一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法技术

本发明专利技术涉及一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，起钻包括如下步骤：步骤1：井内设置立根和临时连接钻杆；步骤2：地面液压吊卡夹持立根，以将立根固定悬持住；步骤3：下放顶驱液压吊卡至低位，扣住临时连接钻杆；步骤4：上提顶驱液压吊卡，受力后松开地面液压吊卡，地面液压吊卡移离井口；步骤5：顶驱液压吊卡提起立根；步骤6：待立根的最上端的钻杆的上接头提升至相应高度后，再次将地面液压吊卡移入并将立根接头夹持；步骤7：顶驱液压吊卡下放释放钻柱重量，地面液压吊卡承载重量；步骤8：顶驱液压吊卡上提立柱。本发明专利技术提高钻柱承载能力，改变承载点，解决了切换动力吊卡的难题，减少卡瓦夹持对钻柱伤害以及解决了上扣困难的问题。

A method of drilling string suspension in deep ocean drilling

【技术实现步骤摘要】
一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法
本专利技术涉及海洋钻柱悬持方法
，具体涉及一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法。
技术介绍
海洋(大洋)钻探钻井作业通常是直井为主，取芯以绳索取芯方式为主，为了满足绳索取芯的要求，通常采用大口径的钻具进行钻井取芯作业，为了钻穿莫霍面，实现地学科学家的梦想，钻井垂直深度可达11000米，整个钻具重量超过450吨。在海域深水深钻的作业工况中，每次起下钻及钻进作业，对钻具悬持方法和工具都提出很大的挑战，目前使用的是卡瓦式和液压双吊卡切换两种悬持方法，但这两种方法均不能满足高效安全深水深部钻井作业要求。对于卡瓦方式，常用的是具有三面锥面的卡瓦进行悬持，卡瓦内壁上布满卡瓦牙，通过卡瓦牙夹持钻柱而实现钻柱悬持，通常应用于常规油气钻探。由于在海洋深部钻探中，钻柱很重，导致钻柱的所受的横向力量很大，从而使得卡瓦牙对钻柱产生更深的齿痕，长期采用卡瓦方式，齿痕越来越深，缩短钻柱的使用寿命，甚至会挤毁钻柱。而对于手动双吊卡方式，通常应用于陆地钻探钻井作业，采用双手动吊卡，虽然承载能力大幅度提高了，也能够保护接头，但目前手动双吊卡方式只能适应于陆地自动化很低的陆地钻机，借助陆地钻机并配合使用人工扣吊卡，在目前自动化的海上平台和钻井船均无法使用。而像日本地球号钻探船采用液压双吊卡方式，但是其每次下钻以及接柱都需要切换液压管线及吊卡，接头故障多，容易导致液压油泄漏，同时切换吊卡的效率较低。同时而且使用双吊卡，导致接头位置较低，需要配有专用的上扣工具。因此，目前还没有一种很好能够适应于海洋深部钻探作业的钻柱悬持方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的提供一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，其能够解决海洋钻探钻井作业钻柱悬持的问题。实现本专利技术的目的的技术方案为：一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，包括如下步骤：步骤1：井内由立根及临时连接钻杆组成，每个一个立根至少由三个钻杆组成，各个钻杆依次首尾连接，并在立根的最上端预接一个临时连接钻杆；步骤2：地面液压吊卡夹持立根，以将立根固定悬持住，地面液压吊卡位于转盘上；步骤3：下放顶驱液压吊卡至低位，通过顶驱液压吊卡扣住立根顶部的临时连接钻杆；步骤4：上提顶驱液压吊卡，待顶驱液压吊卡受力后，随后松开地面液压吊卡，立根从地面液压吊卡松脱；步骤5：并将地面液压吊卡移开后，顶驱液压吊卡提起立根；步骤6：待立根的最上端的钻杆的上接头提升至相应高度后，再次将地面液压吊卡移入至井口处，并通过地面液压吊卡再次将立根接头夹持:步骤7：顶驱液压吊卡下放释放钻柱重量后，地面液压吊卡受力后，卸开钻杆接头；步骤8：顶驱液压吊卡上提立柱，排管机抓住钻杆后，液压吊卡打开，排管机移立柱至立根盒处存放。进一步地，所述步骤8之后，还包括如下步骤：顶驱液压吊卡打开后再次下放至可以夹持立根的相应高度，并夹持下一根立根，然后重复所述步骤3-步骤8进行起钻。本专利技术的有益效果为：1.使用临时连接钻杆方式，提高钻柱承载能力，改变承载点，解决了切换动力吊卡的难题；2.使用地面吊卡方式进行支撑和夹持钻柱，减少常规动力卡瓦及手动卡瓦夹持对钻柱伤害；3.使用轨道式动力吊卡，提高系统自动化，增加安全系统及提高工作效率；4.可以解决双吊卡导致接头过低，上扣困难的问题。附图说明图1-图6为本专利技术的悬持过程中各个状态示意图；其中，1-吊环、2-顶驱液压吊卡、3-地面液压吊卡、4-滑移架、5-转盘。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方案，对本专利技术做进一步描述。如图1至图6所示，一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，包括如下步骤：步骤1：井内设置立根和临时连接钻杆，并在立根的最上端(也即顶部)预接一个短钻杆，预接短钻杆后的立根竖立存放在井架的存放区上，井架位于作业井的井口正上方，短钻杆的长度通常小于钻杆的长度，可以采用螺纹上扣方式将短钻杆预接在立根的顶部。一个立根通常至少由3-4个钻杆依次连接而成。钻杆包括杆体和分设在杆体两端的公接头和母接头，分别记为上接头和下接头，通过公接头和母接头可以在当前钻杆的上端和下端分别连接另一个钻杆，从而将各个钻杆依次连接而成，形成一个立根。该短钻杆也即是当作临时连接钻杆，其结构与钻杆相同，只是长度更短，起到临时连接和吊起各个钻杆的作用。步骤2：通过排管机将井架上的立根移动至井口上方，并将立根穿过设置在井口上的转盘5后送入钻井中，紧接着通过设置在转盘5上的地面液压吊卡3夹持立根，以将立根固定悬持住，以支撑立根的重量。步骤3：通过吊环1与顶驱连接的顶驱液压吊卡2扣住立根顶部的短钻杆，上提顶驱液压吊卡2，待顶驱液压吊卡2受力后，随后松开地面液压吊卡3，立根从地面液压吊卡3松脱，并将地面液压吊卡3移动至安全区域，以将地面液压吊卡3从井口上方的转盘5移至别处，可通过滑移架4将地面液压吊卡3移动至安全区域内。待移开地面液压吊卡3后，顶驱液压吊卡2提起立根后，并将立根下钻，直至立根最上端的钻杆的上接头距离转盘5高度在预设高度范围内，则停止下钻，预设高度通常设置为150CM(厘米)，也即下放顶驱液压吊卡2至低位，通过顶驱液压吊卡2扣住立根顶部的临时连接钻杆。步骤4：待立根的最上端的钻杆的上接头提升至相应高度后，再次将地面液压吊卡3移入至井口上方的转盘5处，并通过地面液压吊卡3再次将立根夹持住，也即通过地面液压吊卡3扣住立根。随后，顶驱释放重量，顶驱液压吊卡2打开，以将当前立根从顶驱液压吊卡2中脱离，也即顶驱液压吊卡2下放释放钻柱重量后，地面液压吊卡3受力后，卸开钻杆接头，当前立根被下钻打入钻井中。顶驱液压吊卡2打开后再次被上提至可以夹持立根的相应高度，并夹持下一根立根，顶驱液压吊卡2上提立柱，排管机抓住钻杆后，顶驱液压吊卡2打开，排管机移立根至立根盒处存放，随后重复上述步骤进行下钻。为了实现上述钻柱悬持方法，需要借助一套对应的钻柱悬持系统，如图1-图6所示,图1-图6也正是钻柱悬持步骤的过程。所述钻柱悬持系统包括顶驱、顶驱液压吊卡2、地面液压吊卡3、转盘5和滑移架4，转盘5用于作为钻井作业的钻台面，转盘5直接铺设固定在井口上方，滑移架4设置在转盘5上，地面液压吊卡3直接设置在滑移架4上，滑移架4用于移动地面液压吊卡3，以使得地面液压吊卡3靠近和远离井口，从而使得地面液压吊卡3能够夹持和解除夹持穿过井口的立根。转盘5的上方设置有顶驱液压吊卡2，顶驱液压吊卡2通过吊环1与顶驱连接，顶驱液压吊卡2用于夹持和提取立根，顶驱用于通过顶驱液压吊卡2将立根下钻至井内。本专利技术使用短钻杆方式，提高钻柱承载能力，改变承载点，解决了切换液压吊卡的难题。现有双吊卡提下钻方式为地面液压吊卡和顶驱液压吊卡交替使用，切换吊卡时需要拆卸吊环、液压吊卡油管，操作繁琐。而采用短钻杆后，顶驱液压吊卡为顶驱专用，地面液压吊卡为钻台面转盘处专用，无需进行切换。本专利技术使用地面吊卡方式进行支撑和夹持钻柱，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：井内设置立根和临时连接钻杆，每个一个立根至少由三个钻杆组成，各个钻杆依次首尾连接，并在立根的最上端预接一个临时连接钻杆；/n步骤2：地面液压吊卡夹持立根，以将立根固定悬持住，地面液压吊卡位于转盘上；/n步骤3：下放顶驱液压吊卡至低位，通过顶驱液压吊卡扣住立根顶部的临时连接钻杆；/n步骤4：上提顶驱液压吊卡，待顶驱液压吊卡受力后，随后松开地面液压吊卡，立根从地面液压吊卡松脱；/n步骤5：并将地面液压吊卡移开后，顶驱液压吊卡提起立根；/n步骤6：待立根的最上端的钻杆的上接头提升至相应高度后，再次将地面液压吊卡移入至井口处，并通过地面液压吊卡再次将立根接头夹持；/n步骤7：顶驱液压吊卡下放释放钻柱重量后，地面液压吊卡受力后，卸开钻杆接头；/n步骤8：顶驱液压吊卡上提立柱，排管机抓住钻杆后，液压吊卡打开，排管机移立柱至立根盒处存放。/n

【技术特征摘要】
1.一种海洋深部钻探钻井作业钻柱悬持方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：井内设置立根和临时连接钻杆，每个一个立根至少由三个钻杆组成，各个钻杆依次首尾连接，并在立根的最上端预接一个临时连接钻杆；
步骤2：地面液压吊卡夹持立根，以将立根固定悬持住，地面液压吊卡位于转盘上；
步骤3：下放顶驱液压吊卡至低位，通过顶驱液压吊卡扣住立根顶部的临时连接钻杆；
步骤4：上提顶驱液压吊卡，待顶驱液压吊卡受力后，随后松开地面液压吊卡，立根从地面液压吊卡松脱；
步骤5：并将地面液压吊卡移开后，顶驱液压吊卡提起立根；

【专利技术属性】
技术研发人员：黄芳飞，叶建良，许本冲，曹黎，唐军，于亮，朱永兵，熊亮，陈爱华，陈宋英，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东;44