一种新型海底连续管钻机及钻井方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111608592A(43)申请公布日2020.09.01(21)申请号202010594446.7(22)申请日2020.06.28(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人肖文生刘占鹏崔俊国梅连朋赵海洋谭利萍(51)Int.Cl.E21B15/02(2006.01)E21B3/02(2006.01)B63C11/52(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种新型海底连续管钻机及钻井方法(57)摘要本发明公开了钻井装备领域中一种新型海底连续管钻机及钻井方法。包含控制基站、管缆系统、集中阀座、固控系统、集成平台、连续管系统、动力钻具和井口装置。控制基站位于驳船，通过管缆系统为海底模块提供动力和信号；集中阀座向各执行和控制机构分线；固控系统位于海底，钻井液不需驳船储存和脐带缆输送；钻井液在海底净化，不需返至驳船；集成平台有气控浮沉、定向潜航和海底紧固功能，平台移动不受海床软泥层限制；连续管系统由注入头驱动连续管一趟钻直达目标地层，不需下套管、换钻头，钻深不受套管容量限制；动力钻具含钻头、永磁电机和锁定装置，永磁电机直驱钻头；锁定装置解锁后，动力钻具由绳索打捞回收，连续管则存留地层用作套管。CN111608592ACN111608592A权利要求书1/2页1.一种新型海底连续管钻机，其特征在于，包括：控制基站(1)、管缆系统(2)、集中阀座(3)、固控系统(4)、集成平台(5)、连续管系统(6)、动力钻具(7)和井口装置(8)；所述控制基站(1)位于海面驳船，通过脐带缆(21)向海底装备提供气、电动力及控制信号。所述管缆系统(2)的脐带缆(21)连接集中阀座(3)，经阀座分路后连接各执行和控制机构，其中固控缆(23)为固控系统(4)提供动力及信号；供浆管线(24)为滚筒(61)供给钻井液，钻井液经连续管(64)进入动力钻具(7)；钻井液返至井口装置(8)后，经回浆管线(22)返回固控系统(4)；所述集中阀座(3)为密封结构，用于管缆系统(2)为各执行机构和控制机构分线，并实时监测其密封性能。所述固控系统(4)存储有钻井液和水泥，为整体密封系统，内含泥浆罐、泥浆泵、振动筛、除砂器、输送机等钻井液净化装备，用于储存净化钻井液并处理岩屑；钻井液不需驳船储存和脐带缆输送，仅在海底即可完成储存与净化，使驳船和脐带缆结构以及钻井工艺流程大为简化；所述集成平台(5)包括浮箱(51)、行走装置(52)和固定装置(53)，承载并固定集中阀座(3)、连续管系统(6)；集成平台(5)通过浮箱(51)充放气控制浮沉，通过行走装置(52)多向螺旋桨定向潜航，通过固定装置(53)螺旋锥与海底紧固，集成平台移动不再受海底软泥层限制；浮箱(51)全密封，由脐带缆提供浮沉控制气源，并实时监测密封性能。所述连续管系统(6)包括滚筒(61)、井架(62)、注入头(63)和连续管(64)，均安装于集成平台(5)，滚筒(61)存储和释放连续管，设钻井液接口；井架(62)安装于井口上方，固定并驱动注入头(63)上下移动，以便回收动力钻具(7)；所述动力钻具(7)包括钻头(71)、永磁电机(72)和锁定装置(73)，永磁电机(72)一端通过锁定装置(73)与连续管(64)连接，另一端直驱钻头(71)钻进作业。作业完成，锁定装置(73)解锁，永磁电机(72)和钻头(71)可用绳索打捞回收，可循环使用。所述井口装置(8)包含防喷器与井口基座，用于控压和钻井液导流。2.根据权利要求1所述的海底连续管钻机，其特征在于，所述集成平台(5)设有浮箱(51)、行走装置(52)和固定装置(53)。通过浮箱(51)充放气上浮下沉，通过行走装置(52)定向潜航，通过固定装置(53)与海底紧固。浮箱(51)全密封，由脐带缆提供气源，并实时监测密封性能。3.根据权利要求1或2所述的海底连续管钻机，其特征在于，所述连续管系统(6)包括滚筒(61)、井架(62)、注入头(63)和连续管(64)，滚筒(61)用于存储和释放连续管；井架(62)安装于井口上方，用于固定注入头(63)，并回收动力钻具(7)。4.根据权利要求1-3任一项所述的海底连续管钻机，其特征在于，所述集成平台(6)和连续管系统(7)均采用电驱动，由压缩空气提供浮力。5.根据权利要求1-4任一项所述的海底连续管钻机，其特征在于，所述动力钻具(7)包括钻头(71)、永磁电机(72)和锁定装置(73)，永磁电机(72)一端通过锁定装置(73)与连续管(64)连接，另一端直驱钻头(71)进行钻进作业。作业完成后，锁定装置(73)解锁，永磁电机(72)和钻头(71)可采用绳索投捞回收，实现循