CN108301790A - 一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置及应用方法，该装置包括螺栓、桩腿、桩腿套筒、连接件、快速连接扣、千斤顶、两半式套管套筒和弧形扶正块，所述的两半式套管套筒通过对接两端的快速连接扣扣合连接形成一个完整的圆环套管套筒，所述的圆环套管套筒外侧以90度为间隔均布连接有4个连接件，所述的连接件的另一端焊接桩腿套筒上，所述的桩腿插入桩腿套筒内，桩腿上端通过螺栓活动连接千斤顶，千斤顶的伸缩杆端连接有弧形扶正块。本发明解决了自升式钻井平台在套管坐底后安装套管卡瓦时因套管串不居中而导致套管卡瓦无法安装至指定位置带来的作业风险和低时效导致的高成本问题。

Description

一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置及应用方法

技术领域

本发明属于石油天然气等资源的钻井工程领域，具体地说，是一种适用于海上井口小平台辅助井内套管串在套管头内居中，以便套管卡瓦快速安装在套管头内相应位置的井口辅助套管居中坐卡瓦装置及应用方法。

背景技术

海洋浅水作业区一般采用自升式钻井平台进行钻井作业，井口作业局限在有限空间的井口小平台上进行，空间和资源均有限。固井作业结束后，先将套管串坐底，顶驱上悬挂120klbs重量(包括顶驱自身重量)，将井口升高管与套管头连接打开，利用行吊将升高管、防喷器、喇叭管等上部装置吊起来，使升高管与套管头分离1～2米，擦干净井内套管外壁，将套管卡瓦预安装在套管外壁上，调整套管串使其居中后，将套管卡瓦送至套管头内指定位置，上紧套管卡瓦紧固螺栓使其挤压密封件密封套管环空，再下放顶驱释放重量，使套管串剩余重量悬挂在套管卡瓦上，然后进行下步作业。

目前，受海上井口小平台作业空间和环境限制，调节套管串居中方法和措施有限，且费时费力，严重影响作业时效；同时，若套管居中度不够，套管卡瓦不能顺利安装到位，切割上部送入套管后，一旦套管卡瓦不能承受下部套管串剩余重量而导致套管串下滑，产生“落鱼”事故。目前海上作业过程中，一般调整套管居中措施如下：1)利用钻井平台井架前后左右移动带动顶驱，从而带动悬挂在顶驱上的套管串来辅助调整套管居中，该方法操作不方便，牵扯到的设备过多，一旦操作失误，极易导致灾难性事故发生，且调整幅度极小；2)利用气葫芦一端捆绑在周边其它井已安装好的套管头上，另一端捆绑在套管串上进行牵引调整，该方法使用的前提条件是在合适方位上有气葫芦捆绑提供固定拉力的物件，而井口作业平台空间有限，可提供捆绑的地方少，尤其是需要在舷外提供拉力时，该方法无法实现。3)利用吊带捆绑在套管串上，作业人员人工提供拉力进行调整，该方法提供的拉力极为有限，且费时费力，无法满足作业要求。

由于海洋钻机日费高，要求高作业时效以便有效降低作业成本，目前井口小平台调整套管串居中方法和措施局限性大，且作业时效低，无法满足高效作业要求，因此，很有必要发明一种在海上井口小平台辅助套管居中坐卡瓦装置，安装方便，不受空间局限，操作简单，能够快速调整套管居中以便套管卡瓦安装在套管头内相应位置，从而降低作业风险，提高作业时效，降低作业成本。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，提供了一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置及应用方法，在海上井口小平台上快速实现套管串居中，以便套管卡瓦顺利进入套管头内指定位置。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置，包括螺栓、桩腿、桩腿套筒、连接件、快速连接扣、千斤顶、两半式套管套筒和弧形扶正块，所述的两半式套管套筒通过对接两端呈钩状的快速连接扣扣合连接形成一个完整的圆环套管套筒，所述的圆环套管套筒内径与表层导管外径匹配，安装在表层导管上，所述的圆环套管套筒外侧以90度为间隔均布连接有4个连接件，所述的连接件的另一端焊接在桩腿套筒上，桩腿套筒和两半式套管套筒的开口均竖直朝上，所述的桩腿套筒内径与桩腿外径匹配，所述的桩腿插接在桩腿套筒内，桩腿下端与钻井平台甲板点焊固定，桩腿上端通过螺栓活动连接千斤顶，千斤顶的伸缩杆端连接有弧形扶正块，所述的弧形扶正块通过弧形内侧与套管串外壁接触。

所述的圆环套管套筒可设置为2～5层。

所述的圆环套管套筒高度均为20～30cm，厚度为5cm。

所述的连接件厚度为10cm，宽度为10cm，长度为10～30cm的扁平铁块。

所述的桩腿套筒外径比内径大10cm，高度为15～20cm。

所述的桩腿外径为20cm的实心圆柱体，长度为1～2米。

所述的弧形扶正块高度为15cm，厚度为5cm，呈30～45度圆弧状。

一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置的应用方法，包括以下步骤：

1)准备作业：①提前丈量好表层导管在井口小平台上剩余长度，根据其长度确定使用几层套管套筒；②将套管套筒安装在表层导管上，扣上快速连接扣，并让上下层桩腿套筒的筒孔处于同一条竖线上；③将桩腿、螺栓连接、千斤顶、弧形扶正块焊接好，并将其吊至井口小平台；④根据井内套管串规格，选择千斤顶吨位及伸长量并做好标记；⑤通过螺栓连接调整千斤顶处于竖直状态，与桩腿成一条竖线；⑥在井口小平台准备好电焊装备；⑦准备好千斤顶加力杆；

2)拆井口：①固井结束后下放顶驱，将套管串坐底，顶驱上悬挂120klbs重量；②清空升高管、喇叭管、防喷器与套管串环空之间的钻井液；③将升高管与套管头螺栓敲掉；④上提防喷器行吊，将升高管与套管头分离1～2米；

3)预装套管卡瓦：①擦干净套管串外壁上的钻井液；②套管头上端面盖上两半式薄铁板；③薄铁板上放置套管卡瓦，预安装在套管串外壁上，套管卡瓦可上下自由活动；

4)安装辅助套管居中坐卡瓦装置：①气动绞车将井口小平台上的4个桩腿分布插入多层桩腿套筒内；②将桩腿下端与井口小平台点焊；③将千斤顶伸长端缩至最短并水平放置；

5)调整套管居中：①利用加力杆旋转千斤顶开关，将1个千斤顶伸长至标记长度；②利用加力杆将相对的千斤顶伸长至标记长度；③利用加力杆将第3个千斤顶伸长至标记长度；④利用加力杆将第4个千斤顶伸长至标记长度；

6)安装套管卡瓦：①所有千斤顶伸长至标记长度后，套管串处于居中状态；②迅速抽离套管头上端的薄铁板，使套管卡瓦自由下落；③用榔头敲击套管卡瓦上端面，直至上端面距套管头上端面7cm；④拧紧套管卡瓦上端面紧固螺栓，挤压密封件形成密封；

7)释放顶驱重量：①多次下放顶驱，每次释放20～30klbs顶驱重量，观察套管串是否下滑；②确认套管卡瓦安装正确，套管串不下滑，全部释放顶驱重量，坐套管卡瓦作业结束；

8)拆卸辅助套管居中坐卡瓦装置：①将千斤顶伸长端缩至最短，并置于竖直状态；②去除桩腿下端与井口小平台连接；③利用气动绞车将桩腿拔出桩腿套筒；④打开快速连接扣，将两半式套管套筒从表层导管上卸下；⑤将所有装置部件吊至钻井平台空旷处保存。

本发明具有以下优点：

本发明可快速实现坐底后的井内套管串在套管头内居中，解决了自升式钻井平台在套管坐底后安装套管卡瓦时因套管串不居中而导致套管卡瓦无法安装至指定位置带来的作业风险和低时效导致的高成本问题。

(1)结构简单，加工方便，投资成本低，可重复使用。

(2)应用前景良好，广泛应用于海上井口小平台辅助套管居中

坐卡瓦作业。

(3)现场操作简单，不受空间和环境限制，效率高，无作业风险。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图；

图2为本发明的圆环套管套筒俯视结构示意图。

图中：1-螺栓连接；2-桩腿；3-桩腿套筒；4-连接件；5-快速连接扣；6-千斤顶；7-两半式套管套筒；8-弧形扶正块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置，包括螺栓1、桩腿2、桩腿套筒3、连接件4、快速连接扣5、千斤顶6、两半式套管套筒7和弧形扶正块8，所述的两半式套管套筒7通过对接两端呈钩状的快速连接扣5扣合连接形成一个完整的圆环套管套筒，所述的圆环套管套筒内径与表层导管外径匹配，安装在表层导管上，所述的圆环套管套筒外侧以90度为间隔均布连接有4个连接件4，所述的连接件4的另一端焊接在桩腿套筒3上，桩腿套筒3和两半式套管套筒7的开口均竖直朝上，所述的桩腿套筒3内径与桩腿2外径匹配，所述的桩腿2插接在桩腿套筒3内，桩腿2下端与钻井平台甲板点焊固定，桩腿2上端通过螺栓1活动连接千斤顶6，千斤顶6的伸缩杆端连接有弧形扶正块8，所述的弧形扶正块8通过弧形内侧与套管串外壁接触；所述的千斤顶6可提供2～5吨的推力，其伸缩杆具有足够的伸长量，主要用于弧形扶正块8为井内套管串居中提供所需的推力。

所述的圆环套管套筒可设置为2～5层，为桩腿2插入桩腿套筒3提供足够的稳定性和竖直性。

所述的圆环套管套筒高度均为20～30cm，厚度为5cm。

所述的连接件4厚度为10cm，宽度为10cm，长度为10～30cm的扁平铁块。

所述的桩腿套筒3外径比内径大10cm，高度为15～20cm，桩腿套筒3通过连接件4与两半式套管套筒7连接形成一个整体，桩腿套筒3和两半式套管套筒7开口均竖直朝上，为桩腿2提供横向力。

所述的桩腿2外径为20cm的实心圆柱体，长度为1～2米。

所述的弧形扶正块8高度为15cm，厚度为5cm，呈30～45度圆弧状，其圆弧状内表面具有增大与井内套管串的接触面积和扶正套管串作用。

一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置的应用方法，包括以下步骤：

1)准备作业：①提前丈量好表层导管在井口小平台上剩余长度，根据其长度确定使用几层套管套筒；②将套管套筒安装在表层导管上，扣上快速连接扣，并让上下层桩腿套筒的筒孔处于同一条竖线上；③将桩腿、螺栓连接、千斤顶、弧形扶正块焊接好，并将其吊至井口小平台；④根据井内套管串规格，选择千斤顶吨位及伸长量并做好标记；⑤通过螺栓连接调整千斤顶处于竖直状态，与桩腿成一条竖线；⑥在井口小平台准备好电焊装备；⑦准备好千斤顶加力杆；

2)拆井口：①固井结束后下放顶驱，将套管串坐底，顶驱上悬挂120klbs重量；②清空升高管、喇叭管、防喷器与套管串环空之间的钻井液；③将升高管与套管头螺栓敲掉；④上提防喷器行吊，将升高管与套管头分离1～2米；

3)预装套管卡瓦：①擦干净套管串外壁上的钻井液；②套管头上端面盖上两半式薄铁板；③薄铁板上放置套管卡瓦，预安装在套管串外壁上，套管卡瓦可上下自由活动；

4)安装辅助套管居中坐卡瓦装置：①气动绞车将井口小平台上的4个桩腿分布插入多层桩腿套筒内；②将桩腿下端与井口小平台点焊；③将千斤顶伸长端缩至最短并水平放置；

5)调整套管居中：①利用加力杆旋转千斤顶开关，将1个千斤顶伸长至标记长度；②利用加力杆将相对的千斤顶伸长至标记长度；③利用加力杆将第3个千斤顶伸长至标记长度；④利用加力杆将第4个千斤顶伸长至标记长度；

6)安装套管卡瓦：①所有千斤顶伸长至标记长度后，套管串处于居中状态；②迅速抽离套管头上端的薄铁板，使套管卡瓦自由下落；③用榔头敲击套管卡瓦上端面，直至上端面距套管头上端面7cm；④拧紧套管卡瓦上端面紧固螺栓，挤压密封件形成密封；

7)释放顶驱重量：①多次下放顶驱，每次释放20～30klbs顶驱重量，观察套管串是否下滑；②确认套管卡瓦安装正确，套管串不下滑，全部释放顶驱重量，坐套管卡瓦作业结束；

8)拆卸辅助套管居中坐卡瓦装置：①将千斤顶伸长端缩至最短，并置于竖直状态；②去除桩腿下端与井口小平台连接；③利用气动绞车将桩腿拔出桩腿套筒；④打开快速连接扣，将两半式套管套筒从表层导管上卸下；⑤将所有装置部件吊至钻井平台空旷处保存。

以上通过示例描述，但本发明并不限于上述公开的特定形式，应当理解到，本领域的技术人员对本发明技术方案的所有变形或者替换，均不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：包括螺栓(1)、桩腿(2)、桩腿套筒(3)、连接件(4)、快速连接扣(5)、千斤顶(6)、两半式套管套筒(7)和弧形扶正块(8)，所述的两半式套管套筒(7)通过对接两端呈钩状的快速连接扣(5)扣合连接形成一个完整的圆环套管套筒，所述的圆环套管套筒内径与表层导管外径匹配，安装在表层导管上，所述的圆环套管套筒外侧以90度为间隔均布连接有4个连接件(4)，所述的连接件(4)的另一端焊接在桩腿套筒(3)上，桩腿套筒(3)和两半式套管套筒(7)的开口均竖直朝上，所述的桩腿套筒(3)内径与桩腿(2)外径匹配，所述的桩腿(2)插接在桩腿套筒(3)内，桩腿(2)下端与钻井平台甲板点焊固定，桩腿(2)上端通过螺栓(1)活动连接千斤顶(6)，千斤顶(6)的伸缩杆端连接有弧形扶正块(8)，所述的弧形扶正块(8)通过弧形内侧与套管串外壁接触。

2.根据权利要求1所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的圆环套管套筒可设置为2～5层。

3.根据权利要求2所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的圆环套管套筒高度均为20～30cm，厚度为5cm。

4.根据权利要求1所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的连接件(4)厚度为10cm，宽度为10cm，长度为10～30cm的扁平铁块。

5.根据权利要求1所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的桩腿套筒(3)外径比内径大10cm，高度为15～20cm。

6.根据权利要求1所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的桩腿(2)外径为20cm的实心圆柱体，长度为1～2米。

7.根据权利要求1所述的井口辅助套管居中坐卡瓦装置，其特征在于：所述的弧形扶正块(8)高度为15cm，厚度为5cm，呈30～45度圆弧状。

8.一种井口辅助套管居中坐卡瓦装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)准备作业：①提前丈量好表层导管在井口小平台上剩余长度，根据其长度确定使用几层套管套筒；②将套管套筒安装在表层导管上，扣上快速连接扣，并让上下层桩腿套筒的筒孔处于同一条竖线上；③将桩腿、螺栓连接、千斤顶、弧形扶正块焊接好，并将其吊至井口小平台；④根据井内套管串规格，选择千斤顶吨位及伸长量并做好标记；⑤通过螺栓连接调整千斤顶处于竖直状态，与桩腿成一条竖线；⑥在井口小平台准备好电焊装备；⑦准备好千斤顶加力杆；

2)拆井口：①固井结束后下放顶驱，将套管串坐底，顶驱上悬挂120klbs重量；②清空升高管、喇叭管、防喷器与套管串环空之间的钻井液；③将升高管与套管头螺栓敲掉；④上提防喷器行吊，将升高管与套管头分离1～2米；

3)预装套管卡瓦：①擦干净套管串外壁上的钻井液；②套管头上端面盖上两半式薄铁板；③薄铁板上放置套管卡瓦，预安装在套管串外壁上，套管卡瓦可上下自由活动；

4)安装辅助套管居中坐卡瓦装置：①气动绞车将井口小平台上的4个桩腿分布插入多层桩腿套筒内；②将桩腿下端与井口小平台点焊；③将千斤顶伸长端缩至最短并水平放置；

5)调整套管居中：①利用加力杆旋转千斤顶开关，将1个千斤顶伸长至标记长度；②利用加力杆将相对的千斤顶伸长至标记长度；③利用加力杆将第3个千斤顶伸长至标记长度；④利用加力杆将第4个千斤顶伸长至标记长度；

6)安装套管卡瓦：①所有千斤顶伸长至标记长度后，套管串处于居中状态；②迅速抽离套管头上端的薄铁板，使套管卡瓦自由下落；③用榔头敲击套管卡瓦上端面，直至上端面距套管头上端面7cm；④拧紧套管卡瓦上端面紧固螺栓，挤压密封件形成密封；

7)释放顶驱重量：①多次下放顶驱，每次释放20～30klbs顶驱重量，观察套管串是否下滑；②确认套管卡瓦安装正确，套管串不下滑，全部释放顶驱重量，坐套管卡瓦作业结束；

8)拆卸辅助套管居中坐卡瓦装置：①将千斤顶伸长端缩至最短，并置于竖直状态；②去除桩腿下端与井口小平台连接；③利用气动绞车将桩腿拔出桩腿套筒；④打开快速连接扣，将两半式套管套筒从表层导管上卸下；⑤将所有装置部件吊至钻井平台空旷处保存。