專利名稱：一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井的海底錨泊定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋裝備浮體錨泊機械領(lǐng)域，尤其涉及一種無隔水管鉆井海底泥漿舉升的泥漿返回管線海底錨泊，可實現(xiàn)海底水平定位，適合于實現(xiàn)作業(yè)裝備在海底與其他裝備或場所之間保持定位。
背景技術(shù)：
無隔水管泥漿舉升鉆井技術(shù)是雙梯度鉆井技術(shù)的一個實現(xiàn)方案，可有效解決深水表層鉆井難題。該技術(shù)不使用隔水管，鉆桿與海水直接接觸，依靠海底泵控制實現(xiàn)吸入模塊內(nèi)腔容納的井眼返回泥漿與海水的封隔，并將井眼返回含巖屑泥漿通過泥漿返回管線舉升到平臺進行處理并再利用。作為泥漿返回平臺的唯一通道，為鉆井安全考慮，泥漿返回管線的海底定位尤為重要。無隔水管泥漿舉升鉆井技術(shù)對泥漿返回管線底端定位提出的要求:1)泥漿返回管線底端與井口之間需保持一定距離，防止系統(tǒng)工作過程中管線與鉆桿及井口裝置接觸碰撞；2)能夠提供垂直方向的位移實現(xiàn)平臺隨波浪起伏的升沉補償；3)能夠克服海底復雜環(huán)境的影響，比如泥沙堵塞等；4)緊急情況下能夠?qū)崿F(xiàn)泥漿返回管線與海底的快速脫離。目前常用的深水錨泊定位多使用重力錨或吸力錨方案，本發(fā)明在成本及作業(yè)方面具有較大優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可適用于深水環(huán)境，可實現(xiàn)海底定位、快速撤離及便于下放安裝的錨泊定位裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:海底錨泊定位裝置的主要組成部分有下放工具、快速斷脫吊鉤、導引套、錨筒、錨芯、拉索等。下放工具專門設計用于下放泥漿返回管線時夾持導引套，支撐錨筒及錨芯等部件的重量，并在錨筒刺入海底預定深度后能釋放導引套，而后依靠拉索與錨芯相連接。下放工具的上部與泥漿返回管線底端連接?？焖贁嗝摰蹉^主要用于緊急撤離井場情況下的泥漿返回管線與錨芯脫離，借助于ROV實現(xiàn)扳動吊鉤手柄使吊鉤與拉索分尚。導引套主要用于在錨泊定位裝置下放海底過程中容納拉索及快速斷脫吊鉤等部件，在系統(tǒng)工作時導引錨芯上下移動以進行平臺升沉運動補償。錨筒前端錐形結(jié)構(gòu)利于下放時刺入海底預定深度，錨芯在其內(nèi)部空腔可上下滑移。錨筒結(jié)構(gòu)上采用分段制造連接而成。 錨芯分段制造，各段依靠螺紋結(jié)構(gòu)連接。其上開有軸向凹槽防止泥沙堵塞錨筒與錨芯的間隙。錨芯與錨筒接觸頂部有聚四氟乙烯密封材料，可對錨筒內(nèi)腔與海水之間實現(xiàn)封隔。密封型式采用分段環(huán)形密封。拉索采用高強度柔性材料制造，用于連接下拉工具和錨芯。
本發(fā)明與現(xiàn)有深海錨泊定位設備相比具有以下優(yōu)點:1、便于下放，借助于泥漿返回管線的下放即可完成；2、海底刺入性良好，借助于本身重力及泥漿返回管線施加到導引套上端的壓力刺入海底泥線下預定深度；3、可實現(xiàn)泥漿返回管線對平臺升沉運動的補償；
4、成本相對于其他常用的錨泊方案較低；5、對水深的適應性好，理論上不受水深限制；6、借助于回收工具可實現(xiàn)回收。本發(fā)明不僅可用于泥漿返回管線底端的海底錨泊定位，也可用于其他需海底水平定位及升沉補償?shù)暮Ｑ笱b備。


圖1(a)為本發(fā)明裝置下入狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1(b)為本發(fā)明裝置工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)為本發(fā)明下入裝置在下入狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(b)為本發(fā)明下入裝置在工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(a)為下入和工作狀態(tài)時的快速斷脫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(b)為緊急斷脫狀態(tài)時的快速斷脫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為錨筒底端平衡錨筒內(nèi)與海水壓力的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中主要標號說明:圖中，1、下入裝置組件；2、快速斷脫吊鉤組件；3、拉索；4、導引套；5、錨芯；6、密封環(huán)；7、錨筒；8、錨尖；9、拉桿；10、芯軸；11、滑套；12、連桿；13、鉤臂；14、壓力平衡管；15、壓桿。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。參照圖1(a)為海底錨泊定位裝置下入狀態(tài)的一實施例結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置下入時，下入裝置組件I的頂部與泥漿返回管線底端相連接，下入裝置的四個鉤爪抓緊導引套4頂部凸緣，借助于安裝于錨筒7底端的錨尖8刺入海底預定深度。參照圖1 (b)、圖2 (a)所示，錨泊定位裝置下入到預定深度后，下入裝置組件I的滑套11抵住引導套4頂端凸緣，當繼續(xù)下放時，錨筒7在海底土壤力的作用下位置不變，滑套11不動，而下入裝置組件I中的芯軸10在本身重力及泥漿返回管線重力作用下繼續(xù)下移，帶動連桿12使鉤臂13張開，使下入裝置組件I處于圖2(b)狀態(tài)，安裝在錨芯5中的托銷在彈簧力作用下伸出抵住滑套U。此時依靠平臺大鉤等裝置上提泥漿返回管線，使下入裝置組件I脫離導引套4，當上提到預定距離時，此時拉索3從導引套4中拉出，系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。參照圖3(a)所示，當鉆井完畢或需要緊急撤離時，依靠海底ROV的機械手臂扳動拉桿9，使快速斷脫吊鉤組件2的壓桿15松開使其處于圖3 (b)所示狀態(tài)，而后ROV推動拉索3可使拉索3與泥漿返回管線底端脫離。系統(tǒng)正常工作情況下，錨芯5可在錨筒7內(nèi)滑移，以補償平臺的升沉運動。錨芯5與錨筒7之間采用密封環(huán)6，防止海底泥沙過多進入錨芯5與錨筒7之間間隙，錨芯5頂端段開有適當數(shù)量的凹槽，用以容納進入的少量泥沙，錨芯5的下部幾段開有軸向凹槽，可使進入的泥沙等滑入錨筒底端空間。
參照圖4所示，為了平衡錨芯5上下滑移時錨筒7內(nèi)與海底環(huán)境的壓力，錨筒7底端(7a為錨筒底端段的結(jié)構(gòu)示意)設置有壓力平衡管路14，該管路底端與錨筒7內(nèi)部相通，頂端高于泥線，與海水相通，且頂端安裝有過濾裝置，可防止海底泥沙進入到管路中。
權(quán)利要求
1.一種用于深水無隔水管泥漿舉升系統(tǒng)的泥漿返回管線海底錨泊定位裝置，其特征在于:使用專用下放工具實現(xiàn)海底錨泊定位裝置的下放并刺入海底預定深度，且能與錨筒實現(xiàn)分離；借助于錨芯與錨筒之間的自由滑移實現(xiàn)平臺升沉運動的補償，且滿足海底密封要求；借助于ROV使用快速斷脫吊鉤實現(xiàn)泥漿返回管線與錨泊裝置的快速脫離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)泥漿返回管線海底錨泊定位裝置，其特征在于:連接于泥漿返回管線底端的下放工具可實現(xiàn)自動張開鉤爪并與錨泊定位裝置脫離，鉤爪的張開可以使用滑套底端托銷，托銷安裝于下放裝置的芯軸或滑套上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)泥漿返回管線海底錨泊定位裝置，其特征在于:錨芯與錨筒頂部之間使用嵌于錨筒上的聚四氟乙烯密封套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)泥漿返回管線海底錨泊定位裝置，其特征在于:錨芯結(jié)構(gòu)有多條軸向溝槽，便于減輕因海底泥沙堵塞錨芯與錨筒之間的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)泥漿返回管線海底錨泊定位裝置，其特征在于:使用快速斷脫吊鉤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)泥漿返回管線與海底錨泊定位裝置的快速脫離。
全文摘要
一種用于無隔水管海底泥漿舉升鉆井系統(tǒng)泥漿返回管線的海底錨泊定位裝置，其中包括下入工具、快速斷脫吊鉤、拉索、導引套、錨筒、錨芯等。下入海底時下入工具抓持導引套上端凸緣，下入到預定深度時，下入工具的鉤爪張開釋放導引套。工作時，錨芯可在錨筒內(nèi)上下滑移用以補償平臺的升沉運動。錨筒底端的結(jié)構(gòu)可平衡錨芯滑移運動時錨筒內(nèi)與海底的壓力?？焖贁嗝摰蹉^可在鉆井完畢或緊急撤離時實現(xiàn)泥漿返回管線與海底錨泊定位裝置的快速脫離。該裝置錨筒與錨芯均采用模塊化設計，可根據(jù)需要將多段連接一起使用。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)海底設備的水平定位，相比于常規(guī)錨泊方案成本較低、作業(yè)方便。
文檔編號B63B21/50GK103158837SQ20131008231
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者陳國明, 王國棟, 楊煥麗, 徐長航 申請人:中國石油大學(華東)