CN213654804U - 吸力锚井口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种吸力锚井口装置，包括：桩筒，具有筒体及连接在所述筒体的一端的顶盖，所述筒体内具有多个内腔，多个所述内腔沿所述筒体的圆周方向设置，两两相邻的所述内腔之间通过隔板间隔设置，所述桩筒的顶盖上开设有至少一个抽吸口；多个井口本体，设置在各所述内腔中，所述井口本体的开口与所述顶盖相接；多个阀门，分别连接在各所述隔板上，所述阀门用于连通或封闭两两相邻设置的所述内腔。本实用新型能够解决吸力锚井口装置下入过程中易倾斜且单一井口不能满足开采要求的问题。

Description

吸力锚井口装置

技术领域

本实用新型涉及海洋结构工程技术领域，尤其涉及一种吸力锚井口装置。

背景技术

近年来，70％以上的油气资源勘探发现均来自于海洋，海洋油气资源已成为全球油气产量的主要增长点。在深水油气开采作业过程中，水下井口是第一道瓶颈关口。水下井口的稳定性、垂直度是后续开采作业的关键指标。深水水下井口不同于一般的海洋桩基结构，它对垂直度的要求极高。当水下井口的倾斜过大时，井口容易失稳，无法满足油气田开采寿命，同时也无法顺利安装井口上部的采油树、防喷器等设备。

目前深水水下井口建立主要为喷射下导管建井，作业方式单一。针对表层导管失稳主要风险，提高作业安全系数和作业效率，采用吸力锚与表层导管相结合的深水表层建井方法存在一定的可行性。

现有吸力锚井口主要依靠自重和抽吸泵抽出其内的海水而下入，其中，通过抽吸泵的抽吸使吸力锚井口产生内外压差而让吸力锚井口继续下入。工程实践表明：由于深水土质复杂，土质存在不均匀性，吸力锚井口下入时常发生倾斜，导致作业失败。并且通常的吸力锚井口内部仅有一个井口，单一井口不再能满足其开采进程，且成本较高，使用存在局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种吸力锚井口装置，解决现有吸力锚井口下入过程中易倾斜且单一井口不能满足开采要求的问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种吸力锚井口装置，包括：

桩筒，具有筒体及连接在所述筒体的一端的顶盖，所述筒体内具有多个内腔，多个所述内腔沿所述筒体的圆周方向设置，两两相邻的所述内腔之间通过隔板间隔设置，所述桩筒的顶盖上开设有至少一个抽吸口；

多个井口本体，设置在各所述内腔中，所述井口本体的开口与所述顶盖相接；

多个阀门，分别连接在各所述隔板上，所述阀门用于连通或封闭两两相邻设置的所述内腔。

在本实用新型的实施方式中，所述抽吸口为一个，所述抽吸口与所述多个内腔中的其中一个所述内腔相连通。

在本实用新型的实施方式中，所述桩筒的另一端连接有插入结构，所述插入结构沿所述桩筒的圆周方向设置。

在本实用新型的实施方式中，所述插入结构为由多个插入齿依次相连组成的锯齿结构，所述插入齿的齿尖远离所述筒体的另一端设置。

在本实用新型的实施方式中，所述插入结构为导入壁，所述导入壁自所述筒体的另一端沿所述筒体的径向向内的方向倾斜设置。

在本实用新型的实施方式中，所述桩筒的顶盖上设置有多个重力块，各所述内腔的上方分别对应设有至少一个所述重力块。

在本实用新型的实施方式中，所述桩筒的顶盖上连接有能测量所述筒体的倾斜度的倾角仪。

在本实用新型的实施方式中，所述井口本体上安装有导管，所述导管位于所述内腔中。

在本实用新型的实施方式中，各所述内腔中设有能够支撑所述导管的支撑结构，所述支撑结构包括间隔设置的多个支撑板，所述支撑板连接在所述导管以及所述隔板之间。

在本实用新型的实施方式中，所述桩筒的顶盖上连接有多个吊耳，多个所述吊耳沿所述顶盖的圆周方向间隔设置在所述顶盖的周缘上。

本实用新型的特点及优点是：

一、本实用新型的吸力锚井口装置，能够有效解决吸力锚井口装置在海底入泥的过程中，在负压抽吸时引发的倾斜问题，保证后续作业的正常实施；与此同时，本实用新型具有多个井口本体，提高了作业时效，降低了作业成本。该吸力锚井口装置结构较简单，方便使用和控制。

二、本实用新型的吸力锚井口装置，可通过观察倾斜仪的读数，了解桩筒的下入倾斜情况。根据吸力锚井口装置的倾斜情况，按要求控制各个内腔的阀门，从而调整各个内腔的抽水流量(流量大的腔室压差相对较高)，保证吸力锚井口装置下入过程的平衡。

三、本实用新型的吸力锚井口装置，为了增大沉桩力和沉桩深度，在桩筒的顶部设置了重力块，增大吸力锚井口装置的自重。

四、本实用新型的吸力锚井口装置，在吸力锚井口装置的底部设置插入结构，可增强桩筒的破土能力，有利于应对海底较硬土层，加快吸力锚井口装置的下入。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的吸力锚装置的主视结构示意图。

图2为本实用新型的吸力锚装置的俯视结构示意图。

图3为本实用新型的吸力锚装置的一实施方式的主视结构示意图。

图4为本实用新型的吸力锚装置的另一实施方式的主视结构示意图。

图5为本实用新型的吸力锚装置的调整桩筒倾斜方向的示意说明图。

附图标记与说明：

1、桩筒；11、筒体；111、内腔；12、顶盖；121、抽吸口；13、隔板；14、插入结构；141、插入齿；142、导入壁；15、吊耳；16、钢缆；2、井口本体；21、开口；3、阀门；4、导管；5、支撑结构；51、支撑板；6、重力块；7、倾角仪；8、控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。

其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“顶”和“底”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，“至少一个”的含义是一个或一个以上。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种吸力锚井口装置，包括桩筒1、多个井口本体2和多个阀门3，其中：桩筒1具有筒体11及连接在所述筒体11的一端的顶盖12，所述筒体11内具有多个内腔111，多个所述内腔111沿所述筒体11的圆周方向设置，两两相邻的所述内腔111之间通过隔板13间隔设置，所述桩筒1的顶盖12上开设有至少一个抽吸口121；多个井口本体2设置在各所述内腔111中，所述井口本体2的开口21与所述顶盖12相接；多个阀门3分别连接在各所述隔板13上，所述阀门3用于连通或封闭两两相邻设置的所述内腔111。

本实用新型的吸力锚井口装置，通过在桩筒1内设置多个内腔111，且各内腔111中设有一个井口本体2，解决了现有技术的吸力锚装井口仅具有单一井口，不能满足开采进程的问题，本实用新型的多内腔多井口本体的设置，有利于提高吸力锚井口装置的工作效率，实现在同一吸力锚井口装置上实现多口井的开采目的。另外，本实用新型的吸力锚井口装置，桩筒1内的各内腔111可通过设置在隔板13上的阀门3实现互通，当吸力锚井口装置下入海底泥土过程中发生倾斜的情况时，通过调整各内腔111所对应的阀门3的开度，并从抽吸口121抽吸海水，来达到控制某内腔111的抽水速度，进而调整桩筒1的倾斜方向的目的，从而使吸力锚井口装置垂直下入海底。

本实用新型能够有效解决吸力锚井口装置在海底入泥的过程中，在负压抽吸时引发的倾斜问题，保证后续作业的正常实施；与此同时，本实用新型具有多个井口本体2，提高了作业时效，降低了作业成本。该吸力锚井口装置结构较简单，方便使用和控制。

具体的，桩筒1大体呈圆柱筒状，其上端封闭，其下端呈开口状。该桩筒1的筒体11由钢材制成，筒体11的上端密封有顶盖12，该顶盖12由钢材制成或钢筋混凝土制成。当然，在其他的实施例中，桩筒1的外轮廓也可为其他形状，例如长方体形、多边体形或圆台体形等，根据实际作业需要进行选择，在此不做限制。

在桩筒1的内部设有多个隔板13，多个隔板13沿筒体11的圆周方向间隔设置，也即，多个隔板13的一侧汇聚至筒体11的轴心而其另一侧沿筒体11的径向呈放射状设置。两两相邻的隔板13之间形成有一个内腔111。在本实施例中，桩筒1内设有四个隔板13，四个隔板13呈十字形设置在筒体11内，从而分割出四个内腔111；当然，在其它的实施例中，桩筒1内也可设有三个隔板13或两个隔板13或更多数量的隔板，从而分割出三个内腔111或两个内腔111或更多个内腔111，根据实际需要选择设置，在此不作限制。

在本实用新型中，于每个隔板13上均设有一个阀门3，当开启某一隔板13上的阀门3时，位于该隔板13两侧的内腔111便形成连通状态，本实用新型通过控制阀门3的开度，可实现调节桩筒1下入倾斜的问题。优选的，该些阀门3设置在隔板13靠近顶盖12的一端，以便在桩筒1入泥时，始终可保持位于桩筒1上部的各内腔111能够实现互通，以便顺利抽出各内腔111中的海水。在本实用新型中，该些阀门3可由安装在顶盖12中心的控制器8控制，该控制器8例如可通过井下机械人操作，用于分别控制各内腔111间的阀门3开度；当桩筒1下入过程中发生倾斜后，通过井下机械人调节控制器8，以控制各阀门3的开度，而实现各内腔111中的抽水速度可调，而调节桩筒1的平衡，使吸力锚井口装置垂直下入海底。

该井口本体2的开口21朝向顶盖12设置并与顶盖12相连，井口本体2上可连接导管4，该导管4位于内腔111中。该井口本体2可根据钻井工艺的不同，适配不同的导管4，导管4可在吸力锚井口装置完全下入海底后安装在井口本体2上，例如从井口本体2的开口21处下入导管4；也可在吸力锚井口装置未下入海底前预先安装固井，在此不做限制。例如，在常规探井和开发井中，导管4可后期安装或预安装并完成固井；而在浅层大位移井中，通常采用预先安装导管4并固井，导管4预斜，能降低造斜压力，增大轨迹控制能力；对于小井眼浅井，则采用导管4与套管预安装。

进一步的，为了保证预先安装固井的导管4能够稳固地连接在井口本体2上，在各内腔111中还设有能够支撑导管4的支撑结构5，该支撑结构5包括间隔设置的多个支撑板51，该些支撑板51连接在导管4以及隔板13之间。支撑板51的两端例如可通过焊接的方式与隔板13和导管4的外壁焊接连接。

在本实用新型中，可在导管4的上部和导管4的下部分别设有该支撑结构5，以便在竖直方向上全方位固定和支撑导管4。例如，在导管4靠近井口本体2的一端设有该支撑结构5，该支撑结构5的各支撑板51可呈“V”字形连接在导管4和隔板13之间，也即与导管4相连的支撑板51的一端低于与隔板13相连的支撑板51的一端，当然，各支撑板51也可为平板状水平连接在导管4的上部与隔板13的上部之间，在此不作限制；另外，在导管4远离井口本体2的一端也设有该支撑结构5，以便更稳固地固定导管4，该位于导管4下部的支撑结构5的各支撑板51例如可为平板状水平连接在导管4的下部与隔板13的下部之间。

根据本实用新型的一个实施方式，顶盖12上的抽吸口121为一个，该抽吸口121与多个内腔111中的其中一个内腔111相连通。该抽吸口121可连接浅水泵，通过浅水泵抽取各内腔111中的水流，以便调整各内腔111的压力，从而达到调整桩筒1倾斜方向的目的。

该抽吸口121优选分布在桩筒1的顶盖12上的一角，该抽吸口121与泵系统相连，当桩筒1依靠重力下入到一定深度后，潜水泵开始抽水，使桩筒1的内外形成压差，从而使吸力锚井口装置继续下沉。

当然，在另外的实施例中，在顶盖12上可设置有多个抽吸口121，各抽吸口121优选分布在桩筒1的顶盖12上与各内腔111相连通的一角部，通过多个软管连接各抽吸口121，并在对应的软管上设有开启阀门，可实现外部泵系统对多个抽吸口121进行选择抽吸的功能，从而提高本实用新型调整桩筒1的倾斜方向的灵活性。

根据本实用新型的一个实施方式，如图3和图4所示，该桩筒1的另一端连接有插入结构14，该插入结构14沿桩筒1的圆周方向设置。该插入结构13设置在吸力锚井口装置的底部，其可增强桩筒1的破土能力，有利于应对海底较硬土层，加快吸力锚井口装置的下入。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，该插入结构14为由多个插入齿141依次相连组成的锯齿结构，该插入齿141的齿尖远离筒体11的另一端设置。采用插入齿141的结构，当海底的土质较硬时，能保证吸力锚井口装置的顺利下入。

在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，该插入结构14为导入壁142，该导入壁142自筒体11的另一端沿筒体11的径向向内的方向倾斜设置。导入壁142的设置，通过降低与泥土的接触面积而增强桩筒1的穿透性，以适应较硬土层或砾石层。

根据本实用新型的一个实施方式，该桩筒1的顶盖12上设置有多个重力块6，各内腔111的上方分别对应设有至少一个重力块6。该重力块6采用实心钢结构，焊接在顶盖12的上表面上，以便适当增加吸力锚井口装置的自重，从而增加吸力锚井口装置依靠自重的下入深度。在本实用新型中，该些重力块6相对筒体11的轴心呈中心对称分布在顶盖12的上表面上，以便使桩筒1的重心保持在筒体11的轴心处，防止筒体11由于配重不均匀而产生倾斜的情况。

在本实施例中，对应桩筒1内的四个内腔111，共设有四个重力块6，各重力块6呈弧形长条状，分布在顶盖12的四周，以增加桩筒1的自重，延长吸力锚依靠自重下沉的距离。

根据本实用新型的一个实施方式，该桩筒1的顶盖12上连接有能测量筒体11的倾斜度的倾角仪7。该倾角仪7分布在吸力锚井口装置的外围，用于检测吸力锚井口装置的倾斜度，可根据该倾角仪7的表盘上的指针偏转观测吸力锚井口装置的倾斜程度。通过该倾角仪7，能直观清晰地反映吸力锚井口装置下入过程中是否发生倾斜，便于观察和及时采取措施

根据本实用新型的一个实施方式，该桩筒1的顶盖12上连接有多个吊耳15，多个吊耳15沿顶盖12的圆周方向间隔设置在顶盖12的周缘上。在本实施例中，顶盖12的周缘上共设有四个吊耳15，其焊接连接在顶盖12上；四个吊耳15呈对称分布，通过升降索套穿过其中，而实现对桩筒1的起下作业。

进一步的，在各吊耳15上还连接有钢缆16，该些钢缆16的上端连接后与起重吊装装置相连，各钢缆16的下端和可升降套索搭配，通过起重吊装机械完成吸力锚井口装置的调运。

该吸力锚井口装置在海底安装的过程如下：

首先，该吸力锚井口装置在装船固定后，被运输到海上指定位置。之后，可通过工程船或钻井平台进行吸力锚井口装置的吊装下入。

具体的，吸力锚井口装置通过钢缆16连接吊耳15，以保证吸力锚井口装置水平下放至指定位置；在下入过程中，位于吸力锚井口装置底部的插入结构14(插入齿141或导入壁142)接触泥面，通过增大与土的接触应力增强穿透力。此时桩筒1依靠自重和重力块6入泥到一定深度；

当吸力锚井口装置依靠自重无法再继续下入时，水下机器人(ROV)的泵系统开启，连接抽吸口121的潜水泵开始工作，通过向外抽水，使桩筒1形成内外压差而使桩筒1继续下沉，此时分布在各内腔111间的阀门3处于全开状态，使各个腔室的流体连通，保证吸力锚井口装置竖向受力均匀，平缓下入；

在下入过程中，通过倾角仪7观察桩筒1下入过程中是否发生倾斜。当发生倾斜时，通过水下机器人调整筒体11顶部的阀门3控制器改变各阀门3开度，使不同内腔111的抽水量发生变化，实现吸力锚井口装置的垂直下入。如图5所示，当吸力锚发生东南方向倾斜，关闭与东南方向内腔111相连通的阀门3，使东南方向的内腔111无流体抽出，其余内腔111正常抽吸流体。此时，吸力锚井口装置整体竖向受力不均匀，从而调整吸力锚井口装置的倾斜度，使其水平下入。

之后，待吸力锚井口装置下放至设计深度，拆除吊装索具、水平仪等装置。导向缆拆除回收，施工机具回收，完成可调节平衡吸力锚井口装置的下入安装。

最后，吸力锚井口装置安装完成后，该装置水平度能完全满足钻井作业需要，浮式钻井平台可下入隔水管和防喷器与吸力锚井口装置连接，进行下一步的油气开发。

本实用新型的吸力锚井口装置，一方面位于其底部的插入结构14，可增大桩筒1贯穿海底泥土的穿透度，加快下入速度，可适应不同土质环境；另一方面，当发生倾斜时，可通过顶部的阀门3调整各内腔111的抽吸水流量，进而改变各内腔111的流量；与此同时，同一吸力锚井口装置上设置多个内腔111、多个井口本体2，实现下一次吸力锚井口装置，即可完成钻多口井的功能。较单一井口，多个井口工作效率更高。该装置对于降低下入倾斜、保证井口稳定性有着极为重要的现实意义，在海洋油气开发过程中具有较强实用价值和经济性。

以上仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种吸力锚井口装置，其特征在于，包括：

桩筒，具有筒体及连接在所述筒体的一端的顶盖，所述筒体内具有多个内腔，多个所述内腔沿所述筒体的圆周方向设置，两两相邻的所述内腔之间通过隔板间隔设置，所述桩筒的顶盖上开设有至少一个抽吸口；

多个井口本体，设置在各所述内腔中，所述井口本体的开口与所述顶盖相接；

多个阀门，分别连接在各所述隔板上，所述阀门用于连通或封闭两两相邻设置的所述内腔。

2.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述抽吸口为一个，所述抽吸口与所述多个内腔中的其中一个所述内腔相连通。

3.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述桩筒的另一端连接有插入结构，所述插入结构沿所述桩筒的圆周方向设置。

4.如权利要求3所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述插入结构为由多个插入齿依次相连组成的锯齿结构，所述插入齿的齿尖远离所述筒体的另一端设置。

5.如权利要求3所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述插入结构为导入壁，所述导入壁自所述筒体的另一端沿所述筒体的径向向内的方向倾斜设置。

6.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述桩筒的顶盖上设置有多个重力块，各所述内腔的上方分别对应设有至少一个所述重力块。

7.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述桩筒的顶盖上连接有能测量所述筒体的倾斜度的倾角仪。

8.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述井口本体上安装有导管，所述导管位于所述内腔中。

9.如权利要求8所述的吸力锚井口装置，其特征在于，各所述内腔中设有能够支撑所述导管的支撑结构，所述支撑结构包括间隔设置的多个支撑板，所述支撑板连接在所述导管以及所述隔板之间。

10.如权利要求1所述的吸力锚井口装置，其特征在于，所述桩筒的顶盖上连接有多个吊耳，多个所述吊耳沿所述顶盖的圆周方向间隔设置在所述顶盖的周缘上。

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