CN110410579A - 深水表层导管的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水表层导管的安装方法，包括以下步骤：S1、通过驳船将表层导管运送至海上现场；S2、将所述表层导管投放入水并使其垂直在海底泥面上，所述表层导管通过其底部下沉定位在海底泥面上；S3、通过吊车将打桩锤送入水中，套接在所述表层导管的顶部；S4、启动所述打桩锤，将所述表层导管锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。本发明的深水表层导管的安装方法，采用水下锤入法来实现深水油气田钻井表层导管的安装，有效地降低施工风险，尤其是传统方法无法克服的地质灾害如浅层流、浅层气；相比传统方法，水下锤入法对邻井的土壤扰动是最小的，且不需要考虑深水表层导管固井问题；安装精度更高且更容易控制。

Description

深水表层导管的安装方法

技术领域

本发明涉及深水油气田开发钻井技术领域，尤其涉及一种深水表层导管的安装方法。

背景技术

目前一些深水油气田勘探作业常用的表层导管安装方法主要有两种，一是钻入法，二是喷射法。但对于深水井油气田开发，上述的这两种方法都有局限性。

钻入法安装深水表层导管的方式与常规浅水表层导管的方式在工序上并没有显著的区别，但是由于深水地区海底浅层较为松软，容易发生井壁坍塌，有井口回填的风险。钻入法需进行固井作业，由于深水浅层低温的影响，固井水泥浆的候凝时间大大增加，也就增加了深水钻井船的作业成本。此外，钻入法需要钻一个比套管更大的井筒，其对地层扰动影响范围更广，容易对井间距小的井产生不利影响，如影响邻井的井壁稳定及后续的固井作业，这对小井间距的密集井眼群的开发是极为不利的。因此，针对深水海底浅层土较松软、不排水抗剪强度低的特点，钻入法不适用作为多井槽集中井眼群的表层导管的安装方式。

喷射法安装表层导管是目前单井作业中比较成熟的导管下入方式，喷射法不仅可以完成表层导管下入作业，还可进行二开井眼钻进，提高了作业效率。同时，喷射法依靠海底土与导管之间的摩擦力作为承载力，无需固井作业，避免了深水浅层固井的难题。但是，在喷射过程中，高压力水射流对于地层有明显的破坏与扰动作用，会对导管桩周一定范围的土体产生影响，尤其是深水开发井的多井槽集中井眼群，其产生的井间干扰程度更为严重，影响邻井的正常作业。因此，针对深水海底浅层土壤特点，喷射法不适用作为多井槽集中井眼群的表层导管的安装方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种以水下锤入法实现表层导管在深水中安装的深水表层导管的安装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种深水表层导管的安装方法，包括以下步骤：

S1、通过驳船将表层导管运送至海上现场；

S2、将所述表层导管投放入水并使其垂直在海底泥面上，所述表层导管通过其底部下沉定位在海底泥面上；

S3、通过吊车将打桩锤送入水中，套接在所述表层导管的顶部；

S4、启动所述打桩锤，将所述表层导管锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

优选地，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，施工船以钢缆连接所述表层导管的顶部；

S2.2、将所述表层导管以平放状态推入水中，所述表层导管下沉至垂直立在海底泥面上；

S2.3、通过水下机器人将所述钢缆拆离所述表层导管。

优选地，所述所述驳船的甲板上安装有导轨以及推动装置，所述表层导管放置在所述导轨上；

步骤S2.2中，通过所述推动装置推动所述表层导管，使所述表层导管沿着所述导轨滚动至从所述驳船的船舷滚落入水。

优选地，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有双吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、所述施工船上的两个吊车分别连接吊起所述表层导管的顶部和底部；

S2.3、两个所述吊车将所述表层导管移送至海面上，一所述吊车放下所连接的表层导管的底部，使所述表层导管呈顶部被另一所述吊车吊接的垂直状态；

S2.4、另一所述吊车将所述表层导管下放至海底泥面上，直至所述表层导管的底部下沉定位在海底泥面上。

优选地，步骤S2.2中，两个所述吊车朝向所述驳船以吊起所述表层导管的顶部和底部；

步骤S2.3中，两个所述吊车转向将所述表层导管带离所述驳船至所述驳船侧面的海面上。

优选地，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、将吊绳的两端分别连接在所述表层导管的顶部和底部两端上；

S2.3、所述吊车吊起所述吊绳，将所述表层导管以平放状态吊起并下放入水；

S2.4、所述表层导管到达海底泥面上后，将吊绳的一端脱离所述表层导管的底部，所述吊车通过所述吊绳拉起所述表层导管的顶部，使所述表层导管形成底部定位在海底泥面上的垂直状态。

优选地，步骤S2.4中，通过水下机器人将所述吊绳的一端拆离所述表层导管的底部；所述表层导管形成底部定位在海底泥面上的垂直状态后，通过水下机器人所述吊绳的另一端拆离所述表层导管的顶部。

优选地，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、将吊绳的两端分别连接在所述表层导管的顶部和底部两端上，还将施工船上的钢缆连接所述表层导管的顶部；

S2.3、所述吊车吊起所述吊绳，将所述表层导管以平放状态吊起并下放入水至预定的深度；

S2.4、通过所述钢缆连接所述表层导管，所述吊车下放所述吊绳使所述表层导管竖立在水中，将所述吊绳的一端脱离所述表层导管的底部；

S2.5、所述吊车下放所述吊绳，将所述表层导管下放至海底泥面上，直至所述表层导管的底部下沉定位在海底泥面上。

优选地，步骤S2中，投放所述表层导管前，在海底泥面上放置水下扶正框；

所述表层导管入水下沉后垂直定位在所述水下扶正框内。

优选地，步骤S2中，投放所述表层导管前，在海底泥面上放置海底基盘；

所述表层导管入水下沉后垂直定位在所述海底基盘内。

优选地，重复步骤S2-S4，依次将多根表层导管打桩在海底上。

本发明的有益效果：采用水下锤入法(打桩法)来实现深水油气田钻井表层导管的安装，有效地降低施工风险，尤其是传统方法(钻入法和喷射法)无法克服的地质灾害如浅层流、浅层气；相比传统方法，水下锤入法对邻井的土壤扰动是最小的，且不需要考虑深水表层导管固井问题；通过水下锤入法安装的表层导管可获得的承载力时效性更高，可增强井口稳定性。同时，对于要求高精度的导管安装要求尤其是在纵向上的安装精度，打桩法比传统的钻入法、喷射法要更高更容易控制，解决或缓解深水油气田开发井表层导管批量安装作业面临的挑战，为深水油气开发提供方案选择。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例的深水表层导管的安装方法中投放表层导管的的俯视图；

图2是本发明第一实施例的深水表层导管的安装方法中投放表层导管的的侧视图；

图3是本发明第一实施例的深水表层导管的安装方法中将表层导管锤入海底泥中的过程示意图；

图4是本发明第二实施例的深水表层导管的安装方法中投放表层导管的的过程示意图；

图5是本发明第三实施例的深水表层导管的安装方法中投放表层导管时的结构示意图；

图6是本发明第三实施例的深水表层导管的安装方法中表层导管到达海底泥面上的结构示意图；

图7是本发明第四实施例的深水表层导管的安装方法中投放表层导管的的过程示意图。

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，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，本发明第一实施例的深水表层导管的安装方法，可包括以下步骤：

S1、通过驳船1将表层导管10运送至海上现场。

根据表层导管10的安装数量，将所需数量的表层导管10装载在驳船1上，通过拖轮2将驳船1拖至海上现场，从而将表层导管10运送至海上现场。

在本实施例中，驳船1的甲板上安装有导轨以及推动装置，导轨对后续表层导管10的滚动起到导向作用，推动装置用于推动表层导管10滚动及入水。

表层导管10包括有相对的顶部和底部，表层导管10的顶部即低压井口头顶部。

每一根表层导管10均由多根导管段焊接形成，其可在陆地上预先焊接形成，再通过驳船运送至海上现场。

S2、将表层导管10投放入水并使其垂直在海底泥面上，表层导管10通过其底部下沉定位在海底泥面上。

本实施例中，表层导管20侧投放入水。

具体地，步骤S2可包括：

S2.1、在海上现场，施工船3与驳船1有一定的间隔距离，施工船3以钢缆31连接表层导管10的顶部。

S2.2、将表层导管10以平放状态推入水中，表层导管10下沉至垂直立在海底泥面上。

具体地，通过推动装置推动表层导管10，使表层导管10沿着导轨滚动至驳船1的船舷，继续继续推动表层导管10使其以平放状态滚落入水。入水后的表层导管10通过自身重力作用进行自沉，最后以顶部朝上的状态竖立在海底泥面上，如图2所示。由于表层导管10具有一定的重量，其底部可下沉插入海底泥面，完成表层导管10的初步入泥。

S2.3、通过水下机器人将钢缆31拆离表层导管10。

钢缆31脱离表层导管10后上升回到海面上，便于连接驳船1上的另一表层导管10，以进行下一根表层导管10的投放入水。

S3、通过吊车将打桩锤4送入水中，套接在表层导管10的顶部。

打桩锤4等装备预先装载在施工船上，吊车通过吊缆连接打桩锤4并将其下放到水中，直至其下沉到表层导管10的顶部上方。

在水中，通过水下机器人(ROV)将打桩锤4对齐在表层导管10上，并将打桩锤4的套筒套设到表层导管10的顶部上。

S4、启动打桩锤4，打桩锤4的锤芯在套筒的导向下捶打表层导管10的顶部，将表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

表层导管10达到预设的入泥深度偏差可控制在10cm以内。

完成表层导管10的入泥后，将打桩锤4回收至施工船上。

通过执行上述步骤S2-S4即可完成一根表层导管10在海底上的打桩安装。通过重复步骤S2-S4，即可依次将多根表层导管10打桩在海底上。

在安装多根表层导管10时，可多次重复步骤S2，完成多根表层导管10在海底的初步入泥，然后再执行步骤S3、S4，通过多个打桩锤4或者一个打桩锤依次对表层导管10进行打桩，以将多根多根表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

如图4所示，本发明第二实施例的深水表层导管的安装方法，可包括以下步骤：

S1、通过驳船将表层导管10运送至海上现场。

根据表层导管10的安装数量，将所需数量的表层导管10装载在驳船上，通过拖轮将驳船拖至海上现场，从而将表层导管10运送至海上现场。

表层导管10包括有相对的顶部和底部，表层导管10的顶部即低压井口头顶部。

S2、将表层导管10投放入水并使其垂直在海底泥面上，表层导管10通过其底部下沉定位在海底泥面上。

不同于上述第一实施例，本实施例中，表层导管20通过双吊车投放入水。

具体地，该步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有双吊车51、52的施工船靠近驳船。

S2.2、施工船上的两个吊车51、52分别连接吊起表层导管10的顶部和底部。

为吊起表层导管10，两个吊车51、52先朝向驳船，从而分别通过吊绳吊起表层导管10的顶部和底部。

S2.3、两个吊车51、52将表层导管10移送至海面上，一吊车51放下所连接的表层导管10的底部，使表层导管10呈顶部被另一吊车52吊接的垂直状态。

具体地，吊起表层导管10后，两个吊车51、52需转向将表层导管10带离驳船至驳船侧面的海面上。一吊车51通过下放吊绳以将表层导管10的底部进行下放，至表层导管10呈垂直状态后可将该吊绳拆离表层导管10的底部。另一吊车52始终吊接表层导管10的顶部。

S2.4、另一吊车52将表层导管10下放至海底泥面上，直至表层导管10的底部下沉定位在海底泥面上。

其中，吊车52将表层导管10下放至海底泥面上时，由于表层导管10具有一定的重量，其底部可下沉插入海底泥面，完成表层导管10的初步入泥。

随后，可通过水下机器人或液压解锁方式将表层导管10顶部的吊绳拆开，吊车52将吊绳升起回到施工船上，与另一吊车51可继续进行驳船上的下一根表层导管10的吊起及下放。

S3、通过吊车将打桩锤4送入水中，套接在表层导管10的顶部。

S4、启动打桩锤4，打桩锤4的锤芯在套筒的导向下捶打表层导管10的顶部，将表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

上述的步骤S3和S4可参考上述第一实施例的对应步骤以及图3，在此不再赘述。

通过执行上述步骤S2-S4即可完成一根表层导管10在海底上的打桩安装。通过重复步骤S2-S4，即可依次将多根表层导管10打桩在海底上。

在安装多根表层导管10时，可多次重复步骤S2，完成多根表层导管10在海底的初步入泥，然后再执行步骤S3、S4，通过多个打桩锤4或者一个打桩锤依次对表层导管10进行打桩，以将多根表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

如图5、6所示，本发明第三实施例的深水表层导管的安装方法，可包括以下步骤：

S1、通过驳船11将表层导管10运送至海上现场。

根据表层导管10的安装数量，将所需数量的表层导管10装载在驳船11上，通过拖轮将驳船11拖至海上现场，从而将表层导管10运送至海上现场。

表层导管10包括有相对的顶部和底部，表层导管10的顶部即低压井口头顶部。

S2、将表层导管10投放入水并使其垂直在海底泥面上，表层导管10通过其底部下沉定位在海底泥面上。

不同于上述第一、第二实施例，本实施例中，表层导管20通过单吊车投放入水。

具体地，该步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车53的施工船30靠近驳船11。

S2.2、将吊绳32的两端分别连接在表层导管10的顶部和底部两端上。

S2.3、吊车53吊起吊绳32，将表层导管10以平放状态吊起并下放入水。

为吊起表层导管10，吊车53先朝向驳船，吊接吊绳32的中部，使表层导管10以平放状态被吊起。吊起表层导管10后，吊车53转向将表层导管10带离驳船11至驳船11侧面的海面上，随后通过下放吊车的吊缆，将表层导管10及吊绳32下放水中至海底泥面上。

S2.4、表层导管10到达海底泥面上后，将吊绳32的一端脱离表层导管10的底部，吊车53通过吊绳32拉起表层导管10的顶部，使表层导管10形成垂直状态，底部定位在海底泥面上的垂直状态。

该步骤中，通过水下机器人将吊绳32的一端拆离表层导管10的底部。脱离吊绳的表层导管10的底部相对其顶部下沉到海底泥面上，通过吊车53上拉吊绳32，逐渐将表层导管10提起为垂直状态，由于表层导管10具有一定的重量，其底部可下沉插入海底泥面，完成表层导管10的初步入泥。表层导管10形成底部定位在海底泥面上的垂直状态后，通过水下机器人将吊绳32的另一端拆离表层导管10的顶部，吊车53将吊绳32升起回到施工船30上，可继续进行驳船11上的下一根表层导管10的吊起及下放。

S3、通过吊车将打桩锤4送入水中，套接在表层导管10的顶部。

S4、启动打桩锤4，打桩锤4的锤芯在套筒的导向下捶打表层导管10的顶部，将表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

上述的步骤S3和S4可参考上述第一实施例的对应步骤以及图3，在此不再赘述。

通过执行上述步骤S2-S4即可完成一根表层导管10在海底上的打桩安装。通过重复步骤S2-S4，即可依次将多根表层导管10打桩在海底上。

在安装多根表层导管10时，可多次重复步骤S2，完成多根表层导管10在海底的初步入泥，然后再执行步骤S3、S4，通过多个打桩锤4或者一个打桩锤依次对表层导管10进行打桩，以将多根多根表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

如图7、3所示，本发明第四实施例的深水表层导管的安装方法，可包括以下步骤：

S1、通过驳船12将表层导管10运送至海上现场。

S2、将表层导管10投放入水并使其垂直在海底泥面上，表层导管10通过其底部下沉定位在海底泥面上。

S3、通过吊车将打桩锤4送入水中，套接在表层导管10的顶部。

S4、启动打桩锤4，打桩锤4的锤芯在套筒的导向下捶打表层导管10的顶部，将表层导管10锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

本实施例中，步骤S1、S3和S4均可参考上述第一实施例，在此不再赘述。步骤S2中，表层导管20通过单吊车投放入水。

具体地，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车54的施工船40靠近驳船12。

S2.2、将吊绳41的两端分别连接在表层导管10的顶部和底部两端上，还将施工船40上的钢缆42连接表层导管10的顶部。

S2.3、吊车54吊起吊绳41，将表层导管10以平放状态吊起并下放入水至预定的深度。

表层导管10下放的预定深度根据现场作业情况而定，例如可以是50m等。

S2.4、通过钢缆42连接表层导管10的顶部，吊车54下放吊绳41使表层导管10竖立在水中，将吊绳41的一端脱离表层导管10的底部；

S2.5、吊车54下放吊绳41，将表层导管10下放至海底泥面上，直至表层导管10的底部下沉定位在海底泥面上。

下放吊绳41前，可通过液压解锁方式或水下机器人(ROV)将钢缆42从表层导管10的顶部解开以进行回收，只由吊绳41连接表层导管10的顶部。

完成表层导管10的初步入泥后，即可拆解表层导管10上的吊绳41，将吊绳41回收。

另外，本发明的深水表层导管的安装方法中，包括上述第一至第四实施例，作为一种选择，为确保表层导管10以垂直状态初步入泥，投放表层导管10前，在海底泥面上放置水下扶正框。表层导管10入水下沉后垂直定位在水下扶正框内，从而通过水下扶正框将表层导管10扶正为垂直状态。

作为另一种选择，投放表层导管10前，在海底泥面上放置海底基盘；海底基盘上具有多个定位通槽用于对多根表层导管10起到定位的作用。表层导管10入水下沉后垂直定位在海底基盘内，底部通过海底基盘的定位通槽下沉到海底泥面中。

本发明的深水表层导管的安装方法可以实现表层导管的批量安装，对邻井的土壤扰动小且不需要考虑深水表层导管固井问题，在纵向上的安装精度易控制且较于钻入法和喷射法高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种深水表层导管的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过驳船将表层导管运送至海上现场；

S2、将所述表层导管投放入水并使其垂直在海底泥面上，所述表层导管通过其底部下沉定位在海底泥面上；

S3、通过吊车将打桩锤送入水中，套接在所述表层导管的顶部；

S4、启动所述打桩锤，将所述表层导管锤入海底泥中至达到预设的入泥深度。

2.根据权利要求1所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，施工船以钢缆连接所述表层导管的顶部；

S2.2、将所述表层导管以平放状态推入水中，所述表层导管下沉至垂直立在海底泥面上；

S2.3、通过水下机器人将所述钢缆拆离所述表层导管。

3.根据权利要求2所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，所述所述驳船的甲板上安装有导轨以及推动装置，所述表层导管放置在所述导轨上；

步骤S2.2中，通过所述推动装置推动所述表层导管，使所述表层导管沿着所述导轨滚动至从所述驳船的船舷滚落入水。

4.根据权利要求1所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有双吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、所述施工船上的两个吊车分别连接吊起所述表层导管的顶部和底部；

S2.3、两个所述吊车将所述表层导管移送至海面上，一所述吊车放下所连接的表层导管的底部，使所述表层导管呈顶部被另一所述吊车吊接的垂直状态；

S2.4、另一所述吊车将所述表层导管下放至海底泥面上，直至所述表层导管的底部下沉定位在海底泥面上。

5.根据权利要求4所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2.2中，两个所述吊车朝向所述驳船以吊起所述表层导管的顶部和底部；

步骤S2.3中，两个所述吊车转向将所述表层导管带离所述驳船至所述驳船侧面的海面上。

6.根据权利要求1所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、将吊绳的两端分别连接在所述表层导管的顶部和底部两端上；

S2.3、所述吊车吊起所述吊绳，将所述表层导管以平放状态吊起并下放入水；

S2.4、所述表层导管到达海底泥面上后，将吊绳的一端脱离所述表层导管的底部，所述吊车通过所述吊绳拉起所述表层导管的顶部，使所述表层导管形成底部定位在海底泥面上的垂直状态。

7.根据权利要求6所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2.4中，通过水下机器人将所述吊绳的一端拆离所述表层导管的底部；所述表层导管形成底部定位在海底泥面上的垂直状态后，通过水下机器人所述吊绳的另一端拆离所述表层导管的顶部。

8.根据权利要求1所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2包括：

S2.1、在海上现场，装载有一吊车的施工船靠近所述驳船；

S2.2、将吊绳的两端分别连接在所述表层导管的顶部和底部两端上，还将施工船上的钢缆连接所述表层导管的顶部；

S2.3、所述吊车吊起所述吊绳，将所述表层导管以平放状态吊起并下放入水至预定的深度；

S2.4、通过所述钢缆连接所述表层导管，所述吊车下放所述吊绳使所述表层导管竖立在水中，将所述吊绳的一端脱离所述表层导管的底部；

S2.5、所述吊车下放所述吊绳，将所述表层导管下放至海底泥面上，直至所述表层导管的底部下沉定位在海底泥面上。

9.根据权利要求1-8任一项所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2中，投放所述表层导管前，在海底泥面上放置水下扶正框；

所述表层导管入水下沉后垂直定位在所述水下扶正框内。

10.根据权利要求求1-8任一项所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，步骤S2中，投放所述表层导管前，在海底泥面上放置海底基盘；

所述表层导管入水下沉后垂直定位在所述海底基盘内。

11.根据权利要求求1-8任一项所述的深水表层导管的安装方法，其特征在于，重复步骤S2-S4，依次将多根表层导管打桩在海底上。