專利名稱：深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深水鉆采作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，更具體的說，改進(jìn)涉及的是一種深水棄井切 割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè)方法。
背景技術(shù)：
在海洋石油鉆探等深水鉆采作業(yè)的過程中，根據(jù)國際慣例，在未得到國家政府部 門批準(zhǔn)前，均禁止在井口處的泥線以上留下任何構(gòu)筑物。因此，除個(gè)別經(jīng)申請保留的井口 外，絕大多數(shù)的探井在任務(wù)完成之后，都要將水下井口頭系統(tǒng)從泥線以下割斷并進(jìn)行回收， 以消除井口處泥線以上的遺留物，這就需要用到深水棄井切割裝置。
但是，在水深超過300米、甚至1000米或更深時(shí)的海洋石油鉆采作業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)如今 的中國還處在起步階段，國內(nèi)仍沒有具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用設(shè)備，依靠的都是租用國外 的專用設(shè)備，已形成了對中國國內(nèi)的壟斷態(tài)勢；不但租金及其高昂，花掉大量的國家外匯， 而且也不利于中國國內(nèi)海洋石油鉆采行業(yè)的發(fā)展需要。
即使對于中國租用的國外專用設(shè)備，其切割并回收水下井口構(gòu)筑物的作業(yè)，與下 鉆桿進(jìn)行打水泥塞的作業(yè)，也是分設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)作業(yè)的，成本較高且效率也較低。
因此，現(xiàn)有技術(shù)尚有待改進(jìn)和發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作 業(yè)方法，可使切割、打撈和注水泥由同一裝置完成，大大提高深水鉆探作業(yè)效率，降低深水 鉆采成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，包括旁通短 接本體、上連通管、芯軸、活塞件和堵塞件；在旁通短接本體上設(shè)置有相連接的中心水眼和 旁通孔；活塞件設(shè)置在中心水眼與旁通孔的連接處，用于阻斷中心水眼與旁通孔的連通； 上連通管的內(nèi)壁與芯軸的外壁之間形成與旁通孔相連接的上導(dǎo)流通道；活塞件上設(shè)置有連 通中心水眼與芯軸中心孔的過孔；堵塞件設(shè)置在過孔上，用于阻斷中心水眼與芯軸中心孔 的連通，并在鉆井液的壓力作用下移動(dòng)活塞件，導(dǎo)通中心水眼與旁通孔。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中中心水眼位于旁通短接本體的 中心，沿旁通短接本體的軸向設(shè)置；旁通孔沿旁通短接本體的徑向設(shè)置，旁通孔的一端與中 心水眼相連接，另一端設(shè)置在旁通短接本體的外壁上。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中旁通孔向下傾斜設(shè)置。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中中心水眼的內(nèi)部設(shè)置有臺(tái)階，活 塞件適配在臺(tái)階上方的位置。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中在旁通短接本體上橫向設(shè)置有 銷孔；活塞件經(jīng)由適配在銷孔內(nèi)的剪切銷固定在中心水眼的內(nèi)壁上。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中堵塞件為球體；球體的外徑大于活塞件的過孔內(nèi)徑，小于旁通短接本體的內(nèi)徑。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中在旁通短接本體上套設(shè)有上密 封帽；在上連通管的端部焊接有上法蘭盤；上法蘭盤經(jīng)由螺栓連接在上密封帽上。
所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其中上密封帽的內(nèi)壁上設(shè)置有兩道 以上用于容納密封圈的內(nèi)壁凹槽；與上法蘭盤相連接的上密封帽端面上設(shè)置有用于容納密 封圈的端面凹槽。
一種利用上述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水泥塞作業(yè)的方法，其 中，包括以下步驟從鉆具頂部投入堵塞件，堵塞件卡在活塞件的過孔上，阻斷旁通短接本體的中心水眼 與芯軸中心孔相連通；加大鉆井液的壓力，直到推動(dòng)活塞件下行，導(dǎo)通旁通短接本體上的旁通孔與中心水眼 相連通；鉆井液經(jīng)由旁通孔進(jìn)入上連通管的內(nèi)壁與芯軸的外壁之間所形成的上導(dǎo)流通道； 上導(dǎo)流通道打通后，灌注水泥。
所述的利用深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水泥塞作業(yè)的方法，其中 堵塞件在加大鉆井液的壓力之前投入。
本發(fā)明所提供的一種深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè)方法， 由于采用了帶過孔的活塞件，并沒有對切割作業(yè)產(chǎn)生影響，而在切割作業(yè)完成后，利用投入 鉆具中的堵塞件，封堵的同時(shí)增大鉆井液的壓力，以達(dá)到移動(dòng)活塞件并打開旁通孔，使中心 水眼從切割作業(yè)時(shí)連通芯軸內(nèi)部的中心孔狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為連通芯軸外部的上導(dǎo)流通道狀態(tài)， 并阻斷了水泥從鉆具上端進(jìn)入螺桿馬達(dá)；從而實(shí)現(xiàn)了由同一裝置完成切割、打撈和注水泥 的作業(yè)，大大提高了深水鉆探作的業(yè)效率，也降低了深水鉆采的成本。尤其對海洋石油鉆探 領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)在置入鋼球前的剖視圖。
圖2是本發(fā)明深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)在置入鋼球后的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和實(shí)施例加以詳細(xì)說明，所描述的具 體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
本發(fā)明的一種深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其具體實(shí)施方式
之一，如圖1 所示，包括旁通短接本體200、上連通管300、芯軸100、活塞件400和堵塞件450 ；在旁通短 接本體200上設(shè)置有貫通上下的中心水眼210和連通內(nèi)外的旁通孔220 ；中心水眼210與旁 通孔220相連通設(shè)置；活塞件400設(shè)置在旁通短接本體200的內(nèi)部，位于中心水眼210與旁 通孔220的連接處，用于在切割作業(yè)時(shí)阻斷中心水眼210中的鉆井液從旁通孔220流出；上 連通管300設(shè)置在旁通短接本體200的外面，上連通管300的內(nèi)壁與旁通孔220以下的旁 通短接本體200的外壁，以及與芯軸100的外壁之間，共同形成供注水泥作業(yè)時(shí)的上導(dǎo)流通 道320 ；旁通短接本體200的下端連接在最上端的芯軸100上，中心水眼210連通芯軸100內(nèi)部的中心孔110 ；活塞件400上設(shè)置有連通中心水眼210與芯軸100中心孔110的過孔 410，用于在切割作業(yè)時(shí)將鉆井液從旁通短接本體200的中心水眼210導(dǎo)入芯軸100的中心 孔 110。
而在注水泥作業(yè)之前，如圖2所示，將堵塞件450設(shè)置在活塞件400的過孔410上 端，以阻斷鉆井液進(jìn)入芯軸100中心孔110，并在逐漸增大鉆井液壓力的作用下，解除銷子、 螺栓或彈簧等某種連接件或者局部焊點(diǎn)對活塞件400的限制，例如，用于固定活塞件400的 剪切銷被剪斷，導(dǎo)致活塞件400下行，以導(dǎo)通中心水眼210與旁通孔220，即可進(jìn)行注水泥作 業(yè)；此時(shí)，堵塞件450仍位于活塞件400的上端，以封堵水泥從過孔410進(jìn)入芯軸100的中 心孔110 ；水泥從旁通孔220進(jìn)入芯軸100外部的上導(dǎo)流通道320并傳到下部的鉆具中，以 完成打水泥塞的任務(wù)；從而防止了注水泥作業(yè)過程中，水泥從鉆具上端進(jìn)入下方的馬達(dá)中， 避免了水泥對馬達(dá)造成損壞。
與現(xiàn)有國外的深水棄井切割裝置相比，本發(fā)明所提供的深水棄井切割裝置的旁通 短接結(jié)構(gòu)，由于采用了帶過孔410的活塞件400，并沒有對切割作業(yè)產(chǎn)生影響；而在切割作 業(yè)完成之后，利用投入鉆具中的堵塞件450，封堵的同時(shí)增大鉆井液的壓力，以達(dá)到移動(dòng)活 塞件400并打開旁通孔220，使中心水眼210從切割作業(yè)時(shí)連通芯軸100內(nèi)部的中心孔110 狀態(tài)，轉(zhuǎn)換為連通芯軸100外部的上導(dǎo)流通道320狀態(tài)，并阻斷了水泥從鉆具上端進(jìn)入螺桿 馬達(dá)；從而實(shí)現(xiàn)了由同一裝置完成切割、打撈和注水泥的作業(yè)，大大提高了深水鉆探的作業(yè) 效率，也降低了深水鉆采的成本。尤其對海洋石油鉆探領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。
基于上述深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提出了一種利用該深水棄 井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水泥塞作業(yè)的方法，其具體實(shí)施方式
之一，包括以下步 驟從鉆具頂部投入堵塞件，堵塞件450從旁通短接本體200的中心水眼210中落下，卡在 活塞件400的過孔410上，阻斷旁通短接本體200的中心水眼210與芯軸100中心孔110 相連通；并加大鉆井液的壓力，直到推動(dòng)活塞件400下行，導(dǎo)通旁通短接本體200上的旁通 孔220與中心水眼210相連通；如圖2所示，鉆井液經(jīng)由旁通孔220進(jìn)入上連通管300的內(nèi) 壁與芯軸100的外壁之間所形成的上導(dǎo)流通道320 ；在上導(dǎo)流通道打通后，灌注水泥。堵塞 件450在切割作業(yè)完成之后至注水泥作業(yè)之前投入鉆具中心孔110 ；而且，具體可在注入鉆 井液之前投入，也可在加大鉆井液的壓力之前投入。
與現(xiàn)有國外打水泥塞作業(yè)的方法相比，本發(fā)明提出的利用深水棄井切割裝置的旁 通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水泥塞作業(yè)的方法，由于采用了切割作業(yè)時(shí)的設(shè)備進(jìn)行注水泥作業(yè)，不 僅不用更換作業(yè)設(shè)備，節(jié)約了材料成本，而且也避免了設(shè)備的拆裝和更換時(shí)間，大大節(jié)約了 總體作業(yè)的時(shí)間。尤其對海洋石油鉆探領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值。
在本發(fā)明深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè)方法的優(yōu)選實(shí)施 方式中，如圖1所示，中心水眼210位于旁通短接本體200的中心，沿旁通短接本體200的 軸向設(shè)置；旁通孔220沿旁通短接本體200的徑向設(shè)置，旁通孔220的一端與中心水眼210 相連接，另一端設(shè)置在旁通短接本體200的外壁上。
優(yōu)選地，旁通孔220向下傾斜設(shè)置。另外，旁通孔220也可水平設(shè)置。但向下傾斜 設(shè)置的注水泥效果要比水平設(shè)置的注水泥效果好很多。
進(jìn)一步地，中心水眼210的內(nèi)部設(shè)置有臺(tái)階，活塞件400適配在臺(tái)階上方的位置。 換言之，中心水眼210為臺(tái)階孔，上端的孔徑大于下端的孔徑，上端孔徑的大小適配活塞件400的外徑，上端孔徑的長度，或旁通孔220位于上端孔壁的位置，超過活塞件400落下時(shí)的尚度。
具體的，在旁通短接本體200上橫向設(shè)置有銷孔230 ；活塞件400經(jīng)由適配在銷孔 230內(nèi)的剪切銷231固定在中心水眼210的內(nèi)壁上。此外，該剪斷銷231也可采用內(nèi)六角螺 釘或剪斷鍵代替。由此，堵塞件450堵塞在活塞件400的過孔410上端，在逐漸增大的鉆井 液的壓力作用下，剪斷銷231斷裂，活塞件400和堵塞件450下移至臺(tái)階孔的底部，露出旁 通孔220，連通了中心水眼210與上導(dǎo)流通道320。
優(yōu)選地，堵塞件450為球體，例如鋼球等金屬球，或者石球等非金屬球；球體的外 徑大于活塞件400過孔410的內(nèi)徑，小于旁通短接本體200的內(nèi)徑。
較好的是，活塞件400的過孔410 口設(shè)置有倒角，倒角的形狀可以是斜面，也可以 是適配球體半徑的弧面。
進(jìn)一步地，在旁通短接本體200上套設(shè)有上密封帽340 ；在上連通管300的端部焊 接有上法蘭盤330 ；上法蘭盤330經(jīng)由螺栓連接在上密封帽340上。較好的是，上法蘭盤與 上連通管300的連接處設(shè)置有加強(qiáng)筋。
具體的，如圖1所示，在旁通短接本體200的外壁上可設(shè)置擋圈350，擋圈350經(jīng)由 銷子固定在旁通短接本體200上，上密封帽340的一端卡在擋圈350上，另一端與上法蘭盤 330相連接。
較好的是，上密封帽340的內(nèi)壁上設(shè)置有兩道以上用于容納密封圈的內(nèi)壁凹槽； 與上法蘭盤330相連接的上密封帽340端面上設(shè)置有用于容納密封圈的端面凹槽。
工業(yè)實(shí)用性在深水鉆探和鉆采領(lǐng)域，本發(fā)明深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè) 方法，完全是自主研發(fā)，可以說是填補(bǔ)了中國國內(nèi)的一項(xiàng)空白；而且，中國海岸線較長，臨海 海域遼闊，對于中國國內(nèi)海洋石油鉆采行業(yè)的發(fā)展，以及打破國外同行的壟斷地位，都具有 重要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略價(jià)值。
應(yīng)當(dāng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不足以限制本發(fā)明的 技術(shù)方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，可以根據(jù)上述說明加 以增減、替換、變換或改進(jìn)，例如，用圓椎體代替鋼球以堵塞在活塞件400過孔410的上端 等，而所有這些增減、替換、變換或改進(jìn)后的技術(shù)方案，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括旁通短接本體、上連通 管、芯軸、活塞件和堵塞件；在旁通短接本體上設(shè)置有相連接的中心水眼和旁通孔；活塞件 設(shè)置在中心水眼與旁通孔的連接處，用于阻斷中心水眼與旁通孔的連通；上連通管的內(nèi)壁 與芯軸的外壁之間形成與旁通孔相連接的上導(dǎo)流通道；活塞件上設(shè)置有連通中心水眼與芯 軸中心孔的過孔；堵塞件設(shè)置在過孔上，用于阻斷中心水眼與芯軸中心孔的連通，并在鉆井 液的壓力作用下移動(dòng)活塞件，導(dǎo)通中心水眼與旁通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于中心水眼 位于旁通短接本體的中心，沿旁通短接本體的軸向設(shè)置；旁通孔沿旁通短接本體的徑向設(shè) 置，旁通孔的一端與中心水眼相連接，另一端設(shè)置在旁通短接本體的外壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于旁通孔向 下傾斜設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于中心水眼 的內(nèi)部設(shè)置有臺(tái)階，活塞件適配在臺(tái)階上方的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于在旁通短 接本體上橫向設(shè)置有銷孔；活塞件經(jīng)由適配在銷孔內(nèi)的剪切銷固定在中心水眼的內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于堵塞件為 球體；球體的外徑大于活塞件過孔的內(nèi)徑，小于旁通短接本體的內(nèi)徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于在旁通短 接本體上套設(shè)有上密封帽；在上連通管的端部焊接有上法蘭盤；上法蘭盤經(jīng)由螺栓連接在 上密封帽上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)，其特征在于上密封帽 的內(nèi)壁上設(shè)置有兩道以上用于容納密封圈的內(nèi)壁凹槽；與上法蘭盤相連接的上密封帽端面 上設(shè)置有用于容納密封圈的端面凹槽。
9.一種利用權(quán)利要求1至8中任一所述的深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水 泥塞作業(yè)的方法，其特征在于，包括以下步驟從鉆具頂部投入堵塞件，堵塞件卡在活塞件的過孔上，阻斷旁通短接本體的中心水眼 與芯軸中心孔相連通；加大鉆井液的壓力，直到推動(dòng)活塞件下行，導(dǎo)通旁通短接本體上的旁通孔與中心水眼 相連通；鉆井液經(jīng)由旁通孔進(jìn)入上連通管的內(nèi)壁與芯軸的外壁之間所形成的上導(dǎo)流通道；上導(dǎo)流通道打通后，灌注水泥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)進(jìn)行打水泥塞作業(yè) 的方法，其特征在于堵塞件在加大鉆井液的壓力之前投入。
全文摘要
本發(fā)明公開了深水棄井切割裝置的旁通短接結(jié)構(gòu)及其打水泥塞作業(yè)方法，其結(jié)構(gòu)包括旁通短接本體上設(shè)置連接的中心水眼和旁通孔；活塞件設(shè)置在中心水眼與旁通孔的連接處，上連通管與芯軸之間形成與旁通孔連接的上導(dǎo)流通道；活塞件上設(shè)置連通中心水眼與芯軸中心孔的過孔；堵塞件設(shè)置在過孔上，用于阻斷中心水眼與芯軸中心孔的連通，在鉆井液的壓力下移動(dòng)活塞件，導(dǎo)通中心水眼與旁通孔。由于采用了帶過孔的活塞件，并沒有對切割作業(yè)產(chǎn)生影響，而在切割作業(yè)完成后，利用投入鉆具中的堵塞件，使中心水眼轉(zhuǎn)換為連通芯軸外部的上導(dǎo)流通道狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了由同一裝置完成切割、打撈和注水泥的作業(yè)，提高了深水鉆探的作業(yè)效率，也降低了深水鉆采的成本。
文檔編號E21B33/035GK102041974SQ20111000099
公開日2011年5月4日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者劉正禮, 唐海雄, 姜柯, 張武輦, 汪順文, 賈銀鴿, 郭德林, 韋紅術(shù) 申請人:深圳市遠(yuǎn)東石油鉆采工程有限公司