轴向稳定性增强型导管结构的制作方法

本实用新型涉及海洋油气钻井工程中深水导管安装工艺与工具技术，尤其涉及一种轴向稳定性增强型导管结构。

背景技术：

在深水钻井过程中，必须采用隔水管将钻柱及海洋环境隔离，隔水管上端与钻井平台连接，下端连接水下防喷器、水下井口、导管头、导管，安装隔水管后，洋流、波浪以及钻井平台的升沉运动使得隔水管处于复杂的纵横弯曲变形与振动状态，极易发生屈曲、屈服、断裂等危险现象。为提高隔水管的安全性能，需要通过钻井平台对隔水管施加一定的轴向力，以避免隔水管受压屈曲破坏。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种轴向稳定性增强型导管结构，以提高隔水管的安全性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轴向稳定性增强型导管结构，克服现有技术中隔水管易受压屈曲破坏的问题，该轴向稳定性增强型导管结构增加导管上行阻力，提高导管轴向稳定性，稳定拉紧隔水管，结构简单且施工方便，有效提高隔水管的安全性能。

本实用新型的目的是这样实现的，一种轴向稳定性增强型导管结构，包括上下贯通的导管，所述导管的底部套设有导管鞋，所述导管的顶部连通设置导管头，所述导管头能固定于井口基座内，所述导管头的顶端通过水下井口与隔水管连通设置，所述导管上至少设置有一个直径自上而下渐缩且能增加所述导管上行阻力的倒锥形结构。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述倒锥形结构为固定套设于所述导管外壁上的倒锥形凸块。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述导管由多个导管段连通构成，所述倒锥形结构为密封连接相邻两个所述导管段的倒锥形接箍。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述倒锥形结构的数量为多个，多个所述倒锥形结构沿所述导管的轴向间隔设置。

由上所述，本实用新型提供的轴向稳定性增强型导管结构具有如下有益效果：

本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构中，导管上设置的倒锥形结构的上端平面与海底泥土接触，导管在导管头上端的隔水管的拉力作用下，存在向上滑移的趋势，海底泥土与导管之间因插桩引起的桩土效应存在方向向下的摩擦力，倒锥形结构的上端平面会使导管上行遇阻，增加了导管的上行阻力，增加了导管发生轴向位移的最小轴向力，即导管出现轴向位移时，需要更大的隔水管拉力，增加了导管的稳定性，稳定拉紧隔水管，从而有效提高隔水管的安全性能；

本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构能适应多种复杂海洋环境，在黏度较低、海床不稳定、地质疏松的浅土层中具有良好的支撑特性，并且具有结构简单、施工工序方便、成本低廉的特点。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的示意图。

图2：为本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的使用方法步骤g时的示意图。

图3：为本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的使用方法步骤h时的示意图。

图4：为本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的使用方法步骤k时的示意图。

图5：为本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的使用方法步骤m时的示意图。

图中：

100、轴向稳定性增强型导管结构；

1、导管；

2、导管头；

3、倒锥形结构；

4、导管鞋；

11、钻杆；12、导管头下入工具；13、井口基座；14、稳定器；15、钻铤；16、随钻测量工具；17、马达；18、钻头；

21、水下井口下入工具；22、水下井口；23、水泥；24、表层套管；

31、隔水管；32、水下防喷器；

9、海底泥土。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1至图5所示，本实用新型提供一种轴向稳定性增强型导管结构100，包括上下贯通的导管1，导管1的底部套设有导管鞋4(现有技术)，导管1的顶部连通设置导管头2，导管头2能固定于井口基座13内，导管头2的顶端通过水下井口22与隔水管31连通设置，导管1上至少设置有一个直径自上而下渐缩且能增加导管1上行阻力的倒锥形结构3，倒锥形结构3直径自上而下渐缩，下入过程中不会对导管1造成很大的阻力，方便使用。

本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构100中，导管1上设置的倒锥形结构3的上端平面与海底泥土接触，导管1在导管头2上端的隔水管31的拉力作用下，存在向上滑移的趋势，海底泥土与导管1之间因插桩引起的桩土效应存在方向向下的摩擦力，倒锥形结构3的上端平面会使导管1上行遇阻，增加了导管1的上行阻力，增加了导管1发生轴向位移的最小轴向力，即导管出现轴向位移时，需要更大的隔水管拉力，增加了导管1的稳定性，稳定拉紧隔水管，从而有效提高隔水管的安全性能。本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构100能适应多种复杂海洋环境，在黏度较低、海床不稳定、地质疏松的浅土层中具有良好的支撑特性，并且具有结构简单、施工工序方便、成本低廉的特点。

进一步，倒锥形结构3可以是固定套设于导管1外壁上的倒锥形凸块，此时导管1可以是整体结构也可以是由多个导管段密封连接构成的。

进一步，导管1由多个导管段连通构成，倒锥形结构3为密封连接相邻两个导管段的倒锥形接箍。

进一步，倒锥形结构3的数量为多个，多个倒锥形结构3沿导管1的轴向间隔设置。

本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构的使用方法，包括以下步骤，

步骤a.将倒锥形结构3连接于导管1上，将导管1顶部与导管头2固定连接，导管1的底部套设导管鞋4，完成轴向稳定性增强型导管结构100的组装；

连接组装喷射钻具组合结构(现有技术)，包括自下而上依次连接的钻头18、马达17、随钻测量工具16(MWD)、钻铤15和稳定器14。

其中，倒锥形结构3为倒锥形凸块时，将倒锥形凸块套设于导管的外壁上，通过焊接等方式实现固定连接；倒锥形结构3为倒锥形接箍时，通过倒锥形接箍密封连接相邻两个导管段。

在本实用新型的一具体实施例中，导管1顶部与导管头2通过焊接的方式固定连接。

步骤b.导管头2的内腔顶部通过卡箍连接有一导管头下入工具12(现有技术)，喷射钻具组合结构自底部穿入导管1的内腔，钻头18的底端位于导管鞋4的底端外侧，导管头下入工具12内设有用于旋转滑动穿设钻杆11的通孔，钻杆11自上而下穿设通过通孔后与喷射钻具组合结构的顶部螺纹连接。

步骤c.使用钻杆11将喷射钻具组合结构与轴向稳定性增强型导管结构送入位于海底泥土上表面的井口基座13的上方。

步骤d.钻头18到达井口基座13时，用海水钻进，喷射钻具组合结构与轴向稳定性增强型导管结构进入海底泥土9内，在海底泥土上表面(泥线)以下10m(该深度可根据实际情况进行调整)内保持并控制排量在马达最低额定排量范围内；钻进过程中，按照钻压控制图(现有技术)控制钻压，同时确保钻屑随着钻井液(此处为海水)从导管头下入工具12的出口(现有技术)返至海底泥土上表面(泥线)处。

步骤e.当钻头18下钻至导管头2的底端位于海底泥土上表面的上方5～10m(该高度范围可根据实际情况进行调整)时，以马达的最低排量钻进。

步骤f.导管1与倒锥形结构3随喷射钻具组合结构进入海底泥土9中，当导管1的底端到达预定深度(约40～70m，该深度可根据实际情况进行调整)后，通过钻井平台上的泥浆泵替入适量的清扫液，将导管1的内壁与喷射钻具组合结构之间的环空内的泥沙向上排出，保证环空清洁。

步骤g.如图2所示，导管1随喷射钻具组合结构继续下入海底泥土9内直至导管头2坐放在井口基座13上，导管头2安装到位后静置，导管1周围的泥土回填导管安装过程中形成的空隙，海底泥土在重力的作用下埋紧导管和倒锥形结构，建立倒锥形结构3与海底泥土9之间、导管1与海底泥土9之间的摩擦阻力；

步骤h.如图3所示，钻头18继续下钻，直至完成规定深度的井孔后停钻。

步骤i.上提钻杆11，向上起出喷射钻具组合结构和导管头下入工具12(现有技术)。钻铤15的直径大于导管头下入工具12上的通孔直径，上提喷射钻具组合结构时，钻铤15的顶端抵靠卡止于导管头下入工具12的底端面上，在钻杆11的轴向力的作用下，导管头下入工具12脱离导管头2，随钻杆11提出至地面。

步骤j.使用钻杆11上下依次连接水下井口下入工具21、水下井口22和表层套管24，并将其送入水下，表层套管24进入导管1的内腔，继续向下送钻杆11，直至水下井口22坐放在导管头2的内部；表层套管24的外径小于钻头18的外径，以利于下入作业。

步骤k.如图4所示，旋转、提拉钻杆11，通过水下井口下入工具21将水下井口22与导管头2连接固定(水下井口下入工具21与水下井口22螺纹连接，水下井口22与导管头2呈反向螺纹连接)，此时在钻井平台通过钻杆11向下方挤注水泥23，水泥23自表层套管24的底部挤出完全填充表层套管24和导管1之间的间隙、表层套管24和地层之间的间隙，完成水泥固井。

步骤l.旋转钻杆11将水下井口下入工具21与水下井口22脱离，上提钻杆11将水下井口下入工具21提出。

步骤m.如图5所示，在隔水管31的底部固定连接水下防喷器32，使用隔水管31将水下防喷器32送入海底，并使水下防喷器32与水下井口22固定连接，实现隔水管31与导管1的连接，同时，水下防喷器32与水下井口22安装到位后，其重量加载至导管上，导管受到向下的压力，海底泥土9埋紧导管和倒锥形结构后，海底泥土对倒锥形结构3的上端平面产生向下的阻力，海底泥土对倒锥形结构3的锥面产生向上的阻力，在向上的阻力的作用下，减小了水下井口22下沉的风险；之后，通过钻井平台上的升沉补偿装置(现有技术)对隔水管31施加轴向拉力，上提隔水管31，全部的隔水管31处于张紧状态，导管头2与导管1处于受拉状态。

海底泥土与导管1之间的极限摩擦阻力、海底泥土与倒锥形结构3之间的压紧力成为导管1向上移动的阻力，防止导管1受拉时向上移动，使导管1在深水钻完井作业过程中无轴向位移变化。

步骤n.隔水管31轴向受拉张紧后，可进行后续的深水钻井作业。

由上所述，本实用新型提供的轴向稳定性增强型导管结构具有如下有益效果：

本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构中，导管上设置的倒锥形结构的上端平面与海底泥土接触，导管在导管头上端的隔水管的拉力作用下，存在向上滑移的趋势，海底泥土与导管之间因插桩引起的桩土效应存在方向向下的摩擦力，倒锥形结构的上端平面会使导管上行遇阻，增加了导管的上行阻力，增加了导管发生轴向位移的最小轴向力，即导管出现轴向位移时，需要更大的隔水管拉力，增加了导管的稳定性，稳定拉紧隔水管，从而有效提高隔水管的安全性能；本实用新型的轴向稳定性增强型导管结构能适应多种复杂海洋环境，在黏度较低、海床不稳定、地质疏松的浅土层中具有良好的支撑特性并且具有结构简单、施工工序方便、成本低廉的特点。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。