CN111411894A - 一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程附属装置的技术领域，特别是涉及一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，采用跟管钻进工艺进行套管的下放,送入装置将套管、重入锥，泥垫三者结合，同时下放，下放到位后可自动解锁，将钻具和钻杆一并提出孔外，一次性完成重入锥的送入工作S1.将泥垫放置到月池盖的卡瓦支撑盘内：S2.下放套管至接近海底泥面；S3.安装悬挂外套组件；S4.组装并下放钻具内；S5.安装送入装置的锁销和心管；S6.安装上端钻杆；S7.安装重入锥；S8.移走月池盖，准备钻进；S9.通浆钻进；S10.解锁悬挂接头，上提钻杆钻具，完成重入锥的送入。

Description

一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法

技术领域

本发明涉及海洋工程附属装置的技术领域，特别是涉及一种基于 跟管钻进工艺的重入锥下入方法。

背景技术

众所周知，在深海无隔水管钻进施工过程中，当遇到坚硬的地层， 钻头易磨损，使用寿命短，为了达到更大的钻进深度和应对复杂井身 结构需求，需要频繁更换钻头(钻具)，起钻后再下钻即面临钻孔重 入问题。此外，随着地层变化，也需要更换不同类型的钻头，同样， 围绕大洋科学钻探的工程需求，有时还需要利用钻具向井内送入各类 测试仪器、观测站等，以满足不同科学研究目的，都将面临同一钻孔 重入需求。

常规钻探施工下套管至少分两步，即先钻成大于套管外径的钻 孔，然后将套管下入。深海钻探下套管过程中还可能出现由于钻孔缩 径、坍塌，导致下套管遇阻、套管下不到位等情况，造成不良后果， 严重影响施工进度和后续工程实施。跟管钻进下套管工艺，即在钻进 的同时套管不断跟进，当钻进到目的层位，套管即坐在稳定地层。这 样既简化了下套管的工序，显著节省了下套管作业时间，还可大大降 低下套管遇阻(下套管失败)的风险，实现安全钻进，保证后续施工 稳步推进。采用跟管钻进工艺将重入锥与套管一次性下入简化了下入 流程，降低了施工风险。

钻孔重入系统中设有一个称之为“重入锥”的大直径喇叭体，用 以将钻头(钻具或其他仪器等)导入钻孔。重入锥附近安放有声纳发 射器，其信号经船上的接收器接收并处理后，可以确定重入锥的位置。 根据测量结果移动钻探船，可实现钻柱的初步定位。等到下钻至接近 重入锥时，沿钻杆柱下入水下电视，观察洋底重入锥的位置，根据观 察结果移动钻探船，实现钻头(钻具或其他仪器等)位置精调。当钻 头(钻具或其他仪器等)落在重入锥的内锥面，便可沿着锥面滑向钻 孔，最终进入钻孔。

重入系统(含表层套管)需要通过一种特殊装置，利用钻柱送入 到海底泥面，当重入系统安放完毕，再利用该装置将重入系统与钻柱 脱开，进行下一步作业。该装置称为“重入锥送入工具”。资料显示， 国内没有重入锥送入工具成套产品，目前相关技术被少数几家国外公 司垄断，且只提供相关技术服务，不出售相关产品和技术，因此迫切 需要研究一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法以解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于跟管钻进工艺的重入 锥下入方法,采用跟管钻进工艺进行套管的下放,送入装置将套管、重 入锥，泥垫三者结合，同时下放，下放到位后可自动解锁，将钻具和 钻杆一并提出孔外，一次性完成重入锥的送入工作。

本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，包括以下步 骤：

S1.将泥垫放置到月池盖的卡瓦支撑盘内：将泥垫下面固定的四 个角板放入卡瓦支撑盘内，使泥垫与月池不发生相对转动：

S2.下放套管至接近海底泥面：套管底部与泥面的距离大于钻进 钻头与偏心扩孔钻头两者长度之和，此距离范围为50-500mm均可， 最下端的套管下放到位，最上端套管与法兰接箍螺纹相连，法兰接箍 通过定位销与泥垫连接；

S3.安装悬挂外套组件：将悬挂外套组件的下法兰与泥垫底板通 过螺栓连接，下法兰的内圈压到套管的法兰接箍上；

S4.组装并下放钻具：在地面将钻进钻头、偏心扩孔钻头连接起 来，然后在悬挂外套组件的上法兰面上固定一个卡瓦，卡瓦用来在钻 具和钻杆下放时对钻具和钻杆进行夹持对接，将组装好的钻头与偏心 扩孔钻头吊至孔口，卡瓦夹住，然后依次安装螺杆马达、钻杆，边安 装边下放，根据海水深度及钻具和钻杆的长度，提前计算出钻杆的数 量，其中两根钻杆之间安装悬挂接头，悬挂接头下端连接的钻杆及钻 具的总长度恰好能够保证偏心扩孔钻头上端与套管下端的距离差在 设计范围内；

S5.安装送入装置的锁销和心管：将悬挂接头通过与其连接的上 端钻杆下放到悬挂外套内后，反转钻杆，将上端钻杆与悬挂接头脱离， 钻杆提起，由于悬挂接头和悬挂外套通过六方配合，因此钻杆反转时， 悬挂接头不会随之发生转动，而悬挂外套组件与泥垫连接，泥垫的四 个角板放置在卡瓦支撑盘内，因此泥垫和悬挂外套组件均不会发生转 动，钻杆提离后，将锁销从悬挂接头内部放入安装孔内，然后将心管 放到悬挂接头内部，心管圆周的螺纹孔与锁销孔对准后，安装悬挂螺 钉，从而将心管固定；

S6.安装上端钻杆：心管安装后，再次将钻杆与悬挂接头上端连 接；

S7.安装重入锥：悬挂接头上端钻杆连接完成后，将两个半圆锥 的法兰通过螺栓与到送入装置的上法兰连接，然后两连个半圆锥通过 螺栓连接；

S8.移走月池盖，准备钻进：月池盖和卡瓦支撑盘上均设置有开 口，安装完重入锥后上提钻杆，将泥垫的四个角板提离卡瓦支撑盘， 月池盖沿着轨道移开，移至不阻挡重入锥的下入即可，然后准备通浆 钻进；

S9.通浆钻进：向钻杆内泵入泥浆，螺杆马达带动偏心扩孔钻头 和钻进钻头旋转，钻进钻头正常钻进，偏心扩孔钻头扩孔，扩孔孔径 大于套管外径10-30mm，因此可实现边钻进边下入套管，重入锥下入 到不影响月池盖返回原位时，将月池盖移回原位，在卡瓦支撑盘上安 装卡瓦，用于后续钻进时加接钻杆；

S10.解锁悬挂接头，上提钻杆钻具，完成重入锥的送入：当泥垫 下放到海底泥面以后，向钻杆内投入钢球，钢球落到心管的锥面内， 将心管中心通道封堵，向钻杆内泵入泥浆，心管受到泥浆向下的作用 力，当力达到悬挂螺钉的剪切极限后，悬挂螺钉剪断，心管下移，弹 簧通过顶杆将锁销弹离挂座球窝，此时悬挂接头与悬挂外套解锁，上 提钻杆将钻具和钻杆一并提出孔外，从而完成重入锥的下放。

本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，基于一种重 入锥送入装置，包括重入锥、送入装置、泥垫、套管、法兰接箍和钻 杆，重入锥与送入装置通过螺栓连接，送入装置与泥垫通过螺栓连接， 套管与法兰接箍通过螺纹连接，法兰接箍通过定位销安装到泥垫的传 扭板上，钻杆与送入装置内的悬挂接头上下螺纹连接；

重入锥为倒圆锥形状，由两个半圆锥组成，半圆锥的切割母线上 焊接连接板，连接板上开设连接孔，两个半圆锥组合后通过螺栓连接 而成，圆锥小端与半圆法兰盘焊接固定，悬挂接头上端钻杆连接完成 后，将两个半圆锥的法兰通过螺栓与送入装置的上法兰连接，然后两 个半圆锥通过螺栓连接，形成一个完整的锥体；

泥垫为圆形框架结构，由上面板、下面板、中间支撑筋、传扭板 和角板组成，上面板、下面板和中间支撑筋组成一个框架结构，传扭 板与下面板焊接，四个角板与传扭板焊接，四个角板组成一个四边形， 边长与卡瓦支撑盘相等。

挂座为外部阶梯圆柱形式，小径端安装到悬挂外套圆周开设的孔 内，小径端的端面为圆弧形，弧度与悬挂外套的内径相等，挂座内部 一端为内螺纹，与锁母连接，一端为球窝，直径与锁销的球面相同， 中间为阶梯孔，顶杆放入阶梯孔内；

顶杆为中间大，两端小的阶梯轴，顶杆放置到挂座内部，一端插 入挂座内部的小孔内，中间大端对顶杆的移动进行限位，防止顶杆伸 出挂座，另一端作为弹簧的导杆，插入弹簧内部；

锁销中间主体部分为圆柱形，一端面为球形，球面与挂座的球窝 配合，另一端面为圆锥台形式，圆锥台的大端靠近中间圆柱段，直径 大于中间主体圆柱直径，小端与心管接触，圆锥台可防止悬挂接头提 出悬挂外套后，锁销掉落孔内，锁销内部为阶梯孔，大径部分为螺纹 孔，中径和小径部分为光孔，悬挂螺钉从锁销的大径端拧入心管的螺 纹孔，将心管与锁销连接，悬挂螺钉的螺帽落到锁销中径与小径过渡 的台阶面上，台阶面对悬挂螺钉起到限位作用，锁销的螺纹孔用来安 装紧定螺钉，紧定螺钉对剪切后的悬挂螺钉螺帽段起到阻挡作用，可 防止剪断后的悬挂螺钉螺帽段掉出锁销；

悬挂接头外部为阶梯轴形式，内部为阶梯孔的形式，外部结构形 式自上而下为：最上端为外六方，与悬挂外套的内六方配合，与外六 方连接段为大直径外圆，外圆中间位置沿圆周方向均匀开设4个与悬 挂接头中心轴线垂直的径向圆孔，孔径与锁销主体部分直径相同，4 个径向圆孔的上方和下放分别开设密封槽，用于安装密封圈，与大直 径外圆连接段为小直径外圆，小直径外圆的下端为锥形公丝扣，用来 连接下部钻杆，内部最上端为锥形母丝扣，用于连接上部钻杆，锥形 母丝扣下端为直径递减的圆孔，最小处圆孔的直径大于等于心管的最 下端管体外径，四个径向孔所在位置的内圆直径大于其上下段的孔径，保证四个锁销顶紧到挂座的球窝处时，悬挂接头此处的孔径保证 对锁销在径向不发生干涉即可；

心管外部形状呈“干”字型，上端大径和中间大径处分别与悬挂 接头的内孔配合，两大径外圆分别加工密封槽，安装密封圈，用于对 心管与悬挂接头进行上下位置的密封，心管受液压力后悬挂螺钉剪 断，心管下落到悬挂接头的台阶面上，此时心管两大径之间的小径段 正好与锁销相对，由于心管被悬挂螺钉悬挂时，心管对锁销起到了限 制作用，锁销固定在挂座和心管之间，挂座内的弹簧被压缩，当悬挂 螺钉被剪断后心管下移，心管对锁销的径向限制消除，因此被压缩的 弹簧通过顶杆将锁销弹离球窝，锁销的圆锥台端进入心管的两大径中 间的小径段，心管内部为通孔，上端加工大的倒锥面，倒锥面用来安 放钢球，需要剪断悬挂螺钉时自上而下钢球，钢球落到倒锥面上，将 心管封堵，然后进行打压剪断悬挂螺钉。

本发明的一种重入锥送入装置，所述悬挂外套中间位置圆周均匀 开设多个圆孔的数量为大于等于4。

本发明的一种重入锥送入装置，所述悬挂外套内部上端还可以是 其他正多边形。

与现有技术相比本发明的有益效果为：采用跟管钻进工艺进行套 管的下放,送入装置将套管、重入锥，泥垫三者结合，同时下放，下 放到位后可自动解锁，将钻具和钻杆一并提出孔外，一次性完成重入 锥的送入工作。

附图说明

图1是本发明的重入锥送入装置结构示意图；

图2是送入装置结构图；

图3是锁销座总成结构图；

图4是步骤S1的结构示意图；

图5是步骤S2的结构示意图；

图6是步骤S3的结构示意图；

图7是步骤S4的结构示意图；

图8是步骤S5的结构示意图；

图9是步骤S6的结构示意图；

图10是步骤S7的结构示意图；

图11是步骤S8的结构示意图；

图12是步骤S9的结构示意图；

图13是步骤S10的结构示意图；

图14是图2中A部的局部放大图；

附图中标记：1、重入锥；1-1、半圆锥；1-2、半圆法兰盘；2、 送入装置；2-1、悬挂外套组件；2-1-1、悬挂外套；2-1-2、上法兰； 2-1-3、下法兰；2-1-4、支撑筋；2-1-5、锁销座总成；2-1-5-1、挂 座；2-1-5-2、锁母；2-1-5-3、弹簧；2-1-5-4、顶杆；2-2、悬挂接 头；2-3、心管；2-4、锁销；2-5、悬挂螺钉；2-6、定位销；2-7、 钢球；3、泥垫；4、法兰接箍；5、套管、6、钻杆；7、螺杆马达；8、 偏心扩孔钻头；9、钻进钻头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图13所示，本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥 下入方法，包括以下步骤：

S1.将泥垫3放置到月池盖的卡瓦支撑盘内：将泥垫3下面固定 的四个角板放入卡瓦支撑盘内，使泥垫3与月池不发生相对转动：

S2.下放套管5至接近海底泥面：套管5底部与泥面的距离大于 钻进钻头9与偏心扩孔钻头8两者长度之和，此距离范围为50-500mm 均可，最下端的套管5下放到位，最上端套管5与法兰接箍4螺纹相 连，法兰接箍4通过定位销2-6与泥垫3连接；

S3.安装悬挂外套组件2-1：将悬挂外套组件2-1的下法兰2-1-3 与泥垫3底板通过螺栓连接，下法兰2-1-3的内圈压到套管5的法兰 接箍4上；

S4.组装并下放钻具：在地面将钻进钻头9、偏心扩孔钻头8连 接起来，然后在悬挂外套组件2-1的上法兰2-1-2面上固定一个卡瓦， 卡瓦用来在钻具和钻杆6下放时对钻具和钻杆6进行夹持对接，将组 装好的钻头与偏心扩孔钻头8吊至孔口，卡瓦夹住，然后依次安装螺 杆马达7、钻杆6，边安装边下放，根据海水深度及钻具和钻杆6的 长度，提前计算出钻杆6的数量，其中两根钻杆6之间安装悬挂接头 2-2，悬挂接头2-2下端连接的钻杆6及钻具的总长度恰好能够保证 偏心扩孔钻头8上端与套管5下端的距离差在设计范围内；

S5.安装送入装置2的锁销2-4和心管2-3：将悬挂接头2-2通 过与其连接的上端钻杆6下放到悬挂外套2-1-1内后，反转钻杆6， 将上端钻杆6与悬挂接头2-2脱离，钻杆6提起，由于悬挂接头2-2 和悬挂外套2-1-1通过六方配合，因此钻杆6反转时，悬挂接头2-2 不会随之发生转动，而悬挂外套组件2-1与泥垫3连接，泥垫3的四 个角板放置在卡瓦支撑盘内，因此泥垫3和悬挂外套组件2-1均不会 发生转动，钻杆6提离后，将锁销2-4从悬挂接头2-2内部放入安装 孔内，然后将心管2-3放到悬挂接头2-2内部，心管2-3圆周的螺纹 孔与锁销2-4孔对准后，安装悬挂螺钉2-5，从而将心管2-3固定；

S6.安装上端钻杆6：心管2-3安装后，再次将钻杆6与悬挂接 头2-2上端连接；

S7.安装重入锥1：悬挂接头2-2上端钻杆6连接完成后，将两 个半圆锥1-1的法兰通过螺栓与到送入装置2的上法兰2-1-2连接， 然后两连个半圆锥1-1通过螺栓连接；

S8.移走月池盖，准备钻进：月池盖和卡瓦支撑盘上均设置有开 口，安装完重入锥1后上提钻杆6，将泥垫3的四个角板提离卡瓦支 撑盘，月池盖沿着轨道移开，移至不阻挡重入锥1的下入即可，然后 准备通浆钻进；

S9.通浆钻进：向钻杆6内泵入泥浆，螺杆马达7带动偏心扩孔 钻头8和钻进钻头9旋转，钻进钻头9正常钻进，偏心扩孔钻头8扩 孔，扩孔孔径大于套管5外径10-30mm，因此可实现边钻进边下入套 管5，重入锥1下入到不影响月池盖返回原位时，将月池盖移回原位，在卡瓦支撑盘上安装卡瓦，用于后续钻进时加接钻杆6；

S10.解锁悬挂接头2-2，上提钻杆6钻具，完成重入锥1的送入： 当泥垫3下放到海底泥面以后，向钻杆6内投入钢球2-7，钢球2-7 落到心管2-3的锥面内，将心管2-3中心通道封堵，向钻杆6内泵入 泥浆，心管2-3受到泥浆向下的作用力，当力达到悬挂螺钉2-5的剪切极限后，悬挂螺钉2-5剪断，心管2-3下移，弹簧2-1-5-3通过顶 杆2-1-5-4将锁销2-4弹离挂座2-1-5-1球窝，此时悬挂接头2-2与 悬挂外套2-1-1解锁，上提钻杆6将钻具和钻杆6一并提出孔外，从 而完成重入锥1的下放；

本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，基于一种重 入锥送入装置，包括重入锥1、送入装置2、泥垫3、套管5、法兰接 箍4和钻杆6，重入锥1与送入装置2通过螺栓连接，送入装置2与 泥垫3通过螺栓连接，套管5与法兰接箍4通过螺纹连接，法兰接箍 4通过定位销2-6安装到泥垫3的传扭板上，钻杆6与送入装置2内 的悬挂接头2-2上下螺纹连接；

重入锥1为倒圆锥形状，由两个半圆锥1-1组成，半圆锥1-1的 切割母线上焊接连接板，连接板上开设连接孔，两个半圆锥1-1组合 后通过螺栓连接而成，圆锥小端与半圆法兰盘1-2焊接固定，悬挂接 头2-2上端钻杆6连接完成后，将两个半圆锥1-1的法兰通过螺栓与 送入装置2的上法兰2-1-2连接，然后两个半圆锥1-1通过螺栓连接， 形成一个完整的锥体；

泥垫3为圆形框架结构，由上面板、下面板、中间支撑筋2-1-4、 传扭板和角板组成，上面板、下面板和中间支撑筋2-1-4组成一个框 架结构，传扭板与下面板焊接，四个角板与传扭板焊接，四个角板组 成一个四边形，边长与卡瓦支撑盘相等。

本发明的一种重入锥送入装置，送入装置包括悬挂外套组件2-1、 悬挂接头2-2、心管2-3、多组锁销2-4、悬挂螺钉2-5、定位销2-6、 钢球2-7和密封圈，悬挂外套组件2-1包括悬挂外套2-1-1、上法兰 2-1-2、下法兰2-1-3、支撑筋2-1-4和多组锁销座总成2-1-5，锁销2-4座总成2-1-5包括挂座2-1-5-1、锁母2-1-5-2、弹簧2-1-5-3、 顶杆2-1-5-4和密封圈，悬挂外套2-1-1为圆柱形结构，外圆的两端 分别设置有上止口和下止口，上法兰2-1-2焊接在悬挂外套2-1-1的 上止口，上法兰2-1-2用于安装重入锥，下法兰2-1-3焊接在悬挂外 套2-1-1的下止口，下法兰2-1-3用于安装泥垫，支撑筋2-1-4的上 下分别与上法兰2-1-2和下法兰2-1-3焊接，支撑筋2-1-4一侧与悬 挂外套2-1-1焊接，悬挂外套2-1-1中间位置圆周均匀开设多个圆孔， 多个圆孔与悬挂外套2-1-1外圆柱面结合的部位铣平面，悬挂外套 2-1-1内部上端为内六方，多组锁销座总成2-1-5圆周均匀安装到悬 挂外套2-1-1圆周开设的多个圆孔内，锁销2-4座总成2-1-5与悬挂 外套2-1-1焊接，悬挂接头2-2安装到悬挂外套2-1-1内，悬挂接头 2-2圆周开设数量与锁销2-4座总成2-1-5数量相同的孔，用于安装 锁销2-4，多组锁销2-4分别安装到悬挂接头2-2圆周开设的孔内， 锁销2-4通过悬挂接头2-2后对准锁销2-4座总成2-1-5的球窝，锁 销2-4头部安装到球窝内,用与承受送入装置本身及与其相连接重入 锥和泥垫的重量，悬挂接头2-2上下分别与钻杆连接，通过钻杆的下 放将重入锥及泥垫下放到海底泥面，心管2-3安装到悬挂接头2-2内 部，心管2-3通过悬挂螺钉2-5与锁销2-4连接，悬挂螺钉2-5从锁 销2-4端的光孔拧入心管2-3的螺纹孔，悬挂螺钉2-5的螺杆部分在 心管2-3内，光杆部分在锁销2-4内，锁销2-4的光杆和悬挂螺钉 2-5的光孔采用间隙公差配合，从而将锁销2-4与心管2-3连接，心 管2-3被悬挂到悬挂接头2-2内部，悬挂接头2-2的锁销2-4安装孔 上下分别开设密封槽，心管2-3与悬挂接头2-2接触面分别在上下开 设密封槽，用于安装密封圈；

本发明的一种重入锥送入装置，挂座2-1-5-1为外部阶梯圆柱形 式，小径端安装到悬挂外套2-1-1圆周开设的孔内，小径端的端面为 圆弧形，弧度与悬挂外套2-1-1的内径相等，挂座2-1-5-1内部一端 为内螺纹，与锁母2-1-5-2连接，一端为球窝，直径与锁销2-4的球 面相同，中间为阶梯孔，顶杆2-1-5-4放入阶梯孔内；

顶杆2-1-5-4为中间大，两端小的阶梯轴，顶杆2-1-5-4放置到 挂座2-1-5-1内部，一端插入挂座2-1-5-1内部的小孔内，中间大端 对顶杆2-1-5-4的移动进行限位，防止顶杆2-1-5-4伸出挂座 2-1-5-1，另一端作为弹簧2-1-5-3的导杆，插入弹簧2-1-5-3内部；

锁销2-4中间主体部分为圆柱形，一端面为球形，球面与挂座 2-1-5-1的球窝配合，另一端面为圆锥台形式，圆锥台的大端靠近中 间圆柱段，直径大于中间主体圆柱直径，小端与心管2-3接触，圆锥 台可防止悬挂接头2-2提出悬挂外套2-1-1后，锁销2-4掉落孔内， 锁销2-4内部为阶梯孔，大径部分为螺纹孔，中径和小径部分为光孔， 悬挂螺钉2-5从锁销2-4的大径端拧入心管2-3的螺纹孔，将心管 2-3与锁销2-4连接，悬挂螺钉2-5的螺帽落到锁销2-4中径与小径 过渡的台阶面上，台阶面对悬挂螺钉2-5起到限位作用，锁销2-4的 螺纹孔用来安装紧定螺钉，紧定螺钉对剪切后的悬挂螺钉2-5螺帽段 起到阻挡作用，可防止剪断后的悬挂螺钉2-5螺帽段掉出锁销2-4；

悬挂接头2-2外部为阶梯轴形式，内部为阶梯孔的形式，外部结 构形式自上而下为：最上端为外六方，与悬挂外套2-1-1的内六方配 合，与外六方连接段为大直径外圆，外圆中间位置沿圆周方向均匀开 设4个与悬挂接头2-2中心轴线垂直的径向圆孔，孔径与锁销2-4主 体部分直径相同，4个径向圆孔的上方和下放分别开设密封槽，用于 安装密封圈，与大直径外圆连接段为小直径外圆，小直径外圆的下端 为锥形公丝扣，用来连接下部钻杆，内部最上端为锥形母丝扣，用于 连接上部钻杆，锥形母丝扣下端为直径递减的圆孔，最小处圆孔的直 径大于等于心管2-3的最下端管体外径，四个径向孔所在位置的内圆 直径大于其上下段的孔径，保证四个锁销2-4顶紧到挂座2-1-5-1的 球窝处时，悬挂接头2-2此处的孔径保证对锁销2-4在径向不发生干 涉即可；

心管2-3外部形状呈“干”字型，上端大径和中间大径处分别与 悬挂接头2-2的内孔配合，两大径外圆分别加工密封槽，安装密封圈， 用于对心管2-3与悬挂接头2-2进行上下位置的密封，心管2-3受液 压力后悬挂螺钉2-5剪断，心管2-3下落到悬挂接头2-2的台阶面上， 此时心管2-3两大径之间的小径段正好与锁销2-4相对，由于心管 2-3被悬挂螺钉2-5悬挂时，心管2-3对锁销2-4起到了限制作用， 锁销2-4固定在挂座2-1-5-1和心管2-3之间，挂座2-1-5-1内的弹 簧2-1-5-3被压缩，当悬挂螺钉2-5被剪断后心管2-3下移，心管 2-3对锁销2-4的径向限制消除，因此被压缩的弹簧2-1-5-3通过顶 杆2-1-5-4将锁销2-4弹离球窝，锁销2-4的圆锥台端进入心管2-3 的两大径中间的小径段，心管2-3内部为通孔，上端加工大的倒锥面， 倒锥面用来安放钢球2-7，需要剪断悬挂螺钉2-5时自上而下钢球 2-7，钢球2-7落到倒锥面上，将心管2-3封堵，然后进行打压剪断 悬挂螺钉2-5。

本发明的一种用于海洋钻探的重入锥送入装置，悬挂外套2-1-1 中间位置圆周均匀开设多个圆孔的数量为大于等于4。

本发明的一种用于海洋钻探的重入锥送入装置，悬挂外套2-1-1 内部上端还可以是其他正多边形；防止悬挂外套与悬挂接头发生相对 转动。

本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，以上所述所 有部件的安装方式、连接方式或设置方式均为焊接、铆接或其他常见 机械方式，其中可滑动/转动固定即为滑动/转动状态下不脱落，密封 连通即两连接件连通的同时进行密封，并且其所有部件的具体结构、 型号和系数指标均为其自带技术，只要能够达成其有益效果的均可进 行实施，上述所有用电模块及用电器均为市面常见电器件，买回使用 时仅需按照一同购回的使用说明书相互电连接即可进行使用，且控制 模块为其常见自带模块，故均在此不再赘述。

本发明的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，在未作相反 说明的情况下，“上下左右、前后内外以及垂直水平”等包含在术语 中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术 人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制，与此同时，“第一”、 “第二”和“第三”等数列名词不代表具体的数量及顺序，仅仅是用 于名称的区分，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物 品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要 素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以 做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将泥垫(3)放置到月池盖的卡瓦支撑盘内：将泥垫(3)下面固定的四个角板放入卡瓦支撑盘内，使泥垫(3)与月池不发生相对转动：

S2.下放套管(5)至接近海底泥面：套管(5)底部与泥面的距离大于钻进钻头(9)与偏心扩孔钻头(8)两者长度之和，此距离范围为50-500mm均可，最下端的套管(5)下放到位，最上端套管(5)与法兰接箍(4)螺纹相连，法兰接箍(4)通过定位销(2-6)与泥垫(3)连接；

S3.安装悬挂外套组件(2-1)：将悬挂外套组件(2-1)的下法兰(2-1-3)与泥垫(3)底板通过螺栓连接，下法兰(2-1-3)的内圈压到套管(5)的法兰接箍(4)上；

S4.组装并下放钻具：在地面将钻进钻头(9)、偏心扩孔钻头(8)连接起来，然后在悬挂外套组件(2-1)的上法兰(2-1-2)面上固定一个卡瓦，卡瓦用来在钻具和钻杆(6)下放时对钻具和钻杆(6)进行夹持对接，将组装好的钻头与偏心扩孔钻头(8)吊至孔口，卡瓦夹住，然后依次安装螺杆马达(7)、钻杆(6)，边安装边下放，根据海水深度及钻具和钻杆(6)的长度，提前计算出钻杆(6)的数量，其中两根钻杆(6)之间安装悬挂接头(2-2)，悬挂接头(2-2)下端连接的钻杆(6)及钻具的总长度恰好能够保证偏心扩孔钻头(8)上端与套管(5)下端的距离差在设计范围内；

S5.安装送入装置(2)的锁销(2-4)和心管(2-3)：将悬挂接头(2-2)通过与其连接的上端钻杆(6)下放到悬挂外套(2-1-1)内后，反转钻杆(6)，将上端钻杆(6)与悬挂接头(2-2)脱离，钻杆(6)提起，由于悬挂接头(2-2)和悬挂外套(2-1-1)通过六方配合，因此钻杆(6)反转时，悬挂接头(2-2)不会随之发生转动，而悬挂外套组件(2-1)与泥垫(3)连接，泥垫(3)的四个角板放置在卡瓦支撑盘内，因此泥垫(3)和悬挂外套组件(2-1)均不会发生转动，钻杆(6)提离后，将锁销(2-4)从悬挂接头(2-2)内部放入安装孔内，然后将心管(2-3)放到悬挂接头(2-2)内部，心管(2-3)圆周的螺纹孔与锁销(2-4)孔对准后，安装悬挂螺钉(2-5)，从而将心管(2-3)固定；

S6.安装上端钻杆(6)：心管(2-3)安装后，再次将钻杆(6)与悬挂接头(2-2)上端连接；

S7.安装重入锥(1)：悬挂接头(2-2)上端钻杆(6)连接完成后，将两个半圆锥(1-1)的法兰通过螺栓与到送入装置(2)的上法兰(2-1-2)连接，然后两连个半圆锥(1-1)通过螺栓连接；

S8.移走月池盖，准备钻进：月池盖和卡瓦支撑盘上均设置有开口，安装完重入锥(1)后上提钻杆(6)，将泥垫(3)的四个角板提离卡瓦支撑盘，月池盖沿着轨道移开，移至不阻挡重入锥(1)的下入即可，然后准备通浆钻进；

S9.通浆钻进：向钻杆(6)内泵入泥浆，螺杆马达(7)带动偏心扩孔钻头(8)和钻进钻头(9)旋转，钻进钻头(9)正常钻进，偏心扩孔钻头(8)扩孔，扩孔孔径大于套管(5)外径10-30mm，因此可实现边钻进边下入套管(5)，重入锥(1)下入到不影响月池盖返回原位时，将月池盖移回原位，在卡瓦支撑盘上安装卡瓦，用于后续钻进时加接钻杆(6)；

S10.解锁悬挂接头(2-2)，上提钻杆(6)钻具，完成重入锥(1)的送入：当泥垫(3)下放到海底泥面以后，向钻杆(6)内投入钢球(2-7)，钢球(2-7)落到心管(2-3)的锥面内，将心管(2-3)中心通道封堵，向钻杆(6)内泵入泥浆，心管(2-3)受到泥浆向下的作用力，当力达到悬挂螺钉(2-5)的剪切极限后，悬挂螺钉(2-5)剪断，心管(2-3)下移，弹簧(2-1-5-3)通过顶杆(2-1-5-4)将锁销(2-4)弹离挂座(2-1-5-1)球窝，此时悬挂接头(2-2)与悬挂外套(2-1-1)解锁，上提钻杆(6)将钻具和钻杆(6)一并提出孔外，从而完成重入锥(1)的下放。

2.如权利要求1所述的一种基于跟管钻进工艺的重入锥下入方法，基于一种重入锥送入装置，其特征在于，包括重入锥(1)、送入装置(2)、泥垫(3)、套管(5)、法兰接箍(4)和钻杆(6)，重入锥(1)与送入装置(2)通过螺栓连接，送入装置(2)与泥垫(3)通过螺栓连接，套管(5)与法兰接箍(4)通过螺纹连接，法兰接箍(4)通过定位销(2-6)安装到泥垫(3)的传扭板上，钻杆(6)与送入装置(2)内的悬挂接头(2-2)上下螺纹连接；

重入锥(1)为倒圆锥形状，由两个半圆锥(1-1)组成，半圆锥(1-1)的切割母线上焊接连接板，连接板上开设连接孔，两个半圆锥(1-1)组合后通过螺栓连接而成，圆锥小端与半圆法兰盘(1-2)焊接固定，悬挂接头(2-2)上端钻杆(6)连接完成后，将两个半圆锥(1-1)的法兰通过螺栓与送入装置(2)的上法兰(2-1-2)连接，然后两个半圆锥(1-1)通过螺栓连接，形成一个完整的锥体；

泥垫(3)为圆形框架结构，由上面板、下面板、中间支撑筋(2-1-4)、传扭板和角板组成，上面板、下面板和中间支撑筋(2-1-4)组成一个框架结构，传扭板与下面板焊接，四个角板与传扭板焊接，四个角板组成一个四边形，边长与卡瓦支撑盘相等。

3.如权利要求2所述的一种重入锥送入装置，其特征在于，所述送入装置包括悬挂外套组件(2-1)、悬挂接头(2-2)、心管(2-3)、多组锁销(2-4)、悬挂螺钉(2-5)、定位销(2-6)、钢球(2-7)和密封圈，悬挂外套组件(2-1)包括悬挂外套(2-1-1)、上法兰(2-1-2)、下法兰(2-1-3)、支撑筋(2-1-4)和多组锁销座总成(2-1-5)，锁销(2-4)座总成(2-1-5)包括挂座(2-1-5-1)、锁母(2-1-5-2)、弹簧(2-1-5-3)、顶杆(2-1-5-4)和密封圈，悬挂外套(2-1-1)为圆柱形结构，外圆的两端分别设置有上止口和下止口，上法兰(2-1-2)焊接在悬挂外套(2-1-1)的上止口，上法兰(2-1-2)用于安装重入锥，下法兰(2-1-3)焊接在悬挂外套(2-1-1)的下止口，下法兰(2-1-3)用于安装泥垫，支撑筋(2-1-4)的上下分别与上法兰(2-1-2)和下法兰(2-1-3)焊接，支撑筋(2-1-4)一侧与悬挂外套(2-1-1)焊接，悬挂外套(2-1-1)中间位置圆周均匀开设多个圆孔，多个圆孔与悬挂外套(2-1-1)外圆柱面结合的部位铣平面，悬挂外套(2-1-1)内部上端为内六方，多组锁销座总成(2-1-5)圆周均匀安装到悬挂外套(2-1-1)圆周开设的多个圆孔内，锁销(2-4)座总成(2-1-5)与悬挂外套(2-1-1)焊接，悬挂接头(2-2)安装到悬挂外套(2-1-1)内，悬挂接头(2-2)圆周开设数量与锁销(2-4)座总成(2-1-5)数量相同的孔，用于安装锁销(2-4)，多组锁销(2-4)分别安装到悬挂接头(2-2)圆周开设的孔内，锁销(2-4)通过悬挂接头(2-2)后对准锁销(2-4)座总成(2-1-5)的球窝，锁销(2-4)头部安装到球窝内,用与承受送入装置本身及与其相连接重入锥和泥垫的重量，悬挂接头(2-2)上下分别与钻杆连接，通过钻杆的下放将重入锥及泥垫下放到海底泥面，心管(2-3)安装到悬挂接头(2-2)内部，心管(2-3)通过悬挂螺钉(2-5)与锁销(2-4)连接，悬挂螺钉(2-5)从锁销(2-4)端的光孔拧入心管(2-3)的螺纹孔，悬挂螺钉(2-5)的螺杆部分在心管(2-3)内，光杆部分在锁销(2-4)内，锁销(2-4)的光杆和悬挂螺钉(2-5)的光孔采用间隙公差配合，从而将锁销(2-4)与心管(2-3)连接，心管(2-3)被悬挂到悬挂接头(2-2)内部，悬挂接头(2-2)的锁销(2-4)安装孔上下分别开设密封槽，心管(2-3)与悬挂接头(2-2)接触面分别在上下开设密封槽，用于安装密封圈。

4.如权利要求2所述的一种重入锥送入装置，其特征在于，挂座(2-1-5-1)为外部阶梯圆柱形式，小径端安装到悬挂外套(2-1-1)圆周开设的孔内，小径端的端面为圆弧形，弧度与悬挂外套(2-1-1)的内径相等，挂座(2-1-5-1)内部一端为内螺纹，与锁母(2-1-5-2)连接，一端为球窝，直径与锁销(2-4)的球面相同，中间为阶梯孔，顶杆(2-1-5-4)放入阶梯孔内；

顶杆(2-1-5-4)为中间大，两端小的阶梯轴，顶杆(2-1-5-4)放置到挂座(2-1-5-1)内部，一端插入挂座(2-1-5-1)内部的小孔内，中间大端对顶杆(2-1-5-4)的移动进行限位，防止顶杆(2-1-5-4)伸出挂座(2-1-5-1)，另一端作为弹簧(2-1-5-3)的导杆，插入弹簧(2-1-5-3)内部；

锁销(2-4)中间主体部分为圆柱形，一端面为球形，球面与挂座(2-1-5-1)的球窝配合，另一端面为圆锥台形式，圆锥台的大端靠近中间圆柱段，直径大于中间主体圆柱直径，小端与心管(2-3)接触，圆锥台可防止悬挂接头(2-2)提出悬挂外套(2-1-1)后，锁销(2-4)掉落孔内，锁销(2-4)内部为阶梯孔，大径部分为螺纹孔，中径和小径部分为光孔，悬挂螺钉(2-5)从锁销(2-4)的大径端拧入心管(2-3)的螺纹孔，将心管(2-3)与锁销(2-4)连接，悬挂螺钉(2-5)的螺帽落到锁销(2-4)中径与小径过渡的台阶面上，台阶面对悬挂螺钉(2-5)起到限位作用，锁销(2-4)的螺纹孔用来安装紧定螺钉，紧定螺钉对剪切后的悬挂螺钉(2-5)螺帽段起到阻挡作用，可防止剪断后的悬挂螺钉(2-5)螺帽段掉出锁销(2-4)；

悬挂接头(2-2)外部为阶梯轴形式，内部为阶梯孔的形式，外部结构形式自上而下为：最上端为外六方，与悬挂外套(2-1-1)的内六方配合，与外六方连接段为大直径外圆，外圆中间位置沿圆周方向均匀开设4个与悬挂接头(2-2)中心轴线垂直的径向圆孔，孔径与锁销(2-4)主体部分直径相同，4个径向圆孔的上方和下放分别开设密封槽，用于安装密封圈，与大直径外圆连接段为小直径外圆，小直径外圆的下端为锥形公丝扣，用来连接下部钻杆，内部最上端为锥形母丝扣，用于连接上部钻杆，锥形母丝扣下端为直径递减的圆孔，最小处圆孔的直径大于等于心管(2-3)的最下端管体外径，四个径向孔所在位置的内圆直径大于其上下段的孔径，保证四个锁销(2-4)顶紧到挂座(2-1-5-1)的球窝处时，悬挂接头(2-2)此处的孔径保证对锁销(2-4)在径向不发生干涉即可；

心管(2-3)外部形状呈“干”字型，上端大径和中间大径处分别与悬挂接头(2-2)的内孔配合，两大径外圆分别加工密封槽，安装密封圈，用于对心管(2-3)与悬挂接头(2-2)进行上下位置的密封，心管(2-3)受液压力后悬挂螺钉(2-5)剪断，心管(2-3)下落到悬挂接头(2-2)的台阶面上，此时心管(2-3)两大径之间的小径段正好与锁销(2-4)相对，由于心管(2-3)被悬挂螺钉(2-5)悬挂时，心管(2-3)对锁销(2-4)起到了限制作用，锁销(2-4)固定在挂座(2-1-5-1)和心管(2-3)之间，挂座(2-1-5-1)内的弹簧(2-1-5-3)被压缩，当悬挂螺钉(2-5)被剪断后心管(2-3)下移，心管(2-3)对锁销(2-4)的径向限制消除，因此被压缩的弹簧(2-1-5-3)通过顶杆(2-1-5-4)将锁销(2-4)弹离球窝，锁销(2-4)的圆锥台端进入心管(2-3)的两大径中间的小径段，心管(2-3)内部为通孔，上端加工大的倒锥面，倒锥面用来安放钢球(2-7)，需要剪断悬挂螺钉(2-5)时自上而下钢球(2-7)，钢球(2-7)落到倒锥面上，将心管(2-3)封堵，然后进行打压剪断悬挂螺钉(2-5)。

5.如权利要求2所述的一种用于海洋钻探的重入锥送入装置，其特征在于，所述悬挂外套(2-1-1)中间位置圆周均匀开设多个圆孔的数量为大于等于4。

6.如权利要求2所述的一种用于海洋钻探的重入锥送入装置，其特征在于，所述悬挂外套(2-1-1)内部上端还可以是其他正多边形。

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