CN109403895B - 导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法，该内启动工具包括：外筒体，其内能轴向移动地设有承压盘，承压盘的下端能弹性地连接有平衡块，外筒体径向相对的下部筒壁上分别能移动地穿设有第一环块和第二环块；第一连杆机构，具有第一竖直杆及与第一竖直杆转动连接的第一水平杆，第一竖直杆能转动地连接在平衡块上，第一水平杆能转动地连接在第一环块上；第二连杆机构，具有第二竖直杆及与第二竖直杆转动连接的第二水平杆，第二竖直杆能转动地连接在平衡块上，第二水平杆能转动地连接在第二环块上。本发明的导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法，能用于高效操作导管承载力加强装置，其结构简单，使用方便。

Description

导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法

技术领域

本发明涉及海洋油气钻完井技术领域，尤其涉及一种导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法。

背景技术

随着国家加大油气勘探开发的力度，油气勘探的区域逐渐由陆地转向近海浅水区域及远海深水区域，而未来油气开发的区域重点也是海洋浅水及海洋深水区域。

对于海洋浅水区域的钻完井、生产作业，都离不开隔水导管的隔水及对水上防喷器(BOP)或采油/气树的支撑作用；而海洋深水区域的钻完井、生产作业，离不开表层导管对水下防喷器(BOP)或采油/气树的支撑作用。隔水导管或表层导管对上部防喷器(BOP)或采油/气树的承载力主要来自于导管外壁侧面与海底土之间及导管底端面与海底土之间的阻力，承载力的大小和导管与海底土之间的作用面积有关，导管入泥深度及导管直径、壁厚越大则承载力也越大。

但是由于技术、成本限制的原因，常常无法将导管下入太深，导致导管在后续的作业过程中常常会因承载力不足出现急剧下沉的现象，致使钻完井、生产作业无法正常进行，同时造成大量的经济损失甚至是海洋生态环境污染。

所以隔水导管和表层导管的承载能力是海洋油气田钻完井、生产作业中的关键，影响着一口井的作业进度与成败。

发明内容

本发明的目的是提供一种导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法，能用于高效操作导管承载力加强装置，其结构简单，使用方便。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种导管承载力加强装置的内启动工具，包括：

外筒体，其内能轴向移动地设有承压盘，所述承压盘的下端能弹性地连接有平衡块，所述外筒体径向相对的下部筒壁上分别能移动地穿设有第一环块和第二环块；

第一连杆机构，具有第一竖直杆及与所述第一竖直杆转动连接的第一水平杆，所述第一竖直杆能转动地连接在所述平衡块上，所述第一水平杆能转动地连接在所述第一环块上；

第二连杆机构，具有第二竖直杆及与所述第二竖直杆转动连接的第二水平杆，所述第二竖直杆能转动地连接在所述平衡块上，所述第二水平杆能转动地连接在所述第二环块上。

在本发明的实施方式中，所述外筒体的上部筒壁上沿圆周方向间隔设有多个液流孔，所述承压盘能封堵所述多个液流孔。

在本发明的实施方式中，所述承压盘与所述平衡块之间连接有压缩弹簧。

在本发明的实施方式中，所述第一竖直杆的中部穿设有水平中心轴，所述水平中心轴的两端分别固定连接在所述外筒体的筒壁上，所述水平中心轴与所述第一竖直杆垂直设置。

在本发明的实施方式中，所述平衡块的下端面开设有径向槽，所述第一竖直杆的上端以及所述第二竖直杆的上端均通过顶部销轴能转动地连接在所述径向槽内。

在本发明的实施方式中，所述外筒体的下部封堵有旋塞。

在本发明的实施方式中，所述外筒体的上端设有母扣。

在本发明的实施方式中，在所述承压盘下压所述平衡块的状态下，所述第一环块和所述第二环块能伸出所述外筒体的筒壁。

本发明还提供一种内启动工具的使用方法，采用如上所述的导管承载力加强装置的内启动工具，包括如下步骤：

步骤S1：将所述导管承载力加强装置的内启动工具坐放于平台面上，并将其连接至钻柱以形成工具串；

步骤S2：将所述工具串下入至设计深度后，开泵循环，使所述工具串内充满海水，在所述海水的压力作用下，所述承压盘下移，在所述第一连杆机构和所述第二连杆机构的作用下，所述第一环块和所述第二环块径向向外伸出所述外筒体；

步骤S3：提放或旋转所述工具串，以使所述工具串的第一环块和第二环块对准导管承载力加强装置的圆环上的多个键槽；

步骤S4：轻轻上提或下放所述钻柱，若上提或下放遇阻时，可确认所述导管承载力加强装置的内启动工具已与所述导管承载力加强装置配合，否则继续微调所述导管承载力加强装置的内启动工具的位置，直至所述导管承载力加强装置的内启动工具与所述导管承载力加强装置顺利配合。

本发明的导管承载力加强装置的内启动工具及其使用方法的特点及优点是：本发明的导管承载力加强装置的内启动工具，可重复多次使用，其结构简单，成本低廉，方便使用；另外，本发明操作方便、可靠性高，可以快速方便的下入并起出，不会出现下入或起出困难的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的导管承载力加强装置的内启动工具的结构示意图。

图2为本发明的平衡块的主视结构示意图。

图3为本发明的平衡块的仰视结构示意图。

图4为本发明的导管承载力加强装置的内启动工具的横截面示意图。

图5为本发明的导管承载力加强装置的内启动工具的第一环块、第二环块分别卡设在导管承载力加强装置的圆环上的结构示意图。

附图标号说明：1、外筒体；11、承压盘；12、平衡块；121、径向槽；122、顶部销轴；13、第一环块；14、第二环块；15、母扣；16、旋塞；17、压缩弹簧；18、液流孔；19、侧开孔；2、第一连杆机构；21、第一竖直杆；22、第一水平杆；23、销轴；24、销轴；25、水平中心轴；3、第二连杆机构；31、第二竖直杆；32、第二水平杆；33、销轴；34、销轴；10、圆环；101、键槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

如图1所示，本发明提供了一种导管承载力加强装置的内启动工具，包括外筒体1、第一连杆机构2和第二连杆机构3，其中：外筒体1内能轴向移动地设有承压盘11，所述承压盘11的下端能弹性地连接有平衡块12，所述外筒体1径向相对的下部筒壁上分别能移动地穿设有第一环块13和第二环块14；第一连杆机构2具有第一竖直杆21及与所述第一竖直杆21转动连接的第一水平杆22，所述第一竖直杆21能转动地连接在所述平衡块12上，所述第一水平杆22能转动地连接在所述第一环块13上；第二连杆机构3具有第二竖直杆31及与所述第二竖直杆31转动连接的第二水平杆32，所述第二竖直杆31能转动地连接在所述平衡块12上，所述第二水平杆32能转动地连接在所述第二环块14上。

本发明为解决隔水导管承载力不足而导致的井口下沉影响作业安全与时效的问题，设计了一种可以操作导管承载力加强装置的内启动工具，以快速方便的操作导管承载力加强装置，实现增加隔水导管或表层导管与海底土之间的有效作用面积，从而增加导管的承载能力，以保证现场勘探开发作业的安全与高效。

具体是，外筒体1大体呈圆柱筒形，其为金属材料制成，该外筒体1的上端设有母扣15，该外筒体1可通过母扣15与其它管柱进行密封连接，以将本发明送入至井下一定深度位置；该外筒体1的下端封堵有旋塞16，该旋塞16采用橡胶材料制成，当然其也可以采用其它材料制成，在此不做限制，该旋塞16主要用于对外筒体1进行初步密封，防止外筒体1内部的零部件脱落入井，而对后续的作业造成不必要的影响，该旋塞16与外筒体1之间可通过螺纹方式进行密封连接。

在本发明中，该外筒体1的上部筒壁上沿圆周方向间隔设有多个液流孔18，该承压盘11能封堵多个液流孔18。该些液流孔18设置在承压盘11初始位置所处深度的外筒体1的筒壁处，该些液流孔18与外筒体1的内腔相连通。在正常不受压的情况下，该些液流孔18刚好被承压盘11遮挡住，当承压盘11受压下行时，该些液流孔18露出，外筒体1内的流体可通过该些液流孔18流出。

进一步的，该外筒体1的下部筒壁上径向对称设有两个侧开孔19，该两个侧开孔19与外筒体1的内腔相连通，该第一环块13和第二环块14分别穿设在对应的侧开孔19中，该两个侧开孔19的形状和尺寸分别与第一环块13和第二环块14一致，或两个侧开孔19的尺寸稍大于第一环块13和第二环块14的尺寸。当承压盘11受压下移后，位于外筒体1上部的多个液流孔18露出，在此状态下，第一环块13和第二环块14会分别自两个侧开孔19伸出，该第一环块13和第二环块14并不会完全伸出外筒体1，也即在第一环块13和第二环块14伸出的状态下，第一环块13的末端和第二环块14的末端还处于外筒体1的两个侧开孔19内，以保证第一环块13和第二环块14的顺利缩回。

承压盘11大体呈一厚度较小的扁圆柱体状，其可采用橡胶材料制成，也可采用金属材料制成，该承压盘11在受压的情况下，能沿外筒体1的轴线向下移动一定的距离。在本实施例中，该承压盘11的外径与外筒体1的内径一致，其能轴向动密封的移动设置于外筒体1内，例如，在承压盘11的外壁上设有多个凸块，外筒体1的内壁上具有多个轴向槽，该些凸块嵌入该些轴向槽内并可在轴向槽内滑动，当然，本发明并不限于此结构，只要能保证承压盘11能相对外筒体1轴向密封地移动即可。

平衡块12采用金属材料制成，其可为圆盘形，也可为立方体形，其外径小于承压盘11的外径。该平衡块12能弹性地连接在承压盘11的下端，在本实施例中，在平衡块12与承压盘11之间连接有压缩弹簧17。该压缩弹簧17为金属材质，其分别固定连接在承压盘11的下端面与平衡块12的上端面的中心位置处，当承压盘11受压向下移动时，压缩弹簧17被压缩随后向下移动，当承压盘11上承受的压力卸载之后，该压缩弹簧17在弹性势能的作用下恢复原状并延外筒体1的轴线向上移动。

进一步的，在本发明中，如图2和图3所示，在平衡块12的下端面中心部位处开设有径向槽121，在径向槽121的中部连接有顶部销轴122。

第一连杆机构2的第一竖直杆21和第一水平杆22之间通过销轴23能转动地连接，该第一水平杆22能绕与第一竖直杆21之间的销轴23转动设置；该第一竖直杆21的上端通过顶部销轴122活动连接在平衡块12下端面的径向槽121中，该第一竖直杆21可绕顶部销轴122在径向槽121中沿径向槽121的延伸方向转动，从而能实现可转动地连接在平衡块12上的目的；该第一水平杆22的端部通过销轴24可转动地连接在第一环块13上。

在本实施例中，请配合参阅图4所示，在第一竖直杆21的中部穿设有水平中心轴25，该水平中心轴25的两端分别固定连接在外筒体1的筒壁上，该水平中心轴25与第一竖直杆21垂直设置。该第一竖直杆21的轴心位置处通过水平中心轴25固定在外筒体1上，该第一竖直杆21能绕水平中心轴25旋转，该水平中心轴25为圆形金属杆件。

第二连杆机构3的第二竖直杆31和第二水平杆32之间通过销轴33能转动地连接，该第二水平杆32能绕与第二竖直杆31之间的销轴33转动设置；该第二竖直杆31的上端通过顶部销轴122活动连接在平衡块12下端面的径向槽121中，该第二竖直杆31可绕顶部销轴122在径向槽121中沿径向槽121的延伸方向转动，从而能实现可转动地连接在平衡块12上的目的；该第二水平杆32的端部通过销轴34可转动地连接在第二环块14上。

在本发明中，从该内启动工具的顶部来看，该第一连杆机构2和第二连杆机构3与平衡块12上的径向槽121重合。

该导管承载力加强装置的内启动工具的工作过程如下：

当外筒体1内不断注入海水或其它流体时，外筒体1内的承压盘11在液柱压力的作用下下行并压缩压缩弹簧17，直至压缩弹簧17随着平衡块12一同下行，此时第一竖直杆21绕水平中心轴25顺时针旋转，第一竖直杆21的上端及第二竖直杆31的上端随着平衡块12一同下行，第一水平杆22及第一环块13随着第一竖直杆21的下端一同向外筒体1的一侧移动直至第一环块13伸出外筒体1并卡接在导管承载力加强装置的圆环10上预留的键槽101内，如图5所示，第二水平杆32及第二环块14随着第二竖直杆31的下端一同向外筒体1的另一侧移动直至第二环块14伸出外筒体1并卡接在导管承载力加强装置的圆环10上预留的键槽101内。当第二环块14与第一环块13均卡接到位后，旋转该内启动工具约30度，此时导管承载力加强装置的圆环10将随之旋转约30度，导管承载力加强装置的的扇形板处于完全遮蔽圆孔或圆孔完全敞开的状态。当管柱工具完成相应操作之后，关泵停止循环，海水停止向管柱内泵入，管柱及内启动工具中的流体将沿着多个液流孔18排出，当外筒体1内的液柱压力小于压缩弹簧17的弹性势能时，该压缩弹簧17将恢复原始形状并带动平衡块12、第一连杆机构2、第二连杆机构3一同上行，而第一环块13和第二环块14与第一水平杆22、第二水平杆32也将退回至侧开孔19内部，之后即可上提管柱回收本发明的内启动工具。

本发明的导管承载力加强装置的内启动工具，可重复多次使用，其结构简单，成本低廉，方便使用；另外，其操作方便、可靠性高，可以快速方便的下入并起出，不会出现下入或起出困难的问题。

实施方式二

如图1至图5所示，本发明还提供一种内启动工具的使用方法，采用实施方式一中所述的导管承载力加强装置的内启动工具，有关导管承载力加强装置的内启动工具的结构、工作原理和有益效果已在实施方式一中叙述，再次不再赘述，该内启动工具的使用方法包括如下步骤：

步骤S1：将所述导管承载力加强装置的内启动工具坐放于平台面上，并将其连接至钻柱以形成工具串；

步骤S2：将所述工具串下入至设计深度后，开泵循环，使所述工具串内充满海水，在所述海水的压力作用下，所述承压盘11下移，在所述第一连杆机构2和所述第二连杆机构3的作用下，所述第一环块13和所述第二环块14径向向外伸出所述外筒体1；

步骤S3：提放或旋转所述工具串，以使所述工具串的第一环块13和第二环块14对准导管承载力加强装置的圆环10上的多个键槽101；

步骤S4：轻轻上提或下放所述钻柱，若上提或下放遇阻时，可确认所述导管承载力加强装置的内启动工具已与所述导管承载力加强装置配合，否则继续微调所述导管承载力加强装置的内启动工具的位置，直至所述导管承载力加强装置的内启动工具与所述导管承载力加强装置顺利配合。

在步骤S1之前，需对该导管承载力加强装置的内启动工具进行工具调节，具体是，旋紧旋塞16避免脱落，下压承压盘11确保第一环块13、第二环块14能够通畅伸出，释放承压盘11确保第一环块13、第二环块14能够顺利收回。

在步骤S1中，在将内启动工具连接至钻柱之前，需对外筒体1上的母扣15进行清洁及涂丝扣油作业。

在步骤S4之后，顺时针旋转工具串约30度，关泵停止循环并静置一定时长；然后上提工具串，回收内启动工具，旋开旋塞16，释放内启动工具内残留的海水并清理该内启动工具。

本发明的内启动工具的使用方法，操作方便、可靠性高，可以快速方便的下入并起出，不会出现下入或起出困难的问题。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，包括：

外筒体，其内能轴向移动地设有承压盘，所述承压盘的下端能弹性地连接有平衡块，所述外筒体径向相对的下部筒壁上分别能移动地穿设有第一环块和第二环块；

第一连杆机构，具有第一竖直杆及与所述第一竖直杆转动连接的第一水平杆，所述第一竖直杆能转动地连接在所述平衡块上，所述第一水平杆能转动地连接在所述第一环块上，所述第一竖直杆的中部穿设有水平中心轴，所述水平中心轴的两端分别固定连接在所述外筒体的筒壁上，所述水平中心轴与所述第一竖直杆垂直设置；

第二连杆机构，具有第二竖直杆及与所述第二竖直杆转动连接的第二水平杆，所述第二竖直杆能转动地连接在所述平衡块上，所述第二水平杆能转动地连接在所述第二环块上。

2.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，所述外筒体的上部筒壁上沿圆周方向间隔设有多个液流孔，所述承压盘能封堵所述多个液流孔。

3.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，所述承压盘与所述平衡块之间连接有压缩弹簧。

4.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，所述平衡块的下端面开设有径向槽，所述第一竖直杆的上端以及所述第二竖直杆的上端均通过顶部销轴能转动地连接在所述径向槽内。

5.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，所述外筒体的下部封堵有旋塞。

6.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，所述外筒体的上端设有母扣。

7.如权利要求1所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，在所述承压盘下压所述平衡块的状态下，所述第一环块和所述第二环块能伸出所述外筒体的筒壁。

8.一种内启动工具的使用方法，采用如权利要求1～7中任一项所述的导管承载力加强装置的内启动工具，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将所述导管承载力加强装置的内启动工具坐放于平台面上，并将其连接至钻柱以形成工具串；

步骤S2：将所述工具串下入至设计深度后，开泵循环，使所述工具串内充满海水，在所述海水的压力作用下，所述承压盘下移，在所述第一连杆机构和所述第二连杆机构的作用下，所述第一环块和所述第二环块径向向外伸出所述外筒体；

步骤S3：提放或旋转所述工具串，以使所述工具串的第一环块和第二环块对准导管承载力加强装置的圆环上的多个键槽；

步骤S4：轻轻上提或下放所述钻柱，若上提或下放遇阻时，可确认所述导管承载力加强装置的内启动工具已与所述导管承载力加强装置配合，否则继续微调所述导管承载力加强装置的内启动工具的位置，直至所述导管承载力加强装置的内启动工具与所述导管承载力加强装置顺利配合。

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