CN111691834B - 一种深水隔水管应急悬挂管柱系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水隔水管应急悬挂管柱系统和方法，所述方法包括以下步骤：S1：拆卸连接在常规隔水管上部的工具，再驱使常规隔水管向上运动至第一预设高度，以使得常规隔水管下部与海底泥面的距离大于50米；S2：使用挠性接头将常规隔水管和送入隔水管连接起来；S3：判断挠性接头的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车的位置，若否，则下放常规隔水管和送入隔水管，若是，则执行S4；S4：驱使采油树滑车运动至钻井井口中心；S5：将送入隔水管调整至采油树滑车中心处；S6：通过顶驱将送入隔水管上提至第二预定高度。本发明通过顶驱取代传统的隔水管张紧器，满足软悬挂的需求，同时利用采油树滑车对隔水管进行扶正，避免发生碰撞。

Description

一种深水隔水管应急悬挂管柱系统和方法

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，尤其涉及一种深水隔水管应急悬挂管柱系统和方法。

背景技术

在海洋中，天气对钻探船或者钻井平台的影响非常大，尤其是遇上恶劣天气时，例如台风，常规的应急方法需要将所有的隔水管及防喷器(BOP)均拆卸下来，并储存妥当。但是我国南海海域受其特殊地理位置影响，导致气候变化异常，其中值得关注的是：土台风形成时间短且发生频率高，预测难度非常大，导致土台风来临时，钻井平台缺乏足够的时间来实施常规的应急方法，因此需要一种能够快速实施的应急方法来进行应急。

目前，国际上有人提出当台风来临时，可以通过隔水管进行悬挂来降低台风造成的损坏，一般情况下，需要拆卸隔水管张力系统，起出伸缩节(与张力系统相连部件)后，继续起常规隔水管，防喷器与海底相距一定安全距离后，回接伸缩节，悬挂张力系统。但是该方法存在缺陷：在避台准备期间，海况通常比较恶劣，回接40吨的伸缩节的可操作性很差，存在悬挂失败的风险，而且硬悬挂方式对设备损坏比较大，风险大；国内也有提出悬挂隔水管的方法，其中使用安装扶正器的锥型悬挂短接减少悬挂短接与转盘器的磨损、下部连接球接头方式悬挂隔水管应力集中，增加悬挂能力。但是仍存在以下不足，第一，很难实现软悬挂的问题；第二、存在悬挂短接在转盘内部晃动对转盘器的损坏风险；第三、球接头安装位置高，下部隔水管倾斜角度大，对于钻井船来说，存在损坏月池船体风险。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种深水隔水管应急悬挂管柱系统，其能解决钻井平台遇到恶劣天气时，无法快速可靠地将常规隔水管悬挂起来的问题。

本发明的目的之二在于提供一种深水隔水管应急悬挂管柱方法，其能解决钻井平台遇到恶劣天气时，无法快速可靠地将常规隔水管悬挂起来的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

一种深水隔水管应急悬挂管柱系统，包括常规隔水管、送入隔水管、挠性接头、采油树滑车、顶驱和控制器，所述顶驱与送入隔水管的上部连接，所述送入隔水管的下部通过挠性接头与常规隔水管连接，所述采油树滑车套嵌在送入隔水管的外围，所述挠性接头设置在采油树滑车的下方，所述采油树滑车和顶驱均与控制器连接；所述顶驱，用于提拉常规隔水管和送入隔水管；所述采油树滑车，用于扶正送入隔水管。

优选的，所述挠性接头的承载力大于挠性接头下部的拉力的2倍。

优选的，所述挠性接头允许倾斜的角度在10°以内。

优选的，所述采油树滑车还包括扶正导向装置，所述扶正导向装置包括与采油树滑车可拆卸连接的基座和滚轮组，所述滚轮组与基座靠近送入隔水管的一侧连接。

优选的，还包括设置在采油树滑车上方的卡盘，所述卡盘与送入隔水管可拆卸连接。。

为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：

一种深水隔水管应急悬挂管柱方法，其应用于深水隔水管应急悬挂管柱系统，包括以下步骤：

S1：拆卸连接在常规隔水管上部的工具，再驱使常规隔水管向上运动至第一预设高度，以使得常规隔水管下部与海底泥面的距离大于50米；

S2：使用挠性接头将常规隔水管和送入隔水管连接起来；

S3：判断挠性接头的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车的位置，若否，则下放常规隔水管和送入隔水管，若是，则执行S4；

S4：驱使采油树滑车运动至钻井井口中心；

S5：将送入隔水管调整至采油树滑车中心处；

S6：通过顶驱将送入隔水管上提至第二预定高度。

优选的，所述S1具体由以下步骤实现：

S11：解脱常规隔水管及BOP组，拆除隔水管伸缩节张力器绳，起并甩掉伸缩节；

S12：驱使常规隔水管向上运动至第一预设高度，使得常规隔水管下部与海底泥面的距离大于50米。

优选的，所述S2具体由以下步骤实现：

S21：将常规隔水管的上部与挠性接头连接；

S22：将送入隔水管的下部与挠性接头连接。

优选的，所述S4具体由以下步骤实现：

S41：将送入隔水管坐挂在卡盘上；

S42：在采油树滑车上安装扶正导向装置；

S43：通过采油树滑车驱使扶正导向装置运动至钻井井口，以使得扶正导向装置套嵌在送入隔水管的外围。

优选的，所述S5具体由以下步骤实现：

调整采油树滑车的位置，使得送入隔水管位于扶正导向装置的中心，再固定采油树滑车的位置。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：顶驱通过送入隔水管对常规隔水管起悬挂作用，满足软悬挂的需求，同时利用采油树滑车对送入隔水管进行扶正导向，避免送入隔水管发生过度的偏向位移，发生碰撞。

附图说明

图1为本发明中所述的深水隔水管应急悬挂管柱方法的流程图。

图2为本发明中所述的深水隔水管应急悬挂管柱系统的结构示意图。

图中：1-常规隔水管；2-送入隔水管；3-挠性接头；4-采油树滑车；41-扶正导向装置；411-基座；412-滚轮组；5-顶驱；6-卡盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明中所述深水隔水管应急悬挂管柱方法适用于钻井平台在开展海洋勘察与开采工程时，遇到突发的恶劣天气或者其他特殊情况。所述深水隔水管应急悬挂管柱系统设置在钻探平台上，所述顶驱5为顶部驱动钻井装置TDS(TOP DRIVE DRILLING SYSTEM)，可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作；所述采油树滑车4位于钻井平台的开敞甲板上，能用于承载重物；所述隔水管是水下器具的部件之一。连接海底防喷器组和浮动式海上钻探装置的钢管，主要是用来隔绝海水，导入钻具和套管，以及构成泥浆循环的通道，在本实施例中，根据隔水管的用途，分为常规隔水管1和送入隔水管2。

实施例一：

如图1-2所示，一种深水隔水管应急悬挂管柱系统，包括常规隔水管1、送入隔水管2、挠性接头3、采油树滑车4、顶驱5和控制器，所述顶驱5与送入隔水管2的上部连接，所述送入隔水管2的下部通过挠性接头3与常规隔水管1连接，所述采油树滑车4套嵌在送入隔水管2的外围，所述挠性接头3设置在采油树滑车4的下方，优选的，还包括设置在采油树滑车4上方的卡盘6，所述卡盘6与送入隔水管2可拆卸连接，所述采油树滑车4和顶驱5均与控制器连接；所述顶驱5，用于提拉常规隔水管1和送入隔水管2；所述采油树滑车4，用于扶正送入隔水管2。

具体的，所述挠性接头3的承载力大于挠性接头3下部的拉力的2倍，而且允许倾斜的角度在10°以内。

优选的，所述采油树滑车4还包括扶正导向装置41，所述扶正导向装置41包括与采油树滑车4可拆卸连接的基座411和滚轮组412，所述滚轮组412与基座411靠近送入隔水管2的一侧连接。

在本实施例中，对常规隔水管1进行应急悬挂前，需要将常规隔水管1上部的各种钻探工具拆除，以避免悬挂时，损坏工具。同时向上提拉常规隔水管1，防止悬挂起来的常规隔水管1在恶劣天气或特殊情况下与海底泥面发生碰撞，具体的，将固定在钻井平台上的常规隔水管1和BOP组解脱，然后将BOP组移除，同时拆除隔水管伸缩节张力器绳，再将伸缩节提起并拆除。将常规隔水管1上部的钻探工具拆除完成后，将常规隔水管1向上提拉，一般情况下，需要将常规隔水管1向上提拉不少于50米，在条件允许的情况下，向上提拉的高度越高越好，使得常规隔水管1下部与海底泥面的距离大于50米，以保证常规隔水管1在应急悬挂过程中，不会因为摇晃而与海底泥面发生碰撞；然后使用可承重的挠性接头3将常规隔水管1和送入隔水管2连接起来，优选的，所述挠性接头3的承载力大于挠性接头3下部的拉力的2倍，而且允许倾斜的角度在10°以内，以限定常规隔水管1的摆动幅度，在本实施例中，将挠性接头3的下部与钻井平台上的常规隔水管1的上部固定连接起来，同时将挠性接头3的上部与送入隔水管2的下部固定连接起来，在本实施例中，所述送入隔水管2普遍为外径21英寸的高强度隔水管。在将常规隔水管1和送入隔水管2连接之后，判断挠性接头3的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车4的位置，若否，则下放常规隔水管1和送入隔水管2，以避免在悬挂过程中，发生晃动时，挠性接头3与采油树滑车4发生碰撞，导致挠性接头3无法继续连接常规隔水管1和送入隔水管2或者撞坏采油树滑车4，当挠性接头3的位置低于钻井平台的月池内的采油树滑车4的位置，即可开始对送入隔水管2进行扶正和导向。具体的，通过驱使采油树滑车4运动至钻井井口中心，从而对处于钻井井口的送入隔水管2进行扶正和导向，优选的，将送入隔水管2坐挂在卡盘6上，以固定隔水管当前的位置，再在采油树滑车4上安装扶正导向装置41，所述扶正导向装置41包括与采油树滑车4可拆卸连接的基座411和滚轮组412，所述滚轮组412与基座411靠近送入隔水管2的一侧连接，同时基座411面向井口一侧设有足够送入隔水管2通过的开口，然后驱动采油树滑车4移动至钻井井口中心，送入隔水管2从开口进入到扶正导向装置41中，然后关闭基座411的开口，在悬挂过程中，送入隔水管2发生偏向位移时，滚轮组412可以有效地减轻送入隔水管2在扶正装置内的摩擦阻力。在本实施例中，由于此时送入隔水管2被卡盘6固定住，所以调整采油树滑车4的位置，使得送入隔水管2位于扶正导向装置41的中心，再锁定采油树滑车4的位置，避免采油树滑车4在突发情况下发生位移，导致扶正导向装置41无法起到正常的扶正导向作用，然后通过顶驱5将送入隔水管2向上提至第二预定高度，使得送入隔水管2脱离卡盘6的固定，此时顶驱5通过送入隔水管2对常规隔水管1起悬挂作用，满足软悬挂的需求，同时利用采油树滑车4对送入隔水管2进行扶正导向，避免送入隔水管2发生过度的偏向位移，发生碰撞。

实施例二：

如图1-2所示，一种深水隔水管应急悬挂管柱方法，其应用于深水隔水管应急悬挂管柱系统，包括以下步骤：

S1：拆卸连接在常规隔水管1上部的工具，再驱使常规隔水管1向上运动至第一预设高度，以使得常规隔水管1下部与海底泥面的距离大于50米；

具体的，对常规隔水管1进行应急悬挂前，需要将常规隔水管1上部的各种钻探工具拆除，以避免悬挂时，损坏工具，同时向上提拉常规隔水管1，防止悬挂起来的常规隔水管1在恶劣天气或特殊情况下与海底泥面发生碰撞，在本实施例中，所述S1具体由以下步骤实现：

S11：解脱常规隔水管1及BOP组，拆除隔水管伸缩节张力器绳，起并甩掉伸缩节；

具体的，将固定在钻井平台上的常规隔水管1和BOP组解脱，然后将BOP组移除，同时拆除隔水管伸缩节张力器绳，再将伸缩节提起并拆除。

S12：驱使常规隔水管1向上运动至第一预设高度，使得常规隔水管1下部与海底泥面的距离大于50米；

具体的，将常规隔水管1上部的钻探工具拆除完成后，将常规隔水管1向上提拉，一般情况下，需要将常规隔水管1向上提拉不少于50米，在条件允许的情况下，向上提拉的高度越高越好，使得常规隔水管1下部与海底泥面的距离大于50米，以保证常规隔水管1在应急悬挂过程中，不会因为摇晃而与海底泥面发生碰撞。

S2：使用挠性接头3将常规隔水管1和送入隔水管2连接起来；

具体的，使用可承重的挠性接头3将常规隔水管1和送入隔水管2连接起来，优选的，所述挠性接头3的承载力大于挠性接头3下部的拉力的2倍，而且允许倾斜的角度在10°以内，以限定常规隔水管1的摆动幅度，在本实施例中，所述S2具体由以下步骤实现：

S21：将常规隔水管1的上部与挠性接头3连接；

具体的，将挠性接头3的下部与钻井平台上的常规隔水管1的上部固定连接起来。

S22：将送入隔水管2的下部与挠性接头3连接；

具体的，将挠性接头3的上部与送入隔水管2的下部固定连接起来，在本实施例中，所述送入隔水管2普遍为外径21英寸的高强度隔水管。

S3：判断挠性接头3的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车4的位置，若否，则下放常规隔水管1和送入隔水管2，若是，则执行S4；

具体的，将常规隔水管1和送入隔水管2连接之后，判断挠性接头3的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车4的位置，若否，则下放常规隔水管1和送入隔水管2，以避免在悬挂过程中，发生晃动时，挠性接头3与采油树滑车4发生碰撞，导致挠性接头3无法继续连接常规隔水管1和送入隔水管2或者撞坏采油树滑车4，当挠性接头3的位置低于钻井平台的月池内的采油树滑车4的位置，即可开始对送入隔水管2进行扶正和导向。

S4：驱使采油树滑车4运动至钻井井口中心；

具体的，通过驱使采油树滑车4运动至钻井井口中心，从而对处于钻井井口的送入隔水管2进行扶正和导向，在本实施例中，所述S4具体由以下步骤实现：

S41：将送入隔水管2坐挂在卡盘6上；

具体的，将送入隔水管2坐挂在卡盘6上，以固定隔水管当前的位置。

S42：在采油树滑车4上安装扶正导向装置41；

具体的，在采油树滑车4上安装扶正导向装置41，所述扶正导向装置41包括与采油树滑车4可拆卸连接的基座411和滚轮组412，所述滚轮组412与基座411靠近送入隔水管2的一侧连接，同时基座411面向井口一侧设有足够送入隔水管2通过的开口。

S43：通过采油树滑车4驱使扶正导向装置41运动至钻井井口，以使得扶正导向装置41套嵌在送入隔水管2的外围。

具体的，驱动采油树滑车4移动至钻井井口中心，送入隔水管2从开口进入到扶正导向装置41中，然后关闭基座411的开口，在悬挂过程中，送入隔水管2发生偏向位移时，滚轮组412可以有效地减轻送入隔水管2在扶正装置内的摩擦阻力。

S5：将送入隔水管2调整至采油树滑车4中心处；

在本实施例中，由于此时送入隔水管2被卡盘6固定住，所以调整采油树滑车4的位置，使得送入隔水管2位于扶正导向装置41的中心，再锁定采油树滑车4的位置，避免采油树滑车4在突发情况下发生位移，导致扶正导向装置41无法起到正常的扶正导向作用。

S6：通过顶驱5将送入隔水管2上提至第二预定高度。

具体的，通过顶驱5将送入隔水管2向上提至第二预定高度，使得送入隔水管2脱离卡盘6的固定，此时顶驱5通过送入隔水管2对常规隔水管1起悬挂作用，满足软悬挂的需求，同时利用采油树滑车4对送入隔水管2进行扶正导向，避免送入隔水管2发生过度的偏向位移，发生碰撞。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种深水隔水管应急悬挂管柱方法，所述方法包括一应用于深水隔水管应急悬挂管柱系统的控制器，其特征在于：所述深水隔水管应急悬挂管柱系统包括常规隔水管、送入隔水管、挠性接头、采油树滑车、顶驱和控制器，所述顶驱与送入隔水管的上部连接，所述送入隔水管的下部通过挠性接头与常规隔水管连接，所述采油树滑车套嵌在送入隔水管的外围，所述挠性接头设置在采油树滑车的下方，所述采油树滑车和顶驱均与控制器连接，所述顶驱，用于提拉常规隔水管和送入隔水管，所述采油树滑车，用于扶正送入隔水管；所述挠性接头的承载力大于挠性接头下部的拉力的2倍，所述挠性接头允许倾斜的角度在10°以内；所述采油树滑车还包括扶正导向装置，所述扶正导向装置包括与采油树滑车可拆卸连接的基座和滚轮组，所述滚轮组与基座靠近送入隔水管的一侧连接，还包括设置在采油树滑车上方的卡盘，所述卡盘与送入隔水管可拆卸连接，所述控制器包括储存器和处理器；

储存器，用于存储程序指令；

处理器，用于运行所述程序指令，以执行以下步骤：

S1：拆卸连接在常规隔水管上部的工具，再驱使常规隔水管向上运动至第一预设高度，以使得常规隔水管下部与海底泥面的距离大于50米；

S2：使用挠性接头将常规隔水管和送入隔水管连接起来；

S3：判断挠性接头的位置是否低于钻井平台的月池内的采油树滑车的位置，若否，则下放常规隔水管和送入隔水管，若是，则执行S4；

S4：驱使采油树滑车运动至钻井井口中心；

S5：将送入隔水管调整至采油树滑车中心处；

S6：通过顶驱将送入隔水管上提至第二预定高度。

2.如权利要求1所述的深水隔水管应急悬挂管柱方法，其特征在于：所述S1具体由以下步骤实现：

S11：解脱常规隔水管及BOP组，拆除隔水管伸缩节张力器绳，起并甩掉伸缩节；

S12：驱使常规隔水管向上运动至第一预设高度，使得常规隔水管下部与海底泥面的距离大于50米。

3.如权利要求1所述的深水隔水管应急悬挂管柱方法，其特征在于：所述S2具体由以下步骤实现：

S21：将常规隔水管的上部与挠性接头连接；

S22：将送入隔水管的下部与挠性接头连接。

4.如权利要求1所述的深水隔水管应急悬挂管柱方法，其特征在于：所述S4具体由以下步骤实现：

S41：将送入隔水管坐挂在卡盘上；

S42：在采油树滑车上安装扶正导向装置；

S43：通过采油树滑车驱使扶正导向装置运动至钻井井口，以使得扶正导向装置套嵌在送入隔水管的外围。

5.如权利要求1所述的深水隔水管应急悬挂管柱方法，其特征在于：所述S5具体由以下步骤实现：

调整采油树滑车的位置，使得送入隔水管位于扶正导向装置的中心，再固定采油树滑车的位置。

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