海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置及方法
【专利摘要】本发明提出了一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，钻完井过程中发生井喷事故时，井喷抢险装置就位后能够实现与光套管头的快速自动对接，对接完成后通过关闭环形防喷器与全封闸板防喷器关闭套管内流体通道。本发明的井喷抢险装置包括：生根系统、底部固定架、固定架支撑体、固定架运动油缸、二层架体、升降油缸、二层台、横向导轨、固定架、全封闸板防喷器、放喷四通、滑动架、纵向导轨、环形防喷器、套管卡紧器、固定架运动轨道、升降油缸支撑筒。本发明能够在海洋钻井平台丛式井井喷时快速自动封闭井口，提高了井喷抢险过程的安全性，防止了因井喷造成海洋平台爆炸着火事故，减少了经济损失。
【专利说明】
海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及石油行业钻完井作业过程中的井喷抢险装置，特别涉及海洋钻井平台丛式井钻完井过程中发生井喷时的抢险装置，还涉及海洋钻井平台丛式井钻完井过程中发生井喷时的抢险方法。
【背景技术】
[0002]海洋钻井平台在钻完井过程中，由于地层压力掌握不准、泥浆密度偏低、起钻抽吸以及其他不当措施等极易引发井喷事故，井喷事故是灾难性事故，可能造成严重的人员伤亡、环境污染和巨大的财产损失。
[0003]由于海上气候多变、海上风浪和海底暗流破坏等因素，相比于陆地钻井，海洋钻井平台在钻完井过程中更易发生井喷事故。海洋钻井平台空间狭小，丛式井口密集分布，井喷事故一旦发生，井喷抢险工作几乎无法进行，随之产生的有毒气体与爆炸着火，给工人生命安全及海洋环境带来了巨大的危害。
【发明内容】
[0004]本发明针对海洋钻井平台井喷事故，提出了一种新型的海上丛式井口井喷抢险装置及方法，能够在井喷事故发生时，快速实现防喷器与光套管的对接，减小了工人劳动强度，缩短了作业时间，增强了作业的安全性。
[0005]—种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，包括:生根系统1、底部固定架2、井口平台3、固定架支撑体4、固定架运动油缸5、二层架体6、升降油缸7、二层台8、横向导轨9、固定架10、全封闸板防喷器11、放喷四通12、滑动架13、纵向导轨14、环形防喷器15、套管卡紧器16、固定架运动轨道17、升降油缸支撑筒18;
其中，生根系统1、升降油缸支撑筒18分别与底部固定架2刚性连接，固定架运动轨道17左右各一条，与固定架支撑体4刚性连接，固定架支撑体4支撑在井口平台3上，二层台8固定在二层架体6上，纵向导轨14左右各一条，固定在二层台8上，横向导轨9前后各一条，固定在滑动架13上，全封闸板防喷器11、放喷四通12、环形防喷器15、套管卡紧器16和固定架10法兰连接，底部固定架2在固定架运动油缸5的作用下可以在固定架运动轨道17内做前后运动，二层架体6在升降油缸7的作用下可以相对于与底部固定架2做上下运动，滑动架13可以在纵向导轨14内做前后运动，固定架10可以在横向导轨9内做左右运动。
[0006]本发明还提出了一种基于上述抢险装置的海洋钻井平台丛式井口井喷抢险方法，海洋钻井平台钻完井过程中如果发生井喷事故，抢险步骤如下:
首先清理掉井口故障的防喷器以及切割掉损坏的套管头，然后沿光套管19周围将平台切割出一个缺口，整体装置吊运到井口后，固定架支撑体4支撑在井口平台3上，底部固定架2通过平台孔洞下入平台3下面，底部固定架2在固定架运动油缸5的作用下在固定架运动轨道17内做前后运动，实现生根系统I与光套管19前后方向的对中，生根系统I中左右闸板20在左右两侧三级油缸23的作用下运动不同的距离，实现生根系统I与光套管19的左右方向的对中，对中过程中，套管卡紧器(16)、环形防喷器(15)、放喷四通(12)和全封闸板防喷器
(11)的轴线始终与光套管(19)轴线偏离一定的距离，使生根系统(I)与光套管(19)对中过程中避开高压油气流对装置的冲击，从而有利于生根系统(I)与光套管(19)的对中过程中运动的平稳性;对中完成后，生根系统I利用其锁紧功能将光套管19卡紧;生根装置I卡紧光套管19，保证套管卡紧器16、环形防喷器15、放喷四通12和闸板防喷器11与光套管19对中过程中平稳运动，滑动架13在滑动架前后运动油缸34作用下在纵向导轨14内做前后运动，固定架10在固定架横向移动油缸33作用下在横向导轨9内做左右运动，从而实现套管卡紧器16、环形防喷器15、放喷四通12和全封闸板防喷器11与光套管19的对中；对中完成后，二层架体6在升降油缸7的作用下相对于与底部固定架2向下运动，当光套管19穿过套管卡紧器16并进入环形防喷器15—段距离后停止向下运动，套管卡紧器16中举升油缸27带动托盘29向下运动，锁紧卡瓦31在连接块30作用下沿锥形本体32向下运动，卡紧光套管19，锁紧卡瓦31锥面具有锁紧功能，使套管卡紧器16卡紧光套管19本体，托盘29向下运动过程中内引导筒28沿外引导筒26下降，起导向作用;套管卡紧器16卡紧光套管19后，完成井喷抢险装置与光套管头的对接，对接完成后，生根系统I中闸板20松开光套管19本体，环形防喷器15工作，封闭环形防喷器15与光套管19间环空，全封闸板防喷器11作业，封闭光套管19内流体通道。
[0007]本发明的有益成果是:
(1)解决了海洋钻井平台丛式井口井喷事故；
(2)实现了井喷情况下防喷器与光套管头的连接；
(3)提高了井喷抢险过程的安全性，缩短了抢险时间，减少了经济损失；
(4)防止了井喷事故进一步恶化。
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。
[0009]图1:本发明的海上丛式井口井喷抢险装置整体结构示意图；
图2:本发明的海上丛式井口井喷抢险装置与光套管对接后的示意图；
图3:本发明的生根系统结构示意图；
图4:本发明的套管卡紧器结构示意图；
图5:本发明的防喷器对中结构示意图。
[0010]附图标记:1_生根系统、2-底部固定架、3-井口平台、4-固定架支撑体、5-固定架运动油缸、6-二层架体、7-升降油缸、8-二层台、9-横向导轨、10-固定架、11 -全封闸板防喷器、12-放喷四通、13-滑动架、14-纵向导轨、15-环形防喷器、16-套管卡紧器、17-固定架运动轨道、18-升降油缸支撑筒、19-光套管、20-闸板、21-生根卡瓦、22-外壳体、23-三级油缸、24-挡板、25-喇叭口、26-外引导筒、27-举升油缸、28-内引导筒、29-托盘、30-连接块、31-锁紧卡瓦、32-锥形本体、33-固定架横向移动油缸、34-滑动架前后运动油缸。
【具体实施方式】
[0011]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0012]本发明提出了一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，海洋钻井平台丛式井钻完井过程中，当发生井喷且井口套管头严重损坏时，清理掉井口损坏的防喷器和套管头后，本发明提出的井喷抢险装置能够与光套管头连接，通过关闭环形防喷器和全封闸板防喷器制止井嗔。
[0013]如图1所示，本发明的海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置包括:生根系统1、底部固定架2、井口平台3、固定架支撑体4、固定架运动油缸5、二层架体6、升降油缸7、二层台8、横向导轨9、固定架10、全封闸板防喷器11、放喷四通12、滑动架13、纵向导轨14、环形防喷器15、套管卡紧器16、固定架运动轨道17、升降油缸支撑筒18。
[0014]其中，生根系统1、升降油缸支撑筒18分别与底部固定架2刚性连接，固定架运动轨道17左右各一条，与固定架支撑体4刚性连接，固定架支撑体4支撑在井口平台3上，二层台8固定在二层架体6上，纵向导轨14左右各一条，固定在二层台8上，横向导轨9前后各一条，固定在滑动架13上，全封闸板防喷器11、放喷四通12、环形防喷器15、套管卡紧器16和固定架10法兰连接，底部固定架2在固定架运动油缸5的作用下可以在固定架运动轨道17内做前后运动，二层架体6在升降油缸7的作用下可以相对于与底部固定架2做上下运动，滑动架13可以在纵向导轨14内做前后运动，固定架10可以在横向导轨9内做左右运动。
[0015]本发明的海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置抢装井口的实施过程如下:
海洋钻井平台钻完井过程中如果发生井喷事故，首先清理掉井口故障的防喷器以及切割掉损坏的套管头，然后沿光套管19周围将平台切割出一个缺口。整体装置吊运到井口后，固定架支撑体4支撑在井口平台3上，底部固定架2通过平台孔洞下入平台3下面，底部固定架2在固定架运动油缸5的作用下在固定架运动轨道17内做前后运动，实现生根系统I与光套管19前后方向的对中，生根系统I中左右闸板20在左右两侧三级油缸23的作用下运动不同的距离，可以实现生根系统I与光套管19的左右方向的对中，对中过程中，套管卡紧器
[16]、环形防喷器(15)、放喷四通(12)和全封闸板防喷器(11)的轴线始终与光套管(19)轴线偏离一定的距离，使生根系统(I)与光套管(19)对中过程中避开高压油气流对装置的冲击，从而有利于生根系统(I)与光套管(19)的对中过程中运动的平稳性;对中完成后，生根系统I利用其锁紧功能将光套管19卡紧，生根系统I结构示意图如图3所示。生根装置I卡紧光套管19后，为套管卡紧器16、环形防喷器15、放喷四通12和闸板防喷器11与光套管19对中过程中平稳运动提供了有力条件，套管卡紧器16、环形防喷器15、放喷四通12和全封闸板防喷器11与光套管19对中结构的示意图如图5所示，滑动架13在滑动架前后运动油缸34作用下在纵向导轨14内做前后运动，固定架10在固定架横向移动油缸33作用下在横向导轨9内做左右运动，从而实现套管卡紧器16、环形防喷器15、放喷四通12和全封闸板防喷器11与光套管19的对中，对中完成后，二层架体6在升降油缸7的作用下相对于与底部固定架2向下运动，当光套管19穿过套管卡紧器16并进入环形防喷器15—段距离后停止向下运动，套管卡紧器16中举升油缸27带动托盘29向下运动，锁紧卡瓦31在连接块30作用下沿锥形本体32向下运动，卡紧光套管19，锁紧卡瓦31锥面具有锁紧功能，使套管卡紧器16卡紧光套管19本体，套管卡紧器16结构如图4所示，托盘29向下运动过程中内引导筒28沿外引导筒26下降，起导向作用。套管卡紧器16卡紧光套管19后，完成井喷抢险装置与光套管头的对接，对接完成后示意图如图2所示，对接完成后，生根系统I中闸板20松开光套管19本体，环形防喷器15工作，封闭环形防喷器15与光套管19间环空，全封闸板防喷器11作业，封闭光套管19内流体通道。
[0016]本发明实现了在井喷事故发生时，快速实现防喷器与光套管的对接，减小了工人劳动强度，缩短了作业时间，增强了作业的安全性。
[0017]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，其特征在于，包括:生根系统(I)、底部固定架(2)、井口平台(3)、固定架支撑体(4)、固定架运动油缸(5)、二层架体(6)、升降油缸(7)、二层台(8)、横向导轨(9)、固定架(10)、全封闸板防喷器(11)、放喷四通(12)、滑动架(13)、纵向导轨(14)、环形防喷器(15)、套管卡紧器(16)、固定架运动轨道(17)、升降油缸支撑筒(18); 其中，生根系统(1)、升降油缸支撑筒(18)分别与底部固定架(2)刚性连接，固定架运动轨道(17)左右各一条，与固定架支撑体(4)刚性连接，固定架支撑体(4)支撑在井口平台(3)上，二层台(8)固定在二层架体(6)上，纵向导轨(14)左右各一条，固定在二层台(8)上，横向导轨(9)前后各一条，固定在滑动架(13)上，全封闸板防喷器(11)、放喷四通(12)、环形防喷器(15)、套管卡紧器(16)和固定架(10)之间法兰连接，底部固定架(2)在固定架运动油缸(5)的作用下在固定架运动轨道(17)内做前后运动，二层架体(6)在升降油缸(7)的作用下相对于与底部固定架(2)做上下运动，滑动架(13)在纵向导轨(14)内做前后运动，固定架(10)在横向导轨(9)内做左右运动。2.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，其特征在于，所述固定架支撑体(4)为可伸缩折叠结构。3.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，其特征在于，所述全封闸板防喷器(11)、放喷四通(12)、环形防喷器(15)、套管卡紧器(16)之间法兰连接，套管卡紧器(16)卡紧光套管(19)本体，实现无套管头情况下井喷抢险装置与套管的卡紧连接。4.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，其特征在于，全封闸板防喷器(11)、放喷四通(12)、环形防喷器(15)、套管卡紧器(16)法兰连接，环形防喷器(15)封闭光套管(19)与环形防喷器间的环空，全封闸板防喷器(11)封闭内层套管流体通道。5.根据权利要求1所述的一种海洋钻井平台丛式井口井喷抢险装置，其特征在于，全封闸板防喷器(11)、放喷四通(12)、环形防喷器(15)、套管卡紧器(16)法兰连接，整体与光套管(19)对中前，生根系统(I)利用其自身自锁功能卡紧光套管(19)本体。6.—种基于权利要求1至5任一项所述抢险装置的海洋钻井平台丛式井口井喷抢险方法，其特征在于，海洋钻井平台钻完井过程中如果发生井喷事故，抢险步骤如下: 首先清理掉井口故障的防喷器以及切割掉损坏的套管头，然后沿光套管(19)周围将平台切割出一个缺口，整体装置吊运到井口后，固定架支撑体(4)支撑在井口平台(3)上，底部固定架(2)通过平台孔洞下入平台(3)下面，底部固定架(2)在固定架运动油缸(5)的作用下在固定架运动轨道(17)内做前后运动，实现生根系统(I)与光套管(19)前后方向的对中，生根系统(I)中左右闸板(20)在左右两侧三级油缸(23)的作用下运动不同的距离，实现生根系统(I)与光套管(19)的左右方向的对中，对中过程中，套管卡紧器(16)、环形防喷器(15)、放喷四通(12)和全封闸板防喷器(11)的轴线始终与光套管(19)轴线偏离一定的距离，使生根系统(I)与光套管(19)对中过程中避开高压油气流对装置的冲击，从而有利于生根系统(I)与光套管(19)的对中过程中运动的平稳性;对中完成后，生根系统(I)利用其锁紧功能将光套管(19)卡紧;生根装置(I)卡紧光套管(19)，保证套管卡紧器(16)、环形防喷器(15)、放喷四通(12)和闸板防喷器(11)与光套管(19)对中过程中平稳运动，滑动架(13)在滑动架前后运动油缸(34)作用下在纵向导轨(14)内做前后运动，固定架(10)在固定架横向移动油缸(33)作用下在横向导轨(9)内做左右运动，从而实现套管卡紧器(16)、环形防喷器(15)、放喷四通(I2)和全封闸板防喷器(II)与光套管(19)的对中；对中完成后，二层架体(6)在升降油缸(7)的作用下相对于与底部固定架(2)向下运动，当光套管(19)穿过套管卡紧器(16)并进入环形防喷器(15)—段距离后停止向下运动，套管卡紧器(16)中举升油缸(27)带动托盘(29)向下运动，锁紧卡瓦(31)在连接块(30)作用下沿锥形本体(32)向下运动，卡紧光套管(19)，锁紧卡瓦(31)锥面具有锁紧功能，使套管卡紧器(16)卡紧光套管(19)本体，托盘(29)向下运动过程中内引导筒(28)沿外引导筒(26)下降，起导向作用；套管卡紧器(16)卡紧光套管(19)后，完成井喷抢险装置与光套管头的对接，对接完成后，生根系统(I)中闸板(20)松开光套管(19)本体，环形防喷器(15)工作，封闭环形防喷器(15)与光套管(19)间环空，全封闸板防喷器(11)作业，封闭光套管(19)内流体通道。
【文档编号】E21B33/038GK105971547SQ201610468278
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】牛文杰, 郑士坡, 徐箐箐, 刘赫, 徐囯慧
【申请人】中国石油大学(华东)