[發明專利]實現無隔水管泥漿回收鉆井的海底泥漿吸入系統及方法

無效

• 申請號: 201010601268.2
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102080510A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 蔣世全;陳國明;徐群;張彥廷;許亮斌;殷志明;盛磊祥
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油研究中心;中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B21/12
• 分類號: E21B21/12;E21B21/06;E21B21/08;E21B33/064
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種深水鉆井設備，特別是關于一種實現無隔水管泥漿回收鉆井的海底泥漿吸入系統及方法。

背景技術

隨著陸地和淺海油氣儲量的減少及其開采難度的增大，深水區域逐漸成為世界油氣勘探的熱點。而傳統海洋鉆井技術由于受到水深、地層等因素的制約，難以滿足深水鉆井的需要。

在常規深水鉆井中，鉆井船和井口通過隔水管連接。但是當水深超過500米時，采用傳統隔水管鉆井方法將會存在許多難以克服的問題：1)深水鉆井時，需要大直徑隔水管連接鉆井船和井口，需要更多的泥漿填充隔水管和鉆桿之間環空，這就需要更高級別的鉆井船承載隔水管和泥漿。2)深水鉆井中，大尺寸隔水管除承受更大的自身載荷外，還要承受復雜的外部環境載荷，需要使用更高成本的浮力和補償裝置輔助隔水管作業，增加隔水管成本。3)深水鉆井用隔水管具有較大長度，在惡劣天氣中回收困難，增加作業風險。4)深水鉆井中，地層破裂壓力和孔隙壓力之間壓力窗口狹窄，泥漿可調范圍小，需要下更多套管柱維持井眼穩定。5)某些區域的地質狀況要求在鉆探頂部井眼時使用昂貴的水基或合成泥漿，如果將井眼環空返回的鉆井液直接排放到海底，不僅浪費鉆井液而且污染環境。6)在某些區域，環境法規不允許將井眼環空返回的鉆井液排放到海底。因此，需要一種新的鉆井裝置或方法，既能實現不使用隔水管又能將井眼環空返回的泥漿回收到海面鉆井船循環使用，即滿足無隔水管泥漿回收鉆井的目的。

目前，在國外主要存在如下方法或裝置來實現無隔水管或泥漿回收鉆井：專利US.6745851提出了一種回收和處理鉆探頂部井眼用泥漿的方法和系統。但是該方法和系統只是用于頂部井眼鉆探，即安裝海底防噴器組及在鉆井船和井口之間連接隔水管之前使用，只能回收鉆探頂部井眼時的鉆井液。專利N0.20035172介紹了一種清除和過濾頂部井眼鉆井液的方法，同樣只能回收頂部井眼返回鉆井液。專利US.4149603提出了一種水下鉆井系統和方法，其主要思想是：不再使用傳統海洋隔水管，在海底防噴器組頂部安裝泥漿池裝置。使用海底泥漿舉升泵抽吸泥漿池中的返回泥漿，通過返回管線返回到海面。但是該方法和系統是在安裝海底防噴器組之后使用，不能返回頂部井眼鉆井泥漿。專利EP.0290250提出了一種深水鉆井方法和裝置。其主要思想是：利用海底離心泵和返回管線將鉆井泥漿返回到海面。但該系統同樣是在安裝海底防噴器組后使用，不能返回頂部井眼鉆探時的鉆井液。上述各種專利中提到的泥漿回收技術都不能應用于全部井眼段鉆探作業中，而且除專利NO.20035172外，其余專利中提到的技術沒用在實際應用中應用或體現。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種操作簡單，并且可以實現全部井眼段無隔水管泥漿回收鉆井的海底泥漿吸入裝置，返回鉆井用鉆井液。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種實現無隔水管泥漿回收鉆井的海底泥漿吸入系統，其特征在于：它包括海底泥漿吸入裝置，所述海底泥漿吸入裝置包括一外殼體，所述外殼體下端連接海底井口頭，所述外殼體下部側壁上向外延伸設置有側面出口，所述側面出口的側壁上設置有鉆井液壓力監控系統；所述側面出口通過海底鉆井液輸送管線連接海底泥漿舉升泵的入口，所述海底泥漿舉升泵的出口通過鉆井液返回管線連接海面鉆井船上的鉆井液處理設備；所述外殼體內設置有用于海面鉆井船上的鉆桿下端穿過的通孔。

所述海底泥漿吸入裝置的所述外殼體的上部為兩級漏斗段，下部為直筒段；所述外殼體內密封設置有旋轉總成，所述旋轉總成將所述外殼體下部與所述外殼體上部隔離，所述外殼體下部連接海底防噴器組上端，所述海底防噴器組下端連接海底井口頭。

所述旋轉總成包括外筒體、內筒體和冷卻液輸送裝置；所述外筒體呈漏斗形密封設置在所述外殼體的二級漏斗段和下部直筒段；所述內筒體通過若干間隔設置的軸承轉動設置在外筒體內，所述內筒體與外筒體之間的上、下端分別設置有軸承定位裝置，兩所述軸承定位裝置內側分別設置有軸承密封裝置；所述內筒體的上、下端對稱設置有膠芯固板，所述兩膠芯固板上設置有用于密封所述鉆桿的密封膠芯；所述冷卻液輸送裝置包括分別設置在上、下端所述軸承密封裝置上的環形流道，冷卻液注入流道，冷卻液輸出流道，以及平行相對設置在所述外筒體上的兩豎向流道；所述冷卻液注入流道一端連通上部的所述環形流道，另一端穿出所述外筒體和外殼體連接冷卻液源；所述冷卻液輸出流道設置在所述冷卻液注入流道下方的所述外筒體上，且穿出所述外殼體；其中一所述豎向流道的上、下兩端分別連通所述冷卻液輸出流道和下部的所述環形流道，另一所述豎向流道的上、下兩端分別連通上部的所述環形流道和下部的所述環形流道。