一种月池内管柱导向装置及导向方法

技术领域

本发明涉及海洋深水钻井领域，更具体地说，涉及一种月池内管柱导向装置导向方法。

背景技术

在海洋深水钻井中，油气行业常采用隔水管钻井工艺，在海底井口至浮式钻井平台或钻井船之间连接隔水管，钻杆、套管等管柱从隔水管中下入，钻井作业时，管柱不受海流、波浪等影响，相对稳定。在大洋科学钻探或资源勘探等作业施工中，隔水管钻井工艺并不适用，通常采用开路钻井，即钻杆、套管等管柱直接暴露在海水中，在作业期间遇恶劣天气时，受波浪影响，船体起伏、偏移较大，钻柱相对船体就会有较大摆动，过度弯曲造成应力集中，影响钻杆使用寿命，同时在加接管柱时，下部管柱通过卡瓦悬挂在钻台上，与船体仅有单点固定，管柱大幅度摆动导致转盘上部接头晃动，造成丝扣对准与拧卸困难，加大了操作人员的工作难度，影响工作效率，还会给操作人员带来安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种月池内管柱导向装置导向方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种月池内管柱导向装置，该导向装置包括可固定安装于月池辅台车上的基座、可滑动设置于该基座上的第一半筒状导向套、可滑动设置于该基座上的第二半筒状导向套、设置于该基座上用于驱动该第一半筒状导向套靠近或远离第二半筒状导向套的第一驱动装置、设置于该基座上用于驱动该第二半筒状导向套靠近或远离第一半筒状导向套的第二驱动装置，该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套靠拢时可拼接形成导向筒，该导向筒底端呈喇叭筒状，该基座上还设有可用于限制该第一半筒状导向套在该基座上滑动的第一限位装置、以及可用于限制该第二半筒状导向套在该基座上滑动的第二限位装置。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该基座上还设有可在该基座上滑动的第一滑动件和第二滑动件，该第一驱动装置与该第一滑动件连接并驱动该第一滑动件在该基座上滑动，该第二驱动装置与该第二滑动件连接并驱动该第二滑动件在该基座上滑动，该第一半筒状导向套顶端与该第一滑动件固定连接，该第二半筒状导向套顶端与该第二滑动件固定连接。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该第一驱动装置为油缸、气缸或电动伸缩杆，该第二驱动装置为油缸、气缸或电动伸缩杆。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该第一限位装置为第一锁紧油缸，该第一滑动件上设有第一定位孔，在该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套拼接形成导向筒时，该第一锁紧油缸可插入至该第一定位孔内限制该第一滑动件在该基座上滑动；

该第二限位装置为第二锁紧油缸，该第二滑动件上设有第二定位孔，在该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套拼接形成导向筒时，该第二锁紧油缸可插入至该第二定位孔内限制该第二滑动件在该基座上滑动。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该第一滑动件上还设有第三定位孔，在该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套分开时，该第一锁紧油缸可插入至该第三定位孔内限制该第一滑动件在该基座上滑动；

该第二滑动件上还设有第四定位孔，在该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套分开时，该第二锁紧油缸可插入至该第四定位孔内限制该第二滑动件在该基座上滑动。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该导向装置还包括套管补心套筒，该套管补心套筒包括可插入至该导向筒顶端内的第一连接管、以及设置于该第一连接管顶端与该第一连接管连通的第一喇叭管，该套管补心套筒由第一半圆套体和第二半圆套体可拆卸拼接组成。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该第一半圆套体外壁面中部固设有第一连接盘，该第一连接盘可与该第一滑动件可拆卸固定连接；

该第二半圆套体外壁面中部固设有第二连接盘，该第二连接盘可与该第二滑动件可拆卸固定连接。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该导向装置还包括钻杆补心套筒，该钻杆补心套筒包括可插入至该导向筒顶端内的第二连接管、以及设置于该第二连接管顶端与该第二连接管连通的第二喇叭管，该钻杆补心套筒由第三半圆套体和第四半圆套体可拆卸拼接组成；

该第三半圆套体外壁面中部固设有第三连接盘，该第三连接盘可与该第一滑动件可拆卸固定连接；

该第四半圆套体外壁面中部固设有第四连接盘，该第四连接盘可与该第二滑动件可拆卸固定连接。

在本发明所述的月池内管柱导向装置中，该第二连接管内套设有与该第二喇叭管连通的第三喇叭管，该第二连接管内位于该第三连接盘下方设有第五连接盘，该第二连接管内位于该第四连接盘下方设有第六连接盘，该第三连接盘和第五连接盘之间设有与该第三连接盘和第五连接盘可转动连接的第一滚子，该第四连接盘和第六连接盘之间设有与该第四连接盘和第六连接盘可转动连接的第二滚子，该第一滚子和第二滚子均伸入至该第二喇叭管和/或第三喇叭管内。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种月池内管柱导向方法，基于如上述的导向装置，该方法包括：

将钻杆或套管放置于第一半筒状导向套和第二半筒状导向套之间；

控制该第一驱动装置驱动第一半筒状导向套向靠近第二半筒状导向套的方向移动，控制该第二驱动装置驱动第二半筒状导向套向靠近第一半筒状导向套的方向移动；

该第一半筒状导向套和第二半筒状导向套靠拢拼接形成导向筒并套设于钻杆或套管外；

控制该第一限位装置限制该第一半筒状导向套在该基座上滑动，控制该第二限位装置限制该第二半筒状导向套在该基座上滑动；

控制该第一限位装置松开该第一半筒状导向套，控制该第二限位装置松开该第二半筒状导向套；

控制该第一驱动装置驱动第一半筒状导向套向远离第二半筒状导向套的方向移动，控制该第二驱动装置驱动第二半筒状导向套向远离第一半筒状导向套的方向移动；

将钻杆或套管从第一半筒状导向套和第二半筒状导向套之间取出。

实施本发明的月池内管柱导向装置及导向方法，具有以下有益效果：使用本发明的月池内管柱导向装置时，在需要对钻杆或套管进行导向时，可控制第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动第一半筒状导向套和第二半筒状导向套相互靠拢，直至第一半筒状导向套和第二半筒状导向套拼合形成一个导向筒，导向筒套在钻杆或套管外对钻杆或套管进行保护。在恶劣天气环境下，当钻杆或套管出现晃动时，由于导向筒底端呈喇叭筒状，可防止钻杆或套管受波浪影响过度弯曲，避免应力集中，有效保护钻具和作业安全。而在出现紧急情况时，还可控制第一驱动装置和第二驱动装置分别驱动第一半筒状导向套和第二半筒状导向套相互分离，然后将钻杆或套管等钻具快速移开井口中心。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明月池内管柱导向装置的拼合状态结构示意图；

图2是本发明月池内管柱导向装置的分离状态结构示意图；

图3是本发明月池内管柱导向装置的拼合状态俯视结构示意图；

图4是本发明月池内管柱导向装置的分离状态俯视结构示意图；

图5是本发明月池内管柱导向装置中套管补心套筒的分解状态结构示意图；

图6是本发明月池内管柱导向装置中套管补心套筒的拼合状态结构示意图；

图7是本发明月池内管柱导向装置中钻杆补心套筒的分解状态结构示意图；

图8是本发明月池内管柱导向装置中钻杆补心套筒的拼合状态结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1-4所示，在本发明的月池内管柱导向装置第一实施例中，该导向装置100包括可固定安装于月池辅台车200上的基座10、可滑动设置于该基座10上的第一半筒状导向套11、可滑动设置于该基座10上的第二半筒状导向套12、设置于该基座10上用于驱动该第一半筒状导向套11靠近或远离第二半筒状导向套12的第一驱动装置13、设置于该基座10上用于驱动该第二半筒状导向套12靠近或远离第一半筒状导向套11的第二驱动装置14，该第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12靠拢时可拼接形成导向筒15，该导向筒15底端呈喇叭筒状16，该基座10上还设有可用于限制该第一半筒状导向套11在该基座10上滑动的第一限位装置17、以及可用于限制该第二半筒状导向套12在该基座10上滑动的第二限位装置18。

具体的，该喇叭筒状16的顶端相较于其底端更靠近基座10，且该喇叭筒状16的顶端孔径小于该喇叭筒状16的底端孔径。

使用本发明的月池内管柱导向装置100时，在需要对钻杆或套管进行导向时，可控制第一驱动装置13和第二驱动装置14分别驱动第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12相互靠拢，直至第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12拼合形成一个导向筒15，导向筒15套在钻杆或套管外对钻杆或套管进行保护。在恶劣天气环境下，当钻杆或套管出现晃动时，由于导向筒15底端呈喇叭筒状16，可防止钻杆或套管受波浪影响过度弯曲，避免应力集中，有效保护钻具和作业安全。而在出现紧急情况时，还可控制第一驱动装置13和第二驱动装置14分别驱动第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12相互分离，然后将钻杆或套管等钻具快速移开井口中心。

在本实施方式中，为便于第一驱动装置13和第二驱动装置14驱动第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12，该基座10上还设有可在该基座10上滑动的第一滑动件19和第二滑动件20，该第一驱动装置13与该第一滑动件19连接并驱动该第一滑动件19在该基座10上滑动，该第二驱动装置14与该第二滑动件20连接并驱动该第二滑动件20在该基座10上滑动，该第一半筒状导向套11顶端与该第一滑动件19固定连接，该第二半筒状导向套12顶端与该第二滑动件20固定连接。

可以理解的，第一滑动件19在基座10上沿远离或靠近第二滑动件20的直线移动，同样的，第二滑动件20在基座10上沿远离或靠近第一滑动件19的直线移动。该基座10上设有限制第一滑动件19和第二滑动件20沿直线进行滑动的滑道或滑轨等。

具体的，该第一驱动装置13为油缸、气缸或电动伸缩杆，该第二驱动装置14为油缸、气缸或电动伸缩杆。优选的，该第一驱动装置13和第二驱动装置14均为油缸，该油缸第一端与基座10上的固定件可转动连接，该油缸第二端与第一滑动件19或第二滑动件20可转动连接。

进一步的，该第一限位装置17为第一锁紧油缸，该第一滑动件19上设有第一定位孔21，在该第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12拼接形成导向筒15时，该第一锁紧油缸可插入至该第一定位孔21内限制该第一滑动件19在该基座10上滑动。该第二限位装置18为第二锁紧油缸，该第二滑动件20上设有第二定位孔22，在该第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12拼接形成导向筒15时，该第二锁紧油缸可插入至该第二定位孔22内限制该第二滑动件20在该基座10上滑动。

在第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12拼接形成导向筒15时，可控制第一锁紧油缸插入至第一定位孔21内，实现对第一滑动件19的固定。同时还可以控制第二锁紧油缸插入至第二定位孔22内，实现对第二滑动件20的固定。

进一步的，该第一滑动件19上还设有第三定位孔23，在该第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12分开时，该第一锁紧油缸可插入至该第三定位孔23内限制该第一滑动件19在该基座10上滑动。该第二滑动件20上还设有第四定位孔24，在该第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12分开时，该第二锁紧油缸可插入至该第四定位孔24内限制该第二滑动件20在该基座10上滑动。

在第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12分离时，可控制第一锁紧油缸插入至第三定位孔23内，实现对第一滑动件19的固定。同时还可以控制第二锁紧油缸插入至第四定位孔24内，实现对第二滑动件20的固定。

在本发明中，如图5、6所示，该导向装置100还包括套管补心套筒25，该套管补心套筒25包括可插入至该导向筒15顶端内的第一连接管26、以及设置于该第一连接管26顶端与该第一连接管26连通的第一喇叭管27，该套管补心套筒25由第一半圆套体28和第二半圆套体29可拆卸拼接组成。

通过设置第一喇叭管27，同样可以防止钻杆或套管受波浪影响或外力影响过度弯曲，避免应力集中，有效保护钻具和作业安全。

可以理解的，第一喇叭管27靠近第一连接管26的一端孔径小于远离第一连接管26的一端。

为便于套管补心套筒25的拆装和固定，该第一半圆套体28外壁面中部固设有第一连接盘30，该第一连接盘30可与该第一滑动件19可拆卸固定连接。该第二半圆套体29外壁面中部固设有第二连接盘31，该第二连接盘31可与该第二滑动件20可拆卸固定连接。

进一步的，该导向装置100还包括钻杆补心套筒32，该钻杆补心套筒32包括可插入至该导向筒15顶端内的第二连接管33、以及设置于该第二连接管33顶端与该第二连接管33连通的第二喇叭管34，该钻杆补心套筒32由第三半圆套体35和第四半圆套体36可拆卸拼接组成。

如图7、8所示，同样的，为便于钻杆补心套筒32的拆装和固定，该第三半圆套体35外壁面中部固设有第三连接盘37，该第三连接盘37可与该第一滑动件19可拆卸固定连接。该第四半圆套体36外壁面中部固设有第四连接盘38，该第四连接盘38可与该第二滑动件20可拆卸固定连接。

进一步的，该第二连接管33内套设有与该第二喇叭管34连通的第三喇叭管39，该第二连接管33内位于该第三连接盘37下方设有第五连接盘40，该第二连接管33内位于该第四连接盘38下方设有第六连接盘41，该第三连接盘37和第五连接盘40之间设有与该第三连接盘37和第五连接盘40可转动连接的第一滚子42，该第四连接盘38和第六连接盘41之间设有与该第四连接盘38和第六连接盘41可转动连接的第二滚子43，该第一滚子42和第二滚子43均伸入至该第二喇叭管34和/或第三喇叭管39内。

在将钻杆穿过杆补心套筒时，在钻井过程中，钻杆可与第一滚子42和第二滚子43接触，在钻杆旋转时减轻杆补心套筒对钻杆的磨损。

在本发明的另一实施例中，本发明还包括一种月池内管柱导向方法，该方法基于如上述的导向装置，所述方法包括：

步骤S101，将钻杆或套管放置于第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12之间；

步骤S102，控制所述第一驱动装置13驱动第一半筒状导向套11向靠近第二半筒状导向套12的方向移动，控制所述第二驱动装置14驱动第二半筒状导向套12向靠近第一半筒状导向套11的方向移动；

步骤S103，所述第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12靠拢拼接形成导向筒15并套设于钻杆或套管外；

步骤S104，控制所述第一限位装置17限制所述第一半筒状导向套11在所述基座10上滑动，控制所述第二限位装置18限制所述第二半筒状导向套12在所述基座10上滑动；

步骤S105，控制所述第一限位装置17松开所述第一半筒状导向套11，控制所述第二限位装置18松开所述第二半筒状导向套12；

步骤S106，控制所述第一驱动装置13驱动第一半筒状导向套11向远离第二半筒状导向套12的方向移动，控制所述第二驱动装置14驱动第二半筒状导向套12向远离第一半筒状导向套11的方向移动；

步骤S107，将钻杆或套管从第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12之间取出。

在需要对钻杆或套管进行导向时，可控制第一驱动装置13和第二驱动装置14分别驱动第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12相互靠拢，直至第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12拼合形成一个导向筒15，导向筒15套在钻杆或套管外对钻杆或套管进行保护。在恶劣天气环境下，当钻杆或套管出现晃动时，由于导向筒15底端呈喇叭筒状16，可防止钻杆或套管受波浪影响过度弯曲，避免应力集中，有效保护钻具和作业安全。而在出现紧急情况时，还可控制第一驱动装置13和第二驱动装置14分别驱动第一半筒状导向套11和第二半筒状导向套12相互分离，然后将钻杆或套管等钻具快速移开井口中心。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“层叠”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。