一种深海钻探钻具重入钻孔装置的制作方法

文档序号:20291633发布日期:2020-04-07 20:33阅读:249来源:国知局

本实用新型涉及深水钻探的技术领域,特别是涉及一种深海钻探钻具重入钻孔装置。



背景技术:

深水钻探中如果预计将在钻孔中进行多钻头作业,或者出于其他原因需要重入钻孔(用于测井,深钻、井下实验及建立长期观测站等目的),为保持沉积地层钻孔稳定,通常需要在海底安放重入锥。通过起下钻更换新钻头、重入钻孔,可以实现取心或钻进至完钻深度。日后可以在现有的套管遗留钻孔实现重入并加深,或者布置长期观测仪。

传统的下套管工艺是:在海底钻孔,然后起钻,连接套管,在套管顶部安装悬挂器,通过下套管工具将套管柱连接到钻柱上,然后重入钻孔并下放到预定位置。该工艺下套管作业时间长,在此期间,主要依靠泥浆防止钻孔坍塌或被填埋。一旦钻孔坍塌或被填埋,导致套管柱不能下入到钻好的井眼,这在断裂带或其他不稳定地层尤为严重。

常规钻孔重入,vit提放与钻杆直接刚性接触,互相磨损,缩短使用寿命。一般使用有缆控制,下放过程由于内波流的影响容易与钻杆缠绕,严重时在水下无法解绕,需要起钻,增加作业风险和作业时间及成本。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本实用新型的目的在于提供一种可以提高钻探稳定性,减少作业风险,节省作业时间和成本,提高钻孔重入的效率和精准度的深海钻探钻具重入钻孔装置。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,包括无缆水下监控系统模块和重入锥及套管系统模块,所述无缆水下监控系统模块包括可视化防震电视水下平台和甲板操作台,用于在现有钻孔重入过程中对海底进行可视化观测,所述可视化防震电视水下平台包括水下控制系统、水下电池、信标、水下摄像机、水下led灯、高度计、深度计、光纤陀螺仪、避障声纳、侧扫声纳、推进器和减速器,所述甲板操作台包括光缆通信机、网络硬盘录像机、工控机和监视器,所述重入锥及套管系统模块用于支持多级套管柱,将未固结的沉积物隔离开,以实现深部作业,重入锥及套管系统模块包括重入锥和下套管工具。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,所述重入锥为倒锥形,并且重入锥自上而下横截面逐渐减小,所述重入锥底端设置有泥板,所述泥板为四方形。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,所述下套管工具包括过渡管、四级套管悬挂环、第一套管悬挂器、第二套管悬挂器、第三套管悬挂器、第四套管悬挂器、第一套管、第二套管、第三套管和第四套管,所述过渡管安装在泥板底部,所述四级套管悬挂环安装在过渡管内壁上,所述第一套管悬挂器、第二套管悬挂器、第三套管悬挂器和第四套管悬挂器依次安装在四组套管悬挂环上,所述第一套管、第二套管、第三套管和第四套管分别与第一套管悬挂器、第二套管悬挂器、第三套管悬挂器和第四套管悬挂器连接,并且第一套管位于第二套管内部,所述第二套管位于第三套管内部,所述第三套管位于第四套管内部。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔使用时,其工艺包括跟管钻进下套管工艺和重入工艺,所述跟管钻进下套管工艺包括以下步骤:

(1)在船上组合重入锥和各级套管完成后,下入钻具组合,将套管柱连接到井下钻具组合上,其中钻头和扩孔器出导管底部一段距离;

(2)开泵钻进,在钻进成孔的同时下入套管;

(3)使用带有套管下扩孔器的井下钻具组合,边使用领眼钻头钻进边用扩孔器扩孔,当扩孔到套管坐封位置时,将套管脱开并使套管留在该位置;

(4)直至尺寸最大级套管完成坐封后,继续钻进直至泥板与海底接触;

(5)此时停止钻进,解封下套管工具和套管悬挂器,收起套管扩孔器,与钻杆柱一同起出井口,根据需求重新组配井下钻具组合准备继续钻进;

所述重入工艺包括以下步骤:

(a)将钻具组合完毕后通过不断连接钻杆向海底下放,接近海底时停止;

(b)以钻杆柱为导向,安装无缆水下监控系统,并开启制动系统保持无缆水下监控系统静止;

(c)再开启减速器,逐渐关闭制动系统,无缆水下监控系统依靠重力逐渐下滑,即将入水的时候开启推进器,并将减速器调为自动挡,同时设定下滑速度限制,一旦超过该速度减速器自动开启,确保平稳下滑;

(d)当无缆水下监控系统下滑到钻头处时停止运动;

(e)由于重入锥附近事先布置了定位信标,在工作过程中,信标会发出信号,无缆水下监控系统利用携载的声纳对摄像范围以外的物体进行定位寻找,从而可以确定重入锥的大致位置;

(f)在确定重入锥的大致位置定以后,在微光条件下,通过黑白水下摄像机扫视海底情况,寻找重入锥,钻探船通过dp系统进行船和钻杆的定位;

(g)利用彩色水下摄像机通过平移,倾斜和变焦功能来指导钻头重入钻孔;

(h)最后开启减速器,使无缆水下监控系统返回船上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为:

1、本实用新型在深海钻探中运用跟管钻进技术,将重入锥与套管组合在钻进的同时下入地层,并采用无缆水下监控系统实现钻孔重入;

2、本实用新型的跟管钻进下套管大大降低了从钻成井眼到下入套管之间的因为时间延迟引起的破坏性后果,此外还大大节省了作业时间,间接节省了作业费用;

3、本实用新型的无缆水下监控系统导向套内装有4个阻尼橡胶小轮,防止过渡刮擦钻杆,无缆设计解决了常规有缆控制易发生缠绕的问题,增加的减速器在系统下放时做减速功能,在返出时做推进功能,保证系统平稳运移,声呐、信标、微光摄像机、高清彩色摄像机的综合利用大大提高了钻孔重入的效率和精准度。

附图说明

图1是本实用新型钻孔重入的示意图;

图2是跟管钻进下套管示意图;

图3是重入锥、泥板及井口装置示意图;

附图中标记:1、重入锥;2、泥板;3、过渡管;4、四级套管悬挂环;5、第一套管悬挂器;6、第二套管悬挂器;7、第三套管悬挂器;8、第四套管悬挂器;9、第一套管;10、第二套管;11、第三套管;12、第四套管;900、钻杆柱;901、可视化防震电视水下平台;903、导管;904、套管下扩孔器;905、领眼钻头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图3所示,本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,包括无缆水下监控系统模块和重入锥及套管系统模块,无缆水下监控系统模块包括可视化防震电视水下平台和甲板操作台,用于在现有钻孔重入过程中对海底进行可视化观测,可视化防震电视水下平台901包括水下控制系统、水下电池、信标、水下摄像机、水下led灯、高度计、深度计、光纤陀螺仪、避障声纳、侧扫声纳、推进器和减速器,甲板操作台包括光缆通信机、网络硬盘录像机、工控机和监视器,重入锥及套管系统模块用于支持多级套管柱,将未固结的沉积物隔离开,以实现深部作业,重入锥及套管系统模块包括重入锥1和下套管工具。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,重入锥1为倒锥形,并且重入锥1自上而下横截面逐渐减小,最小横截面需大于配套用钻头尺寸,保证各类钻头顺利通过,重入锥1底端设置有泥板2,泥板2为四方形,防止重入锥陷入过深造成掩埋,同时提高井口承载力,保持井口稳定。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔装置,下套管工具包括过渡管3、四级套管悬挂环4、第一套管悬挂器5、第二套管悬挂器6、第三套管悬挂器7、第四套管悬挂器8、第一套管9、第二套管10、第三套管11和第四套管12,过渡管3安装在泥板2底部,四级套管悬挂环4安装在过渡管3内壁上,第一套管悬挂器5、第二套管悬挂器6、第三套管悬挂器7和第四套管悬挂器8依次安装在四组套管悬挂环上,第一套管9、第二套管10、第三套管11和第四套管12分别与第一套管9悬挂器5、第二套管10悬挂器6、第三套管11悬挂器7和第四套管12悬挂器8连接,并且第一套管9位于第二套管10内部,第二套管10位于第三套管11内部,第三套管11位于第四套管12内部;将一级套管柱下到位并实现顺利脱开需要一个专门与位于套管柱顶部套管悬挂器相配合的下套管工具。下套管工具必须满足两大功能:一是固定套管悬挂器和套管柱直至套管下到位;二是当套管下到位后通过机构或动作,使套管与套管悬挂器顺利脱开。下套管工具与不同尺寸套管悬挂器配套。在套管与悬挂器脱开之后,可选择继续向下钻进,为再下一级套管做准备。

本实用新型的一种深海钻探钻具重入钻孔使用时,其工艺包括跟管钻进下套管工艺和重入工艺,所述跟管钻进下套管工艺包括以下步骤:

(1)在船上组合重入锥和各级套管完成后,下入钻具组合,将套管柱连接到井下钻具组合上,其中钻头和扩孔器出导管903底部一段距离;

(2)开泵钻进,在钻进成孔的同时下入套管;

(3)使用带有套管下扩孔器904的井下钻具组合,边使用领眼钻头905钻进边用扩孔器扩孔,当扩孔到套管坐封位置时,将套管脱开并使套管留在该位置,此方法通常利用地层与套管间的摩擦力使套管固定因此无需固井;

(4)直至尺寸最大级套管完成坐封后,继续钻进直至泥板与海底接触;

(5)此时停止钻进,解封下套管工具和套管悬挂器,收起套管扩孔器,与钻杆柱一同起出井口,根据需求重新组配井下钻具组合准备继续钻进;

所述重入工艺包括以下步骤:

(a)将钻具组合完毕后通过不断连接钻杆柱900向海底下放,接近海底时停止;

(b)以钻杆柱为导向,安装无缆水下监控系统,并开启制动系统保持无缆水下监控系统静止;

(c)再开启减速器,逐渐关闭制动系统,无缆水下监控系统依靠重力逐渐下滑,即将入水的时候开启推进器,并将减速器调为自动挡,同时设定下滑速度限制,一旦超过该速度减速器自动开启,确保平稳下滑;

(d)当无缆水下监控系统下滑到钻头处时停止运动;

(e)由于重入锥附近事先布置了定位信标,在工作过程中,信标会发出信号,无缆水下监控系统利用携载的声纳对摄像范围以外的物体进行定位寻找,从而可以确定重入锥的大致位置;

(f)在确定重入锥的大致位置定以后,在微光条件下,通过黑白水下摄像机扫视海底情况,寻找重入锥,钻探船通过dp系统进行船和钻杆的定位;

(g)利用彩色水下摄像机通过平移,倾斜和变焦功能来指导钻头重入钻孔;

(h)最后开启减速器,使无缆水下监控系统返回船上。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

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