CN209838357U

CN209838357U - 一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置

Info

Publication number: CN209838357U
Application number: CN201822138433.XU
Authority: CN
Inventors: 洪德强; 沈赤卫; 郑廷碧; 补声军; 王凌; 郑波强
Original assignee: Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Current assignee: Guizhou Gaofeng Petroleum Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2028-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，包括由上至下螺纹连接的打捞段、伸缩补偿段、扶正段和切割段；打捞段设有用于锁紧套管的卡瓦，通过卡瓦将套管打捞上来；伸缩补偿段设有滑套和花键，通过滑套的轴向滑动使伸缩补偿段根据海浪的起伏自动伸缩改变长度，以消除海浪对装置的影响；同时通过花键传递扭矩；扶正段设有用于扶正钻柱的扶正板，通过扶正板确保割刀在切割过程中不会偏心；切割段上设有用于切割套管的割刀；上述各段均为中空管状结构，各段的中空管共同构成装置的动力传递和用于封井的水泥浆通道。本实用新型结构简单，制作成本低，运行可靠。特别适用于海底封井作业。

Description

一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置

技术领域

本实用新型涉及一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，属于海底钻探封井技术领域。

背景技术

随着海洋石油勘探开发向深水发展，人类对海洋环境保护力度增加，要求对废弃海洋石油设施进行弃井作业，弃井作业首先需要将井口设施及废井中上部一定深度的套管和导管从井内打捞上来，以防止过往船只经过井口时碰撞到海底的废弃石油设施和套管及导管造成事故。然后再通过灌浆设备将水泥浆注入废井内将废井封闭，以防止井下长时间累积的油汽涌出井口对海洋造成污染。

现有地面的封井作业通常是分两步进行的，第一步是通过切割和打捞设备将油井中的套管切断，与套管外的导管一起从油井内打捞出来。第二步采用灌浆设备将水泥浆注入废井内，完成封井作业。

现有地面使用的切割和打捞设备多采用液压系统驱动设备的割刀或卡瓦。由于液压驱动系统要求水眼直径不能太大，这样才能在钻杆内通过截面差在钻杆内形成一定的压力差，以确保切割和打捞设备的正常工作。由于现有设备钻杆内的水眼很小。水眼就是封时水泥浆的通道。封井时水泥浆在通过小水眼时，还未到达预定深度水泥浆就会凝固，导致无法再继续注入水泥浆，影响封井质量。因此采用现有地面封井设备只能采用两步封井方式。

两步封井方式不适用于海底封井作业。当切割完套管将套管和导管从废井中打捞出来时，海底的泥沙会很快将废井井口掩埋，当需要再进行封井作业时，很难找到原来的井口。如果遇到台风或者大浪时钻井平台需要回港躲避，回来后根本找不到原来的井口，只能选择放弃封井。这样井下长时间累积的油汽就有可能涌出井口对海洋造成污染。

海洋封井与陆地封井还存在钻井平台是漂浮在海面上的，受海浪的影响，钻井平台会随着海浪上下起伏，同时带动钻柱也同时上下起伏，钻柱的上下起伏会影响割刀的切割位置。因此现有技术无法满足海底封井作业需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，可一次下钻完成将套管切断，并将套管和导管从井内打捞上来，在上提钻杆时，同时向井内注入水泥浆，完成封井作业；不但可满足海底封井作业要求，也可大大提高提高海底封井作业效率，减小能源消耗，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，包括由上至下螺纹连接的打捞段、伸缩补偿段、扶正段和切割段；打捞段、伸缩补偿段、扶正段和切割段均为中空管结构，共同构成水泥浆通道；切割段用于切割井下的套管；打捞段用于将割断的套管从井内打捞上来；扶正段用于防止割刀将套管切偏；伸缩补偿段在确保动力传递的同时消除海浪起伏对装置的影响。

前述装置中，所述打捞段包括由上至下螺纹连接的打捞段上接头、中筒和打捞段下接头构成的水泥浆通道；水泥浆通道外圆设有由上至下螺纹连接的J槽筒、调节筒和弹性套；J槽筒与打捞段上接头之间采用卡口连接方式；调节筒外圆设有定位环；弹性套下端设有卡瓦；打捞段下接头外圆设有卡锥；通过卡锥控制卡瓦向外扩张锁紧套管或向内收缩对套管解锁。

前述装置中，所述伸缩补偿段包括补偿段上接头；补偿段上接头下端与下限位套螺纹连接；补偿段上接头外圆经花键与滑套滑动连接；滑套上端与上限位套螺纹连接；滑套下端与补偿段下接头螺纹连接；通过补偿段上接头与补偿段下接头之间的滑动使伸缩补偿段的长度随海浪的变化自动伸缩；同时伸缩补偿段通过花键传递扭矩；补偿段上接头和补偿段下接头中间的内孔为水泥浆通道。

前述装置中，所述扶正段包括两端分别与伸缩补偿段和切割段连接的连接管，连接管外圆中部设有一组沿圆周均布的扶正叶片；连接管内管兼作动力传递和水泥浆通道。

前述装置中，所述切割段包括外管；外管上端与切割段上接头连接；外管上端与切割段下接头连接；外管上设有一组沿圆周均布的割刀，割刀与外管铰接；外管内设有活塞，活塞外圆与外管内孔滑动连接；活塞外圆经齿键和齿槽与割刀传动连接；当活塞在外管内向下滑动并旋转时，活塞带动割刀向外张开抵紧套管内壁，同时完成对套管的切割；切割段上接头的下端通过销钉与球座连接；当割刀将套管切断后，向球座投入钢球关闭活塞上的限流孔通道，通过水泥浆压力使销钉被剪断，球座下移打开旁路通道，使活塞上下两端压力达到平衡，在活塞底部弹簧的作用下推动活塞上移，将割刀收缩至外管的刀槽内。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的割刀工作过程采用卡键与J形槽配合的纯机械驱动方式替代了现有技术的液压驱动方式，从而大大的扩大了水泥浆通道的通流量，可减缓水泥浆在通道内的凝固时间。从而与海底打捞封井装置配合可以一次下钻同时完成海底油井的套管切割，套管和导管的打捞，以及油井的封井作业。与现有技术相比，解决了起钻后海底泥沙掩埋井眼，再次下钻进行封井作业时很难找到之前的井眼或无法找到井眼的技术问题。本实用新型结构简单，经济实用，可减少反复起下钻的人工和能源消耗。也避免了因找不到井眼直接弃井，造成井内长时间累积的油汽返出井口对海洋造成污染，也可防止船只经过时碰撞到海底的废弃石油设施造成事故。本实用新型具有结构简单，制作成本低，运行可靠的特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记为：1-套管、2-水泥浆通道、3-钢球、10-打捞段、11- 卡瓦、12-打捞段上接头、13-中筒、14-打捞段下接头、15-J槽筒、 16-调节筒、17-弹性套、18-定位环，19-卡锥、20-伸缩补偿段、21- 滑套、22-花键、23-补偿段上接头、24-下限位套、25-上限位套、26- 补偿段下接头、30-扶正段、31-扶正板、32-连接管、40-切割段、41- 割刀、42-外管、43-切割段上接头、44-切割段下接头、45-活塞、46- 销钉、47-球座、48-限流孔、49-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，如图1所示，该装置包括由上至下螺纹连接的打捞段10、伸缩补偿段20、扶正段30和切割段40；打捞段10设有用于锁紧套管1 的卡瓦11，通过卡瓦11将套管1打捞上来；伸缩补偿段20设有滑套21和花键22，通过滑套21的轴向滑动使伸缩补偿段20根据海浪的起伏自动伸缩改变长度，以消除海浪对装置的影响；同时伸缩补偿段20通过花键22传递扭矩；扶正段30设有用于扶正钻柱的扶正板 31，通过扶正板31确保割刀在切割过程中不会偏心；切割段40上设有用于切割套管1的割刀41；上述各段均为中空管状结构，各段的中空管共同构成装置的动力传递和用于封井的水泥浆通道2。打捞段 10包括由上至下螺纹连接的打捞段上接头12、中筒13和打捞段下接头14构成的水泥浆通道2；水泥浆通道2外圆设有由上至下螺纹连接的J槽筒15、调节筒16和弹性套17；J槽筒15与打捞段上接头 12之间采用卡口连接方式；调节筒16外圆设有定位环18；弹性套 17下端设有卡瓦11；打捞段下接头14外圆设有卡锥19；通过卡锥 19控制卡瓦11向外扩张锁紧套管1或向内收缩对套管1解锁。伸缩补偿段20包括补偿段上接头23；补偿段上接头23下端与下限位套 24螺纹连接；补偿段上接头23外圆经花键22与滑套21滑动连接；滑套21上端与上限位套25螺纹连接；滑套21下端与补偿段下接头 26螺纹连接；通过补偿段上接头23与补偿段下接头26之间的滑动使伸缩补偿段20的长度随海浪的变化自动伸缩；同时伸缩补偿段20 通过花键22传递扭矩；补偿段上接头23和补偿段下接头26中间的内孔为水泥浆通道2。扶正段30包括两端分别与伸缩补偿段20和切割段40连接的连接管32，连接管32外圆中部设有一组沿圆周均布的扶正叶片31；连接管32内管兼作动力传递和水泥浆通道2。切割段40包括外管42；外管42上端与切割段上接头43连接；外管42 上端与切割段下接头44连接；外管42上设有一组沿圆周均布的割刀 41，割刀41与外管42铰接；外管42内设有活塞45，活塞45外圆与外管42内孔滑动连接；活塞45外圆经齿键和齿槽与割刀41传动连接；当活塞45在外管42内向下滑动并旋转时，活塞45带动割刀 41向外张开抵紧套管1内壁，同时完成对套管1的切割；切割段上接头43的下端通过销钉46与球座47连接；当割刀41将套管1切断后，向球座47投入钢球3关闭活塞45上的限流孔48通道，通过水泥浆压力使销钉46被剪断，球座47下移打开旁路通道，使活塞45 上下两端压力达到平衡，在活塞45底部弹簧49的作用下推动活塞 45上移，将割刀41收缩至外管42的刀槽内。

实施例

本例同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，如图1所示。本例的装置由上至下可以分为打捞段10、伸缩补偿段20、扶正段30和切割段40。以上各段首尾通过螺纹连接为整体。

打捞段10负责封井过程的打捞作业，打捞段10下端进入套管后，定位环18坐落在套管顶端起定位作用，定位环18可根据套管1内卡槽位置进行调整。通过打捞段10的卡瓦11卡入套管1的卡槽内将套管1卡住。

切割段40负责在封井前将套管1切断。切割段40的割刀21通过水泥浆打压，使割刀21张开，旋转钻柱割刀21便可对套管1进行切割。切割完成后投入钢球，切割段40另外形成水泥浆通道，使水泥浆能够从活塞45与外管42之间另外形成水泥浆通道通过进行封井作业。同时活塞45上行使割刀21收缩至外管42的刀槽内。

伸缩补偿段20通过自身长度的变化，确保的作用是在切割套管 1的过程中，确保割刀21不会随着海浪上下起伏，使割刀21始终在同一位置进行切割，使切割过程不受影响。

扶正段30用于扶正钻柱，使割刀21在切割过程中不会偏心。

本实用新型的工作过程及原理说明如下：

本实用新型的装置下入油井后，通过打捞段10上的卡瓦11将套管1卡紧。然后通过水泥浆打压使切割段40上的割刀41向外扩张，旋转钻柱便可对套管1进行切割。切割过程中伸缩补偿段20可自动抵消钻柱的起伏，使割刀始终保持在同一位置。扶正段30可扶正钻柱使割刀41切割时不会偏心。当套管被切断后，在钻柱的水泥浆通道内投入钢球3，钢球3落入切割段40的球座47的孔口后，关闭切割状态时的限流孔48通道，在活塞45下行过程中打开活塞45与外管42之间的另一个通道水泥浆，水泥浆不再经过限流孔48通道，割刀41自动收回外管42的刀槽内。由于新打开的水泥浆通道通流面积远远大于切割时限流孔48的通流面积，可使水泥浆通过。此时一边向上提被切断的套管1，一边往水泥浆通道内注入水泥浆便可完成封井作业。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的割刀工作过程采用卡键与J 形槽配合的纯机械驱动方式替代了现有技术的液压驱动方式，从而大大的扩大了水泥浆通道的通流量，可减缓水泥浆在通道内的凝固时间。从而与海底打捞封井装置配合可以一次下钻同时完成海底油井的套管切割，套管和导管的打捞，以及油井的封井作业。与现有技术相比，解决了起钻后海底泥沙掩埋井眼，再次下钻进行封井作业时很难找到之前的井眼或无法找到井眼的技术问题。本实用新型结构简单，经济实用，可减少反复起下钻的人工和能源消耗。也避免了因找不到井眼直接弃井，造成井内长时间累积的油汽返出井口对海洋造成污染，也可防止船只经过时碰撞到海底的废弃石油设施造成事故。本实用新型具有结构简单，制作成本低，运行可靠的特点。

Claims

1.一种同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，其特征在于：该装置包括由上至下螺纹连接的打捞段（10）、伸缩补偿段（20）、扶正段（30）和切割段（40）；打捞段（10）、伸缩补偿段（20）、扶正段（30）和切割段（40）均为中空管结构，共同构成水泥浆通道（2）；切割段（40）用于切割井下的套管（1）；打捞段（10）用于将割断的套管打捞上来；扶正段（30）用于防止割刀将套管（1）切偏；伸缩补偿段（20）在确保动力传递的同时消除海浪起伏对装置的影响。

2.根据权利要求1所述同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，其特征在于：所述打捞段（10）包括由上至下螺纹连接的打捞段上接头（12）、中筒（13）和打捞段下接头（14）构成的水泥浆通道（2）；水泥浆通道（2）外圆设有由上至下螺纹连接的J槽筒（15）、调节筒（16）和弹性套（17）；J槽筒（15）与打捞段上接头（12）之间采用卡口连接方式；调节筒（16）外圆设有定位环（18）；弹性套（17）下端设有卡瓦（11）；打捞段下接头（14）外圆设有卡锥（19）；通过卡锥（19）控制卡瓦（11）向外扩张锁紧套管（1）或向内收缩对套管（1）解锁。

3.根据权利要求1所述同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，其特征在于：所述伸缩补偿段（20）包括补偿段上接头（23）；补偿段上接头（23）下端与下限位套（24）螺纹连接；补偿段上接头（23）外圆经花键（22）与滑套（21）滑动连接；滑套（21）上端与上限位套（25）螺纹连接；滑套（21）下端与补偿段下接头（26）螺纹连接；通过补偿段上接头（23）与补偿段下接头（26）之间的滑动使伸缩补偿段（20）的长度随海浪的变化自动伸缩；同时伸缩补偿段（20）通过花键（22）传递扭矩；补偿段上接头（23）和补偿段下接头（26）中间的内孔为水泥浆通道（2）。

4.根据权利要求1所述同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，其特征在于：所述扶正段（30）包括两端分别与伸缩补偿段（20）和切割段（40）连接的连接管（32），连接管（32）外圆中部设有一组沿圆周均布的扶正叶片（31）；连接管（32）内管兼作动力传递和水泥浆通道（2）。

5.根据权利要求1所述同时完成海底油井切割打捞和封井作业的装置，其特征在于：所述切割段（40）包括外管（42）；外管（42）上端与切割段上接头（43）连接；外管（42）上端与切割段下接头（44）连接；外管（42）上设有一组沿圆周均布的割刀（41），割刀（41）与外管（42）铰接；外管（42）内设有活塞（45），活塞（45）外圆与外管（42）内孔滑动连接；活塞（45）外圆经齿键和齿槽与割刀（41）传动连接；当活塞（45）在外管（42）内向下滑动并旋转时，活塞（45）带动割刀（41）向外张开抵紧套管（1）内壁，同时完成对套管（1）的切割；切割段上接头（43）的下端通过销钉（46）与球座（47）连接；当割刀（41）将套管（1）切断后，向球座（47）投入钢球（3）关闭活塞（45）上的限流孔（48）通道，通过水泥浆压力使销钉（46）被剪断，球座（47）下移打开旁路通道，使活塞（45）上下两端压力达到平衡，在活塞（45）底部弹簧（49）的作用下推动活塞（45）上移，将割刀（41）收缩至外管（42）的刀槽内。