專利名稱：一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上鉆井系統(tǒng)及其安裝方法，特別是關(guān)于一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)及其安裝方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，海上鉆井使用的主要是常規(guī)單梯度鉆井技術(shù)。常規(guī)單梯度鉆井技術(shù)在井眼中只有一個(gè)液柱梯度，即井底壓力是由海面到井底的鉆井液柱壓力來產(chǎn)生，鉆井液柱壓力梯度均以海面為參考點(diǎn)。在深水鉆井中，由于海底疏松的沉積物和海水柱影響，地層壓力和破裂壓力之間的間隙很小，使得鉆井非常困難。國外上世紀(jì)90年代發(fā)展的雙梯度鉆井 (Dual-Gradient Drilling，DGD)、可控泥漿帽鉆井(Controlled Mud Cap Drilling，CMCD)、 隔水管稀釋雙密度鉆井(Dual-Density Drilling,DDD)等多種控制壓力鉆井技術(shù)很好地解決了這個(gè)問題。采用雙梯度鉆井技術(shù)時(shí)，海底以上隔水管內(nèi)流體密度與海水密度相近，鉆井液柱的壓力計(jì)算以海底為參考點(diǎn)，地層孔隙壓力和破裂壓力之間區(qū)域就相對(duì)變寬。井涌、井噴和井漏事故大大減少，不再需多層套管體系，節(jié)省下套管時(shí)間和固井時(shí)間，縮短建井周期，減少鉆井時(shí)間和降低處理鉆井事故的時(shí)間和成本，大大降低對(duì)鉆井平臺(tái)和鉆機(jī)等鉆井裝備的要求。同時(shí)，更為重要的是該技術(shù)能在任何水深開展地質(zhì)目標(biāo)鉆探，如可用Φ311πιπι的鉆頭直接鉆至目標(biāo)層，這樣的井眼尺寸能采用更有效的完井方法，如水平井和多支井技術(shù)；還可用Φ 178mm的油管來開采，最終獲得高產(chǎn)量的油氣藏。國外目前已開展多個(gè)雙梯度鉆井系統(tǒng)的研究和應(yīng)用=Conoco領(lǐng)導(dǎo)的工業(yè)聯(lián)合項(xiàng)目組研究的海底泥漿舉升鉆井，美國Baker Hughes和Transocean公司研究的De印Vision雙梯度鉆井系統(tǒng)，Shell的海底泵系統(tǒng)， Maurer公司的空心微球雙梯度鉆井系統(tǒng)，AGR Subsea公司的無隔水管鉆井液回收系統(tǒng)，路易斯安那州立大學(xué)研究的隔水管氣舉、稀釋雙梯度鉆井系統(tǒng)等。其中海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)于2001年底在墨西哥灣進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，并獲得成功，目前已開始投入工業(yè)應(yīng)用，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景?？煽啬酀{帽鉆井通過一個(gè)泥漿泵調(diào)節(jié)泥漿帽的液面高度來更好的控制井底壓力， CMCD系統(tǒng)隔水管單根通過高壓閥與泥漿舉升泵相連，泵系統(tǒng)通過回流管線和灌漿液輸送管線與泥漿池相連，泵可以增加或減少隔水管中泥漿的體積，調(diào)節(jié)隔水管中泥漿的液面高度， 實(shí)現(xiàn)井底壓力控制。隔水管稀釋雙密度鉆井是在隔水管中注入低密度流體，降低隔水管環(huán)空內(nèi)返回流體的密度，使之與海水相當(dāng)，在整個(gè)鉆井液返回回路中保持雙密度鉆井液體系，有效控制井眼環(huán)空壓力、井底壓力，克服深水鉆井中遇到的問題，實(shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)地鉆井。但是上述控制壓力鉆井方法，當(dāng)海底泵下入水下1500米以下后，泵系統(tǒng)會(huì)遇到很多難以克服的問題，比如泵系統(tǒng)的可靠性問題難以得到保證；各控制管線的響應(yīng)時(shí)間過長；發(fā)生故障時(shí)下放、回收海底泵的時(shí)間過長。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種適用水深范圍廣，可靠性高，各控制管線響應(yīng)時(shí)間短，方便回收海底泵的深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)及其安裝方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的提升機(jī)構(gòu)和控制中心；所述提升機(jī)構(gòu)通過纜繩連接一浮筒，所述浮筒內(nèi)設(shè)置有由海底泥漿泵組成的水中泵組，所述水中泵組分別連接控制管線、注入/回流管線和若干撓性管線，所述控制管線的另一端連接所述控制中心，所述注入 /回流管線的另一端連接設(shè)置在所述鉆井平臺(tái)上的泥漿池，各所述撓性管線的另一端連接一旋轉(zhuǎn)分流注入裝置，所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的頂部連接上隔水管，所述上隔水管的另一端設(shè)置在鉆井平臺(tái)上，所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的底端連接海底防噴器，所述海底防噴器設(shè)置在海底井口處；所述鉆井平臺(tái)上設(shè)置的鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉(zhuǎn)分流注入裝置和海底防噴器下入井底，位于井底的所述鉆桿外設(shè)置有套管，所述套管外設(shè)置有導(dǎo)管。所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置與所述海底防噴器之間設(shè)置有下隔水管，所述鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉(zhuǎn)分流注入裝置、下隔水管和海底防噴器下入井底。所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置包括一與所述上隔水管連接的上部短節(jié)，所述上部短節(jié)上設(shè)置有側(cè)向流道，所述側(cè)向流道通過其中一所述撓性管線連接所述水中泵組；所述上部短節(jié)底端連接一外殼體，所述外殼體內(nèi)設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)總成，所述外殼體上設(shè)置有用于鎖緊所述旋轉(zhuǎn)總成的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)，所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)連接液壓系統(tǒng)，位于所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)下方的所述外殼體上設(shè)置有側(cè)向流道，該所述側(cè)向流道通過其中一所述撓性管線連接所述水中泵組，所述外殼體底部連接所述海底防噴器和所述下隔水管中的其中之一。所述旋轉(zhuǎn)總成為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其包括一內(nèi)筒體，所述內(nèi)筒體的頂部和底部分別通過一膠芯連接結(jié)構(gòu)連接一密封膠芯；所述內(nèi)筒體通過旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)設(shè)置在一外筒體內(nèi)，所述外筒體外壁對(duì)稱設(shè)置有與兩所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的鎖緊槽，所述外筒體與所述外殼體之間設(shè)置有靜密封結(jié)構(gòu)。所述旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)包括軸承、軸承腔室和軸承密封系統(tǒng)，所述軸承腔室連接潤滑液注入裝置。所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的所述上部短節(jié)與所述上隔水管通過法蘭連接，所述上部短節(jié)底部與所述外殼體通過法蘭連接，所述外殼體底端與所述海底防噴器和所述下隔水管其中之一通過法蘭連接。所述上部短節(jié)上設(shè)置的側(cè)向流道，所述外殼體上設(shè)置的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)和側(cè)向流道均為兩個(gè)。一種上述深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)的安裝方法，其包括以下步驟1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的上部短節(jié)頂端通過法蘭連接上隔水管，上部短節(jié)的底端通過法蘭連接外殼體，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在外殼體上，外殼體底端通過法蘭連接海底防噴器，海底防噴器設(shè)置在海底井口上；幻將水中泵組通過提升機(jī)構(gòu)下入海底，海底水下機(jī)器人將上部短節(jié)的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組，將水中泵組連接注入\回流管線，將外殼體的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組的入口 ；幻將旋轉(zhuǎn)總成通過鉆桿放入外殼體中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)將其鎖緊固定。一種上述深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)的安裝方法，其包括以下步驟1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的上部短節(jié)頂端通過法蘭連接上隔水管，上部短節(jié)的底端通過法蘭連接外殼體，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在外殼體上，外殼體底端通過法蘭連接下隔水管，下隔水管的底端連接海底防噴器，海底防噴器設(shè)置在海底井口上；幻將水中泵組通過提升機(jī)構(gòu)下入水下， 與旋轉(zhuǎn)分流注入裝置相同的預(yù)定高度，并調(diào)節(jié)浮筒浮力使水中泵組潛浮；幻海底水下機(jī)器人將上部短節(jié)的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組，將水中泵組連接注入\回流管線， 將外殼體的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組的入口 ；4)將旋轉(zhuǎn)總成通過鉆桿放入外殼體中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)將其鎖緊固定。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于將由泥漿舉升泵組成的水中泵組安裝在浮筒中，在控制系統(tǒng)作用下，水中泵組通過浮筒可以設(shè)置在海底，也可以潛浮在海水中，因此，具有適用水深范圍廣，各控制管線響應(yīng)時(shí)間短，海底泥漿舉升泵回收方便等優(yōu)點(diǎn)，解決了常規(guī)海底泵鉆井水深能力不足的問題，而且浮筒能夠有效地保護(hù)泥漿舉升泵，減少鉆井系統(tǒng)在海底的意外故障。2、本發(fā)明通過設(shè)置一套水中泵組，可以將水下泥漿舉升到平臺(tái)，也可以將平臺(tái)的流體注入到隔水管中，因此，可以實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井、 可控泥漿帽鉆井、隔水管稀釋雙密度鉆井等多種控制壓力鉆井功能，并可針對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境和作業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)不同的功能。3、本發(fā)明通過設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的起升機(jī)構(gòu)連接內(nèi)置有水中泵組的浮筒，利用舷外作業(yè)，因此，不占用井口時(shí)間，另外可方便的將本發(fā)明鉆井系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為常規(guī)鉆井系統(tǒng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)置巧妙，操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)雙梯度鉆井、可控泥漿帽鉆井、隔水管稀釋雙密度鉆井等多種控制壓力鉆井功能，因此，可廣泛用于海上鉆井過程中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)分流注入裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明包括設(shè)置在海面的鉆井平臺(tái)1，鉆井平臺(tái)1上設(shè)置有提升機(jī)構(gòu) 2和控制中心3，提升機(jī)構(gòu)2通過纜繩4連接一浮筒，浮筒內(nèi)設(shè)置有由泥漿舉升泵組成的水中泵組5。鉆井平臺(tái)1的鉆井月池上設(shè)置有上隔水管6，上隔水管6底端連接旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的底端連接下隔水管8，下隔水管8的底端連接海底防噴器9， 海底防噴器9設(shè)置在海底井口 10處，海底防噴器9的底端連接有套管11，套管11外周向設(shè)置有導(dǎo)管12。從鉆井平臺(tái)1下放的鉆桿13依次通過上隔水管6、旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7、下隔水管8和海底防噴器9通向井底。鉆井平臺(tái)1上還設(shè)置有下放到水下的控制管線14和注入/回流管線15?？刂乒芫€14 一端連接控制中心3，另一端連接水中泵組5。注入/回流管線15的一端通過控制閥連接設(shè)置在鉆井平臺(tái)1上的泥漿池，另一端連接水中泵組5。水中泵組5通過若干撓性管線 16連接旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7包括一上部短節(jié)71，一外殼體72，一旋轉(zhuǎn)總成73 和兩液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74。
上部短節(jié)71的上法蘭711連接上隔水管6，上部短節(jié)71的下法蘭712連接外殼體72的上法蘭721，外殼體72的下法蘭722連接下隔水管8。上部短節(jié)71周向設(shè)置有側(cè)向流道713，側(cè)向流道713通過撓性管線16連接水中泵組5。外殼體72周向可以設(shè)置有兩個(gè)側(cè)向流道723、724，其中一個(gè)通過撓性管線16連接水中泵組5，另一個(gè)可以備用。旋轉(zhuǎn)總成73設(shè)置在外殼體72內(nèi)，兩液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74對(duì)稱設(shè)置在兩側(cè)向流道723、 724上方的外殼體72上，并通過機(jī)械式聯(lián)接結(jié)構(gòu)75固定在外殼體72上，液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74 連接液壓系統(tǒng)，通過液壓系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)鎖緊旋轉(zhuǎn)總成73。旋轉(zhuǎn)總成73為上下左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其包括一內(nèi)筒體731，內(nèi)筒體731頂部和底部分別通過一膠芯連接結(jié)構(gòu)732連接一密封膠芯733，上、下兩密封膠芯733用于抱緊穿設(shè)在旋轉(zhuǎn)總成73內(nèi)的鉆桿13。內(nèi)筒體731通過旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)734設(shè)置在外筒體735內(nèi)，且旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)734包括軸承、軸承腔室736和軸承密封系統(tǒng)737，軸承腔室736連接潤滑液注入裝置，通過潤滑液注入裝置向內(nèi)筒體731和外筒體735之間的軸承腔室736內(nèi)注入潤滑脂，并通過軸承密封系統(tǒng)737密封，潤滑脂用于潤滑軸承和旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封件等。外筒體735外壁對(duì)稱設(shè)置有與兩液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74對(duì)應(yīng)的鎖緊槽738，外筒體735與外殼體72之間設(shè)置有靜密封結(jié)構(gòu)739。上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的底端也可以直接連接海底防噴器9。上述實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)734中的軸承可以采用兩個(gè)圓錐滾子軸承。上述實(shí)施例中，上部短節(jié)71的側(cè)向流道713的數(shù)目可以是兩個(gè)，或者更多；外殼體 72周向設(shè)置的側(cè)向流道也可以是一個(gè)，或者多個(gè)。上述實(shí)施例中，液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74的數(shù)目也可以是三個(gè)，或者更多。上述實(shí)施例中，液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74、機(jī)械式聯(lián)接結(jié)構(gòu)75，以及液壓系統(tǒng)均屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳細(xì)說明。根據(jù)不同的作業(yè)需要，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)以下主要功能1)本發(fā)明裝置不使用水中泵組5時(shí)，具有向常規(guī)鉆井方式轉(zhuǎn)化的能力。2)本發(fā)明的水中泵組5和旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7可以設(shè)置在海底，其實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井的過程和常規(guī)的海底泵舉升泥漿實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井基本相同，本發(fā)明可以通過小直徑的注入/回流管線15舉升從隔水管環(huán)空分流出的鉆井液，實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井(DGD)；本發(fā)明還可以通過水下泵組控制隔水管中鉆井液的液面高度，實(shí)現(xiàn)可控泥漿帽鉆井(CMCD)；本發(fā)明也可以通過注入低密度流體稀釋隔水管中鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)雙密度鉆井(DDD)。將水中泵組設(shè)置在海底方案受水深的影響比較大，一般工作水深500 1500米。3)本發(fā)明安裝在浮筒中的水中泵組5可以潛浮在水中，其一般距離海面500 1500米，工作水深可以達(dá)到3000米，本發(fā)明可以通過小直徑的注入/回流管線15舉升從隔水管環(huán)空分流出的鉆井液，實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井(DGD)；本發(fā)明還可以控制隔水管中鉆井液的液面高度，實(shí)現(xiàn)可控泥漿帽鉆井(CMCD)；本發(fā)明也可以通過注入低密度流體稀釋隔水管中鉆井液密度，實(shí)現(xiàn)雙密度鉆井(DDD)。本發(fā)明裝置設(shè)置在海底的安裝方法為當(dāng)本發(fā)明設(shè)置在海底時(shí)，不同鉆井階段，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7可以與不同海底井口設(shè)備連接。鉆表層井眼時(shí)，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7與海底基盤或低壓井口頭連接，而鉆表層井眼外的其余井眼段時(shí)，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7則與海底防噴器9上端連接。由于在不同鉆井階段，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的安裝及功能基本相同，在此僅以旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7與海底防噴器9連接為實(shí)施例說明，即鉆表層井眼外的其余井眼段。1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的上部短節(jié)71頂端通過法蘭連接上隔水管6，上部短節(jié) 71的底端通過法蘭連接外殼體72，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74設(shè)置在外殼體72上，外殼體72底端通過法蘭連接海底防噴器9，海底防噴器9設(shè)置在海底井口 10上。2)將水中泵組5通過提升機(jī)構(gòu)2下入海底，海底水下機(jī)器人(ROV)將上部短節(jié)71 的側(cè)向流道713通過撓性管線16連接水中泵組5，將水中泵組5連接注入\回流管線15， 將外殼體72的側(cè)向流道723或7 通過撓性管線16連接水中泵組5的入口。3)開始鉆井作業(yè)時(shí)，將旋轉(zhuǎn)總成73通過鉆桿13放入外殼體72中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74將其鎖緊固定，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)鉆井作業(yè)。本發(fā)明裝置潛浮在水中的安裝方法為1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7安裝在隔水管預(yù)定高度，水下500 1500米，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的上部短節(jié)71頂端通過法蘭連接上隔水管6，上部短節(jié)71的底端通過法蘭連接外殼體72，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74設(shè)置在外殼體72上，外殼體72底端通過法蘭連接下隔水管 8，下隔水管8的底端連接海底防噴器9，海底防噴器9設(shè)置在海底井口 10上。2)將水中泵組5通過提升機(jī)構(gòu)2下入水下設(shè)計(jì)預(yù)定高度500 1500米，調(diào)節(jié)浮筒浮力使水中泵組5潛浮。3)海底水下機(jī)器人(ROV)將上部短節(jié)71的側(cè)向流道713通過撓性管線16連接水中泵組5，將水中泵組5連接注入\回流管線15，將外殼體72的側(cè)向流道723或7 通過撓性管線16連接水中泵組5的入口。4)在開始鉆井作業(yè)時(shí)，將旋轉(zhuǎn)總成73通過鉆桿13放入外殼體72中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74將其鎖緊固定，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)鉆井作業(yè)。上述安裝方法中，當(dāng)進(jìn)行起下鉆、下套管等鉆井作業(yè)時(shí)，液壓鎖緊機(jī)構(gòu)74在液壓系統(tǒng)控制下釋放旋轉(zhuǎn)總成73，鉆桿13將旋轉(zhuǎn)總成73提升到海面鉆井船。當(dāng)上述起下鉆、下套管等鉆井作業(yè)完畢后，再次使用鉆桿13安裝旋轉(zhuǎn)總成73，繼續(xù)鉆進(jìn)。本發(fā)明各種功能具體實(shí)施方法如下實(shí)施例一雙梯度鉆井實(shí)施例本發(fā)明進(jìn)行雙梯度鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井液沿鉆桿13內(nèi)流入，通過鉆頭進(jìn)入井眼，沿井眼環(huán)空上返至外殼體72中。旋轉(zhuǎn)總成73利用內(nèi)筒體731頂部和底部的密封膠芯733抱緊鉆桿13，上返的鉆井液和外部海水隔離在外殼體72中，被迫從外殼體72周向的側(cè)向流道 723或7 側(cè)向流道進(jìn)入水中泵組5，在水中泵組5的作用下，通過注入/回流管線15將井眼環(huán)空鉆井液舉升返回海面到鉆井船，循環(huán)利用。控制中心3調(diào)節(jié)海底井口處的鉆井液壓力，使其等于海底井口處的海水靜壓力，實(shí)現(xiàn)雙梯度鉆井。實(shí)施例二 可控泥漿帽鉆井實(shí)施例進(jìn)行可控泥漿帽鉆井作業(yè)時(shí)，鉆井液沿鉆桿13內(nèi)環(huán)空流下，由鉆頭進(jìn)入井眼，然后，鉆井液沿井眼環(huán)空上返。高密度鉆井液從海面通過注入\回流管線15進(jìn)入水中泵組5， 水中泵組5驅(qū)動(dòng)高密度鉆井液通過撓性管線16注入旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的側(cè)向流道713， 與從井眼環(huán)空上返的鉆井液在上隔水管6內(nèi)相遇，形成泥漿帽。控制系統(tǒng)3通過旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7上的壓力傳感器測量壓力，調(diào)節(jié)注入泥漿排量和密度，進(jìn)而控制泥漿帽的高度來控制井眼壓力，實(shí)現(xiàn)可控泥漿帽鉆井。同時(shí)，控制系統(tǒng)控制水下泵組5閥門開關(guān)，從井眼環(huán)空返回的鉆井液通過旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7，在水中泵組5的驅(qū)動(dòng)下沿注入\回流管線15 返回海面。實(shí)施例三雙密度鉆井實(shí)施例進(jìn)行雙密度鉆井作業(yè)時(shí)，通過注入\回流管線15向旋轉(zhuǎn)分流注入裝置7的側(cè)向流道713中注入低密度鉆井液，降低上隔水管6中的鉆井液密度，從而實(shí)現(xiàn)雙密度鉆井，此時(shí)內(nèi)筒體731頂部和底部的密封膠芯733抱緊鉆桿13。當(dāng)內(nèi)筒體731底部的密封膠芯733失效時(shí)，內(nèi)筒體731頂部的密封膠芯733仍可起到密封分流作用，提高設(shè)備的可靠性。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的提升機(jī)構(gòu)和控制中心；所述提升機(jī)構(gòu)通過纜繩連接一浮筒，所述浮筒內(nèi)設(shè)置有由海底泥漿泵組成的水中泵組，所述水中泵組分別連接控制管線、注入/回流管線和若干撓性管線，所述控制管線的另一端連接所述控制中心，所述注入/回流管線的另一端連接設(shè)置在所述鉆井平臺(tái)上的泥漿池，各所述撓性管線的另一端連接一旋轉(zhuǎn)分流注入裝置，所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的頂部連接上隔水管，所述上隔水管的另一端設(shè)置在鉆井平臺(tái)上，所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的底端連接海底防噴器，所述海底防噴器設(shè)置在海底井口處；所述鉆井平臺(tái)上設(shè)置的鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉(zhuǎn)分流注入裝置和海底防噴器下入井底，位于井底的所述鉆桿外設(shè)置有套管，所述套管外設(shè)置有導(dǎo)管。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置與所述海底防噴器之間設(shè)置有下隔水管，所述鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉(zhuǎn)分流注入裝置、下隔水管和海底防噴器下入井底。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置包括一與所述上隔水管連接的上部短節(jié)，所述上部短節(jié)上設(shè)置有側(cè)向流道， 所述側(cè)向流道通過其中一所述撓性管線連接所述水中泵組；所述上部短節(jié)底端連接一外殼體，所述外殼體內(nèi)設(shè)置有一旋轉(zhuǎn)總成，所述外殼體上設(shè)置有用于鎖緊所述旋轉(zhuǎn)總成的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)，所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)連接液壓系統(tǒng)，位于所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)下方的所述外殼體上設(shè)置有側(cè)向流道，該所述側(cè)向流道通過其中一所述撓性管線連接所述水中泵組，所述外殼體底部連接所述海底防噴器和所述下隔水管中的其中之一。
4.如權(quán)利要求3所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)總成為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其包括一內(nèi)筒體，所述內(nèi)筒體的頂部和底部分別通過一膠芯連接結(jié)構(gòu)連接一密封膠芯；所述內(nèi)筒體通過旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)設(shè)置在一外筒體內(nèi)，所述外筒體外壁對(duì)稱設(shè)置有與兩所述液壓鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的鎖緊槽，所述外筒體與所述外殼體之間設(shè)置有靜密封結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸承系統(tǒng)包括軸承、軸承腔室和軸承密封系統(tǒng)，所述軸承腔室連接潤滑液注入裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的所述上部短節(jié)與所述上隔水管通過法蘭連接，所述上部短節(jié)底部與所述外殼體通過法蘭連接，所述外殼體底端與所述海底防噴器和所述下隔水管其中之一通過法蘭連接。
7.如權(quán)利要求4或5所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的所述上部短節(jié)與所述上隔水管通過法蘭連接，所述上部短節(jié)底部與所述外殼體通過法蘭連接，所述外殼體底端與所述海底防噴器和所述下隔水管其中之一通過法蘭連接。
8.如權(quán)利要求3或4或5或6或7所述的一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)，其特征在于所述上部短節(jié)上設(shè)置的側(cè)向流道，所述外殼體上設(shè)置的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)和側(cè)向流道均為兩個(gè)。
9.一種如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)的安裝方法，其包括以下步驟1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的上部短節(jié)頂端通過法蘭連接上隔水管，上部短節(jié)的底端通過法蘭連接外殼體，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在外殼體上，外殼體底端通過法蘭連接海底防噴器， 海底防噴器設(shè)置在海底井口上；2)將水中泵組通過提升機(jī)構(gòu)下入海底，海底水下機(jī)器人將上部短節(jié)的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組，將水中泵組連接注入\回流管線，將外殼體的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組的入口；3)將旋轉(zhuǎn)總成通過鉆桿放入外殼體中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)將其鎖緊固定。
10. 一種如權(quán)利要求1 8任一項(xiàng)所述深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)的安裝方法，其包括以下步驟1)將旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的上部短節(jié)頂端通過法蘭連接上隔水管，上部短節(jié)的底端通過法蘭連接外殼體，將液壓鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在外殼體上，外殼體底端通過法蘭連接下隔水管，下隔水管的底端連接海底防噴器，海底防噴器設(shè)置在海底井口上；2)將水中泵組通過提升機(jī)構(gòu)下入水下，與旋轉(zhuǎn)分流注入裝置相同的預(yù)定高度，并調(diào)節(jié)浮筒浮力使水中泵組潛??；3)海底水下機(jī)器人將上部短節(jié)的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組，將水中泵組連接注入\回流管線，將外殼體的側(cè)向流道通過撓性管線連接水中泵組的入口 ；4)將旋轉(zhuǎn)總成通過鉆桿放入外殼體中，并利用液壓鎖緊機(jī)構(gòu)將其鎖緊固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深水多功能水中泵鉆井系統(tǒng)及其安裝方法，其特征在于它包括設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的提升機(jī)構(gòu)和控制中心；提升機(jī)構(gòu)通過纜繩連接一水中泵組，水中泵組分別連接控制管線、注入/回流管線和若干撓性管線，控制管線的另一端連接控制中心，注入/回流管線的另一端連接設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的泥漿池，各撓性管線的另一端連接一旋轉(zhuǎn)分流注入裝置，旋轉(zhuǎn)分流注入裝置的頂部連接設(shè)置在鉆井平臺(tái)上的上隔水管，底端連接下隔水管或海底防噴器，海底防噴器設(shè)置在海底井口處。本發(fā)明的水中泵組可以潛浮在海水中，也可以設(shè)置在海底，能夠?qū)崿F(xiàn)雙梯度鉆井、可控泥漿帽鉆井、隔水管稀釋雙密度鉆井等多種鉆井功能。
文檔編號(hào)E21B7/12GK102155163SQ20111005248
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者周建良, 徐群, 殷志明, 蔣世全, 許亮斌, 陳國明 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中國石油大學(xué)(華東), 中海石油研究中心