一种海洋钻井吸力锚及钻井方法与流程

本发明属于海洋钻井，具体涉及一种海洋钻井吸力锚及钻井方法。

背景技术：

1、近年来，石油石化工业又有了快速发展，先进技术不断涌现；海洋石油勘探开发、天然气开发与利用在行业发展和国民经济中的地位越来越重要。随着海洋石油、天然气的大力开发,钻井技术的研究至关重要。海洋钻井指在海洋区域进行石油天然气勘探开发钻井作业的总称。根据海域划分为：⑴浅海区钻井作业一般指靠近海岸、水深在2～5m范围的海域；⑵近海区钻井作业一般指浅海区外围离岸较远、水深在5～450m的海域；⑶远海区钻井作业一般指远离海岸、水深超过450m以上的海域。海洋钻井根据水深一般划分为：①500m以内为浅水；②500m～1500m为深水；③1500m以上为超深水。一般在深海浅层也具备可观的油气资源，但是由于深海浅层未成岩地层强度不高，土质松软且土层较厚，如果直接采用表层导管和钻井用的钻头设备，在钻井过程中易发生坍塌，因此较难在深海浅层建井。再者，采用现有技术中通过垂直的表层导管、套管钻出来的井眼在相同的井底深度时，井眼的井斜角小(井斜角是井底偏离垂向的程度，表示着井底的水平程度，越大越好，即越接近90°越好)，导致对深海浅层油气资源开发利用不理想。再者现有的海洋钻井吸力锚安装不方便，使得海洋钻井吸力锚使用受限。

技术实现思路

1、针对现有技术对深海浅层油气资源开发利用不理想问题，以及现有的海洋钻井吸力锚安装不方便，使得海洋钻井吸力锚使用受限等不足，本发明提供海洋钻井吸力锚及钻井方法。

2、本发明提供一种海洋钻井吸力锚，其包括吸力锚筒体、套管组件、排水机构和排气机构；所述排水机构和排气机构均与所述筒体腔体连通，所述排水机构和排气机构分别用于将所述筒体腔体的气体和液体排出；所述吸力锚筒体沿轴向设置有筒体腔体，所述吸力锚筒体底部设置有与所述筒体腔体连通的避让开口；所述套管组件沿所述吸力锚筒体轴向方向设置，所述套管组件设置由贯穿其上下两端的钻井通道，所述套管组件的上端贯穿所述吸力锚筒体顶壁，所述套管组件上端较所述吸力锚筒体的上表面向上延伸，所述套管组件上端还设置有钻井安装机构，所述安装机构位于所述吸力锚筒体外，所述钻井安装机构用于与钻井系统可拆卸连接，并将钻井系统安装至所述套管组件的上端，所述钻井通道供钻井系统的钻具组件伸缩活动以及钻具组件的钻井液流动；所述套管组件的下端靠近所述避让开口处设置有预斜段，所述预斜段由上至下逐渐偏离所述套管组件的轴心。

3、本发明的吸力锚筒体和套管组件相配合，可适用于深海浅层建井，预斜套管的下端预先弯曲一定角度，配合钻头设备使用时钻出来的井眼的井斜角更大，对深海浅层油气资源开发利用更充分。套管组件上端还设置有钻井安装机构方便钻井系统安装，排水机构和排气机构分别用于将所述筒体腔体的气体和液体排出，以方便吸力锚筒体和套管组件安装至深海浅层上。

4、优选地，所述套管组件包括安装在所述基盘筒体上的表层导管和设于所述表层导管内的预斜套管，所述表层导管的轴线和预斜套管的轴线均与所述基盘筒体的轴线相适配，所述预斜套管的下端管口的高度和所述表层导管下端管口的高度均所述避让开口的高度相配；

5、所述预斜段由所述预斜套管的下端由上至下逐渐偏离所述表层导管轴心形成；或者所述预斜段由所述预斜套管和表层导管的下端由上至下逐渐偏离所述表层导管轴心同一侧形成。

6、优选地，所述安装机构包括低压井口头和高压井口头；所述低压井口头设置在所述表层导管的上端管口，所述高压井口头设置在所述预斜套管的上端管口。

7、优选地，所述海洋钻井吸力锚用于具有土质表层的深海浅层钻井；所述套管组件至少两个，均沿所述套管组件的轴心设置。

8、本发明另一方面提供一种钻井方法，包括钻井系统和上述海洋钻井吸力锚；其钻井时包括如下步骤：

9、s1、将所述海洋钻井吸力锚以避让开口朝下移动，使所述海洋钻井吸力锚的下端置入深海浅层，使所述套管组件的预斜段插入深海浅层，排水机构和排气机构分别将所述筒体腔体的气体和液体排出；

10、s2、将钻井系统和钻井安装机构连接，使钻井系统安装至所述套管组件的上端，所述钻井系统提供的钻井液可在所述套管组件的钻井通道和钻井系统之间循环流动，所述钻井系统的钻具组件可在所述套管组件的钻井通道伸缩活动，钻具组件和钻井液相配合对深海浅层进行钻井。

11、优选地，在s2步骤中，所述钻井系统还包括钻井平台，在钻井过程中，海水作为钻井液，钻井液从钻井平台沿钻具组件的钻杆向下从钻头底部喷出冲井，然后钻井液从钻杆和套管间的环形空间向上从套管组件排出到海水中排出，至钻井系统钻至第一阶段设计井深；

12、第一阶段设计井深钻完后固井、下入安装水下防喷器至套管组件，水下防喷器顶部通过隔水管连接至海面钻井平台，由此形成闭合回路，继续钻井至完成目标采油井道，在继续钻井过程采用泥浆作为钻井液。

13、优选地，所述套管组件至少两个，所述钻井系统分别通过所述套管组件钻井，对应形成至少两个目标采油井道，目标采油井道和对应的套管组件形成至少两个用于采油的井口。

14、优选地，所述井口至少包括第一井口和第二井口，所述第二井口内安装采油树，并将所述第二井口和第一井口通过高压管线连通。

15、优选地，通过水下机器人安装采油树和安装高压管线。

16、优选地，还通过水下机器人对行海洋钻井吸力锚安装参数检查。

技术特征：

1.一种海洋钻井吸力锚，其特征在于，所述海洋钻井吸力锚包括吸力锚筒体、套管组件、排水机构和排气机构；所述排水机构和排气机构均与所述筒体腔体连通，所述排水机构和排气机构分别用于将所述筒体腔体的气体和液体排出；所述吸力锚筒体沿轴向设置有筒体腔体，所述吸力锚筒体底部设置有与所述筒体腔体连通的避让开口；所述套管组件沿所述吸力锚筒体轴向方向设置，所述套管组件设置由贯穿其上下两端的钻井通道，所述套管组件的上端贯穿所述吸力锚筒体顶壁，所述套管组件上端较所述吸力锚筒体的上表面向上延伸，所述套管组件上端还设置有钻井安装机构，所述安装机构位于所述吸力锚筒体外，所述钻井安装机构用于与钻井系统可拆卸连接，并将钻井系统安装至所述套管组件的上端，所述钻井通道供钻井系统的钻具组件伸缩活动以及钻具组件的钻井液流动；所述套管组件的下端靠近所述避让开口处设置有预斜段，所述预斜段由上至下逐渐偏离所述套管组件的轴心。

2.如权利要求1所述的海洋钻井吸力锚，其特征在于，所述套管组件包括安装在所述基盘筒体上的表层导管和设于所述表层导管内的预斜套管，所述表层导管的轴线和预斜套管的轴线均与所述基盘筒体的轴线相适配，所述预斜套管的下端管口的高度和所述表层导管下端管口的高度均所述避让开口的高度相配；

3.如权利要求2的所述海洋钻井吸力锚，其特征在于，所述安装机构包括低压井口头和高压井口头；所述低压井口头设置在所述表层导管的上端管口，所述高压井口头设置在所述预斜套管的上端管口。

4.如权利要求1所述的海洋钻井吸力锚，其特征在于，所述海洋钻井吸力锚用于具有土质表层的深海浅层钻井；所述套管组件至少两个，均沿所述套管组件的轴心设置。

5.一种钻井方法，其特征在于，包括钻井系统和权利要求1的所述海洋钻井吸力锚；其钻井时包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的钻井方法，其特征在于，在s2步骤中，所述钻井系统还包括钻井平台，在钻井过程中，海水作为钻井液，钻井液从钻井平台沿钻具组件的钻杆向下从钻头底部喷出冲井，然后钻井液从钻杆和套管间的环形空间向上从套管组件排出到海水中排出，至钻井系统钻至第一阶段设计井深；

7.如权利要求6所述的钻井方法，其特征在于，所述套管组件至少两个，所述钻井系统分别通过所述套管组件钻井，对应形成至少两个目标采油井道，目标采油井道和对应的套管组件形成至少两个用于采油的井口。

8.如权利要求7所述的钻井方法，其特征在于，所述井口至少包括第一井口和第二井口，所述第二井口内安装采油树，并将所述第二井口和第一井口通过高压管线连通。

9.如权利要求8所述的钻井方法，其特征在于，通过水下机器人安装采油树和安装高压管线。

10.如权利要求5至9任意一项所述的钻井方法，其特征在于，还通过水下机器人对行海洋钻井吸力锚安装参数检查。

技术总结
本发明属于海洋钻井技术领域，具体涉及一种海洋钻井吸力锚及钻井方法。本发明包括吸力锚筒体、套管组件、排水机构和排气机构；排水机构和排气机构均与筒体腔体连通，排水机构和排气机构分别用于将筒体腔体的气体和液体排出；套管组件沿吸力锚筒体轴向方向设置，套管组件设置由贯穿其上下两端的钻井通道，套管组件的上端贯穿吸力锚筒体顶壁，套管组件上端较吸力锚筒体的上表面向上延伸，套管组件上端还设置有用于与钻井系统可拆卸连接的钻井安装机构；套管组件的下端靠近避让开口处设置有预斜段，预斜段由上至下逐渐偏离套管组件的轴心。本发明的吸力锚筒体可适用于深海浅层建井，对深海浅层油气资源开发利用更充分。

技术研发人员：刘书杰,罗鸣,马传华,吴艳辉,张磊,刘正,高禹,刘楷,代锐,于辰,于鑫,张翱鹏
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司海南分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15