海底钻机泥浆循环系统的制作方法

本实用新型涉及深水钻井设备技术领域，具体涉及一种海底钻机泥浆循环系统。

背景技术：

目前，随着陆地和浅海油气储量的减少及其开采难度的增大，深水区域逐渐成为世界油气勘探的热点。而传统陆地或海洋平台钻机，由于受水深、地层等因素的制约，难以满足深水钻井的需要。并且传统陆地或海洋平台钻机，泥浆系统和井口的距离相近，输送能量损失小，而海底钻机井口位于海底，与辅助船上的泥浆系统相聚数百米，传输距离远，能量损耗大，所以也难以满足深水钻井的需要。

因此，为了克服上述缺陷，目前存在一些可应用于深海的钻井技术。例如，专利cn205370481u中公开了一种实现泥浆回收的海底泥浆吸入系统，泥浆吸入装置外壳的一端固定在井口头上，钻杆穿过外壳延伸至井眼内，左、右出口通道分别通过管道1、2和举升泵1、2相连接，将泥浆回收到海面钻井船循环使用。再例如，专利cn102080510a中公开了一种实现无隔水管泥浆回收钻井的海底泥浆吸入系统及方法，海底泥浆吸入装置的外壳体下部侧壁上向外延伸设置有侧面出口，侧面出口通过海底钻井液输送管线连接海底泥浆举升泵的入口，海底泥浆举升泵的出口通过钻井液返回管线连接海底钻井船上的钻井液处理设备，实现循环使用。但是，目前的海底泥浆循环系统对返回的泥浆在海底均未能预先进行过滤、分流等处理，导致从井口装置返回的泥浆中的杂质容易堵塞管路，容易引起系统故障，系统使用寿命短。

技术实现要素：

因此，本实用新型实施例要解决的技术问题在于现有技术中的海底泥浆循环系统使用寿命短。

为此，本实用新型实施例的一种海底钻机泥浆循环系统，包括：辅助船、脐带缆、连续油管拉紧段、连续油管泥浆输入管道、海底泥浆处理装置、井口泥浆回收管道、连续油管、井口装置、海底钻机底座、注入头和井架；

所述辅助船位于海面上；

所述脐带缆的一端与辅助船联接，另一端与所述海底泥浆处理装置联接，用于提供向海底注入泥浆和向辅助船返回泥浆的通道；

所述连续油管拉紧段的一端与注入头连接，另一端与连续油管滚筒段连接，用于传输海底泥浆处理装置向井下注入的泥浆；

所述连续油管泥浆输入管道的一端与连续油管连接，另一端与海底泥浆处理装置连接，用于传输海底泥浆处理装置向连续油管注入的泥浆；

所述海底泥浆处理装置用于将从脐带缆注入的泥浆输出至连续油管泥浆输入管道，并将从井口泥浆回收管道返回的泥浆过滤处理后再通过脐带缆输出至辅助船；

所述井口泥浆回收管道的一端与井口装置连接，另一端与海底泥浆处理装置连接，用于传输井口装置向海底泥浆处理装置返回的泥浆；

所述海底钻机底座安装位于海底，所述井架固定在海底钻机底座之上，所述连续油管固定在海底钻机底座上，所述井口装置固定在海底钻机底座之上，所述注入头安装位于井架上且可在井架上上下移动。

优选地，所述脐带缆内部至少包含三个空腔，一个是用于放置输电线的输电腔，一个是用于向海底注入泥浆的注入腔，一个是用于向辅助船返回泥浆的返回腔。

优选地，所述海底泥浆处理装置包括：岩屑收集箱、举升泵一、举升泵二、自动换流器和过滤池；

所述自动换流器的进口连接脐带缆中的向海底注入泥浆的通道，出口连接连续油管泥浆输入管道；

所述过滤池的进口与井口泥浆回收管道的出口连接，过滤出口分别与举升泵一和举升泵二的进口连接，残渣出口与岩屑收集箱的进口连接，用于对从井口泥浆回收管道返回的泥浆进行过滤处理；

所述岩屑收集箱用于收集存储过滤池过滤的岩屑；

所述举升泵一和举升泵二的出口分别连接脐带缆中的向辅助船返回泥浆的通道，用于将过滤池过滤处理后的泥浆输送返回辅助船。

优选地，所述辅助船包括泥浆分配器、振动筛、泥浆清洁器、除气器、中速离心机、高速离心机、岩屑螺旋输送机、泥浆罐和泥浆泵；

所述泥浆罐用于存储配置好的泥浆及经过处理后的泥浆；

所述泥浆泵的进口与泥浆罐连接，出口与脐带缆的一端连接，用于将泥浆罐中的泥浆通过脐带缆注入海底；

所述岩屑螺旋输送机用以去除脐带缆返回泥浆中的粘性颗粒和坚硬的黏土，岩屑螺旋输送机、泥浆分配器、振动筛和泥浆清洁器顺次连接；

所述泥浆分配器用于将岩屑螺旋输送机处理后的泥浆分流至振动筛；

所述振动筛用于除去泥浆中的大颗粒地层碎屑；

所述泥浆清洁器用于除去振动筛处理后泥浆中的沙粒状和泥状地层碎屑；

所述除气器的进口与泥浆清洁器的气体出口连接，用于除去经泥浆清洁器处理后泥浆中的有害气体及可燃气体；

所述中速离心机的进口与泥浆清洁器的钻井液出口连接，用于回收加重钻井液中的固相；

所述高速离心机与中速离心机连接，用于处理中速离心机处理后的钻井液。

优选地，所述泥浆泵包括泥浆泵一、泥浆泵二、泥浆泵三，三个泥浆泵中同时只有两台工作，当工作的泥浆泵中的一台失效时，未工作的泥浆泵自动替代失效泥浆泵继续工作。

优选地，所述泥浆罐的数量为四个以上；所述除气器的数量为两个以上；所述振动筛的数量为三个以上；所述泥浆清洁器的数量为两个以上。

本实用新型实施例的技术方案，具有如下优点：

本实用新型实施例提供的海底钻机泥浆循环系统，通过在海底设置海底泥浆处理装置，将从井口泥浆回收管道返回的泥浆预先进行过滤处理，保证泥浆回流通道的流畅性，传输更可靠，可过滤掉泥浆中的杂质而避免了因杂质堵塞管道引起的损坏，延长了系统的使用寿命。可应用于石油或天然气水合物开采的海底钻机泥浆循环系统，相比陆地和海洋平台钻机泥浆传输距离远。通过辅助船存储、处理泥浆，不仅大大减少了海底钻机整体重量，而且还可以为海底钻机提供更多钻井液，实现更大深度的钻井目标。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中海底钻机泥浆循环系统的一个具体示例的整体示意图；

图2为本实用新型实施例1中海底泥浆处理装置的一个具体示例的示意图；

图3为本实用新型实施例1中辅助船舱内设备的一个具体示例的示意图；

图4为本实用新型实施例1中过滤池的一个具体示例的示意图。

附图标记：1、辅助船；1-1、泥浆泵一；1-2、泥浆泵二；1-3、泥浆泵三；1-4、泥浆罐一；1-5、泥浆罐二；1-6、泥浆罐三；1-7、泥浆罐四；1-8、除气器一；1-9、除气器二；1-10、中速离心机；1-11、高速离心机；1-12、岩屑螺旋输送机；1-13、振动筛一；1-14、振动筛二；1-15、振动筛三；1-16、泥浆分配器；1-17、泥浆清洁器一；1-18、泥浆清洁器二；2、脐带缆；3、连续油管拉紧段；4、连续油管泥浆输入管道；5、海底泥浆处理装置；5-1、岩屑收集箱；5-2、举升泵一；5-3、举升泵二；5-4、自动换流器；5-5、过滤池；5-5-1、初级过滤池；5-5-2、s弯道过滤池；5-5-3、第一进口；5-5-4、第一出口；5-5-5、残渣出口；5-5-6、第一过滤层；5-5-7、第二进口；5-5-8、第二出口；5-5-9、第二过滤层；6、井口泥浆回收管道；7、连续油管；8、井口装置；9、海底钻机底座；10、井架；11、注入头。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本实用新型。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种海底钻机泥浆循环系统，尤其适用于石油或天然气水合物开采的深水钻井。如图1所示，该海底钻机泥浆循环系统包括：辅助船1、脐带缆2、连续油管拉紧段3、连续油管泥浆输入管道4、海底泥浆处理装置5、井口泥浆回收管道6、连续油管7、井口装置8、海底钻机底座9、注入头11和井架10。

辅助船1位于海面上。脐带缆2的一端与辅助船1联接，另一端与海底泥浆处理装置5联接，用于提供向海底注入泥浆和向辅助船1返回泥浆的通道。优选地，脐带缆内部至少包含三个空腔，一个是用于放置输电线的输电腔，一个是用于向海底注入泥浆的注入腔，一个是用于向辅助船1返回泥浆的返回腔。连续油管拉紧段3的一端与注入头11连接，另一端与连续油管滚筒段连接，用于传输海底泥浆处理装置5向井下注入的泥浆。连续油管泥浆输入管道4的一端与连续油管7连接，另一端与海底泥浆处理装置5连接，用于传输海底泥浆处理装置5向连续油管7注入的泥浆。海底泥浆处理装置5用于将从脐带缆2注入的泥浆输出至连续油管泥浆输入管道4，并将从井口泥浆回收管道6返回的泥浆过滤处理后再通过脐带缆2输出至辅助船1。井口泥浆回收管道6的一端与井口装置8连接，另一端与海底泥浆处理装置5连接，用于传输井口装置8向海底泥浆处理装置5返回的泥浆。海底钻机底座9安装位于海底，井架10固定在海底钻机底座9之上，连续油管7固定在海底钻机底座9上，井口装置8固定在海底钻机底座9之上，注入头11安装位于井架10上且可在井架10上上下移动。

上述海底钻机泥浆循环系统，通过在海底设置海底泥浆处理装置，将从井口泥浆回收管道返回的泥浆预先进行过滤处理，保证泥浆回流通道的流畅性，传输更可靠，可过滤掉泥浆中的杂质而避免了因杂质堵塞管道引起的损坏，延长了系统的使用寿命。可应用于石油或天然气水合物开采的海底钻机泥浆循环系统，相比陆地和海洋平台钻机泥浆传输距离远。通过辅助船存储、处理泥浆，不仅大大减少了海底钻机整体重量，而且还可以为海底钻机提供更多钻井液，实现更大深度的钻井目标。

优选地，如图2所示，海底泥浆处理装置5包括：岩屑收集箱5-1、举升泵一5-2、举升泵二5-3、自动换流器5-4和过滤池5-5。自动换流器5-4的进口连接脐带缆2中的向海底注入泥浆的通道，出口连接连续油管泥浆输入管道4。过滤池5-5的进口与井口泥浆回收管道6的出口连接，过滤出口分别与举升泵一5-2和举升泵二5-3的进口连接，残渣出口与岩屑收集箱5-1的进口连接，用于对从井口泥浆回收管道6返回的泥浆进行过滤处理，过滤出超大颗粒岩屑，避免泥浆返回时堵塞管道。岩屑收集箱5-1用于收集存储过滤池5-5过滤的岩屑。举升泵一5-2和举升泵二5-3的出口分别连接脐带缆2中的向辅助船1返回泥浆的通道(返回腔)，用于将过滤池5-5过滤处理后的泥浆输送返回辅助船1。

优选地，如图3所示，辅助船1包括泥浆分配器1-16、振动筛一1-13、振动筛二1-14、振动筛三1-15、泥浆清洁器一1-17、泥浆清洁器二1-18、除气器一1-8、除气器二1-9、中速离心机1-10、高速离心机1-11、岩屑螺旋输送机1-12、泥浆罐一1-4、泥浆罐二1-5、泥浆罐三1-6、泥浆罐四1-7、泥浆泵一1-1、泥浆泵二1-2、泥浆泵三1-3。泥浆罐一1-4、泥浆罐二1-5、泥浆罐三1-6、泥浆罐四1-7用于存储配置好的泥浆及经过处理后的泥浆。泥浆泵一1-1、泥浆泵二1-2、泥浆泵三1-3将泥浆罐中的泥浆通过脐带缆注入腔注入海底。优选地，为了确保泥浆循环系统的可靠性，泥浆泵采用两用一备工作模式，即泥浆泵一1-1、泥浆泵二1-2、泥浆泵三1-3中同时只有两台工作，当其中一台失效时，另一台泥浆泵自动替代失效泥浆泵继续工作。泥浆罐的输出方式可以为但不限于采用顺次输出方式，先泥浆罐一1-4输出，泥浆罐一1-4输完后泥浆罐二1-5输出，泥浆罐二1-5输完后泥浆罐三1-6输出，泥浆罐三1-6输完后泥浆罐四1-7输出。岩屑螺旋输送机1-12用以去除脐带缆返回腔返回泥浆中的粘性颗粒和坚硬的黏土，以使返回泥浆不致于堵塞其它净化设备。泥浆分配器1-16将岩屑螺旋输送机处理后的泥浆分流至三个振动筛。振动筛一1-13、振动筛二1-14、振动筛三1-15用以除去泥浆中的大颗粒地层碎屑。泥浆清洁器一1-17、泥浆清洁器二1-18用以除去振动筛处理后泥浆中的沙粒状和泥状地层碎屑。除气器一1-8、除气器二1-9用以除去经泥浆清洁器处理后泥浆中的有害气体及可燃气体。中速离心机1-10来回收加重钻井液中的固相。高速离心机1-11用于处理中速离心机处理后的钻井液。

优选地，如图4所示，过滤池5-5包括：初级过滤池5-5-1和s弯道过滤池。过滤池5-5可整体置于密封壳体内。井口泥浆回收管道6的出口与初级过滤池5-5-1的第一进口5-5-3连接，初级过滤池5-5-1中放置第一过滤层5-5-6，用于过滤出泥浆中超大颗粒岩屑，沉淀于初级过滤池5-5-1的倾斜底部，从残渣出口5-5-5输出至岩屑收集箱5-1，初级过滤池5-5-1的第一出口5-5-4与s弯道过滤池5-5-2的第二进口5-5-7通过管道连接，s弯道过滤池5-5-2中随弯道放置第二过滤层5-5-9，用于过滤出泥浆中的生物质，根据生物质活动特性依据仿生学原理设计s弯道过滤池，能有效过滤掉泥浆中的生物质，极大地提高了过滤效率。s弯道过滤池5-5-2的第二出口5-5-8分别与举升泵一5-2和举升泵二5-3的进口连接，通过脐带缆输送至辅助船。

海底钻机泥浆循环系统的泥浆循环主要包括泥浆从辅助船注入海底钻机和从海底钻机返回辅助船两个过程。

泥浆注入流程为辅助船1舱室内泥浆泵一1-1、泥浆泵二1-2、泥浆泵三1-3中的两台泥浆泵将泥浆罐一1-4、泥浆罐二1-5、泥浆罐三1-6、泥浆罐四1-7中的泥浆泵入脐带缆2的注入腔，传输至海底泥浆处理装置5中的自动换流器5-4。当连续油管7工作时，连续油管泥浆输入管道4接通，泥浆通过连续油管泥浆输入管道4从自动换流器5-4传输至连续油管7。

泥浆返回流程为井口装置8返回的泥浆通过井口泥浆回收管道6传输至海底泥浆处理装置5，进入海底泥浆处理装置5的泥浆首先通过过滤池5-5进行初步处理，过滤出超大颗粒岩屑并存储在岩屑收集箱5-1内，避免泥浆返回时堵塞管道。钻井过程结束后，辅助船1回收岩屑收集箱5-1并带回陆地处理。经过滤池5-5初步处理后的泥浆在举升泵一5-2、举升泵二5-3的作用下，通过脐带缆2的返回腔输送回辅助船1。返回辅助船1的泥浆首先经过岩屑螺旋输送机1-12用以去除泥浆中的粘性颗粒和坚硬的黏土，以使返回泥浆不致于堵塞其它净化设备。泥浆分配器1-16将岩屑螺旋输送机1-12处理后的泥浆分流至振动筛一1-13、振动筛二1-14、振动筛三1-15，用以除去泥浆中的大颗粒地层碎屑。泥浆清洁器一1-17、泥浆清洁器二1-18用以除去振动筛处理后泥浆中74-105μm的沙粒状和泥状地层碎屑。除气器一1-8、除气器二1-9用以除去经泥浆清洁器处理后泥浆中的有害气体及可燃气体。处理后的泥浆依次输入中速离心机1-10和高速离心机1-11，中速离心机1-10来回收加重钻井液中的固相，高速离心机1-11用于处理中速离心机处理后的钻井液。经过高速离心机1-11处理后流入泥浆罐一1-4、泥浆罐二1-5、泥浆罐三1-6、泥浆罐四1-7中，从而实现泥浆的循环利用。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。