CN102400652A

CN102400652A - 一种自适应地层环境的管鞋

Info

Publication number: CN102400652A
Application number: CN2011103911188A
Authority: CN
Inventors: 杨智恺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种自适应地层环境的管鞋，所述管鞋包括能够分离地连接在一起的上部管鞋和下部管鞋，所述下部管鞋的底部为带有一定角度倾角的斜切式结构，所述下部管鞋套设于所述上部管鞋外周，且同心布置，构成组合式管鞋。本发明可以实现在上部较软地层由下部管鞋工作，具有较好导向性；在较硬地层中由上部管鞋工作，具有更好的通过性，并且不损伤管鞋和隔水导管本体。本发明可广泛应用于各种石油勘探开发领域和基础施工行业中。

Description

一种自适应地层环境的管鞋

技术领域

本发明涉及一种沉桩施工设备，特别是关于一种应用于海上石油勘探开发过程中与隔水导管连接使用的自适应地层环境的管鞋。

背景技术

在海上石油勘探开发过程中，隔水导管管鞋是一个非常重要的部件，对隔水导管的顺利下入起着非常重要的作用。

现有的导管鞋主要有两种，一种是底部带有倾角的管鞋，如图2所示，这种管鞋具有较好的导向性，能够在通过较软的土层时更好的控制隔水导管方向，但由于底部带有倾角，在其通过较硬地层时可能被损伤，从而使得隔水导管下入困难；另外一种是底部带有牙齿的管鞋，如图3所示，这种管鞋最大的优点就是可以在不损伤管鞋和隔水导管本体的情况下顺利地通过较硬地层，但缺点是在隔水导管刚下入时通过较软地层不具备控制下入方向的功能。

由此可见，现有的管鞋不能满足适应不同地层的使用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种自适应地层环境的管鞋，其能在下入过程中通过不同地层时有更强的适应能力，在通过软地层时有较好的导向性，在通过较硬地层时有更好的通过性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明为一种自适应地层环境的管鞋，该管鞋包括能够分离地连接在一起的上部管鞋和下部管鞋，所述下部管鞋的底部为带有一定角度倾角的斜切式结构，下部管鞋套设于上部管鞋外周，且同心布置，构成组合式管鞋。当隔水导管打入到上部较软地层时由下部管鞋工作，具有较好导向性；在较硬地层中由上部管鞋工作，具有更好的贯入性，并且不损伤管鞋和隔水导管本体。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明采用两层管鞋组合结构模式，通过一定数量剪切销钉连接(通常每90度一个)，根据地层计算所需销钉尺寸，最终使得在管鞋下入快到较硬地层之前销钉发生剪切，使带有牙齿的上部管鞋开始工作。

2、在较软地层中通过时，使用下部带有倾角的管鞋，使其在地层中通过具有更好导向性。

3、在较硬地层中通过时，使用上部带有牙齿的管鞋，使其不损伤管鞋情况下在地层中具有较好通过性。

4、由于上部管鞋外侧带有一定数量的加强筋，在下部管鞋内部相应位置开有相同数量的槽口，在销钉剪切后，上部管鞋通过下部管鞋进入工作状态，下部管鞋套在上部管鞋外最终留在地层中。

由上述可知，本发明的管鞋能够自适应地层环境，可广泛应用于各种石油勘探开发领域中。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施实例的整体结构示意图。

图2是现有底部带有倾角的导管管鞋结构示意图。

图3是现有底部带有牙齿的导管管鞋结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种自适应地层环境的管鞋，该管鞋包括能够分离地连接在一起的上部管鞋和下部管鞋，所述下部管鞋的底部带有一定角度倾角，所述下部管鞋套设于所述上部管鞋外周，且同心布置，构成组合式管鞋。该上部管鞋的底部和下部管鞋的顶部通过可分离结构相连接，使得在管鞋下入到较硬地层时该分离结构能够断开，使下部管鞋脱离上部管鞋而留在土层中，上部管鞋开始工作。下部管鞋和上部管鞋的组合式结构可以实现在上部较软地层由下部管鞋工作，具有较好导向性；在较硬地层中有上部管鞋工作，具有更好的通过性，并且不损伤管鞋和隔水导管本体，由此可知，本发明具有地层自适应性，可广泛应用于各种石油勘探开发领域中。

所述上部管鞋的下部和下部管鞋的上部通过多个剪切销钉连接在一起，所述销钉的尺寸使得，在管鞋下入到较硬地层时销钉发生剪切，使带有牙齿的上部管鞋开始工作。

为了便于准确理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，其为本发明的一具体实施例的结构示意图，该管鞋为应用于海上石油勘探开发过程中与隔水导管连接使用的隔水导管管鞋。该管鞋设置有上下两部分管鞋，其中，下部管鞋1为底部带有45度倾角的斜切式结构，其底端面构成椭圆形；上部管鞋2底端均匀设有一定数量牙齿6，牙齿的数量例如在40-60个之间。下部管鞋1套在上部管鞋2上，并通过剪切销钉7连接，通常该销钉的直径在Φ8-40mm之间，下部管鞋1的内壁开有一定数量的导向槽3，上部管鞋2外周对应布设有相同数量的加强筋4，使销钉7剪切后，该下部管鞋1可以通过各导向槽3顺着上部管鞋2的加强筋4滑动，并沿槽口通过上部管鞋2，从而留在土层中。该上部管鞋2外周的加强筋4通常数量范围为20-30个(是个数)，该上部管鞋2的内层较佳布置有带有折线状的加强筋5，通常数量范围为6-10；另外，考虑到下入地层时，上部管鞋2底部的受力最大，故该加强筋5至少分布于该上部管鞋2的下部，以加强该部位的强度。

通常地，下部管鞋1底部倾角的取值范围为30°～60°，经实验证明，当倾角为45°时，能使本发明的管鞋具有最佳的导向性能，因此，本实施例中该下部管鞋采用45°倾角的斜切式结构。

本发明在使用时，由于下部管鞋1在通过上部较软地层时拥有较好的导向性，当管鞋下入到较硬地层时，剪切销钉7发生剪切，上部管鞋2通过下部管鞋1外侧使下部管鞋1留在土层中，上部管鞋2继续工作，进入较硬地层，由于上部管鞋2带有一定数量坚硬的牙齿6，并且外侧布置有加强筋4，内侧布置有加强筋5，从而可以使隔水导管无损伤地通过较硬地层，并下入到设计深度；并且由于下部管鞋1和上部管鞋2之间具有很好的尺寸匹配特性(下部管鞋1的内径和上部管鞋2的外径尺寸相同，并且下部管鞋1的壁厚较薄，壁厚为12.7mm-25.4mm之间)，从而使得下入过程中有利于导管周土体扩散，不会造成管鞋的泥土堵塞现象。因此本发明的管鞋能使隔水导管适应不同地层并且无损伤地顺利下入到设计深度中，缩小了海上施工的时间，并降低了施工成本。

本发明不仅能够应用于海上石油勘探开发过程中与隔水导管连接使用，而且还可应用于其他基础施工中(陆地打桩作业作桩鞋使用)。

上述各实施例中，还可以在结构和连接上有其它变化，除了销钉方式连接外，还可以采用其它的分离式锁定结构(如可以采用卡簧式连接方式)，实现上部管鞋和下部管鞋之间的锁定和分离，再例如，上部管鞋和下部管鞋的剪切销钉尺寸是可以变化的，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述管鞋包括能够分离地连接在一起的上部管鞋和下部管鞋，所述下部管鞋的底部为具有一倾角的斜切式结构，所述下部管鞋套设于所述上部管鞋外周，且同心布置，构成组合式管鞋。

2.如权利要求1所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述上部管鞋的底端沿圆周方向均匀设有一定数量的牙齿。

3.如权利要求2所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述上部管鞋的下部和下部管鞋的上部通过多个剪切销钉连接在一起，所述销钉的尺寸使得，在管鞋下入到较硬地层时销钉发生剪切，使带有牙齿的上部管鞋开始工作。

4.如权利要求1所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述上部管鞋的外周设置有一定数量的导向加强筋，所述下部管鞋的内周设置有相同数量的导向槽，且各导向加强筋与导向槽的位置相对应。

5.如权利要求1所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述上部管鞋的内周设置有折线状的加强筋，所述加强筋的宽度为6-10mm。

6.如权利要求1所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述下部管鞋底部的倾角的取值范围为30°～60°。

7.如权利要求1所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述下部管鞋底部的倾角为45°。

8.如权利要求1至7任一项所述的一种自适应地层环境的管鞋，其特征在于，所述管鞋为应用于海上石油勘探开发过程中与隔水导管连接使用的隔水导管管鞋。