CN105672949A - 一种用于tlp的水下钻井基盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于TLP的水下钻井基盘，包括基盘主结构体、导向绳定位系统和机械导向筒，导向绳定位系统和机械导向筒安装在基盘主结构体上，机械导向筒采用快速拆卸式结构。本发明中TLP水下井口基盘是TLP钻井必须的基础设施，本发明设计了可快速拆卸的机械导向筒，在完成钻井后，将导向筒拆卸释放约束。它结合钢结构、可拆卸机械导向、执行钻井套管导向和安装立管头导向等功能。它的设计是为解决TLP钻井定位导向同时满足保持水下立管头永久在位工况下需要柔性支撑的功能要求，具有满足特定条件下钻井要求功能，提高钻井套管插入和水下作业效率的特点。
Description
技术领域
本发明公开一种钻井基盘，特别是一种用于TLP的水下钻井基盘，其为一种应用于深海石油开采TLP平台钻井过程井位导向定位和井口支撑结构，属于海洋装备技术领域。
背景技术
随着社会的发展和科学技术的进步，人类社会对能源的需求越来越大。当陆上油气资源经过长时期、大规模的开发之后，世界范围的油气勘探与开发转向了资源丰富的海洋，而海洋石油在浅海部分经过20多年的开采技术成熟，开发基本已覆盖已发现区块，海洋石油开发近年逐步走向深海，深海才是海洋石油真正的舞台。张力腿平台(简称：TLP-TensionLegPlatform)作为超深水（300-500米水深）典型平台，安装、钻井、采油都需要面对深海恶劣的海洋环境条件，深水区域的海洋表面环境条件、深水带来海流荷载、深水水压条件对设备限制条件、基础和上部结构的长距离连接安装都是TLP以及其附属或辅助设施设计要面对并慎重考虑的条件。如何使海洋平台安全可靠的安装，使海上油气资源开发更高效、更经济，对深海海洋油气的开采具有十分重要的意义。随着海洋石油往深海的发展的脚步加快，将有越来越多的TLP形式的深水平台使用于南海和东海海域，而TLP钻井需要针对深水条件的TLP钻井基盘解决深水安装固定套管和立管。
传统的井口基盘在隔水套管安装后，不考虑导向筒约束释放，而且浅水的钻井套管、隔水套管导向条件要求不高，一般仅考虑一级导向可满足，而TLP井口基盘面对的是深水钻井以及深水概念水下连接，首先，下入的隔水导管或钻井导管细长（柔度大），导管从平台上下入海底300-500米深度，有各层水流的影响，要将导管下入海底既定的位置，传统的基盘无法满足要求；其次，深水细长管在永久在位工况下需要保持动态柔性，以释放连接头的内应力，避免疲劳。传统基盘的导向筒是无法拆卸的，无法释放约束，不满足TLP深水钻井功能要求。
发明内容
针对上述提到的现有技术中的基盘在隔水套管安装后，无法释放导向筒约束的缺点，本发明提供一种用于TLP的水下钻井基盘，其针对深水导管安装功能进行了改进和升级，采用新的安装方法满足深水条件的导管安装，并同时满足导管约束释放功能，很好的解决了传统基盘不能满足TLP深水钻井的问题。
本发明还为TLP深水钻井，提供两级导向定位，一级粗导向：TLP平台上将导向绳穿入钻井导管或隔水导管上的导向臂，张拉导向绳系统，将导管头顺着导向绳滑到机械导向筒上端附近；二级精导向：导管通过导向筒的喇叭口进入到导向筒内（导向筒长度和间隙是根据深水钻井要求的定位精度进行设计的，用于限制导管的角度和位置），通过导向筒对导管的限制，导管头能精确的下到海底指定井位位置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种用于TLP的水下钻井基盘，基盘包括基盘主结构体、导向绳定位系统和机械导向筒，导向绳定位系统和机械导向筒安装在基盘主结构体上，机械导向筒采用快速拆卸式结构。
本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
所述的基盘主结构体包括桩基导向套和主框架结构，桩基导向套固定安装在主框架结构上。
所述的机械导向筒包括导向筒半瓦、支撑柱和连接节点，导向筒半瓦为分开两半式结构，两半拼合起来形成机械导向筒的导向部分，每个导向筒半瓦上都固定连接有一个支撑柱，支撑柱端头处通过连接节点与主框架结构安装在一起。
所述的连接节点包括安装板和销轴，安装板固定安装在主框架结构上，销轴固定安装在支撑柱上，通过销轴将支撑柱与安装板安装在一起，支撑柱能够相对于安装板转动。
所述的安装板侧边设有用于安装/拆卸销轴用的开口。
所述的主框架结构上固定安装有用于对支撑柱起到辅助支撑作用的支撑板。
所述的导向筒半瓦对接边缘位置处固定安装有固定机构。
所述的固定机构上开设有第一固定槽和第二固定槽。
所述的导向绳定位系统包括导向母接头和导向杆，导向母接头和导向杆固定安装在一起，导向杆底部固定安装在主框架结构上，导向母接头固定安装在导向杆顶部，导向母接头顶部设有导向斜面。
所述的导向母接头内部设有卡接台阶。
本发明的有益效果是：本发明中TLP水下井口基盘是TLP钻井必须的基础设施，其为保证深水钻井定位导向和隔水管下入导向，设计了二级导向，对于约束释放，导向筒作为限制机构如果永久固定在基盘上，使用工况下则对隔水导管进行约束，提高了导管的刚度，不利于连接头的内应力释放，针对此，TLP水下井口基盘设计了可快速拆卸的机械导向筒（简称导向筒），在完成钻井后，将导向筒拆卸释放约束。它结合钢结构、可拆卸机械导向、执行钻井套管导向和安装立管头导向等功能。它的设计是为解决TLP钻井定位导向同时满足保持水下立管头永久在位工况下需要柔性支撑的功能要求，具有满足特定条件下钻井要求功能，提高钻井套管插入和水下作业效率的特点。
下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图。
图2为图1的A局部放大结构示意图。
图3为本发明导向绳定位系统结构示意图。
图4为本发明导向绳系统结构示意图。
图5为本发明导向绳定位前结构示意图。
图6为本发明导向绳定位中结构示意图。
图7为本发明导向绳定位完成后结构示意图。
图中，1-基盘主结构体，11-钢桩桩基，12-主框架结构，13-桩基导向套，2-导向绳系统，21-导向母接头，22-导向杆，23-卡头，24-导向公接头，25-导向钢丝绳，26-钢丝绳张拉器，27-第一滑轮，28-第二滑轮，29-升沉补偿器，3-机械导向筒，31-导向筒半瓦，32-支撑柱，33-安装板，34-支撑板，35-销轴，36-开口，37-固定机构，38-第一固定槽，39-第二固定槽，4-海平面，5-海底泥面。
具体实施方式
本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
请参看附图1和附图2，本发明主要包括基盘主结构体1、导向绳定位系统和机械导向筒3，导向绳定位系统和机械导向筒3安装在基盘主结构体1上。本实施例中，基盘主结构体1主要包括桩基导向套13和主框架结构12，桩基导向套13固定安装在主框架结构12上，桩基导向套13用于插装钢桩桩基11，主框架结构12的主要作用是为导向绳系统2和机械导向筒3提供连接和支撑的作用。钢桩桩基11（非本发明部分）是基盘主结构体1的基础，钢桩桩基11插入海底泥面5以下，通过桩筒灌浆与主框架结构12连接为一体，为基盘主结构体1提供支撑基础。
本实施例中，机械导向筒3用于对导向杆进行定位导向。机械导向筒3采用快速拆卸式结构，机械导向筒3主要包括导向筒半瓦31、支撑柱32和连接节点，本实施例中，导向筒半瓦31是分开两半式结构，两半拼合起来形成机械导向筒3的导向部分，使用时通过连接件连接，使用后快速拆卸。本实施例中，每个导向筒半瓦31上都固定连接有一个支撑柱32，通过支撑柱32将导向筒半瓦31与基盘主结构体1连接在一起，本实施例中，在支撑柱32端头处通过连接节点与基盘主结构体1的主框架结构12安装在一起。本实施例中，连接节点主要包括安装板33和销轴35，安装板33固定安装在主框架结构12上，销轴35固定安装在支撑柱32上，通过销轴35将支撑柱32与安装板33安装在一起，使支撑柱32可相对于安装板33转动，从而实现导向筒半瓦31的开合。本实施例中，在安装板33侧边设有开口36，使销轴35可从开口36处安装，方便拆卸。本实施例中，在主框架结构12上固定安装支撑板34，对支撑柱32起到辅助支撑作用。本实施例中，在导向筒半瓦31对接边缘位置处固定安装有固定机构37，固定机构37上开设有第一固定槽38和第二固定槽39，用于将两个导向筒半瓦31固定安装在一起。
请结合参看附图3，导向绳定位系统主要包括导向母接头21和导向杆22，导向母接头21和导向杆22固定安装在一起，导向杆22底部固定安装在主框架结构12上，导向母接头21固定安装在导向杆22顶部，导向母接头21顶部设有导向斜面（图中未标出），方便导向公接头24插入，导向母接头21内部设有卡接台阶。使用时，导向母接头21与导向公接头24配合使用，导向公接头24顶部连接有导向钢丝绳25，导向公接头24靠下方中间位置处设有向两侧伸出的卡头23，当导向公接头24插入导向母接头21内后，卡头23卡接在导向母接头21内部的卡接台阶处，使其不会自己脱出。
本实施例中，导向绳定位系统结合导向公接头24、导向钢丝绳25、钢丝绳张拉器26、第一滑轮27、第二滑轮28和升沉补偿器29共同构成导向绳系统，导向绳系统主要作用是将导向钢丝绳25在TLP平台和井口基盘之间连接，通过钢丝绳张拉器26和升沉补偿器29将导向钢丝绳25绷紧建立导向通道，将导管头导到基盘上方。
请结合参看附图4至附图7，本发明在安装使用时，包括下述步骤：
（1）、在陆地上制造好基盘的主框架结构12；
（2）、在主框架结构12上安装上快速拆卸机械导向筒3以及初定位安装导向绳系统2的基盘部分构件；
（3）、将快速拆卸机械导向筒3锁紧；
（4）、将基盘整体下放到海底指定位置；
（5）、将钢桩桩基11打入海底，灌浆进行连接；
（6）、需要钻井时，连接好导向绳系统2；
（7）、ROV在水下将导向公接头24插入基盘上的指定导向母接头21，将导向钢丝绳25张紧；
（8）、导管头端带着导向杆，顺着导向钢丝绳25下入基盘上方；
（9）、导管头滑入导向筒3，通过导向筒3的限位，导管精确下入指定准确位置；
（10）、钻井完后，解开机械导向筒3锁紧，拆卸机械导向筒3。
本发明中TLP水下井口基盘是TLP钻井必须的基础设施，其为保证深水钻井定位导向和隔水管下入导向，设计了二级导向，对于约束释放，导向筒作为限制机构如果永久固定在基盘上，使用工况下则对隔水导管进行约束，提高了导管的刚度，不利于连接头的内应力释放，针对此，TLP水下井口基盘设计了可快速拆卸的机械导向筒（简称导向筒），在完成钻井后，将导向筒拆卸释放约束。它结合钢结构、可拆卸机械导向、执行钻井套管导向和安装立管头导向等功能。它的设计是为解决TLP钻井定位导向同时满足保持水下立管头永久在位工况下需要柔性支撑的功能要求，具有满足特定条件下钻井要求功能，提高钻井套管插入和水下作业效率的特点。
Claims (10)
1.一种用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的基盘包括基盘主结构体、导向绳定位系统和机械导向筒，导向绳定位系统和机械导向筒安装在基盘主结构体上，机械导向筒采用快速拆卸式结构。
2.根据权利要求1所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的基盘主结构体包括桩基导向套和主框架结构，桩基导向套固定安装在主框架结构上。
3.根据权利要求1或2所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的机械导向筒包括导向筒半瓦、支撑柱和连接节点，导向筒半瓦为分开两半式结构，两半拼合起来形成机械导向筒的导向部分，每个导向筒半瓦上都固定连接有一个支撑柱，支撑柱端头处通过连接节点与主框架结构安装在一起。
4.根据权利要求3所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的连接节点包括安装板和销轴，安装板固定安装在主框架结构上，销轴固定安装在支撑柱上，通过销轴将支撑柱与安装板安装在一起，支撑柱能够相对于安装板转动。
5.根据权利要求4所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的安装板侧边设有用于安装/拆卸销轴用的开口。
6.根据权利要求3所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的主框架结构上固定安装有用于对支撑柱起到辅助支撑作用的支撑板。
7.根据权利要求3所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的导向筒半瓦对接边缘位置处固定安装有固定机构。
8.根据权利要求7所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的固定机构上开设有第一固定槽和第二固定槽。
9.根据权利要求1或2所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的导向绳定位系统包括导向母接头和导向杆，导向母接头和导向杆固定安装在一起，导向杆底部固定安装在主框架结构上，导向母接头固定安装在导向杆顶部，导向母接头顶部设有导向斜面。
10.根据权利要求9所述的用于TLP的水下钻井基盘，其特征是：所述的导向母接头内部设有卡接台阶。
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Address after: 100010 mailbox 4705, 25 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Beijing Co-patentee after: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Patentee after: China Offshore Oil Group Co., Ltd. Co-patentee after: Energy development equipment technology Co., Ltd of CNOOC Address before: 100010 mailbox 4705, 25 Chaoyangmen North Street, Dongcheng District, Beijing Co-patentee before: CNOOC Energy Development Co., Ltd. Patentee before: China National Offshore Oil Corporation Co-patentee before: Energy development equipment technology Co., Ltd of CNOOC |
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