CN105909180A - 用于水下的可膨胀式隔水导管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于水下的可膨胀式隔水导管，所述用于水下的可膨胀式隔水导管包括：导管本体；套设在所述导管本体之外的遇水膨胀层。在不增加隔水导管尺寸或隔水导管下入深度的情况下显著提高了隔水导管的承载能力，保证了海上钻完井井口的稳定性。本发明在现场施工过程中不改变常规隔水导管的施工流程，可使用常规隔水导管的施工机具和设备，实现施工方法常规化，方便现场作业。本发明可广泛应用于各种海上资源勘探开发领域中。
Description
技术领域
本发明涉及海上资源勘探开发中经常使用的装备和产品，特别是关于一种应用于海上油气勘探开发过程中钻完井井筒使用的隔水导管装备，即一种用于水下的可膨胀式隔水导管。
背景技术
隔水导管是从海上平台下到海底浅层岩土中的一层管子，它是海上钻井和油气生产的第一道关口。其主要功能是隔离海水，形成钻井液循环和油气生产的通道，同时作为海上井口的持力结构。在钻完井作业和油气生产过程中，隔水导管的入泥深度和稳定性对于海上钻完井作业和生产安全至关重要。
在海上油气钻探过程中，隔水导管作为井口持力结构要承受井口载荷(防喷器、井口头、采油树)和内部套管重量等载荷。隔水导管所承受的这些载荷是要通过隔水导管外表面积与海底土之间的摩擦力来提供支持，所以隔水导管承受的载荷越大就需要有足够大的隔水导管外表面积，常规方法就只有通过增大隔水导管外径尺寸或者增加隔水导管在海底土中的入泥深度来实现。如果单从增大隔水导管外径尺寸的方法出发，会增加隔水导管重量，这样就会额外增加了钻完井工程费用。如果单从增加隔水导管入泥深度的方法出发，这样会增加隔水导管使用量，进而额外增加了钻完井工程费用。
综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的隔水导管，要提高隔水导管的承载力会增加钻完井工程费用。
发明内容
本发明提供一种用于水下的可膨胀式隔水导管，以解决现有的隔水导管，要提高隔水导管的承载力会增加钻完井工程费用的问题。
为此，本发明提出一种用于水下的可膨胀式隔水导管，所述用于水下的可膨胀式隔水导管包括：
导管本体；
套设在所述导管本体之外的遇水膨胀层。
进一步地，所述遇水膨胀层通过粘结套设在所述导管本体之外。
进一步地，所述遇水膨胀层的厚度不超过导管本体直径的20％。
进一步地，所述遇水膨胀层的厚度不超过导管本体直径的10％。
进一步地，所述遇水膨胀层的膨胀率为3倍以内。
进一步地，所述导管本体外径为30英寸，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸。
进一步地，所述导管本体外径为20英寸，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸。
进一步地，单根所述导管本体的长度为1米至20米。
进一步地，单根所述导管本体之间的连接方式为：丝扣连接方式、接头连接方式或焊接连接方式。
进一步地，所述遇水膨胀层的材质为膨胀橡胶或膨胀塑料，或者膨胀层材料组成组分：橡胶基质、棉纤维、吸水树脂、白炭黑、增塑剂、防老化剂、促进剂。橡胶基质为丁基橡胶、丁晴橡胶，重量含量42％，吸水树脂为聚丙烯酸钠，重量含量31％，增塑剂为不饱和脂肪酸锌皂，重量含量8％，防老化剂为甲基二氢化喹啉聚合体，重量含量5％，促进剂为环己基苯并噻唑次磺酰胺，重量含量5％，其它重量含量9％。。
当隔水导管下入到水底或海底土层后，隔水导管的遇水膨胀层在遇到水介质一定延迟时间后，自动发生膨胀，实现增大隔水导管外径尺寸效果，在不增加隔水导管深度情况下提高了隔水导管承载能力。
由于采取以上技术方案，本发明具有以下优点：
1、本发明采用的可膨胀式隔水导管，在不增加隔水导管尺寸或隔水导管下入深度的情况下显著提高了隔水导管的承载能力，保证了海上钻完井井口的稳定性。
2、本发明采用的可膨胀式隔水导管，在现场施工过程中不改变常规隔水导管的施工流程，可使用常规隔水导管的施工机具和设备，实现施工方法常规化，方便现场作业。
3、本发明采用的可膨胀式隔水导管，在为井口提供同样支持力前提下，与普通隔水导管相比，可节约隔水导管重量达30％以上，从而节约了海上钻完井工程费用。
本发明可广泛应用于各种海上资源勘探开发领域中。
附图说明
图1为本发明的用于水下的可膨胀式隔水导管的结构示意图；
图2为本发明的用于水下的可膨胀式隔水导管的安装示意图。
附图标号说明：
1导管本体 2遇水膨胀层 3导管空腔 5海底土层 6水下井口装置 7隔水管 8海面 9泥线 10用于水下的可膨胀式隔水导管
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
如图1所示根据本发明实施例的用于水下的可膨胀式隔水导管10包括：导管本体1和套设在所述导管本体之外的遇水膨胀层2。导管本体1具有导管空腔3或导管环空。使用时，当隔水导管10下入到水底或海底土层5后，隔水导管的遇水膨胀层2在遇到水介质一定延迟时间后，自动发生膨胀，实现增大隔水导管外径尺寸效果，在不增加隔水导管深度情况下提高了隔水导管承载能力。与普通表层导管相比，用于水下的可膨胀式隔水导管10的导管本体1内径尺寸不变，而表层导管壁厚(即导管本体1壁厚)可以适当减少(最大可减少为普通壁厚的50％)，实现减少表层导管本体重量的效果，节约隔水导管工程费用。
进一步地，所述遇水膨胀层2通过粘结套设在所述导管本体1之外，这样，能够适应水下遇水膨胀的需要，而且连接制作方便。其中，遇水膨胀层2具有比较好的粘结强度和抗拉性能，以便与导管本体1粘结牢固，并能够承受与海底土5之间的摩擦力。
进一步地，所述遇水膨胀层的膨胀率为3倍以内，即遇水膨胀层2遇水膨胀后的径向尺寸是遇水前的径向尺寸的3倍以内，以得到合适的水下膨胀效果。
进一步地，所述遇水膨胀层2的厚度不超过导管本体1直径的20％，主要目的是方便表层导管(或导管本体，或隔水导管10)下入施工。这种比例和结构的隔水导管10，适合于用于深水油气钻探。
进一步地，所述导管本体1外径例如为30英寸(76.2cm)，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸(2.54cm)，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸(7.62cm)，即膨胀后表层导管外径可达36英寸(91.44cm)。这个尺寸适合于用于深水油气钻探，能够减少表层导管本体重量的效果，节约表层导管工程费用。
进一步地，所述遇水膨胀层2的厚度不超过导管本体直径1的10％。这种比例和结构的隔水导管10，适合于用于浅水油气钻探，方便表层导管(或导管本体，或隔水导管10)下入施工。
进一步地，所述导管本体1外径例如为20英寸(50.8cm)，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸2.54cm)，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸(7.62cm)，即膨胀后表层导管外径可达26英寸(66.04cm)。这个尺寸适合于用于浅水油气钻探，能够减少表层导管本体重量的效果，节约表层导管工程费用。
进一步地，单根所述导管本体的长度为1米至20米。用于水下的可膨胀式隔水导管10长度可视现场施工要求可做成1米至20米范围内的单根长度。多个单根的用于水下的可膨胀式隔水导管10连接起来形成整个的用于水下的可膨胀式隔水导管，或者说，整个的用于水下的可膨胀式隔水导管采用分体式制作或分体式结构，整个的用于水下的可膨胀式隔水导管由单根的用于水下的可膨胀式隔水导管10或可膨胀式隔水导管单元连接形成。这样，便于制作，便于下入水中。
进一步地，单根所述导管本体10之间的连接方式为：丝扣连接方式、接头连接方式或快速接头连接方式、或焊接连接方式，以便形成稳定的连接。例如，如图1所示，导管本体1的顶部露出在遇水膨胀层2之外，以便加工螺纹或丝扣，或加工、连接接头或焊接。
进一步地，所述遇水膨胀层2的材质为膨胀橡胶或膨胀塑料，或者膨胀层材料组成组分：橡胶基质、棉纤维、吸水树脂、白炭黑、增塑剂、防老化剂、促进剂。橡胶基质为丁基橡胶、丁晴橡胶，吸水树脂为聚丙烯酸钠，增塑剂为不饱和脂肪酸锌皂，防老化剂为甲基二氢化喹啉聚合体，促进剂为环己基苯并噻唑次磺酰胺等。这些材料可以在遇到水介质一定延迟时间后，自动发生膨胀作用，发生膨胀的时间可以通过向这些材料中添加处理剂来调整，一般时间可控制在4小时至12小时。
如图2所示，在海底安装位置顺序是带膨胀材料的表层导管(可膨胀式隔水导管10)下入深度范围为：从海面或水面8之下的海底泥线9至表层导管设计的下入深度，而位于海底泥线9以上至水下井口装置6这个长度段使用不带膨胀材料的普通表层导管(即普通的隔水管7)。这样，可以节省海底泥线9以上的表层导管的成本。
本发明可广泛应用于各种海上资源勘探开发领域中。本发明能够在不增加隔水导管尺寸或下入深度的情况下大幅度提高了隔水导管的承载能力。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述用于水下的可膨胀式隔水导管包括：
导管本体；
套设在所述导管本体之外的遇水膨胀层。
2.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述遇水膨胀层通过粘结套设在所述导管本体之外。
3.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述遇水膨胀层的厚度不超过导管本体直径的20％。
4.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述遇水膨胀层的厚度不超过导管本体直径的10％。
5.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述遇水膨胀层的膨胀率为3倍以内。
6.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述导管本体外径为30英寸，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸。
7.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述导管本体外径为20英寸，遇水前，所述遇水膨胀层的厚度为1英寸，遇水后，所述遇水膨胀层的厚度为3英寸。
8.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，单根所述导管本体的长度为1米至20米。
9.如权利要求8所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，单根所述导管本体之间的连接方式为：丝扣连接方式、接头连接方式或焊接连接方式。
10.如权利要求1所述的用于水下的可膨胀式隔水导管，其特征在于，所述遇水膨胀层的材质为膨胀橡胶或膨胀塑料，或者膨胀层材料组成组分：橡胶基质、棉纤维、吸水树脂、白炭黑、增塑剂、防老化剂、促进剂。
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