CN115110907A - 一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，涉及井口快速连接装置技术领域。它包括连接件；所述连接件外壁连接有主绳索；所述收绳器通过支架与连接件安装配合；所述储气罐安装有密封接头；密封接头内安装有破碎挡片；密封接头内安装有击发组件，且击发组件将破碎挡片击碎；所述喷头外壁设置有喷口；所述喷头为文丘里结构；所述喷头中段设置有流通口。本发明的有益效果是：将防喷器沿水面下放，而后使储气罐带动锚体飞出并产生抓地力而对防喷器牵拉约束，而后继续下放防喷器且通过各收绳器连续对牵引绳索进行收紧而调整防喷器位置而使其与井口对正，并随其下放与井口对接，对接快速，操作便捷高效。
Description
技术领域
本发明涉及井口快速连接装置技术领域。
背景技术
深水油气勘探开发是公认的高投入高风险行业。批钻工艺有利于降低钻前工程量、缩短非生产时间，提高钻井效率与质量。若将深水钻井过程分为无隔水管钻井作业(I阶段)和隔水管在线作业(II阶段)两个工艺过程，通过这两个工艺单元的批钻划分及平台悬挂隔水管-防喷器系统井间移位，水下井口对正连接以快速建井，可减少隔水管下放回收次数，具有巨大的增值潜力。
然而深水平台配套防喷器组(BOP+LMRP)的质量一般较大，如海洋石油981、蓝鲸1号平台配备防喷器的重量高达数百吨。但深水钻井隔水管径长比极小，属于大变形非线性动力敏感柔性体，通过浮式平台移位调节使隔水管悬挂的防喷器与水下井口对正连接，易受到海洋环境的影响，可能浪费大量的时间。研发深水批钻过程中水下辅助对正设备，以提高防喷器与井口的对正连接速度具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置。将防喷器沿水面下放，而后使储气罐带动锚体飞出并产生抓地力而对防喷器牵拉约束，而后继续下放防喷器且通过各收绳器连续对牵引绳索进行收紧而调整防喷器位置而使其与井口对正，并随其下放与井口对接，对接快速，操作便捷高效。
本发明采用的技术方案是：提供一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，包括连接件；所述防喷器组与连接件安装配合；所述连接件外壁连接有主绳索；所述连接件外壁沿周向安装有至少个锚固装置；所述锚固装置包括锚体，且锚体通过飞锚机构向外发射，并通过牵拉机构对锚体进行牵拉。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述飞锚机构包括储气罐和喷头；所述储气罐安装有密封接头；密封接头内安装有破碎挡片；密封接头内安装有击发组件，且击发组件将破碎挡片击碎；所述喷头与密封接头安装配合，且喷头与锚体转动安装配合；所述喷头外壁设置有喷口；所述喷头为文丘里结构；所述喷头中段设置有流通口；所述储气罐通过自旋结构保持轴向稳定。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述牵拉机构包括收绳器；所述收绳器通过支架与连接件安装配合；所述收绳器收纳有牵引绳索，且牵引绳索与锚体连接配合；所述锚体与支架安装配合，且锚体通过电磁插销将其锁定。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述破碎挡片所述自旋结构通过对储气罐加装导流涡片而保持轴向稳定。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述喷头内安所述自旋结构通过调整喷口相对轴向的喷射倾角保持轴向稳定。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述击发组件所述破碎挡片沿密封接头倾斜安装。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述密封接头所述喷头内安装有滤网。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述击发组件通过蓄能击发机构连接有破碎销，破碎销将破碎挡片击碎。
进一步优化本技术方案，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置的所述密封接头分别与储气罐和喷头可拆卸安装配合。
本发明的有益效果在于：
1、使用装置将防喷器与井口进行快速对接时，锚体与支架连接并通过电磁插销将其锁定而避免其从连接件上脱落而影响使用，且锚体对储气罐支撑，而后通过主绳索将整体沿水面进行下放，并结合水下摄像头以监测下放过程，操作便捷；
2、主绳索将装置整体下放至第一接近点后，电磁插销打开而使锚体不受约束，且电磁插销开启的同时蓄能击发机构将破碎销击发而将破碎片击碎，从而使储气罐内所灌装的高压气体迅速通过喷头排放，且喷头前段和后段直径大于中段直径，因此气流高速流过喷头中段时产生文丘里效应，以此使喷头中段产生吸附力并通过流通口将水流吸入喷头内，并随气流通过喷口向外喷射，进而实现带水反推作用，且带动锚体向外飞出；
储气罐带动锚体飞出时，储气罐通过自旋结构而保持自旋以使储气罐在水下移动过程中进行位置保持，且储气罐通过喷头与锚体的转动连接，因此储气罐在自旋时不对锚体使用造成干扰；
储气罐带动锚体飞出时，通过对储气罐加装导流涡片而保持自旋，或通过控制喷头的喷口相对轴向的喷射倾角而使储气罐保持自旋，使用灵活多样；
3、储气罐带动锚体飞出时，锚体拉动牵引绳索而从收绳器上释放，并在锚体飞出一定长度坠至海底后，此时通过主绳索再次下放防喷器至第二接近点，然后通过分别启动收紧机构而使收绳器对牵引绳索进行卷收，以此使锚体嵌入海底并产生抓地力，从而对防喷器进行位置牵拉约束；
锚体产生抓地力后，通过收绳器对牵引绳索进行收紧作业而调整防喷器的位置而与井口对正，而后通过主绳索继续下放防喷器并使收绳器对牵引绳索进行连续收紧作业而调整其位置并随着下放而与井口迅速对接，使用便捷高效；
4、对接结束后，通过主绳索而将连接件拉回并对锚体进行回收，向上拉动主绳索时，通过收绳器对牵引绳索进行释放，并在将主绳索拉回一定高度，且将牵引绳索释放一定长度后，使锚体获得起锚角而后将锚体拉出以对其进行回收；
将连接件以及锚体拉出后，对密封接头进行更换，从而更换破碎片以对储气罐进行密封，并将喷头内的蓄能击发机构重新蓄能以便其对破碎销击发而将破碎片击碎，且破碎片被击碎而使高压气体喷出时，滤网对破碎片击碎所产生的碎片进行阻挡，以避免其对喷口造成影响，以及避免对海洋环境造成污染；
飞锚机构在完成整备后，收绳器对牵引绳索进行卷绕回收，且将锚体重新与支架连接并通过电磁插销将其锁定，以完成装置的整体整备，而方便再次使用，降低使用成本，操作便捷，提高使用效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的使用状态示意图；
图3为本发明的连接件结构示意图；
图4为本发明的锚固装置结构拉伸示意图；
图5为本发明的飞锚机构剖面结构示意图。
图中，1、连接件；2、主绳索；3、锚体；4、收绳器；5、支架；6、牵引绳索；7、电磁插销；8、储气罐；9、喷头；10、密封接头；11、破碎片；12、喷口；13、滤网；14、蓄能击发机构；15、破碎销；16、流通口；17、导流涡片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-5所示，一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，包括连接件1；所述防喷器组与连接件1安装配合；所述连接件1外壁连接有主绳索2；所述连接件1外壁沿周向安装有至少3个锚固装置；所述锚固装置包括锚体3，且锚体3通过飞锚机构向外发射，并通过牵拉机构对锚体3进行牵拉；所述飞锚机构包括储气罐8和喷头9；所述储气罐8安装有密封接头10；密封接头10内安装有破碎挡片11；密封接头10内安装有击发组件，且击发组件将破碎挡片11击碎；所述喷头9与密封接头10安装配合，且喷头9与锚体3转动安装配合；所述喷头9外壁设置有喷口12；所述喷头9为文丘里结构；所述喷头9中段设置有流通口16；所述储气罐8通过自旋结构保持轴向稳定；所述牵拉机构包括收绳器4；所述收绳器4通过支架5与连接件1安装配合；所述收绳器4收纳有牵引绳索6，且牵引绳索6与锚体3连接配合；所述锚体3与支架5安装配合，且锚体3通过电磁插销7将其锁定；所述自旋结构通过对储气罐8加装导流涡片17而保持轴向稳定；所述自旋结构通过调整喷口12相对轴向的喷射倾角保持轴向稳定；所述破碎挡片11沿密封接头10倾斜安装；所述喷头9内安装有滤网13；所述击发组件通过蓄能击发机构14连接有破碎销15，破碎销15将破碎挡片11击碎；所述密封接头10分别与储气罐8和喷头9可拆卸安装配合。
使用装置将防喷器与井口进行快速对接时，将防喷组件与连接件1进行安装，并将锚体3与支架5连接并通过电磁插销7将其锁定，此时锚体3对储气罐8支撑，而密封接头10对储气罐8密封而避免其所灌装的气体泄漏，且储气罐8内所灌装的高压气体压强比所作业海底压强高3-5MPa，传统储气罐的压强上限通常为15MPa，因而可依据作业水深要求选择常规储气罐或高压储气罐以保障飞锚机构的正常发射。喷头9内的蓄能击发机构14处于蓄能状态，然后通过主绳索2将整体沿水面进行下放，并结合水下摄像头以监测下放过程；
随着主绳索2将装置整体下放至第一接近点后，将电磁插销7打开而使锚体3不受约束，且使击发组件通过蓄能击发机构14将破碎销15击发，而将破碎挡片(11)击碎，所述电磁插销(7)与击发组件的动作逻辑为先开电磁插销(7)，后开击发组件，或者两者同时开启，蓄能击发机构14可以选用弹簧蓄能器，从而使破碎销15将密封接头10内的破碎片11击碎，而破碎片11的倾斜设置方便破碎销15对其击碎，提高使用可靠性，进而使储气罐8内所灌装的气体被迅速通过喷头9而向外排出，气体在流经喷头9处时，喷头9前段与后段直径大于其中段直径，因此气流高速流过喷头9中段时产生文丘里效应，以此使喷头9中段产生吸附力而通过流通口16将水流吸入喷头9内，并随气流通过喷口12向外喷射，进而实现带水反推作用，且带动锚体3向外飞出；
储气罐8带动锚体3向外飞出时，储气罐8通过自旋结构而保持自旋以使储气罐8进行位置保持而带动锚体3进行移动，且自旋结构通过在储气罐8外壁加装导流涡片17而保持自旋，或通过控制喷口12的相对轴向的喷射倾角而使储气罐8保持自旋，而储气罐8通过喷头9与锚体3的转动连接，储气罐8在自旋而带动锚体3移动时不对锚体3使用造成干扰；
储气罐8带动锚体3飞出时，锚体3拉动牵引绳索6而将从收绳器4处释放，并在锚体3飞出一定长度并坠至海底后，此时通过主绳索2再次下放防喷器至第二接近点，然后通过分别启动收紧机构而使收绳器4对牵引绳索6进行卷收，从而拉动锚体3沿海底移动并嵌入海底而产生抓地力，从而对防喷器进行位置牵拉约束，而后通过主绳索2再次下放防喷器且分别连续调整收绳器4对牵引绳索6的收紧作业，而调整防喷器的位置使其与井口保持对正，且随着防喷器的下方而实现与井口的对接，操作便捷，使用稳定，对接速度快；
在对接结束后，将连接件1拉回以及对锚体3进行回收时，通过向上拉动主绳索2，并通过收绳器4对牵引绳索6进行释放，因此在将连接件1拉动至一定高度并将牵引绳索6释放至移动长度后使锚体3获得起锚角，而后将锚体3拉出，并随后通过主绳索2而将其拉出水面，且将其整备后可以重复使用，降低使用成本；
对装置进行整备时，对密封接头10进行更换，从而更换破碎片11以对储气罐8进行密封，并将喷头9内的蓄能击发机构14重新蓄能以便其对破碎销15击发而将破碎片11击碎，且破碎片11击碎后储气罐8内的气体喷出时，滤网13对破碎片11击碎所产生的碎片进行阻挡避免其随气流喷出而对喷口12造成阻挡，以及避免对海洋环境造成污染，而在完成飞锚机构的整备后，使收绳器4对牵引绳索6进行卷绕回收，且将锚体3重新与支架5连接并通过电磁插销7将其锁定，至此完成装置的整体整备，而方便再次使用，操作便捷使用高效。
Claims (9)
1.一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，包括防喷器，其特征在于：还包括连接件(1)；所述防喷器组与连接件(1)安装配合；所述连接件(1)外壁连接有主绳索(2)；所述连接件(1)外壁沿周向安装有至少3个锚固装置；所述锚固装置包括锚体(3)，且锚体(3)通过飞锚机构向外发射，并通过牵拉机构对锚体(3)进行牵拉。
2.根据权利要求1所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述飞锚机构包括储气罐(8)和喷头(9)；所述储气罐(8)安装有密封接头(10)；密封接头(10)内安装有破碎挡片(11)；密封接头(10)内安装有击发组件，且击发组件将破碎挡片(11)击碎；所述喷头(9)与密封接头(10)安装配合，且喷头(9)与锚体(3)转动安装配合；所述喷头(9)外壁设置有喷口(12)；所述喷头(9)为文丘里结构；所述喷头(9)中段设置有流通口(16)；所述储气罐(8)通过自旋结构保持轴向稳定。
3.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述牵拉机构包括收绳器(4)；所述收绳器(4)通过支架(5)与连接件(1)安装配合；所述收绳器(4)收纳有牵引绳索(6)，且牵引绳索(6)与锚体(3)连接配合；所述锚体(3)与支架(5)安装配合，且锚体(3)通过电磁插销(7)将其锁定。
4.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述自旋结构通过对储气罐(8)加装导流涡片(17)而保持轴向稳定。
5.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述自旋结构通过调整喷口(12)相对轴向的喷射倾角保持轴向稳定。
6.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述破碎挡片(11)沿密封接头(10)倾斜安装。
7.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述喷头(9)内安装有滤网(13)。
8.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述击发组件通过蓄能击发机构(14)连接有破碎销(15)，破碎销(15)将破碎挡片(11)击碎。
9.根据权利要求2所述的一种适应于深水批钻作业的井口快速连接装置，其特征在于：所述密封接头(10)分别与储气罐(8)和喷头(9)可拆卸安装配合。
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