專利名稱：抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種海上石油工程設(shè)備，尤其是一種用于海上鉆井隔水套管抗 冰的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
對于海上鉆井而言，隔水套管是必不可少的重要鉆井設(shè)備。冬季由于有海冰覆 蓋，冰區(qū)跨度大，冰力大，對表層隔水套管側(cè)向作用力大，因此表層隔水套管的抗冰能 力對于冬季海上鉆井安全作業(yè)起著重要的影響。目前，提高表層隔水導(dǎo)管抗冰能力的常 規(guī)方法是一，采用雙層隔水導(dǎo)管套管結(jié)構(gòu)，如圖1所示，即外層采用直徑為76.2厘米的 外層隔水套管1’，內(nèi)層采用直徑為60.96厘米的內(nèi)層隔水套管2’，在內(nèi)層隔水套管2’ 的內(nèi)部又套設(shè)一表層套管3’，兩層隔水套管的長度都是從水上井口到泥線以下50米。 這種結(jié)構(gòu)類型在進行內(nèi)層隔水套管2’下入施工時，內(nèi)層隔水套管2’錘入深度很難控 制，并且會浪費大量的內(nèi)層隔水套管2’，施工時間和費用會大大增加。二，采用單層隔水套管結(jié)構(gòu)，另外增加一個導(dǎo)管架水平層，使用導(dǎo)管架水平層 來扶正單層隔水套管，起到提高隔水套管的抗冰能力。這種結(jié)構(gòu)類型增加了導(dǎo)管架建造 和施工的工作量，建造和作業(yè)費用增加巨大。三，采用大尺寸隔水套管結(jié)構(gòu)，來提高隔水套管的抗冰能力，這種結(jié)構(gòu)類型將 增加隔水套管的鋼材用量，使隔水套管的作業(yè)費用大大增加。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其可以 在冰區(qū)范圍局部增加表層隔水套管厚度，增強表層隔水套管抗側(cè)應(yīng)力的剛度和抗彎能 力，有效地提高隔水套管抗冰能力。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種抗冰隔水套管組合結(jié) 構(gòu)，包括一表層套管、一套設(shè)在所述表層套管之外的外層隔水套管，其特征在于對應(yīng) 于冰區(qū)厚度范圍，在所述外層隔水套管與表層套管之間夾設(shè)一內(nèi)層隔水套管；所述內(nèi)層 隔水套管的長度小于所述外層隔水套管的長度且大于所述冰區(qū)厚度；所述外層隔水套管 與內(nèi)層隔水套管之間的環(huán)空部分，以及所述內(nèi)層隔水套管與表層套管之間的環(huán)空部分均 以水泥澆注固結(jié)。所述內(nèi)層隔水套管的上部和下部分別與所述表層套管固定連接，并隨所述表層 套管同時鉆入。所述內(nèi)層隔水套管兩端分別通過連接接頭與表層套管螺紋連接。所述連接接頭包括內(nèi)固定管及外固定管，所述內(nèi)固定管與外固定管之間間隔設(shè) 置有多個連接板，相鄰的連接板之間形成有導(dǎo)流孔，所述內(nèi)固定管的上端通過螺紋與所 述表層套管連接，所述外固定管的下端通過螺紋與所述內(nèi)層隔水套管連接。[0011]所述連接接頭的內(nèi)固定管與外固定管之間還設(shè)置有兩個以上的加強筋。所述內(nèi)層隔水套管頂部高出海平面3 8米，所述內(nèi)層隔水套管水下長度為4 8米，最佳為所述內(nèi)層隔水套管長10米，且其水上、水下長度均為5米。所述內(nèi)層隔水套管的厚度范圍為20 51mm，最佳為25mm。所述外層隔水套管的內(nèi)徑可選擇36英寸或30英寸，內(nèi)層隔水套管2的內(nèi)徑可選
擇24英寸或20英寸，表層套管3的內(nèi)徑可選擇13.英寸或英寸，實施時可根據(jù)需要進
OO
行適當?shù)亟M合。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、簡化的內(nèi)層隔水套管的長度控制在冰區(qū)范圍，相當于增加了冰區(qū)范圍的局部 外層隔水套管的厚度，從而有效地提高了外層隔水套管在冰區(qū)范圍內(nèi)局部的抗側(cè)應(yīng)力的 剛度，而且增大了與冰區(qū)范圍對應(yīng)的局部表層套管的抗側(cè)應(yīng)力的剛度，從而提高隔水套 管的整體抗冰能力。2、簡化的內(nèi)層隔水套管的上部和下部與表層套管通過連接接頭進行連接，內(nèi) 層隔水套管上部通過上接頭與表層套管連接，內(nèi)層隔水套管下部通過下接頭與表層套管 連接。內(nèi)層隔水套管隨表層套管同時下入，內(nèi)層隔水套管與表層套管之間環(huán)空以水泥固 結(jié)來固定，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)層隔水套管鉆入深度不易控制的缺點，不僅便于施 工，而且減少了套管材料用量。3、針對冬季表層隔水套管受到的海冰作用力，簡化隔水套管組合結(jié)構(gòu)，用以抵 抗冬季海冰作用，能夠保證冬季鉆井作業(yè)安全。4、對鉆完井工期無影響，且節(jié)約了大量的工程費用等。

圖1為常用的雙層隔水套管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)的具體實施例的應(yīng)用示意圖；圖3為圖2的俯視示意圖；圖4為本實用新型的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)所用的連接接頭的側(cè)視示意圖；圖5為本實用新型的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)所用的連接接頭的立體結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實施方式
為了對本實用新型所要解決的問題、解決問題所采取的技術(shù)方案以及采取方案 所產(chǎn)生的有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，本實用新型的一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，實質(zhì)為一種局部加厚 的隔水套管結(jié)構(gòu)，是一種簡化的雙層隔水套管結(jié)構(gòu)。它包括一外層隔水套管1、一內(nèi) 層隔水套管2、一表層套管3。外層隔水套管1套設(shè)于表層套管3之外；內(nèi)層隔水套管2 對應(yīng)于冰區(qū)厚度4，設(shè)置在外層隔水套管1與表層套管3之間。內(nèi)層隔水套管2的長度小 于外層隔水套管1的長度且大于冰區(qū)厚度，以便在冰區(qū)范圍內(nèi)，局部增加外層隔水套管1 的厚度。外層隔水套管1與內(nèi)層隔水套管2之間的環(huán)空部分，以及內(nèi)層隔水套管2與表層套管3之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)(圖中未示出)。本實用新型簡化了現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)層隔水套管結(jié)構(gòu)，簡化后的內(nèi)層隔水套管2長 度控制在冰區(qū)厚度4內(nèi)，針對冬季海冰的作用力，本實用新型相當于增加了冰區(qū)范圍內(nèi) 的局部外層隔水套管1的厚度，從而有效地提高了外層隔水套管1在冰區(qū)范圍內(nèi)局部抗側(cè) 應(yīng)力的剛度，增大了對表層套管3的保護力度。一并參照圖2 圖5，靠近海平面附近的局部表層套管3之外套設(shè)有簡化的內(nèi)層 隔水套管2，內(nèi)層隔水套管2的上端部和下端部分別與表層套管3固定連接，以便在安裝 隔水套管時，內(nèi)層隔水套管2隨表層套管3同時鉆入。其中一實施例中，內(nèi)層隔水套管2 的上端部和下端部分別通過連接接頭5與表層套管3固定連接，連接接頭5的結(jié)構(gòu)及其與 它們的連接方式為連接接頭5包括內(nèi)固定管6和外固定管7，內(nèi)固定管6和外固定管7 之間間隔連接有多個連接板8，相鄰的連接板8之間形成有導(dǎo)流孔9。內(nèi)固定管6和外固 定管7上均具有螺紋，內(nèi)固定管6和表層套管3相螺接，外固定管7和內(nèi)層隔水套管2相 螺接，連接接頭5、表層套管3以及內(nèi)層隔水套管2上的螺紋較佳應(yīng)符合API標準規(guī)范。由于本實用新型相鄰的連接板8之間形成有導(dǎo)流孔9，導(dǎo)流孔9可以使內(nèi)層隔水 套管2的內(nèi)、外之間連通，從而能夠滿足流體上、下流動和水泥漿上返流動。較佳地，連接接頭5的內(nèi)固定管6與外固定管7之間還設(shè)有多個加強筋10，從而 使內(nèi)層隔水套管2與表層套管3連接更為牢固。本實用新型圖4、圖5所示的實施例中， 連接接頭5設(shè)有八個連接板8和四條加強筋10。本實用新型的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)安裝完成后，外層隔水套管1和內(nèi)層隔水 套管2之間的環(huán)空，以及內(nèi)層隔水套管2與表層套管3之間的環(huán)空均以水泥(圖中未示) 澆注固結(jié)，以避免現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)層隔水套管2鉆入深度不易控制的缺點，且減少了套管材 料用量，增大了冰區(qū)范圍局部外層隔水套管1的抗彎剛度。具體實現(xiàn)過程是1)在外層隔水套管1打入后，使用一個鉆頭從外層隔水套管1里面鉆出一個井 眼，井眼的深度較佳是稍微大于表層套管3的下入長度，鉆頭直徑小于外層隔水套管1的 內(nèi)徑，而大于表層套管3外徑。2)鉆好井眼后，把預(yù)先組合好的內(nèi)層隔水套管2與表層套管3的組合結(jié)構(gòu)下入井 眼。3)組合結(jié)構(gòu)下好后，先從表層套管3內(nèi)部打入一定量的前置液對表層套管3外部 的環(huán)空進行清洗，然后打入水泥漿，水泥漿通過表層套管3底部上返到表層套管3與井眼 之間的環(huán)空。4)利用頂替液把表層套管3內(nèi)部的水泥漿全部頂出表層套管3內(nèi)部，其中，水泥 漿的用量要經(jīng)過科學(xué)計算，保證水泥漿在表層套管3與井眼之間環(huán)空中的上返高度達到 內(nèi)層隔水套管2頂部以上至少3米位置處。這樣由于導(dǎo)流孔9的作用，在內(nèi)層隔水套管 2與內(nèi)部的表層套管3之間就充滿了水泥漿，外層隔水套管1與內(nèi)層隔水套管2之間也都 充滿了水泥漿。等待水泥漿凝固一定時間后，在這三個管柱之間形成了水泥固結(jié)，從而 使這段管柱組合結(jié)構(gòu)的抗冰能力大大提高。本實用新型的外層隔水套管1、內(nèi)層隔水套管2以及表層套管3的各規(guī)格型號、 尺寸參數(shù)可以根據(jù)具體的實施情況來設(shè)置。例如，外層隔水套管1的內(nèi)徑可選擇36英 寸或30英寸，內(nèi)層隔水套管2的內(nèi)徑可選擇24英寸或20英寸，表層套管3的內(nèi)徑可選擇13.英寸或英寸，實施時可根據(jù)需要進行適當?shù)亟M合，本實用新型的一具體實施例
中，外層隔水套管1、內(nèi)層隔水套管2、表層套管分別采用30英寸、20英寸、13.英寸，
以保證較佳的抗冰能力。本實用新型中內(nèi)層隔水套管2的長度大于海冰厚度，并對應(yīng)于冰區(qū)范圍設(shè)置， 內(nèi)層隔水套管2長度應(yīng)控制在一個合理范圍，通過強度計算和穩(wěn)定性分析結(jié)果，較佳 地，安裝好后的內(nèi)層隔水套管2的頂部高出海平面3 8米，內(nèi)層隔水套管2的水下長度 應(yīng)控制在5 8米。在一具體實施例中，內(nèi)層隔水套管2的長度約為10米，且其水上、 水下長度約為5米左右，以便提供較佳的強度和穩(wěn)定性。另外，內(nèi)層隔水套管2的壁厚 應(yīng)滿足抗冰強度要求，厚度范圍一般在20 51mm，在一具體實施例中，內(nèi)層隔水套管2 的厚度為25mm。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的 保護范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案的前提下所 作出的等同變化與修改，均應(yīng)在本實用新型保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，包括一表層套管、一套設(shè)在所述表層套管之外的外 層隔水套管，其特征在于對應(yīng)于冰區(qū)厚度范圍，在所述外層隔水套管與表層套管之間 夾設(shè)一內(nèi)層隔水套管；所述內(nèi)層隔水套管的長度小于所述外層隔水套管的長度且大于所述冰區(qū)厚度；所述外層隔水套管與內(nèi)層隔水套管之間的環(huán)空部分，以及所述內(nèi)層隔水套管與表層 套管之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管的 上部和下部分別與所述表層套管固定連接，并隨所述表層套管同時鉆入。
3.如權(quán)利要求1或2所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管 兩端分別通過連接接頭與表層套管螺紋連接。
4.如權(quán)利要求3所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接接頭包括內(nèi)固 定管及外固定管，所述內(nèi)固定管與外固定管之間間隔設(shè)置有多個連接板，相鄰的連接板 之間形成有導(dǎo)流孔，所述內(nèi)固定管的上端通過螺紋與所述表層套管連接，所述外固定管 的下端通過螺紋與所述內(nèi)層隔水套管連接。
5.如權(quán)利要求4所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述連接接頭的內(nèi)固 定管與外固定管之間還設(shè)置有兩個以上的加強筋。
6.如權(quán)利要求1、2、4、5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi) 層隔水套管頂部高出海平面3 8米，所述內(nèi)層隔水套管水下長度為4 8米。
7.如權(quán)利要求3所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管頂 部高出海平面3 8米，所述內(nèi)層隔水套管水下長度為4 8米。
8.如權(quán)利要求6所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管長 10米，且其水上、水下長度均為5米。
9.如權(quán)利要求1、2、4、5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi) 層隔水套管的厚度范圍為20 51mm。
10.如權(quán)利要求3所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管的 厚度范圍為20 51mm。
11.如權(quán)利要求9所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)層隔水套管的 厚度為25mm。
12.如權(quán)利要求1、2、4、5任一所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 外層隔水套管的內(nèi)徑為30英寸，所述內(nèi)層隔水套管的內(nèi)徑為20英寸，所述表層套管的內(nèi)徑為131英寸。O
13.如權(quán)利要求3所述的抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外層隔水套管的 內(nèi)徑為30英寸，所述內(nèi)層隔水套管的內(nèi)徑為20英寸，所述表層套管的內(nèi)徑為英寸。
專利摘要本實用新型公開了一種抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)，該抗冰隔水套管組合結(jié)構(gòu)包括一表層套管和一外層隔水套管，外層隔水套管套設(shè)于所述表層套管外；一內(nèi)層隔水套管，對應(yīng)于冰區(qū)范圍設(shè)置在所述外層隔水套管與表層套管之間，且內(nèi)層隔水套管的長度小于外層隔水套管的長度、大于冰區(qū)厚度，以在冰區(qū)范圍局部增加外層隔水套管厚度，外層隔水套管、內(nèi)層隔水套管之間的環(huán)空部分以及內(nèi)層隔水套管與表層套管之間的環(huán)空部分均以水泥澆注固結(jié)。本實用新型內(nèi)層隔水套管與表層套管之間固連，避免了內(nèi)層隔水套管錘入深度不易控制的缺點，同時減少了材料用量，增大了冰區(qū)范圍內(nèi)局部隔水套管的抗彎剛度。本實用新型能夠有效提高隔水套管抗冰能力，且對鉆井工期無影響，能節(jié)約大量的工程費用。
文檔編號E21B17/00GK201794524SQ20102017626
公開日2011年4月13日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉書杰, 唐文波, 楊成, 楊進, 謝梅波, 鄧建明, 韓豐欣, 馬英文 申請人:中國海洋石油總公司, 中國石油大學(xué)(北京), 中海石油研究中心