CN107859504B - 一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，涉及深水天然气水合物开采技术领域。它包括沿竖直方向设置的导管本体；导管本体内壁下部固定连接有保护壳；保护壳内固定安装有重力加速度传感器；导管本体下部沿圆周方向均匀开有通槽；通槽沿竖直方向设置；导管本体内壁下部沿圆周方向均匀分布有主支撑装置；所述主支撑装置与通槽一一对应。本发明的有益效果是：其能够在导管本体下降到指定深度时，支撑装置弹出，提高导管的极限承载力，从而有效防止导管本体下沉。

Description

一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管
技术领域
本发明涉及深水天然气水合物开采技术领域。
背景技术
2017年5月，中国南海神狐海域天然气水合物试采成功。
然而天然气水合物试采井口的纵向稳定性具有较大的风险，容易出现下沉的风险。其原因在于水合物富集层埋深较浅，通常100-140m。而常规深水油气井的富集层埋深可达到500-600m。由于天然气水合物储层埋深较浅，上覆地层沉积过程复杂，严重影响到井身结构的下深设计，导管及套管下入深度不足可能难以承担水下井口与防喷器的重量，进而导致井口下沉的风险，这对水合物试采作业井口稳定性和导管承载能力提出了更高的要求。因此提供一种高承载性能的导管，在有限下深空间内增加天然气水合物试采作业过程中导管的承载能力具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，其能够在导管本体下降到指定深度时，将导管本体与周围土壤进行支撑，从而有效防止导管本体下沉。
本发明采用的技术方案是：提供一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，包括沿竖直方向设置的导管本体；导管本体内壁下部固定连接有保护壳；保护壳内固定安装有重力加速度传感器；导管本体下部沿圆周方向均匀开有通槽；通槽沿竖直方向设置；导管本体内壁下部沿圆周方向均匀分布有主支撑装置；所述主支撑装置与通槽一一对应；
所述的主支撑装置包括与导管本体外壁固定连接的挡片；挡片与通槽一一对应密封连接；导管本体内壁上固定连接有安装壳；安装壳内固定安装有电磁冲锤；电磁冲锤的输出端水平穿过导管本体外壁；通槽内设置有支撑腿；支撑腿上端与通槽上部的两侧壁在竖直方向上通过转轴连接；支撑腿与安装壳之间设置有压簧；压簧一端与支撑腿下部内侧壁固定连接，另一端与安装壳内壁固定连接；所述重力加速度传感器的信号输出端与微处理器相连；微处理器的信号输出端与电磁冲锤相连。
进一步优化本技术方案，一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管的导管本体上端套接固定有框架体；框架体左右两侧分别固定有竖直向下的桩腿；桩腿下部沿圆周方向均匀分布有辅助支撑装置；所述辅助支撑装置与主支撑装置结构一致。
进一步优化本技术方案，一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管的通槽内上端固定连接有限位块。
本发明的有益效果在于：
1、挡片能够起到对支撑腿和电磁冲锤的保护作用，避免支撑腿和电磁冲锤直接暴露，从而方便导管本体的下管过程；支撑腿能够起到将导管本体与周围土壤支撑的效果，防止导管本体下沉；电磁冲锤能够将挡片击破，通过压簧的弹力作用使支撑腿撑开；重力加速度传感器能够检测导管本体重力加速度的改变，从而通过微处理器的作用控制电磁冲锤工作；保护壳起到对重力加速度传感器的保护作用，避免下管过程中重力加速度传感器受到损伤。
2、框架体能够将桩腿与导管本体连接起来；桩腿位于导管两侧，打入土壤时能够挤压土壤，提高导管本体的承载能力，同时通过框架体的作用提高对导管本体的支撑效果；辅助支撑装置与主支撑装置结构一致，能够将桩腿与土壤之间进行支撑，再次提高了对导管本体的支撑效果。
3、通槽内上端固定连接有限位块，通过限位块能够对支撑腿撑开的角度进行限定，从而提高支撑腿的支撑效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为主支撑装置处分解结构示意图；
图3为工作状态时主支撑装置的结构示意图；
图4为本发明的逻辑电路框图。
图中，1、导管本体；2、保护壳；3、重力加速度传感器；4、挡片；5、电磁冲锤；6、支撑腿；7、压簧；8、框架体；9、桩腿；10、限位块；11、通槽；12、安装壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示，一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，包括沿竖直方向设置的导管本体1；导管本体1内壁下部固定连接有保护壳2；保护壳2内固定安装有重力加速度传感器3；导管本体1下部沿圆周方向均匀开有通槽11；通槽11沿竖直方向设置；导管本体1内壁下部沿圆周方向均匀分布有主支撑装置；所述主支撑装置与通槽11一一对应；所述的主支撑装置包括与导管本体1外壁固定连接的挡片4；挡片4与通槽11一一对应密封连接；导管本体1内壁上固定连接有安装壳12；安装壳12内固定安装有电磁冲锤5；电磁冲锤5的输出端水平穿过导管本体1外壁；通槽11内设置有支撑腿6；支撑腿6上端与通槽11上部的两侧壁在竖直方向上通过转轴连接；支撑腿6与安装壳12之间设置有压簧7；压簧7一端与支撑腿6下部内侧壁固定连接，另一端与安装壳12内壁固定连接；所述重力加速度传感器3的信号输出端与微处理器相连；微处理器的信号输出端与电磁冲锤5相连；导管本体1上端套接固定有框架体8；框架体8左右两侧分别固定有竖直向下的桩腿9；桩腿9下部沿圆周方向均匀分布有辅助支撑装置；所述辅助支撑装置与主支撑装置结构一致；通槽11内上端固定连接有限位块10。
作业平台起吊装置吊起本发明进行下放操作，在导管本体未到达指定深度时，起吊装置下管过程平稳；当下管到指定深度之后，工人控制起吊装置指定时间内往复向上提拉三次导管本体1，如图4所示，此过程中重力加速度传感器3检测到重力加速度的变化，并依次作为信号，当导管本体1第四次下落时，重力加速度传感器3检测到重力加速度的再次变化，此时重力加速度传感器3向微处理器发出信号，微处理器发出指令使电磁冲锤5工作，电磁冲锤5即可击破挡片4；如图3所示，此时没有了挡片4的限制，通过压簧7的弹力作用，支撑腿6即被撑开，支撑腿6下端插入土壤中，有效地对导管本体1和桩腿9进行了支撑。
本实施例中，挡片4采用强度高，但韧性差的材料，例如高碳铁；在下管过程中，高强度的特性能够避免土壤挤压导致挡片4变形；韧性差的特性则使挡片4不耐冲击，在受到较大的冲击力时，会导致挡片4的碎裂。电磁冲锤5的作用是通过电磁的作用提供一个快速冲击力，因此通过电磁冲锤5能够在瞬间对挡片4内的一点提供一个很大的冲击力，挡片4无法承受，因此挡片4全面碎裂，此时支撑腿6即可发挥支撑作用。电磁冲锤5为公知的常用元器件，因此本实施例中不对其具体结构详细解释。

Claims (3)

1.一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，包括沿竖直方向设置的导管本体(1)；其特征在于：导管本体(1)内壁下部固定连接有保护壳(2)；保护壳(2)内固定安装有重力加速度传感器(3)；导管本体(1)下部沿圆周方向均匀开有通槽(11)；通槽(11)沿竖直方向设置；导管本体(1)内壁下部沿圆周方向均匀分布有主支撑装置；所述主支撑装置与通槽(11)一一对应；
所述的主支撑装置包括与导管本体(1)外壁固定连接的挡片(4)；挡片(4)与通槽(11)一一对应密封连接；导管本体(1)内壁上固定连接有安装壳(12)；安装壳(12)内固定安装有电磁冲锤(5)；电磁冲锤(5)的输出端水平穿过导管本体(1)外壁；通槽(11)内设置有支撑腿(6)；支撑腿(6)上端与通槽(11)上部的两侧壁在竖直方向上通过转轴连接；支撑腿(6)与安装壳(12)之间设置有压簧(7)；压簧(7)一端与支撑腿(6)下部内侧壁固定连接，另一端与安装壳(12)内壁固定连接；所述重力加速度传感器(3)的信号输出端与微处理器相连；微处理器的信号输出端与电磁冲锤(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，其特征在于：导管本体(1)上端套接固定有框架体(8)；框架体(8)左右两侧分别固定有竖直向下的桩腿(9)；桩腿(9)下部沿圆周方向均匀分布有辅助支撑装置；所述辅助支撑装置与主支撑装置结构一致。
3.根据权利要求1所述的一种适用于深水天然气水合物试采的高承载性能导管，其特征在于：通槽(11)内上端固定连接有限位块(10)。
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Assignee: DONGYING SHENGLI HUI-YAN PETROLEUM EQUIPMENT Co.,Ltd.

Assignor: CHINA University OF PETROLEUM (EAST CHINA)

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Denomination of invention: High-loading performance conduit suitable for deepwater natural gas hydrate test production

Granted publication date: 20190201

License type: Common License

Record date: 20190620

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Granted publication date: 20190201

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