一种用于浅水的水下井口总成的制作方法

1.本发明涉及石油钻采设备技术领域，尤其涉及一种用于浅水的水下井口总成。


背景技术：

2.水下井口广泛应用于深水油气田开发，用于深水钻完井作业和油气生产，因受制于用海矛盾、地缘政治影响、边际油田问题，在浅水海域的钻井和油气生产可作为受限区域油田开发的一种模式。
3.现有的浅水水下井口装置一般为泥线悬挂器装置，泥线悬挂器设置于泥面以下，一般为3-4层套管逐层回接至钻井平台建立井筒，回接工艺复杂、效率低下、耗时较长。其中，一般以水深300米为界，300米以下为浅水，300-1500米为深水，大于1500米为超深水。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于浅水的水下井口总成，用以解决泥线悬挂器装置回接工艺复杂、效率低下、耗时较长的问题。
5.本发明提供一种用于浅水的水下井口总成，包括：低压井口；高压井口，设置于所述低压井口内；一个套管悬挂器，坐放于所述高压井口内；环空密封总成，密封设置于所述套管悬挂器和所述高压井口之间且实现环空密封总成在套管悬挂器和高压井口之间的锁紧；其中，所述低压井口的顶部用于对接有多个回接短节，且低压井口的顶部与最低处的回接短节通过逆时针旋紧对接，最低处的回接短节以上的多个回接短节之间通过顺时针旋紧对接，所述低压井口的下部连接有多个表层导管。
6.优选地，所述低压井口内壁上设置有低压井口内台阶面，所述高压井口外壁上设置有高压井口外坐放台阶，当高压井口安装在低压井口内部时，所述高压井口外坐放台阶正好卡在所述低压井口内台阶面上，完成所述高压井口在所述低压井口内的坐放。
7.优选地，所述高压井口的外壁与所述低压井口的内壁之间设置有扶正环，且所述扶正环位于所述高压井口外坐放台阶的下方；在所述高压井口在所述低压井口内的坐放的同时，所述扶正环能够扶正高压井口，维持所述高压井口与所述低压井口同心结构的直立状态。
8.优选地，在所述高压井口外坐放台阶与所述扶正环之间的所述高压井口的外壁上设置有高压井口锁紧环，所述低压井口的内壁上设置有套接凹槽；当高压井口在所述低压井口内下压过程中，在高压井口外坐放台阶卡在所述低压井口内台阶面上的同时，所述高压井口锁紧环正好嵌套于所述低压井口内壁的套接凹槽内，从而将高压井口锁紧在低压井口内。
9.优选地，所述高压井口内壁上设置有高压井口内台阶面，所述套管悬挂器外壁上设置有套管悬挂器下部坐放台阶，所述套管悬挂器下部坐放台阶与所述高压井口内台阶面相适配；在所述套管悬挂器下放到所述高压井口内的过程中，所述套管悬挂器下部坐放台阶卡在述高压井口内台阶面上，完成所述套管悬挂器在所述高压井口内的坐放。
10.优选地，所述套管悬挂器的外壁上设有密封面，所述环空密封总成下部的内壁套设于套管悬挂器的密封面上，所述高压井口套设于环空密封总成下部的外壁上。
11.优选地，所述环空密封总成下部的内壁设置有第一密封槽，第一密封槽上设置有内金属密封环，所述环空密封总成与套管悬挂器之间通过内金属密封环密封；所述环空密封总成下部的外壁设置有第二密封槽，第二密封槽上设置有外金属密封环，所述环空密封总成与高压井口之间通过外金属密封环密封。
12.优选地，所述环空密封总成顶部设置有坐封环，所述坐封环的外壁底端设置有锯齿锁紧环；所述高压井口内壁设置有锯齿槽；当下压环空密封总成，将其插入所述套管悬挂器和所述高压井口之间的环形间隙时，所述内金属密封环和所述外金属密封环分别密封环空密封总成与套管悬挂器之间的间隙以及环空密封总成与高压井口之间的间隙，与此同时，所述坐封环向下推动锯齿锁紧环，使之嵌套于所述高压井口内壁的锯齿槽内，实现所述环空密封总成在套管悬挂器和高压井口之间的锁紧。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.(1)本发明公开了一种用于浅水的水下井口总成，利用低压井口、高压井口、套管悬挂器及环空密封总成组合成浅水水下井口总成，其中环空密封总成插入高压井口内部与套管悬挂器之间的环形间隙，不仅实现了环空密封总成与套管悬挂器之间的间隙以及环空密封总成与高压井口之间的间隙的密封，还能通过环空密封总成的锁紧力可有效锁紧套管悬挂器，提高了套管悬挂器下放安装的精确度，降低了井口抬升和环空压力的风险。本发明公开了一种用于浅水的水下井口总成，通过环空密封总成在套管悬挂器和高压井口之间锁紧，密封性能和锁紧效果非常好，回接操作简单，提高了水下采油树安装的可靠性和作业效率，降低了安装的难度和不确定性。
15.(2)本发明公开了一种用于浅水的水下井口总成，应用于自升式钻井平台和地面防喷器，通过浅水水下井口总成建立与地面钻机和防喷器装置的连接，实现快速钻井完成水下井口的钻井作业，改变了原有的半潜式钻井平台和水下防喷器的作业模式，为后续的水下采油树安装提供了接口。
16.(3)本发明公开的用于浅水的水下井口总成，安装到泥面以上，低压井口的顶部对接回接短节，低压井口的下部连接有多个表层导管，与现有的设置于泥面以下且采用多层套管逐层回接至钻井平台建立井筒的泥线悬挂器装置相比，改变传统泥线悬挂器作业模式，简化了回接工艺，进行后续作业时无需升高短节，解决浅水海域油气田使用水下开发模式下的钻完井作业周期长，成本高的问题。
17.(4)本发明公开的用于浅水的水下井口总成，完全改变了原有的浅水水下钻井方式，可节省套管回接和倒开产生的作业时间，减少后续水下采油树安装时的油管四通的作业工期，对于浅水水下生产系统开发的油气田，可大大节省钻完井作业时间和成本。
18.(5)本发明公开的用于浅水的水下井口总成，低压井口采用表层导管回接至自升式钻井平台；高压井口顶部采用集线器端面，利用钻井立管和机械式连接器回接至自升式钻井平台；内部的套管悬挂器采用专用工具送入及回收，完成全套钻井作业；高压井口采用了集线器端面的高压井口形式，改变了传统的层层回接套管的作业方式，仅需高压井口和钻井立管配合即可完成全部钻井作业，效率有了明显提升。
附图说明
19.图1为本发明实施例1提供的水下井口总成的侧向剖视图；
20.图2为本发明实施例1提供的低压井口的纵向剖视图；
21.图3为本发明实施例1提供的高压井口的立体图；
22.图4为本发明实施例1提供的高压井口的纵向剖视图；
23.图5为本发明实施例1提供的套管悬挂器的立体图；
24.图6为本发明实施例1提供的套管悬挂器的纵向剖视图；
25.图7为本发明实施例1提供的环空密封总成的立体图；
26.图8为本发明实施例1提供的环空密封总成的纵向剖视图。
27.附图标记说明：1-低压井口，10-套接凹槽，11-低压井口内台阶面；2-高压井口，20-锯齿槽，21-高压井口外坐放台阶，22-扶正环，23-高压井口锁紧环，24-高压井口内台阶面；3-环空密封总成，31-内金属密封环，32-坐封环，33-锯齿锁紧环，34-外金属密封环；4-套管悬挂器，41-套管悬挂器下部坐放台阶，42-循环通道，43-密封面，44-内螺纹；100-导向柱，200-回接短节。
具体实施方式
28.以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.本发明公开的一种用于浅水的水下井口总成，低压井口1位于最外层，高压井口2通过坐放、扶正和锁紧等连接方式设置于低压井口1内，套管悬挂器4坐放在高压井口2内，下放环空密封总成3插入所述套管悬挂器4和高压井口2之间的环形间隙，不仅实现了环空密封总成3与套管悬挂器4之间的间隙以及环空密封总成3与高压井口2之间的间隙的密封，还能实现环空密封总成3在套管悬挂器4和高压井口2之间的锁紧。本发明公开的一种用于浅水的水下井口总成，利用低压井口1、高压井口2、套管悬挂器4及环空密封总成3组合成浅水水下井口总成来实现快速钻井，提高了作业效率和可操作性，避免使用泥线悬挂器，减少了套管回接的层次，降低了后续油管四通和采油树安装的作业风险，提高了作业效率。
30.实施例1：一种用于浅水的水下井口总成
31.实施例1提供一种用于浅水的水下井口总成，下面结合附图对其结构进行详细描述。
32.参考图1，该用于浅水的水下井口总成包括一个低压井口1、一个高压井口2、一个环空密封总成3和一个套管悬挂器4。
33.低压井口1位于最外层，高压井口2设置于低压井口1内，套管悬挂器4坐放于高压井口2内；环空密封总成3密封设置于套管悬挂器4和高压井口2之间且实现环空密封总成3在套管悬挂器4和高压井口2之间的锁紧。
34.优选地，低压井口1、高压井口2、环空密封总成3、套管悬挂器4四者的纵向中心线重合。
35.具体地，高压井口2设置于低压井口1内，两者的连接关系包括坐放、扶正和锁紧，下面对其具体介绍：
36.首先，低压井口1内壁上设置有低压井口内台阶面11，如图2所示，高压井口2外壁上设置有高压井口外坐放台阶21，当高压井口2安装在低压井口1内部时，高压井口2的高压
井口外坐放台阶21正好卡在低压井口1的低压井口内台阶面11上，完成高压井口2在低压井口1内的坐放。
37.为了有利于高压井口2坐放于低压井口1内，高压井口2的高压井口外坐放台阶21下部设置有倒角。
38.其次，高压井口2的外壁与低压井口1的内壁之间设置有扶正环22，且扶正环22位于高压井口外坐放台阶21的下方，如图1、图3和图4所示。
39.在高压井口2在低压井口1内的坐放的同时，扶正环22能够扶正高压井口2，维持高压井口2与低压井口1同心结构的直立状态。
40.最后，参考图3和图4，在高压井口外坐放台阶21与扶正环22之间的高压井口2的外壁上设置有高压井口锁紧环23，高压井口锁紧环23为c形锁紧环，低压井口1的内壁上设置有用于套接高压井口锁紧环23的套接凹槽10。
41.当高压井口2在低压井口1内下压过程中，在高压井口外坐放台阶21卡在低压井口内台阶面11上的同时，高压井口锁紧环23正好嵌套于低压井口1内壁的套接凹槽10内，从而将高压井口2锁紧在低压井口1内。
42.继续参考图1和图2，低压井口1的顶部对接有多个回接短节200，且低压井口1的顶部与最低处的回接短节200通过逆时针旋紧对接，最低处的回接短节200以上的多个回接短节200之间通过顺时针旋紧对接，低压井口1的下部连接有多个表层导管，其中该表层导管为30英寸的表层导管。当高压井口2锁紧于低压井口1内后，距离低压井口1最近的表层导管的顶部与低压井口1的底部焊接；高压井口2顶部设置集线器端面，用于穿设线缆与采油树和高压钻井立管建立连接。
43.套管悬挂器4设置于高压井口2内部，采用坐放形式，下面对两者的连接关系进行详细介绍。
44.具体地，参考图4和图5，高压井口2内壁上设置有高压井口内台阶面24，套管悬挂器4外壁上设置有套管悬挂器下部坐放台阶41，套管悬挂器下部坐放台阶41与高压井口内台阶面24相适配。
45.在套管悬挂器4下在放到所述高压井口2内的过程中，套管悬挂器4的套管悬挂器下部坐放台阶41卡在高压井口2内的高压井口内台阶面24上，完成套管悬挂器4在高压井口2内的坐放。
46.所述套管悬挂器4内部设置有循环通道42，当套管悬挂器4下放到位后，在进行固井工作时，固井中的泥浆和水泥浆通过套管悬挂器4的循环通道42返出。
47.为了有利于套管悬挂器4顺利下放到高压井口2的高压井口内台阶面24上，套管悬挂器4的高压井口内台阶面24设置有倒角。
48.套管悬挂器4下部内壁设置内螺纹44，用于与生产套管通过螺纹连接。
49.下面介绍环空密封总成3与套管悬挂器4和高压井口2的连接关系。
50.套管悬挂器4的外壁上设有密封面43，环空密封总成3下部的内壁套设于套管悬挂器4的密封面43上，高压井口2套设于环空密封总成3下部的外壁上。
51.参考图5至图6，环空密封总成3下部的内壁设置有第一密封槽，第一密封槽上设置有内金属密封环31，环空密封总成3与套管悬挂器4之间通过内金属密封环31密封。
52.参考图7至图8，环空密封总成3下部的外壁设置有第二密封槽，第二密封槽上设置
有外金属密封环34，环空密封总成3与高压井口2之间通过外金属密封环34密封。
53.为了有利于环空密封总成3与套管悬挂器4的密封，套管悬挂器4的密封面43设置为金属材质的表面。
54.继续参考图7和图8，所述环空密封总成3顶部设置有坐封环32，坐封环32的外壁底端设有下凹处，下凹处通过螺栓固定有锯齿锁紧环33，高压井口2内壁设置有用于套接于锯齿锁紧环33的锯齿槽20。
55.当下压环空密封总成3，将其插入套管悬挂器4和高压井口2之间的环形间隙时，内金属密封环31和外金属密封环34分别密封环空密封总成3与套管悬挂器4之间的间隙以及环空密封总成3与高压井口2之间的间隙，与此同时，坐封环32向下推动锯齿锁紧环33，使之嵌套于高压井口2内壁的锯齿槽20内，实现环空密封总成3在套管悬挂器4和高压井口2之间锁紧。
56.为了有利于坐封环32驱动锯齿锁紧环33完成环空密封总成3的锁紧，环空密封总成3的锯齿锁紧环33顶部设置有倒角。
57.为了方便后续安装水下设备，该用于浅水的水下井口总成还包括连接板，连接板与低压井口1的外壁固定连接，连接板上设置有两根或四根导向柱100。
58.实施例2：一种水下井口总成在浅水海域的安装方法
59.实施例2提供一种水下井口总成在浅水海域的安装方法，采用实施例1提供的水下井口总成，该方法包括以下步骤：
60.步骤s1：低压井口1的下部连接有多个表层导管；所述低压井口1的顶部对接有多个回接短节200，其中，低压井口1的顶部与最低处的回接短节200通过逆时针旋紧对接，最低处的回接短节200以上的多个回接短节200之间通过顺时针旋紧对接；通过回接短节200控制低压井口1与表层导管一同下入井口，直至安装到预定位置。
61.步骤s2：下放高压井口2至高压井口2安装在低压井口1内部，高压井口外坐放台阶21正好卡在低压井口内台阶面11上，同时高压井口2的外壁与低压井口1的内壁之间通过扶正环22扶正；与此同时，高压井口锁紧环23正好嵌套于低压井口1内壁的套接凹槽10内，从而将高压井口2锁紧在低压井口1内。
62.步骤s3：在海上钻井平台上顺时针旋转回接短节200，其中以顺时针旋紧对接两个相邻的回接短节200之间不会发生脱离，但是最低处的回接短节200与低压井口1之间会发生脱离，完成多个回接短节200的回收。
63.步骤s4：下入套管悬挂器4，直至套管悬挂器下部坐放台阶41坐放于高压井口内台阶面24上，完成套管悬挂器4在高压井口2内的坐放。
64.步骤s5：套管悬挂器4下放到位后进行固井工作，固井中的泥浆和水泥浆通过套管悬挂器4的循环通道42返出，完成固井。
65.步骤s6：下放环空密封总成3，使其插入套管悬挂器4和高压井口2之间的环形间隙，且内金属密封环31和外金属密封环34分别密封环空密封总成3与套管悬挂器4之间的间隙以及环空密封总成3与高压井口2之间的间隙，同时坐封环32向下推动锯齿锁紧环33嵌套于高压井口2内壁的锯齿槽20内，完成环空密封总成3在套管悬挂器4和高压井口2之间的锁紧，至此完成水下井口总成在浅水海域的安装。
66.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本
发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。