用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，所述用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管包括：導(dǎo)管本體；套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外的遇水膨脹層。在不增加隔水導(dǎo)管尺寸或隔水導(dǎo)管下入深度的情況下顯著提高了隔水導(dǎo)管的承載能力，保證了海上鉆完井井口的穩(wěn)定性。本發(fā)明在現(xiàn)場施工過程中不改變常規(guī)隔水導(dǎo)管的施工流程，可使用常規(guī)隔水導(dǎo)管的施工機(jī)具和設(shè)備，實現(xiàn)施工方法常規(guī)化，方便現(xiàn)場作業(yè)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種海上資源勘探開發(fā)領(lǐng)域中。
【專利說明】
用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及海上資源勘探開發(fā)中經(jīng)常使用的裝備和產(chǎn)品，特別是關(guān)于一種應(yīng)用于海上油氣勘探開發(fā)過程中鉆完井井筒使用的隔水導(dǎo)管裝備，即一種用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管。
【背景技術(shù)】
[0002]隔水導(dǎo)管是從海上平臺下到海底淺層巖土中的一層管子，它是海上鉆井和油氣生產(chǎn)的第一道關(guān)口。其主要功能是隔離海水，形成鉆井液循環(huán)和油氣生產(chǎn)的通道，同時作為海上井口的持力結(jié)構(gòu)。在鉆完井作業(yè)和油氣生產(chǎn)過程中，隔水導(dǎo)管的入泥深度和穩(wěn)定性對于海上鉆完井作業(yè)和生產(chǎn)安全至關(guān)重要。
[0003]在海上油氣鉆探過程中，隔水導(dǎo)管作為井口持力結(jié)構(gòu)要承受井口載荷(防噴器、井口頭、采油樹)和內(nèi)部套管重量等載荷。隔水導(dǎo)管所承受的這些載荷是要通過隔水導(dǎo)管外表面積與海底土之間的摩擦力來提供支持，所以隔水導(dǎo)管承受的載荷越大就需要有足夠大的隔水導(dǎo)管外表面積，常規(guī)方法就只有通過增大隔水導(dǎo)管外徑尺寸或者增加隔水導(dǎo)管在海底土中的入泥深度來實現(xiàn)。如果單從增大隔水導(dǎo)管外徑尺寸的方法出發(fā)，會增加隔水導(dǎo)管重量，這樣就會額外增加了鉆完井工程費用。如果單從增加隔水導(dǎo)管入泥深度的方法出發(fā)，這樣會增加隔水導(dǎo)管使用量，進(jìn)而額外增加了鉆完井工程費用。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題:現(xiàn)有的隔水導(dǎo)管，要提高隔水導(dǎo)管的承載力會增加鉆完井工程費用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，以解決現(xiàn)有的隔水導(dǎo)管，要提高隔水導(dǎo)管的承載力會增加鉆完井工程費用的問題。
[0006]為此，本發(fā)明提出一種用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，所述用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管包括:
[0007]導(dǎo)管本體；
[0008]套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外的遇水膨脹層。
[0009]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層通過粘結(jié)套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外。
[0010]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層的厚度不超過導(dǎo)管本體直徑的20%。
[0011]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層的厚度不超過導(dǎo)管本體直徑的10%。
[0012]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層的膨脹率為3倍以內(nèi)。
[0013]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)管本體外徑為30英寸，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸。
[0014]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)管本體外徑為20英寸，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸。
[0015]進(jìn)一步地，單根所述導(dǎo)管本體的長度為I米至20米。
[0016]進(jìn)一步地，單根所述導(dǎo)管本體之間的連接方式為:絲扣連接方式、接頭連接方式或焊接連接方式。
[0017]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層的材質(zhì)為膨脹橡膠或膨脹塑料，或者膨脹層材料組成組分:橡膠基質(zhì)、棉纖維、吸水樹脂、白炭黑、增塑劑、防老化劑、促進(jìn)劑。橡膠基質(zhì)為丁基橡膠、丁晴橡膠，重量含量42 %，吸水樹脂為聚丙烯酸鈉，重量含量31 %，增塑劑為不飽和脂肪酸鋅皂，重量含量8%，防老化劑為甲基二氫化喹啉聚合體，重量含量5%，促進(jìn)劑為環(huán)己基苯并噻挫次磺酰胺，重量含量5%，其它重量含量9%。。
[0018]當(dāng)隔水導(dǎo)管下入到水底或海底土層后，隔水導(dǎo)管的遇水膨脹層在遇到水介質(zhì)一定延遲時間后，自動發(fā)生膨脹，實現(xiàn)增大隔水導(dǎo)管外徑尺寸效果，在不增加隔水導(dǎo)管深度情況下提高了隔水導(dǎo)管承載能力。
[0019]由于采取以上技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明采用的可膨脹式隔水導(dǎo)管，在不增加隔水導(dǎo)管尺寸或隔水導(dǎo)管下入深度的情況下顯著提高了隔水導(dǎo)管的承載能力，保證了海上鉆完井井口的穩(wěn)定性。
[0021]2、本發(fā)明采用的可膨脹式隔水導(dǎo)管，在現(xiàn)場施工過程中不改變常規(guī)隔水導(dǎo)管的施工流程，可使用常規(guī)隔水導(dǎo)管的施工機(jī)具和設(shè)備，實現(xiàn)施工方法常規(guī)化，方便現(xiàn)場作業(yè)。
[0022]3、本發(fā)明采用的可膨脹式隔水導(dǎo)管，在為井口提供同樣支持力前提下，與普通隔水導(dǎo)管相比，可節(jié)約隔水導(dǎo)管重量達(dá)30%以上，從而節(jié)約了海上鉆完井工程費用。
[0023]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種海上資源勘探開發(fā)領(lǐng)域中。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管的安裝示意圖。
[0026]附圖標(biāo)號說明:
[0027]I導(dǎo)管本體2遇水膨脹層3導(dǎo)管空腔5海底土層6水下井口裝置7隔水管8海面9泥線10用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管
【具體實施方式】
[0028]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明。
[0029]如圖1所示根據(jù)本發(fā)明實施例的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管10包括:導(dǎo)管本體I和套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外的遇水膨脹層2。導(dǎo)管本體I具有導(dǎo)管空腔3或?qū)Ч墉h(huán)空。使用時，當(dāng)隔水導(dǎo)管10下入到水底或海底土層5后，隔水導(dǎo)管的遇水膨脹層2在遇到水介質(zhì)一定延遲時間后，自動發(fā)生膨脹，實現(xiàn)增大隔水導(dǎo)管外徑尺寸效果，在不增加隔水導(dǎo)管深度情況下提高了隔水導(dǎo)管承載能力。與普通表層導(dǎo)管相比，用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管10的導(dǎo)管本體I內(nèi)徑尺寸不變，而表層導(dǎo)管壁厚(即導(dǎo)管本體I壁厚)可以適當(dāng)減少(最大可減少為普通壁厚的50%)，實現(xiàn)減少表層導(dǎo)管本體重量的效果，節(jié)約隔水導(dǎo)管工程費用。
[0030]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層2通過粘結(jié)套設(shè)在所述導(dǎo)管本體I之外，這樣，能夠適應(yīng)水下遇水膨脹的需要，而且連接制作方便。其中，遇水膨脹層2具有比較好的粘結(jié)強(qiáng)度和抗拉性能，以便與導(dǎo)管本體I粘結(jié)牢固，并能夠承受與海底土 5之間的摩擦力。
[0031]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層的膨脹率為3倍以內(nèi)，即遇水膨脹層2遇水膨脹后的徑向尺寸是遇水前的徑向尺寸的3倍以內(nèi)，以得到合適的水下膨脹效果。
[0032]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層2的厚度不超過導(dǎo)管本體I直徑的20%，主要目的是方便表層導(dǎo)管(或?qū)Ч鼙倔w，或隔水導(dǎo)管10)下入施工。這種比例和結(jié)構(gòu)的隔水導(dǎo)管10，適合于用于深水油氣鉆探。
[0033]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)管本體I外徑例如為30英寸(76.2cm)，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸(2.54cm)，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸(7.62cm)，即膨脹后表層導(dǎo)管外徑可達(dá)36英寸(91.44cm)。這個尺寸適合于用于深水油氣鉆探，能夠減少表層導(dǎo)管本體重量的效果，節(jié)約表層導(dǎo)管工程費用。
[0034]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層2的厚度不超過導(dǎo)管本體直徑I的10%。這種比例和結(jié)構(gòu)的隔水導(dǎo)管10，適合于用于淺水油氣鉆探，方便表層導(dǎo)管(或?qū)Ч鼙倔w，或隔水導(dǎo)管10)下入施工。
[0035]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)管本體I外徑例如為20英寸(50.8cm)，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸2.54cm)，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸(7.62cm)，即膨脹后表層導(dǎo)管外徑可達(dá)26英寸(66.04cm)。這個尺寸適合于用于淺水油氣鉆探，能夠減少表層導(dǎo)管本體重量的效果，節(jié)約表層導(dǎo)管工程費用。
[0036]進(jìn)一步地，單根所述導(dǎo)管本體的長度為I米至20米。用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管10長度可視現(xiàn)場施工要求可做成I米至20米范圍內(nèi)的單根長度。多個單根的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管10連接起來形成整個的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，或者說，整個的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管采用分體式制作或分體式結(jié)構(gòu)，整個的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管由單根的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管10或可膨脹式隔水導(dǎo)管單元連接形成。這樣，便于制作，便于下入水中。
[0037]進(jìn)一步地，單根所述導(dǎo)管本體10之間的連接方式為:絲扣連接方式、接頭連接方式或快速接頭連接方式、或焊接連接方式，以便形成穩(wěn)定的連接。例如，如圖1所示，導(dǎo)管本體I的頂部露出在遇水膨脹層2之外，以便加工螺紋或絲扣，或加工、連接接頭或焊接。
[0038]進(jìn)一步地，所述遇水膨脹層2的材質(zhì)為膨脹橡膠或膨脹塑料，或者膨脹層材料組成組分:橡膠基質(zhì)、棉纖維、吸水樹脂、白炭黑、增塑劑、防老化劑、促進(jìn)劑。橡膠基質(zhì)為丁基橡膠、丁晴橡膠，吸水樹脂為聚丙烯酸鈉，增塑劑為不飽和脂肪酸鋅皂，防老化劑為甲基二氫化喹啉聚合體，促進(jìn)劑為環(huán)己基苯并噻唑次磺酰胺等。這些材料可以在遇到水介質(zhì)一定延遲時間后，自動發(fā)生膨脹作用，發(fā)生膨脹的時間可以通過向這些材料中添加處理劑來調(diào)整，一般時間可控制在4小時至12小時。
[0039]如圖2所示，在海底安裝位置順序是帶膨脹材料的表層導(dǎo)管(可膨脹式隔水導(dǎo)管10)下入深度范圍為:從海面或水面8之下的海底泥線9至表層導(dǎo)管設(shè)計的下入深度，而位于海底泥線9以上至水下井口裝置6這個長度段使用不帶膨脹材料的普通表層導(dǎo)管(即普通的隔水管7)。這樣，可以節(jié)省海底泥線9以上的表層導(dǎo)管的成本。
[0040]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種海上資源勘探開發(fā)領(lǐng)域中。本發(fā)明能夠在不增加隔水導(dǎo)管尺寸或下入深度的情況下大幅度提高了隔水導(dǎo)管的承載能力。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。為本發(fā)明的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管包括: 導(dǎo)管本體； 套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外的遇水膨脹層。2.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述遇水膨脹層通過粘結(jié)套設(shè)在所述導(dǎo)管本體之外。3.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述遇水膨脹層的厚度不超過導(dǎo)管本體直徑的20%。4.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述遇水膨脹層的厚度不超過導(dǎo)管本體直徑的10%。5.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述遇水膨脹層的膨脹率為3倍以內(nèi)。6.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述導(dǎo)管本體外徑為30英寸，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸。7.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述導(dǎo)管本體外徑為20英寸，遇水前，所述遇水膨脹層的厚度為I英寸，遇水后，所述遇水膨脹層的厚度為3英寸。8.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，單根所述導(dǎo)管本體的長度為I米至20米。9.如權(quán)利要求8所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，單根所述導(dǎo)管本體之間的連接方式為:絲扣連接方式、接頭連接方式或焊接連接方式。10.如權(quán)利要求1所述的用于水下的可膨脹式隔水導(dǎo)管，其特征在于，所述遇水膨脹層的材質(zhì)為膨脹橡膠或膨脹塑料，或者膨脹層材料組成組分:橡膠基質(zhì)、棉纖維、吸水樹脂、白炭黑、增塑劑、防老化劑、促進(jìn)劑。
【文檔編號】C08K5/47GK105909180SQ201610320210
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】楊進(jìn), 周波, 周衛(wèi)華, 周榮鑫, 張建敏, 袁楊, 張建平
【申請人】中國石油大學(xué)(北京), 北京石大科勝石油科技有限公司