[發明專利]一種深水多功能水中泵鉆井系統及其安裝方法

有效

• 申請號: 201110052483.6
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102155163A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 殷志明;陳國明;徐群;周建良;蔣世全;許亮斌
• 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: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B44/00;E21B21/01
• 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

本發明涉及一種海上鉆井系統及其安裝方法，特別是關于一種深水多功能水中泵鉆井系統及其安裝方法。

背景技術

當前，海上鉆井使用的主要是常規單梯度鉆井技術。常規單梯度鉆井技術在井眼中只有一個液柱梯度，即井底壓力是由海面到井底的鉆井液柱壓力來產生，鉆井液柱壓力梯度均以海面為參考點。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90年代發展的雙梯度鉆井(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很好地解決了這個問題。

采用雙梯度鉆井技術時，海底以上隔水管內流體密度與海水密度相近，鉆井液柱的壓力計算以海底為參考點，地層孔隙壓力和破裂壓力之間區域就相對變寬。井涌、井噴和井漏事故大大減少，不再需多層套管體系，節省下套管時間和固井時間，縮短建井周期，減少鉆井時間和降低處理鉆井事故的時間和成本，大大降低對鉆井平臺和鉆機等鉆井裝備的要求。同時，更為重要的是該技術能在任何水深開展地質目標鉆探，如可用Φ311mm的鉆頭直接鉆至目標層，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；還可用Φ178mm的油管來開采，最終獲得高產量的油氣藏。國外目前已開展多個雙梯度鉆井系統的研究和應用：Conoco領導的工業聯合項目組研究的海底泥漿舉升鉆井，美國Baker?Hughes和Transocean公司研究的DeepVision雙梯度鉆井系統，Shell的海底泵系統，Maurer公司的空心微球雙梯度鉆井系統，AGR?Subsea公司的無隔水管鉆井液回收系統，路易斯安那州立大學研究的隔水管氣舉、稀釋雙梯度鉆井系統等。其中海底泥漿舉升鉆井系統于2001年底在墨西哥灣進行現場試驗，并獲得成功，目前已開始投入工業應用，具有良好的工業應用前景。

可控泥漿帽鉆井通過一個泥漿泵調節泥漿帽的液面高度來更好的控制井底壓力，CMCD系統隔水管單根通過高壓閥與泥漿舉升泵相連，泵系統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，調節隔水管中泥漿的液面高度，實現井底壓力控制。

隔水管稀釋雙密度鉆井是在隔水管中注入低密度流體，降低隔水管環空內返回流體的密度，使之與海水相當，在整個鉆井液返回回路中保持雙密度鉆井液體系，有效控制井眼環空壓力、井底壓力，克服深水鉆井中遇到的問題，實現安全、經濟地鉆井。

但是上述控制壓力鉆井方法，當海底泵下入水下1500米以下后，泵系統會遇到很多難以克服的問題，比如：泵系統的可靠性問題難以得到保證；各控制管線的響應時間過長；發生故障時下放、回收海底泵的時間過長。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種適用水深范圍廣，可靠性高，各控制管線響應時間短，方便回收海底泵的深水多功能水中泵鉆井系統及其安裝方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種深水多功能水中泵鉆井系統，其特征在于：它包括設置在鉆井平臺上的提升機構和控制中心；所述提升機構通過纜繩連接一浮筒，所述浮筒內設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置在所述鉆井平臺上的泥漿池，各所述撓性管線的另一端連接一旋轉分流注入裝置，所述旋轉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置在鉆井平臺上，所述旋轉分流注入裝置的底端連接海底防噴器，所述海底防噴器設置在海底井口處；所述鉆井平臺上設置的鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉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置有套管，所述套管外設置有導管。

所述旋轉分流注入裝置與所述海底防噴器之間設置有下隔水管，所述鉆桿依次穿過所述上隔水管、旋轉分流注入裝置、下隔水管和海底防噴器下入井底。

所述旋轉分流注入裝置包括一與所述上隔水管連接的上部短節，所述上部短節上設置有側向流道，所述側向流道通過其中一所述撓性管線連接所述水中泵組；所述上部短節底端連接一外殼體，所述外殼體內設置有一旋轉總成，所述外殼體上設置有用于鎖緊所述旋轉總成的液壓鎖緊機構，所述液壓鎖緊機構連接液壓系統，位于所述液壓鎖緊機構下方的所述外殼體上設置有側向流道，該所述側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。