CN113323610B - 海底钻机钻井液注入装置、海底钻机及注入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底钻机钻井液注入装置、海底钻机及注入方法，钻井液注入装置包括：旋转组件，旋转组件包括旋转件和轴承，旋转件为中空筒状结构，轴承安装在旋转件的空腔中，旋转件的筒壁上设置有钻井液注入口；固定组件，固定组件为中空筒状结构，固定组件的筒壁内开设有沿轴向延伸的环形空腔，环形空腔的上下两端贯穿固定组件的外壁以形成钻井液吸入口和钻井液输出口，钻井液输出口与所述钻井液注入口相连通，旋转件和轴承环套在固定组件的外部；密封组件，密封组件包括密封盖和密封圈，密封盖安装在旋转件的上下两端，密封圈安装在旋转件与固定组件之间以及所述固定组件与密封盖之间。本发明设计的机械结构简单，稳定性和可靠性高。

Description

海底钻机钻井液注入装置、海底钻机及注入方法

技术领域

本发明涉及一种海底钻机钻井液注入装置、海底钻机及注入方法，属于海底油气开发技术领域。

背景技术

在海洋油气资源开发过程中，钻采设备一般需要在海上平台进行安装与操作，距离海底一般有几百乃至几千米。海上平台及海上平台与海底之间的连接装置大幅度增加了海洋油气开采的时间与成本，而海底钻机可以直接在海底进行油气的钻采作业，大幅度降低了海洋油气资源开发成本，对于海底钻机的研发也逐渐成为了现代海洋油气开采的热门方向。在海底钻机系统中，钻井液注入装置能够保证钻井液实时连续的注入到海底钻机中，确保钻井循环的顺利进行、加快钻井效率、降低事故发生概率。目前对于海底钻机的研究尚少，而对于海底钻机钻井液注入装置的研究更加稀少。

发明内容

本发明提供一种海底钻机钻井液注入装置、海底钻机及注入方法，能够有效的、实时连续的为海底钻机注入钻井液，保证海底钻机系统的可靠性与稳定性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种海底钻机钻井液注入装置，所述钻井液注入装置包括如下部件：

旋转组件，所述旋转组件包括旋转件和轴承，所述旋转件为中空筒状结构，所述轴承安装在所述旋转件的空腔中，所述旋转件的筒壁上设置有钻井液注入口；

固定组件，所述固定组件为中空筒状结构，所述固定组件的筒壁内开设有沿轴向延伸的环形空腔，所述环形空腔的上下两端贯穿所述固定组件的外壁以形成钻井液吸入口和钻井液输出口，所述钻井液输出口与所述钻井液注入口相连通，所述旋转件和所述轴承环套在所述固定组件的外部；

密封组件，所述密封组件包括密封盖和密封圈，所述密封盖安装在所述旋转件的上下两端，所述密封圈安装在所述旋转件与所述固定组件之间以及所述固定组件与所述密封盖之间。

所述的海底钻机钻井液注入装置，优选地，所述旋转件的空腔包括：

同轴设置且三段直径由上至下逐渐增大的第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述轴承安装在所述第三空腔中，且与所述第三空腔过盈配合，所述钻井液注入口位于所述第一空腔的腔壁上。

所述的海底钻机钻井液注入装置，优选地，所述密封圈包括：

第一动密封圈，所述第一动密封圈安装在所述下密封盖的内壁与所述固定组件的外壁之间，以实现所述旋转件在旋转过程中与所述固定组件之间的动态密封。

所述的海底钻机钻井液注入装置，优选地，还包括：

第二动密封圈，所述第二动密封圈安装在所述旋转件的上端内壁与所述固定组件的外壁之间，以实现旋转过程中所述旋转件与所述固定组件之间的动态密封。

所述的海底钻机钻井液注入装置，优选地，所述密封圈包括：

静密封圈，所述静密封圈安装在所述第一空腔与所述第二空腔的阶梯过渡位置，且与所述固定组件的外壁相接触。

所述的海底钻机钻井液注入装置，优选地，所述密封盖包括：

上密封盖、下密封盖，所述上密封盖安装在所述旋转件的上端，所述上密封盖上设置有与所述固定组件的中空空腔相连通的通孔，所述下密封盖安装在所述旋转件的下端，所述下密封盖环套在所述固定组件上。

基于上述海底钻机钻井液注入装置，本发明还提供一种海底钻机，包括过渡短节、柔性钻杆卷筒、钻井液注入泵和固定架，所述钻井液注入装置通过所述过渡短节与所述柔性钻杆卷筒固定连接，所述钻井液注入泵的输出端与所述钻井液吸入口连接，所述固定组件和所述钻井液注入泵安装在所述固定架上。

所述的海底钻机，优选地，还包括柔性钻杆，所述柔性钻杆盘绕在所述柔性钻杆卷筒上，所述柔性钻杆与所述钻井液注入口连接。

基于上述海底钻机，本发明还提供该钻机的使用方法，包括如下步骤：

将所述海底钻机置于海底后，外部钻井液、海水通过所述钻井液注入泵加压后从所述钻井液吸入口注入到所述钻井液注入装置当中，钻井液通过所述固定组件的环形空腔进入所述钻井液注入口，然后通过所述钻井液注入口注入到所述柔性钻杆中，进而通过所述柔性钻杆到达钻头处，最终携带岩屑等杂质从所述钻井液排出装置排出。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明可以实现连续为海底钻机柔性钻杆注入钻井液，保证海底钻机可连续高效的工作。

2、本发明设计的机械结构简单，稳定性和可靠性高。

3、本发明的钻井液注入装置能够实现与海底钻机一体化安装，降低了工作难度，提高了工作效率。本发明适应能力强，可靠性高，可广泛应用于各种海底钻机作业中。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的海底钻机钻井液注入装置的剖面结构示意图；

图2为本发明该实施例提供的包含钻机液注入装置的海底钻机的整体示意图；

图中各标记如下：

1-钻井液注入装置；101-上密封盖；1011-通孔；102-旋转件；103-钻井液注入口；104-轴承；105-下密封盖；106-固定组件；107-钻井液吸入口；108-第一动密封圈；109-静密封圈；1010-第二动密封圈；2-过渡短节；3-柔性钻杆卷筒；4-柔性钻杆；5-钻井液注入泵；6-固定架。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

如图1所示，本发明提供一种海底钻机钻井液注入装置，钻井液注入装置1包括如下部件：旋转组件，旋转组件包括旋转件102和轴承104，旋转件102为中空筒状结构，轴承104安装在旋转件102的空腔中，旋转件102通过轴承104实现绕固定组件106转动，旋转件102的筒壁上设置有钻井液注入口103；固定组件106，固定组件106为中空筒状结构，固定组件106的筒壁内开设有沿轴向延伸的环形空腔，环形空腔的上下两端贯穿固定组件106的外壁以形成钻井液吸入口107和钻井液输出口，钻井液输出口与所述钻井液注入口103相连通，旋转件102和轴承104环套在固定组件106的外部；密封组件，密封组件包括密封盖和密封圈，密封盖安装在旋转件102的上下两端，密封圈安装在旋转件102与固定组件106之间以及所述固定组件106与密封盖之间。

在本发明一个优选的实施方案中，旋转件102的空腔包括同轴设置且三段直径由上至下逐渐增大的第一空腔、第二空腔和第三空腔，轴承104安装在第三空腔中，且与第三空腔过盈配合，钻井液注入口103位于第一空腔的腔壁上。

在本发明一个优选的实施方案中，密封圈包括第一动密封圈108，第一动密封圈108安装在下密封盖105的内壁与固定组件106的外壁之间，以实现旋转件102在旋转过程中与固定组件106之间的动态密封。

在本发明一个优选的实施方案中，还包括第二动密封圈1010，第二动密封圈1010安装在旋转件102的上端内壁与固定组件106的外壁之间，以实现旋转过程中旋转件102与固定组件106之间的动态密封。

在本发明一个优选的实施方案中，密封圈包括静密封圈109，静密封圈109安装在第一空腔与第二空腔的阶梯过渡位置，且与固定组件106的外壁相接触。

在本发明一个优选的实施方案中，密封盖包括上密封盖101、下密封盖105，上密封盖101通过螺柱安装固定在旋转件102的上端，上密封盖101上设置有与固定组件106的中空空腔相连通的通孔1011，下密封盖105通过螺柱安装固定在述旋转件102的下端，下密封盖105环套在固定组件106上。

在本发明一个优选的实施方案中，上密封盖101通过法兰与过渡短节2固定连接，使得旋转组件能够随着过渡短节2一同旋转。固定组件106通过法兰与固定架6固定连接。

在本发明一个优选的实施方案中，钻井液吸入口107对称分布在固定组件106的周壁上，以保证钻井液能够从外界顺利进入钻井液注入装置1。

本发明还提供一种海底钻机，如图2所示，包括上述钻井液注入装置1，还包括过渡短节2、柔性钻杆卷筒3、钻井液注入泵5和固定架6，钻井液注入装置1通过过渡短节2与柔性钻杆卷筒3固定连接，钻井液注入泵5的输出端与钻井液吸入口107连接，固定组件106和钻井液注入泵5安装在固定架6上。

在本发明一个优选的实施方案中，还包括柔性钻杆4，柔性钻杆4盘绕在柔性钻杆卷筒3上，柔性钻杆4与钻井液注入口103连接。

本发明还提供一种上述海底钻机的使用方法，包括如下步骤：

将海底钻机置于海底后，外部钻井液、海水通过钻井液注入泵5加压后从钻井液吸入口107注入到钻井液注入装置1当中，钻井液通过固定组件106的环形空腔进入钻井液注入口103，然后通过钻井液注入口103注入到柔性钻杆4中，进而通过柔性钻杆4到达钻头处，最终携带岩屑等杂质从钻井液排出装置1排出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，所述钻井液注入装置(1)包括如下部件：

旋转组件，所述旋转组件包括旋转件(102)和轴承(104)，所述旋转件(102)为中空筒状结构，所述轴承(104)安装在所述旋转件(102)的空腔中，所述旋转件(102)的筒壁上设置有钻井液注入口(103)；

固定组件(106)，所述固定组件(106)为中空筒状结构，所述固定组件(106)的筒壁内开设有沿轴向延伸的环形空腔，所述环形空腔的上下两端贯穿所述固定组件(106)的外壁以形成钻井液吸入口(107)和钻井液输出口，所述钻井液输出口与所述钻井液注入口(103)相连通，所述旋转件(102)和所述轴承(104)环套在所述固定组件(106)的外部；

密封组件，所述密封组件包括密封盖和密封圈，所述密封盖安装在所述旋转件(102)的上下两端，所述密封圈安装在所述旋转件(102)与所述固定组件(106)之间以及所述固定组件(106)与所述密封盖之间。

2.根据权利要求1所述的海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，所述旋转件(102)的空腔包括：

同轴设置且三段直径由上至下逐渐增大的第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述轴承(104)安装在所述第三空腔中，且与所述第三空腔过盈配合，所述钻井液注入口(103)位于所述第一空腔的腔壁上。

3.根据权利要求1所述的海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，所述密封圈包括：

第一动密封圈(108)，所述第一动密封圈(108)安装在下密封盖(105)的内壁与所述固定组件(106)的外壁之间，以实现所述旋转件(102)在旋转过程中与所述固定组件(106)之间的动态密封。

4.根据权利要求3所述的海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，还包括：

第二动密封圈(1010)，所述第二动密封圈(1010)安装在所述旋转件(102)的上端内壁与所述固定组件(106)的外壁之间，以实现旋转过程中所述旋转件(102)与所述固定组件(106)之间的动态密封。

5.根据权利要求2所述的海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，所述密封圈包括：

静密封圈(109)，所述静密封圈(109)安装在所述第一空腔与所述第二空腔的阶梯过渡位置，且与所述固定组件(106)的外壁相接触。

6.根据权利要求1所述的海底钻机钻井液注入装置，其特征在于，所述密封盖包括：

上密封盖(101)、下密封盖(105)，所述上密封盖(101)安装在所述旋转件(102)的上端，所述上密封盖(101)上设置有与所述固定组件(106)的中空空腔相连通的通孔(1011)，所述下密封盖(105)安装在所述旋转件(102)的下端，所述下密封盖(105)环套在所述固定组件(106)上。

7.一种海底钻机，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的海底钻机钻井液注入装置，还包括过渡短节(2)、柔性钻杆卷筒(3)、钻井液注入泵(5)和固定架(6)，所述钻井液注入装置(1)通过所述过渡短节(2)与所述柔性钻杆卷筒(3)固定连接，所述钻井液注入泵(5)的输出端与所述钻井液吸入口(107)连接，所述固定组件(106)和所述钻井液注入泵(5)安装在所述固定架(6)上。

8.根据权利要求7所述的海底钻机，其特征在于，还包括柔性钻杆(4)，所述柔性钻杆(4)盘绕在所述柔性钻杆卷筒(3)上，所述柔性钻杆(4)与所述钻井液注入口(103)连接。

9.一种如权利要求8所述的海底钻机的注入方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述海底钻机置于海底后，外部钻井液、海水通过所述钻井液注入泵(5)加压后从所述钻井液吸入口(107)注入到所述钻井液注入装置(1)当中，钻井液通过所述固定组件(106)的环形空腔进入所述钻井液注入口(103)，然后通过所述钻井液注入口(103)注入到所述柔性钻杆(4)中，进而通过所述柔性钻杆(4)到达钻头处，最终携带包括岩屑在内的杂质从所述钻井液排出装置排出。