CN206158652U - 用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，包括旋转防喷器壳体、柔性短节、导管和固定装置，旋转防喷器壳体与柔性短节固定连接，柔性短节与导管固定连接，旋转防喷器壳体固定设置在固定装置上，固定装置固定设置在钻机底座上。本实用新型能有效将钻具震动力传导至钻机底座，显著降低井口装置所承受的动载，避免了导管松动，提升井口装置安全性。

Description

用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，主要用于石油天然气钻井领域。

背景技术

近年来气体钻井技术在川渝长宁威远页岩气、相国寺储气库等构造表层φ660.4mm~φ444.5mm大尺寸井眼治理井漏60余井次，平均单井减少泥浆漏失量5210m³，平均减少复杂时间22天，取得了良好应用效果。表层φ660.4mm~φ444.5mm大尺寸井眼气体钻井专用井口装置旋转防喷器安装在φ720mm~φ508mm导管上部，导管埋深一般为3~5m。气体钻井作业期间，钻具震动力会通过旋转防喷器传递至导管，因导管埋深浅、抗震性能差，易发生导管松动事故，给后续钻井作业带来影响，严重时甚至导致井眼报废。

传统表层大尺寸井眼气体钻井井口装置稳固方式：用四根φ16mm钢丝绳将井口装置从四个方位绷紧于钻机底座上，该方法能一定程度分解部分震动力，但剩余部分震动力仍传递给导管，存在较大导管松动风险，如四川某井在φ660.4mm井眼开展雾化钻井作业，采用传统方式对井口装置进行固定，当雾化钻进至32.60m时发生φ720mm导管松动事故，导致注入气体从导管附近地层窜漏至地表，后通过反复注水泥填固解除复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置。本实用新型能有效将钻具震动力传导至钻机底座，显著降低井口装置所承受的动载，避免了导管松动，提升井口装置安全性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：包括旋转防喷器壳体、柔性短节、导管和固定装置，旋转防喷器壳体与柔性短节固定连接，柔性短节与导管固定连接，旋转防喷器壳体固定设置在固定装置上，固定装置固定设置在钻机底座上。

所述固定装置包括卡盘、四根支架、两根工字钢和四根支撑座，旋转防喷器壳体固定设置在卡盘中，四根支架上端分别与卡盘固定连接，下端分别与两根工字钢固定连接，两根工字钢通过四根支撑座与钻机底座固定连接。

所述卡盘由两个弧形卡块组成，弧形卡块内径与旋转防喷器壳体外径相匹配，两个弧形卡块通过卡盘锁紧螺栓连接。

所述旋转防喷器壳体与柔性短节通过连接螺栓固定连接，柔性短节与导管通过连接螺栓固定连接。

所述支架顶端开有内螺纹圆孔，支架底端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，卡盘与支架间的连接螺栓穿过位于卡盘四角上的圆孔固定在支架顶端的内螺纹圆孔中，支架底端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢上。

所述支撑座两端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，支撑座上端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢上，下端通过方形钢板和连接螺栓固定在钻机底座上。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型在国内首次提出表层大尺寸井眼气体钻井井口装置稳固综合解决方案，避免了气体钻井作业期间因钻具震动、复杂处理等可能导致的导管松动事故，提升了表层大尺寸井眼气体钻井的井口装置安全性，有利于气体钻井技术在表层治漏领域的推广应用。

2、本实用新型利用固定装置将井口装置与钻机底座串联在一起，能在第一时间将钻具震动力分解至钻机底座，极大程度减少向下传导的动载荷，将有效提升导管稳固性。

3、本实用新型采用固定装置、柔性短节，实现最大程度将钻具产生的震动力传递到钻机底座上，大幅提升井口装置安全性。

4、采用与井口旋转防喷器壳体相匹配的固定装置，该固定装置的卡盘与旋转防喷器壳体连接为一体，卡盘通过连接螺栓安装在四根支架顶端，支架通过连接螺栓固定在工字钢上，工字钢与井架底座相连接，则钻具所产生的震动力将在第一时间通过该固定装置传递至井架底座上，最大程度减少了井口装置本身所承受的动载。

5、本实用新型设计一柔性短节安装在旋转防喷器壳体与导管间，用于吸收向下传递的钻具动载，进一步减小作用在导管上的震动力，提升导管安全系数，进一步确保井口导管安全。

6、本实用新型可广泛适用于表层φ660.4mm~φ444.5mm大尺寸井眼气体钻井井口装置的固定安装，大幅提升井口装置的稳固性，有利于气体钻井技术在表层φ660.4mm~φ444.5mm大尺寸井眼提速治漏领域的推广应用。

附图说明

图1为本实用新型立体结构示意图

图2为本实用新型正视图

图3为本实用新型侧视图

图4为本实用新型俯视图

图5为本实用新型全剖示意图

图中标记为：1、旋转防喷器壳体，2、柔性短节，3、导管，4、卡盘，5、弧形卡块，6、支架，7、工字钢，8、支撑座，9、钻机底座。

具体实施方式

实施例1

一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，包括旋转防喷器壳体1、柔性短节2、导管3和固定装置，旋转防喷器壳体1与柔性短节2固定连接，柔性短节2与导管3固定连接，旋转防喷器壳体1固定设置在固定装置上，固定装置固定设置在钻机底座9上。

本实用新型中，所述固定装置包括卡盘4、四根支架6、两根工字钢7和四根支撑座8，旋转防喷器壳体1固定设置在卡盘4中，四根支架6上端分别与卡盘4固定连接，下端分别与两根工字钢7固定连接，两根工字钢7通过四根支撑座8与钻机底座9固定连接。

本实用新型中，所述卡盘4由两个弧形卡块5组成，弧形卡块5内径与旋转防喷器壳体1外径相匹配，两个弧形卡块5通过卡盘锁紧螺栓连接。

本实用新型中，所述旋转防喷器壳体1与柔性短节2通过连接螺栓固定连接，柔性短节2与导管3通过连接螺栓固定连接。

本实用新型中，所述支架6顶端开有内螺纹圆孔，支架6底端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，卡盘4与支架6间的连接螺栓穿过位于卡盘4四角上的圆孔固定在支架6顶端的内螺纹圆孔中，支架6底端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢7上。

本实用新型中，所述支撑座8两端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，支撑座8上端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢7上，下端通过方形钢板和连接螺栓固定在钻机底座9上。

实施例2

本实用新型包括 旋转防喷器壳体1 、柔性短节2 、导管3、卡盘4 、弧形卡块5、支架6、工字钢7、支撑座8、钻机底座9、卡盘锁紧螺栓、卡盘与支架间连接螺栓、支架与工字钢连接螺栓、工字钢与支撑座连接螺栓、支撑座与钻机底座连接螺栓、方形钢板、柔性井口与导管连接螺栓、壳体与柔性井口连接螺栓。

专用固定装置包含卡盘4、支架6、工字钢7、支撑座8、卡盘锁紧螺栓、连接螺栓及连接用方形钢板，各部件所用钢材材质型号为Q345D，其抗拉强度：490-675MPa，屈服强度：≥345MPa，伸长率≥22%。卡盘4厚度200mm，由长×宽=1000mm×500mm的两个弧形卡块5组成，弧形卡块5内径与旋转防喷器壳体1外径相匹配，安装时两个圆弧形卡块5通过四根M30的锁紧螺栓固定在壳体1上。四根支架6为长1000mm，外径100mm圆柱钢体，在支架6顶端开有深150mm的内螺纹圆孔（孔径42mm），支架6底端焊接有四角开有圆孔（圆孔内径16mm）厚12mm方形钢板（长×宽=160mm×160mm），卡盘与支架间M42连接螺栓穿过位于卡盘4四角上的圆孔（圆孔内径42mm）固定于支架6顶端的内螺纹圆孔，同时安装时，可通过调节M42连接螺栓的伸缩长度满足水平安装需要。工字钢7长度5000mm，四根支架6用四套M16连接螺栓固定于工字钢7上。固定装置的四根支撑座8由高300mm、外径120mm圆柱钢体，其上下两端焊接有四角开有圆孔（圆孔内径16mm）厚12mm方形钢板（长×宽=160mm×160mm），支撑座8通过M16连接螺栓上端与工字钢7连接在一起，支撑座8通过M16连接螺栓固定于钻机底座9。柔性短节2为高度600mm，壁厚30mm，通径720mm的钢丝骨架波纹橡胶短节，采用高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强体，以高密度三元乙丙橡胶为基体，并用高性能的HDPE改性粘结树脂将钢丝骨架与内外层高密度三元乙丙橡胶紧密的连接在一起制成，通过M42mm井口连接螺栓与导管3、旋转防喷器壳体1相连接。

柔性井口装置安装实施过程如下：导管3预埋入地下3~5m，然后通过井口连接螺栓将柔性短节2安装在导管3上方。安装旋转防喷器壳体1及其固定装置。第一步将工字钢7固定在井口两侧，两工字钢7距离井口中心500mm；通过四个支撑座8将工字钢7与钻机底座连接在一起，即支撑座8对称分布在左右两侧，用四组M16连接螺栓将支撑座8固定在钻机底座9上，再用四组M16连接螺栓将工字钢7与支撑座8连接。第二步将四个支架6安装在工字钢7上，四根支架6对称分布在井口两侧，支架6两对角线交叉点与井口中心重合，两两支架6间距1000mm，用四组M16连接螺栓将四根支架6固定在工字钢7上。第三步将卡盘4固定在旋转防喷器壳体1上，将壳体1平方在地面，采用三脚架将卡盘4的两弧形卡块5平吊于旋转防喷器壳体1两侧，利用M30锁紧螺栓将弧形卡块5连接固定于旋转防喷器壳体1上，在固定时确保壳体下法兰盘螺孔与柔性短节2螺孔一一对应。第四步将带有卡盘4的旋转防喷器壳体1安装在支架6上，将旋转防喷器壳体1吊起于支架6上方，预先将卡盘4的一角用M42连接螺栓固定在其中一根支架上，再通过调节支架6与旋转防喷器壳体1的相对位置，将卡盘4其余三角用M42连接螺栓固定在支架6上。第五步连接旋转防喷器壳体1与柔性短节2法兰螺栓。通过调整四根M42连接螺栓的相对伸缩量，确定旋转防喷器壳体1下法兰盘水平及高度，井口M42连接螺栓将旋转防喷器壳体1下法兰盘与柔性短节2上法兰盘固定在一起。

当施工完后，拆除该套井口装置时：①将卡盘4及壳体1整体从支架6上拆除。先用井口倒链上提绷直旋转防喷器壳体1，拆除旋转防喷器壳体1与柔性短节2的连接螺栓，再拆除卡盘4四角的连接螺栓，收倒链提出旋转防喷器壳体1，绷至地面。②拆除固定装置的其余部分。拆除支架与工字钢连接螺栓、工字钢与支撑座连接螺栓及支撑座与钻机方钢连接螺栓，可依次拆除支架6、工字钢7及支撑座8。③拆除柔性井口短节2，先用井口倒链绷住柔性短节2，拆除柔性短节与导管的连接螺栓，绷至地面。

Claims (6)

1.一种用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：包括旋转防喷器壳体（1）、柔性短节（2）、导管（3）和固定装置，旋转防喷器壳体（1）与柔性短节（2）固定连接，柔性短节（2）与导管（3）固定连接，旋转防喷器壳体（1）固定设置在固定装置上，固定装置固定设置在钻机底座（9）上。

2.根据权利要求1所述的用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：所述固定装置包括卡盘（4）、四根支架（6）、两根工字钢（7）和四根支撑座（8），旋转防喷器壳体（1）固定设置在卡盘（4）中，四根支架（6）上端分别与卡盘（4）固定连接，下端分别与两根工字钢（7）固定连接，两根工字钢（7）通过四根支撑座（8）与钻机底座（9）固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：所述卡盘（4）由两个弧形卡块（5）组成，弧形卡块（5）内径与旋转防喷器壳体（1）外径相匹配，两个弧形卡块（5）通过卡盘（4）锁紧螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：所述旋转防喷器壳体（1）与柔性短节（2）通过连接螺栓固定连接，柔性短节（2）与导管（3）通过连接螺栓固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：所述支架（6）顶端开有内螺纹圆孔，支架（6）底端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，卡盘（4）与支架（6）间的连接螺栓穿过位于卡盘（4）四角上的圆孔固定在支架（6）顶端的内螺纹圆孔中，支架（6）底端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢（7）上。

6.根据权利要求5所述的用于表层大尺寸井眼气体钻井的柔性井口装置，其特征在于：所述支撑座（8）两端焊接有四角开有圆孔的方形钢板，支撑座（8）上端通过方形钢板和连接螺栓固定在工字钢（7）上，下端通过方形钢板和连接螺栓固定在钻机底座（9）上。