步地，浮筒31靠近隔水管20的一侧具有泥浆舱34，用于贮存泥浆.泥浆舱34与悬浮导管32之间具有连通阀门(图中未示出)，当连通阀门打开时，泥浆舱34可与悬浮导管32连通，使得泥浆舱34中的泥浆进入悬浮导管32。连通阀门处于常闭状态，当发生井喷时，在关闭第一防喷闸门61的同时，打开连通阀门，使得泥浆舱34中的泥浆灌入悬浮导管32，利用泥浆来压制向上运动的油，降低油向上运动的速度，辅助防止油喷出海面。
[0090]浮筒31上设有泥浆回流管35，泥浆回流管35的一端与隔水管的第一管连通，另一端穿过浮筒31的周壁伸出海平面S之上。钻井时，泥浆从钻杆中灌入，并通过隔水管的第一管21向上回流，当回流的泥浆基本到达钻井系统顶端后，最终通过泥浆回流管35流出至泥浆池。
[0091]泥浆回流管35与泥浆舱34之间通过泥浆泵36连通，泥浆泵36用于将泥浆舱34中的泥浆抽出。
[0092]浮筒31上设有通气管37，通气管37的一端与浮筒31内腔连通，另一端与大气连通。由于井喷时，油在运动过程中温度迅速升高，当其经过水面悬浮装置30时，会使浮筒31内的空气温度升高、气压增大。通气管37将浮筒31内的空气与大气导通，可以防止在井喷时，由于浮筒31内由于气体压力过大而发生爆炸。
[0093]浮筒中还设有抱紧装置38，靠近悬浮导管32。由于整个海上钻井系统的隔水管有很多根，在安装或拆卸隔水管时，需要要一根一根依次安装或拆卸，例如在安装时，需要将隔水管一根一根从浮筒中往下放，最后将悬浮导管32与隔水管的顶部连接。抱紧装置38的作用就是在拆装时用于抱紧隔水管或悬浮导管32，以方便工程人员进行管子之间的对接或拆解作业。
[0094]如图7所示，本实施例中的悬浮导管32为可伸缩套管，通过悬浮导管32的伸缩可以调节浮筒31与隔水管20之间的距离，维持浮筒31至少部分暴露在海平面S以上。当有海风、海浪或海流作用在水面悬浮装置30或隔水管20上时，隔水管20会发生倾斜，如果水面悬浮装置30和隔水管20的总长度固定，则当隔水管20在较大的风浪或海流的作用下发生较为严重的倾斜时，水面悬浮装置30将被拽入海洋中而浸没于海平面S以下，从而无法保持部分位于海平面S以上，不仅会影响过往海洋生物和船只的安全，也将增加采油作业时寻找隔水管20的难度。
[0095]本实施例中，设置悬浮导管32为可伸缩套管，使得其可以随着隔水管20的倾斜沿远离浮筒31的方向伸长，或者沿反方向缩短，以调节水面悬浮装置30的长度，可以避免水面悬浮装置30由于隔水管20的倾斜而沉没于海洋中。
[0096]参照图8，下面介绍海底接合装置40的具体结构。图8中，沿中轴线左侧部分为海底接合装置40的主视图，右侧部分为剖视图。
[0097]如图8所示，海底接合装置40包括沿轴向连接并连通的固定筒41和连接管42，且在固定筒41与连接管42的连接处，固定筒41的直径大于连接管42的直径。
[0098]固定筒41远离连接管42的一端与隔水管20连接并连通，连接管42用于钻入海床G中，固定筒41用于抵设在海床G上方。固定筒41具有第一空腔41a、以及与第一空腔41a隔绝的第二空腔41b。第一空腔41a与第二空腔41b同轴，且第二空腔41b位于第一空腔41a沿径向的外侧。固定筒41通过第一空腔41a将隔水管20和连接管42连通，第二空腔41b可用于放置设备、仪器等。
[0099]连接管42远离固定筒41的一端设有第一刮刀43，连接管42可沿中心轴相对于固定筒41旋转。具体地，当海底接合装置40抵达海床G后，启动连接管42旋转，第一刮刀43随着连接管43旋转并对海床G进行打钻，随着连接管42的旋转，海底接合装置40继续往下放，使得第一刮刀43带动连接管42钻入海床G中。当连接管42基本都埋在海床G中后，固定筒41的底端抵设在海床G上，至此连接管42的工作完成，停止旋转。本实施例中，为了提高连接管42的钻入效率，设置连接管42的直径沿远离固定筒41的方向逐渐变小，也就是说，连接管42沿轴向的截面呈倒立的截锥形。在其他实施例中，连接管42也可以是圆柱形。
[0100]连接管42内设有油井管44，油井管44可沿远离固定筒41的方向伸出连接管42。油井管44远离固定筒41的一端设有第二刮刀45，油井管44可沿中心轴相对于连接管42旋转、并相对于连接杆42沿远离固定筒41的方向移动。也就是说油井管44能够一边旋转一边向下深入，进行钻井工作。
[0101]油井管44为可相对于连接管42轴向移动，并朝向远离固定筒41的方向伸出连接管42。油井管44有多根，并且沿轴向连接并连通。在打钻过程中，随着钻杆50向下继续深入，油井管44也一起向下深入，可作为油井的井壁。
[0102]工程作业时，油井管44从水面上经由隔水管20内放入，因此，油井管44的直径应当小于隔水管20中第一管21的直径。
[0103]固定筒41上设有油管接装口 46，用于连接油管。油管接装口 46可以是多个，用于接装米油树，提尚米油效率。
[0104]固定筒41上设有定位装置接装口 47，用于连接定位装置，例如声纳等。
[0105]隔水管20靠近海底接合装置40的一端设有第二防喷闸门62，用于控制隔水管20的导通或封闭。与第一防喷闸门61类似，第二防喷闸门62用于井喷时对隔水管20进行封闭，防止油通过隔水管20流至海平面S上。
[0106]进一步地，海底接合装置40还包括球接头48，固定筒41和隔水管20之间通过球接头48连接。球接头48允许隔水管20在随风浪或海流倾斜时相对于固定筒41转动。球接头48包括与固定筒41相连的球窝48a，以及与隔水管20相连且位于球窝48a中的球头48bο固定筒41与球窝48a之间、以及球头48b与隔水管20之间均通过连接接头49连接。
[0107]需要注意的是，球接头48中应当具有能够使隔水管20和与固定筒41连通的通孔，用于穿设钻杆50，并供泥浆、石肩或者油通过。
[0108]钻井作业时，钻杆50经过隔水管20和球接头48后，进入固定筒41的第一空腔41a，然后依次穿过连接管42、油井管44到达海底，然后进行钻井。
[0109]由此可见，本实施例中，在海床G表面实际钻出的井口的口径基本等于连接管42的最大直径，实际上略大于或等于隔水管20的直径，远小于现有的海底井口的口径，对海床G的破坏大大减小。况且，由于现有海底井口的口径较大，需要的钻头也较大，功率一定时，打钻速度较慢，而连接管42的直径较小，在相同的功率下打钻速度可以得到很大提升，提高了工程效率。
[0110]在其他实施例中，由于隔水管的长度较长，其本身的柔性能够支持一定角度范围内的倾斜，因此可以不设置球接头，直接将隔水管与固定筒连接。
[0111]需要注意的是，本实施例中的隔水管20、水面悬浮装置30以及海底接合装置40可分开使用，每一部分均可用于其他海上钻井系统中。
[0112]虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种隔水管，其特征在于，包括第一管，以及系缚于所述第一管外周面上的浮力管，所述浮力管具有封闭的内腔； 浮力管内腔内填满气体，且所述浮力管内的气压不小于大气压。
2.如权利要求1所述的隔水管，其特征在于，当所述隔水管放置于海洋中时，所述浮力管内腔的几何中心的气压与对应海水深度的水压相等。
3.如权利要求1所述的隔水管，其特征在于，还包括套设于所述第一管外的第二管，浮力管位于所述第一管和所述第二管之间的空间内，所述第二管用于将浮力管箍设于第一管的外周面上。
4.如权利要求3所述的隔水管，其特征在于，所述第二管的周壁具有通孔，可供海水通过。
5.如权利要求1所述的隔水管，其特征在于，所述浮力管与所述第一管平行； 所述浮力管为多根且排布成一列或多列，每列浮力管围绕所述第一管的周向排列； 多列浮力管之间沿所述第一管的径向分布，相邻浮力管之间相外切。
6.如权利要求1所述的隔水管，其特征在于，所述隔水管具有沿轴向排列的多根，相邻隔水管之间相连通、并通过连接接头连接。
7.如权利要求3-6任一项所述的隔水管，其特征在于，所述第二管、第一管、浮力管中至少一种为玻璃钢管。
8.—种海上钻井系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的隔水管，以及与所述隔水管连接的水面悬浮装置； 所述水面悬浮装置包括浮筒以及沿所述隔水管的轴向穿设于所述浮筒中的悬浮导管； 所述浮筒具有封闭的内腔； 所述悬浮导管的轴向两端分别伸出所述浮筒，靠近所述隔水管的一端与隔水管连接并连通。
9.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，所述浮筒内设有泥浆舱，用于贮存泥浆，所述泥浆舱与所述悬浮导管之间设有连通阀门。
10.如权利要求9所述的海上钻井系统，其特征在于，所述浮筒上设有泥浆回流管，所述泥浆回流管的一端与所述隔水管的第一管连通，另一端穿过所述浮筒的周壁伸出所述海平面之上。
11.如权利要求10所述的海上钻井系统，其特征在于，所述泥浆回流管与所述隔水管之间通过泥浆泵连通，所述泥浆泵用于将所述隔水管中的泥浆抽出。
12.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，所述浮筒上设有通气管，所述通气管的一端与所述浮筒内腔连通，另一端与大气连通。
13.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，所述悬浮导管为可伸缩套管，通过所述悬浮导管的伸缩调节所述浮筒与所述隔水管之间的距离。
14.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，所述悬浮导管上设有第一防喷闸门，用于控制所述悬浮导管的导通或封闭。
15.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，还包括暴露于海平面之上的钻井平台； 所述浮筒通过索链系缚于所述钻井平台上。
16.如权利要求8所述的海上钻井系统，其特征在于，还包括海底接合装置； 所述海底接合装置包括沿轴向连接并连通的固定筒和连接管，在所述固定筒与所述连接管的连接处，所述固定筒的直径大于所述连接管的直径； 所述固定筒远离所述连接管的一端与隔水管靠近海底的一端连接并连通； 所述连接管远离所述固定筒的一端设有第一刮刀，所述连接管可沿中心轴相对于所述固定筒旋转。
17.如权利要求16所述的海上钻井系统，其特征在于，所述连接管内设有油井管，所述油井管可沿远离所述固定筒的方向伸出所述连接管； 所述油井管远离所述固定筒的一端设有第二刮刀，所述油井管可沿中心轴相对于所述连接管旋转，并相对于所述连接管沿远离所述固定筒的方向移动。
18.如权利要求17所述的海上钻井系统，其特征在于，所述油井管可相对于所述连接管轴向移动，并朝向远离所述固定筒的方向伸出所述连接管。
19.如权利要求16所述的海上钻井系统，其特征在于，所述固定筒上设有油管接装口，用于连接油管。
20.如权利要求16所述的海上钻井系统，其特征在于，所述固定筒上设有定位装置接装口，用于连接定位装置。
21.如权利要求16所述的海上钻井系统，其特征在于，所述隔水管靠近海底接合装置的一端设有第二防喷闸门，用于控制所述隔水管的导通或封闭。
22.如权利要求16所述的海上钻井系统，其特征在于，所述海底接合装置还包括球接头，所述固定筒和所述隔水管之间通过球接头连接。
【文档编号】E21B7/12GK204225780SQ201420650158
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】海飞, 郑玮 申请人:上海海郑海洋建设工程技术有限公司