專利名稱：清除海底鉆井鉆中出泥沙的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種方法和裝置，用于清除在海底鉆井期間鉆出的泥沙(cutting)。
背景在地下地層鉆井時，將產(chǎn)生鉆出的泥沙，這些泥沙采用鉆井流體傳輸?shù)降孛嫔稀Ｔ诤Ｉ香@油井和/或者氣井時，在鉆最上部一部分孔時，通常用水作鉆井流體。因此，鉆出的泥沙將形成雜物，并沉積在海底，鉆一口井通常會產(chǎn)生約幾百立方米的鉆出泥沙。
因此需要將鉆出的泥沙運離鉆井，使其不會沉積為大的土堆，這種土堆會妨礙以鉆井或者井口為工作對象的其他工作，并可能損害井的構件。
因為鉆井是開銷很大的操作，所以對運送鉆出泥沙所用設備的操作可靠性和充分的清除能力提出了很高的要求，圍繞鉆井有導流座，鉆桿組配置成穿過該導流座。通過將抽吸軟管連接到這種導流座，可以清除鉆孔期間鉆出泥沙。
先有技術工藝已經(jīng)提出若干種工藝來解決這一問題，例如挪威專利No.302043提出的工藝。這一工藝和其他先有技術工藝的缺點是，能耗很高，而且要求需要從地面單獨供能的大設備。這一結果是需要將大的設備和全部操作人員送到鉆機上，需要大設備例如絞盤機和供電裝置的貯存空間，并且在鉆機夾板上操作這種大設備和操作人員聚集是存在風險的。
另外，先有技術工藝中若干工藝的缺點是，抽吸系統(tǒng)的橫截面是不時變動的，因此包含了發(fā)生堵塞和鉆井臨時停工的風險。眾所周知，可以采用具有偏心噴頭的噴射泵來抽吸沉積物(挪威專利No.312541)。然而該專利對于將沉積物傳送多遠受到嚴格限制。另外，還應當注意到，在鉆井期間，ROV不能運轉，因為清淤設備很靠近鉆桿組。上述專利沒有解決如何構成該設備的問題，使在手邊具有備用單元，或者在手邊總有不同特性的單元。
從例如挪威專利申請No.20014843，已知若干種不同設計的噴射泵，在這種泵中偏心配置一個或多個噴頭，以避免噴射泵堵塞。
眾所周知，為了清淤，可以采用具有兩個入口的抽吸頭，使抽吸頭定位在沉積物的頂部而不會有任何抽吸軟管發(fā)生堵塞的危險(挪威專利申請No.20016361)。
目的本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，以便以有效和只需極少設備的方式，輸送鉆井期間從海底鉆井中鉆出的泥沙。
發(fā)明概要本發(fā)明包括如權利要求1所述的方法和如權利要求10所述的裝置。附屬的權利要求公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明的方法和裝置能用一個和多個ROV向噴射泵提供動力，并在不需要輸送沉積物時，將該一個或多個ROV用于其他方面。為了達到要求的通用性，ROV和噴射泵分別具有個自的管接頭部分，這些管接頭部分最好由ROV操作。在ROV上只安裝一個具有特定連接軟管的水泵，該ROV也可以用于一般的用途。
連接于噴射泵的管子或者軟管系統(tǒng)最好具有恒定直徑，或者至少從入口端到出口端的方向沒有收縮部分，從而消除造成堵塞的障礙物。
本方法的優(yōu)點是，可以在鉆井期間連續(xù)地清除鉆出泥沙，這樣便形成本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例。
為了降低能耗，該噴射泵的出口側設計為橫截面逐漸增加，這種出口通常稱為“擴散口”。
本發(fā)明方法和裝置的另一優(yōu)點是，該方法和裝置包括以ROV為基礎的重量輕的抽吸設備(對應于挪威專利312541)，可以通過受限的(狹窄的)進出通道清除場地的沉積物。因此可以利用ROV的標準電源向水泵供電，該水泵向噴射泵供水。該抽吸單元被設計成不僅能夠出入狹窄的場地，而且還不損害易損部件和設備。
發(fā)明的詳細說明

圖1是示意圖，示出本發(fā)明裝置的實施例。
圖2是本發(fā)明的具有抽吸管的“備用”噴射泵的視圖。
圖3是示意圖，示出本發(fā)明的另一裝置。
圖4是圖1所示的實施例圖，還包括位于噴射泵壓力側的軟管。
圖5示出圖1和4所示實施例的替代實施例。
圖1示意示出組件(單元)1(圈住部分)如何靠近另一單元以及容易連接到該單元，該組件包括其上裝有水泵3、連接軟管4和管接頭第一部分11a的ROV2，該另一單元包括具有抽吸軟管6或者管子的噴射泵5，在此圖中，示出為了從鉆井中將鉆出泥沙抽到與鉆井7隔開一段距離的泥沙堆9上，該軟管6連接于靠近海底8鉆井7上。噴射泵5具有管接頭11的另一部分11b，該部分適合連接于上述管接頭的第一部分11a。
抽吸軟管或者管子6沿其整個長度具有基本上恒定的橫截面，并盡可能配置成直的。該噴射泵5包括直徑基本上恒定的管道，該直徑等于抽吸軟管6的直徑。在所示的實施例中，抽吸泵具有張開的出口端部分10，該出口端部分起擴散口的作用，有利于從可用的動力得到最大的抽吸力。該噴射泵包括一個和若干強力噴頭(未示出)，該噴頭由水泵3供水。本發(fā)明的噴射泵5最好是噴頭配置在外面的那種噴頭，如挪威專利No.312541所述。噴射泵5最好還具有直的噴射管，沿該噴射管對稱配置兩個或多個噴頭，如挪威專利申請No.20014843所述。ROV2/水泵3/連接軟管4構成的組件1利用管接頭11容易連接于噴射泵5，并且如果需要可以容易與該噴射泵脫開。這樣，還可以將ROV用于其他用途。另外，抽吸軟管6適合于用另一管接頭12連接于鉆井7。管接頭11和12最好是這樣一種接頭，使得這些接頭可以由ROV操作，最好由要連接這些管接頭的ROV操作。該管接頭11通常是一般稱作為快速連接管接頭的那種接頭。管接頭11的結構不是太重要的，這種接頭一般包括鎖定部件，在稍許轉動或者軸向運動時，該鎖定部件便可以使連接部分11a和11b彼此密封地鎖定。該鎖定部件通常由配置在ROV上的普通外部機構手操作。第二管接頭12可以與管接頭11相同，或者是另一種管接頭。
噴射泵5由水泵3供水。本發(fā)明方法的中心特征在于僅在需要清除沉積物時，才將通用的ROV連接于噴射泵5。因此同樣的ROV2在不需要清除沉積物時，可以用于其他方面。如果向噴射泵送水的水泵3也配置成可以向配置在抽吸管6入口端上的或者靠近該入口端配置的至少一個噴頭供水，以便反向沖擊在入口開口處可能形成的沉積物，則更為合適。該至少一個噴頭(未示出)也應當配置在軟管或者管子6的外面，從而不限制軟管的橫截面。
噴射泵5通?？梢岳猛ㄓ肦OV2上可用的動力，例如形式為水力的動力。若干操作級別的ROV具有相當于20-30kW的可用水力動力。與需要相比，這是一個相當有限的量。必須設計噴射泵5和軟管6，達到最佳地利用這種量，以便達到可以充分清除產(chǎn)生泥沙量的抽吸力。另外，重要的是抽吸管6中的速度必須高到可以避免泥沙沉淀，并堵塞抽吸軟管6或者選擇性的排放軟管14。圖2示出具有軟管6′的的“備用”噴射泵5′，該噴射泵5′具有管接頭11和12的相應部分11b′12a′。該備用單元可以與圖1所示的單元完全相同，但是該備用單元在直徑和/或者長度方面可以不同于圖1所示的單元。
本發(fā)明方法的優(yōu)選特征是使包含噴射泵5′和抽泵軟管6′的這種備用單元保持在備用狀態(tài)，如果主要單元堵塞或者因為其他原因需要更換該主要單元時，該備用單元可以容易換上去。
處于備用狀態(tài)的備用單元可以放在海底的鉆井口旁邊。另外，可以將一個備用單元或者若干備用單元裝在通過鉆桿組的導流底座上，使得可以快速換上備用抽吸軟管/噴射泵單元。
這些備用單元的特性可以不同于主噴射泵5和抽吸軟管6的特性。例如，抽吸軟管6′的長度可以不同于抽吸軟管6的長度。如果軟管的長度變短，則抽吸能力增大，但是輸送泥沙的距離變短。完全可以保持若干個要用的不同備用單元完全是可能的。
圖3示出具有如圖1所示水泵3、連接軟管4和管接頭11的ROV2如何與另一種類型的設備聯(lián)用。圖3所示的另一種類型設備是噴射泵15，該噴射泵裝有基本上剛性的相對短的接口部分16，該噴射泵用于將沉積物移離通常很難接近的區(qū)域移走，例如從碼頭、橋墩等固定結構13的下面移走。
為了很多目的，抽吸軟管6最好是軟的，因為這種軟管和剛性管相比操作更為簡單，而且它可以更靈活地定位其出口端。抽吸軟管的入口端靠近從鉆井中排出鉆出泥沙的場地。如果鉆桿組配置在導流底座上，則需要將抽吸軟管固定在導流底座上的裝置。應當強調，本發(fā)明的范圍還包括剛性管，剛性的鉸接管或者剛性管和軟管的組合管。
圖4示出本發(fā)明的另一實施例，在此實施例中，排放軟管14配置在噴射泵的出口側或者壓力側，由此可以進一步增加鉆井中鉆出泥沙的輸送距離。在排放軟管的端部，有裝置17，該裝置用于在鉆出泥沙的沙土堆9增大時，移動排放軟管的最外端。和抽吸軟管6一樣，排放軟管14也基本上是剛性管，然而排放軟管的至少一部分最好是軟的。
圖5示出本發(fā)明的再一實施例。這一實施例的具體特征是，利用管接頭12直接將噴射泵單元5連接于鉆井的外殼等，而不用中間的抽吸軟管。和圖4所示的實施例一樣，將鉆出泥沙從噴射泵傳送到沙土堆9的排放軟管14連接于噴射泵。因為ROV等很難靠近鉆井區(qū)域，所以從ROV2上的管接頭11到噴射泵5配置加長的軟管18。
在完成鉆井之后，常常需要在鉆井的旁邊進行修整/清洗，或者需要清除很難接近的沉積物。為此，可以采用也能夠定位在海底的以噴射泵為基礎的清淤機。這種清淤機(或者如果需要一個以上的這種清淤機)可以裝有尖頭形的長抽吸頭，該抽吸頭最好用柔性材料如塑料等制造。因此，可以從很難接近的場所清除沉積物，而不會損害易損構件。該抽吸頭也可以為雙管形式，使得它沒有堵塞管子的危險，即使操作在質密的沉積層上(見挪威專利申請No.20016361)如果需要，不會妨礙采用若干不同的清淤設備。
如果例如要從鉆出泥沙堆上除去沉積物，則最好將抽吸頭定位在土堆的頂部。在這種情況下，抽吸軟管6、6′的入口端最好配置具有兩個輸入開口的抽吸頭，該入口開口彼此垂直隔開一段距離，使得最上面的入口配置成只抽吸水，而最下面的入口開口配置成吸入沉積物和水。這種抽吸頭可以不用管理，不需要控制和監(jiān)視，沒有發(fā)生堵塞的任何危險。
權利要求
1.一種用噴射泵(5)清除海底鉆井期間鉆出泥沙的方法，其特征在于，采用具有牢固固定水泵(3)的ROV(2)，通過連接軟管(4)向噴射泵(5)提供動力，該連接軟管具有管接頭(11)的第一管接頭部分(11a)，該第一管接頭部分適合于連接于噴射泵(5)上的第二管接頭部分(11b)，使得具有水泵(3)、連接軟管(4)和第一管接頭部件(11a)的上述ROV(2)，僅在要清除鉆出泥沙時，連接于該噴射泵(5)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，采用適合于由ROV操作的管接頭(11)。
3.如權利要求1-2所述的方法，其特征在于，在鉆井的同時，從鉆井(7)的頂部清除鉆出泥沙。
4.如權利要求1-3所述的方法，其特征在于，抽吸軟管(6)的入口端用匹配管接頭(12)連接于鉆井開口上的導流底座。
5.如權利要求1-4所述的方法，其特征在于，向噴射泵(5)供水的水泵(3)由ROV(2)的標準電源供電。
6.如權利要求1-5所述的方法，其特征在于，該噴射泵(5)配置在抽吸軟管(6)的出口端。
7.如權利要求1-6所述的方法，其特征在于，排放軟管或者管子(14)連接于噴射泵的出口側，使得可以將泥沙進一步送離鉆井(7)。
8.如權利要求1-5或者7中任一項所述的方法，其特征在于，噴射泵(5)可以用適當?shù)墓芙宇^(12)直接連接于圍繞鉆井(7)的導流底座，同時噴射泵(5)的出口側連接于排放軟管(14)，上述ROV最好用特殊的延伸軟管(18)連接于噴射泵(5)。
9.如權利要求1-8所述的方法，其特征在于，使包括噴射泵(5′)和抽吸軟管(6′)的一個或者多個備用單元(清淤設備)放在鉆井(7)的附近，保持備用狀態(tài)。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，使具有不同長度或者直徑的抽吸軟管(6′)的不同備用單元保持在備用狀態(tài)。
11.一種使用噴射泵清除鉆井(7)中鉆出泥沙的裝置，其特征在于，該裝置包括第一單元(1)和至少一個第二單元，前者形式為具有牢固固定水泵(3)的ROV(2)，該ROV(2)具有連接軟管(4)，該軟管結束于管接頭(11)的第一管接頭部分(11a)，后者包括抽吸軟管(6)和噴射泵(5)，上述噴射泵具有上述管接頭(11)的第二部分(11b)，上述管接頭(11)的上述第一管接頭部分(11a)和上述第二管接頭部分(11b)適合于彼此連接。
12.如權利要求11所述的裝置，其特征在于，噴射泵(5)是一種具有噴射噴頭的噴射泵，該噴頭完全配置在噴射管管孔的外面。
13.如權利要求11-12所述的裝置，其特征在于，在抽吸軟管(6)的入口端，配置具有兩個入口開口的管子或者抽吸頭，其中一個抽吸頭配置成只抽吸水，而另一個配置成抽吸沉積物和水的混合物。
14.如權利要求11-13所述的裝置，其特征在于，該抽吸軟管(6)和噴射泵具有共同的基本上恒定的橫截面。
15.如權利要求11-14所述的裝置，其特征在于，該噴射泵(5)是直線形的噴射泵，具有兩個或多個對稱配置的噴頭。
16.如權利要求11-15所述的裝置，其特征在于，噴射泵(5)的出口端(10)成形為具有逐漸增大的橫截面。
17.如權利要求11-16所述的裝置，其特征在于，在水泵(3)和噴射泵(5)之間的管接頭(11)配置成可以由ROV操作。
18.如權利要求11-17所述的裝置，其特征在于，由泵(3)供水的至少一個噴頭(未示出)配置成靠近抽吸軟管(6)的入口端，以便使反向沖擊的水沖過軟管(6)，從而清洗不時粘在上述入口端的沉積物。
全文摘要
一種用噴射泵(5)、水泵(3)和抽吸軟管(6)清除海底鉆井中鉆出泥沙的方法和裝置，該噴射泵(5)由牢固固定于ROV(2)的水泵(3)提供動力，上述噴射泵(5)是具有外部噴頭的噴射泵，而裝有水泵(3)的上述ROV(2)僅在要清除鉆出泥沙時，連接于該噴射泵。
文檔編號E02F3/88GK1777720SQ200480010873
公開日2006年5月24日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權日2003年4月24日
發(fā)明者T·雅各布森, T·法格沃爾 申請人:弗蘇拉公司