[发明专利]一种基于近水面脱离的深水钻井装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋石油钻井装置，特别是关于一种基于近水面脱离的深水钻井装置。

背景技术

深水钻井装置概括起来有三种，包括将防喷器(BOP)设置在海底泥线处的常规钻井装置、将防喷器设置在水中的钻井装置和将防喷器设置在水上的钻井装置。

常规钻井装置将防喷器放置于海底，钻井船和海底井口用隔水管连接。随着水深的增加，常规水下设置防喷器的钻井方式面临着很大的挑战。一方面，随着水深的增加，需要更长的隔水管和钻杆，由此将耗费更多的泥浆、更高压力等级的设备，隔水管与防喷器的重量和尺寸也大大增加，所以必须具有足够的甲板负荷和甲板空间以便储存所需的隔水管、钻杆、套管以及其它散料等，以满足钻井施工的要求，于是就要具有更大的作业设备，以满足设备移运的需要。另一方面，水深增加，深水恶劣的作业环境加剧，使得起下隔水管、套管和钻杆会耗费很长时间，特别是在遇到台风等紧急情况下，隔水管的脱离更加困难，这样将导致钻井非生产时间增多，对设备的可靠性要求提高，使深水钻井平台呈现出大型化的趋势，包括甲板可变载荷、平台主尺度、载重量、物资储存能力等各项指标都向大型发展，这样一方面使得钻井作业的费用大幅度增加，也给深水钻井作业带来了很大的风险。

为了克服常规水下设置防喷器的深水钻井装置的缺点，近年来发展了一种将防喷器设置在水上的表面防喷器系统(SBOP)。水上设置防喷器的钻井装置包括水面防喷器、高压隔水管、水下断开系统(SID)以及用于这些组件的控制系统等。水上设置防喷器的钻井装置其主要优点是，可使用小的轻的隔水管，使便宜的第三代钻井船能够进入深水，从而大大降低深水作业的费用。但是水上设置防喷器的钻井装置也有自身的缺点，由于防喷器在水面以上，与钻井船不能分开，因此造成在紧急情况下隔水管脱离困难，使用时受到海况和地质条件的限制较大，只能在海况条件比较好，地层情况比较清楚的井位使用。

另外，挪威ADTH公司提出了一种人工海底钻井系统(ABS系统)，是将一个直径为20米、高10米的浮筒安装于水下250米处，井口与防喷器安置在浮筒上，浮筒下部与回接管(外径22寸)连接。这样可方便撤离，能降低对钻井船的要求，在辅助作业船的协助下，可以使便宜的第三代钻井船进入深水。但是这种ABS系统存在以下缺点：1、由于受系统受力状态的影响，ABS系统不能承受太大的流速，浮筒安装于水下较深(250米～300米)，不但对系统的要求很高，而且作业也不方便。2、由于浮筒本身的重量较大(达379.1吨)，还需要承受防喷器以及下部回接管的所有重量，这就需要提供足够的浮力，因此使得浮筒的尺寸很大(直径近20米，高10米)。3、由于浮筒的尺寸很大，因此安装作业非常费时，制造的费用也高，使用的水深也受到限制，最大水深为1500米。4、由于防喷器直接坐于浮筒上，而防喷器重量很大，这样使得浮筒与防喷器组成的系统重心偏高，系统的稳性不好，因此对系统的安全及作业等都带来了很大的负面影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种稳定性好，适用性强、费用低廉、可用于较深海域的基于近水面脱离的深水钻井装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于近水面脱离的深水钻井装置，其特征在于：它包括一与钻井平台连接的隔水管，所述隔水管的中间设置一上柔性接头，所述隔水管穿过一浮力舱与一防喷器连接，所述浮力舱上端通过一脱离装置与所述隔水管连接，所述防喷器座于一上部井口，所述上部井口下方为一压载舱，一设置有扶正器的应力接头上端深入所述压载舱内与所述上部井口连接，所述应力接头下端连接一高压隔水管，所述高压隔水管外部设置有浮力块，高压隔水管的底端依次连接下柔性接头、下部井口、导管和套管，所述导管和套管固定于海底，在所述防喷器的周向与钻井平台月池开口的下部之间有至少连接有三根扶正绳。

所述浮力舱为一个细长圆柱形的密闭金属桶，沿其中心轴线具有一纵向贯穿所述浮力舱的中心轴孔，所述浮力舱的内部具有若干个密闭的舱室。

所述压载舱为一个椭圆形的密闭金属球体，其中心轴线具有一纵向贯穿所述压载舱的中心轴孔，所述压载舱的内部具有若干个密闭的舱室。

所述防喷器位于水面以下80～100m处。

所述高压隔水管的外径为16”。

在所述下柔性接头和下部井口之间设置有一所述紧急关断装置。