[发明专利]一种内外筒结构的水下井口应急解脱封井装置及方法

说明书

本发明涉及一种内外筒结构的水下井口应急解脱封井装置，包括井口模块和隔水管底部模块；井口模块包括：内密封筒；应力短节母端，包括与内密封筒连接的中心筒体和形成于中心筒体外周的短节母扣，且二者间形成环形腔室；封井器，连接于水下井口上且与中心筒体的下端连接；蓄能器，撬装在应力短节母端外围；两位单通阀，设置在环形腔室内且连通蓄能器和封井器的关闭腔；隔水管底部模块包括：外密封筒，可滑动地套设在内密封筒的外部；应力短节公端，亦可滑动地套设在内密封筒的外部，应力短节公端与两位单通阀带压接触；承留阀，连接在应力短节公端内部。本发明可以用于对水下井口进行应急解脱后的井筒压力控制和立管内流体的密封控制。

技术领域

本发明涉及一种海上油气田开发装备，具体是关于一种内外筒结构的水下井口应急解脱封井装置及方法，属于海上油气田钻井、完井、修井作业技术领域。

背景技术

水下井口是海上油气田开发常用的装备，采用水下井口模式开发的油气井在钻井、完井及修井过程中一般都需要采用隔水管建立浮式钻井作业船和水下井口的循环通道，由于浮式钻井作业船在紧急情况下存在定位失效的风险，如果定位失效，钻井作业船发生持续偏离水下井口的情况，可能会对水下井口产生较大的应力载荷，甚至损坏，因此需要在应急情况下实现隔水管与井口的应急解脱，以确保水下井口、隔水管等设备的安全。常规的应急封井装置包括防喷器、电液控制盒、控制管缆、管缆滚筒等大型设备，触发应急解脱功能，需要从平台通过控制管缆传递电或者液信号给水下井口附近的执行机构，启动相关的解脱动作，这种方式是有效的，但是结构复杂，控制逻辑以及控制系统设备复杂，对钻井作业船的承载能力、甲板空间要求较高，而且控制管缆一般都需要随着隔水管一起安装，影响隔水管安装的作业效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种内外筒结构的水下井口应急解脱封井装置，用于对水下井口进行应急解脱后的井筒压力控制和立管内流体的密封控制；本发明的另一个目的是提供一种水下井口应急解脱封井方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种内外筒结构的水下井口应急解脱封井装置，包括连接在水下井口上的井口模块和连接在隔水管底部的隔水管底部模块；

其中，所述井口模块包括：内密封筒，用于形成流体通道；应力短节母端，包括中心筒体和短节母扣，所述中心筒体的内外径与所述内密封筒相同，且所述中心筒体的上端与所述内密封筒的下端连接，所述短节母扣一体形成于所述中心筒体的外周，且所述短节母扣与所述中心筒体之间形成环形腔室；封井器，连接于所述水下井口上且与所述中心筒体的下端连接，用于在应急解脱动作启动时密封所述水下井口；蓄能器，若干所述蓄能器撬装在所述应力短节母端的外围，其内储存动力液；两位单通阀，若干所述两位单通阀设置在所述短节母扣与所述中心筒体之间环形腔室内，且所述两位单通阀通过管线分别连接所述蓄能器和所述封井器的关闭腔，用于控制所述蓄能器与所述封井器的关闭腔的联通和关断；

所述隔水管底部模块包括：外密封筒，可滑动地套设在所述内密封筒的外部；应力短节公端，亦可滑动地套设在所述内密封筒的外部，且所述应力短节公端的上端与所述外密封筒的下端连接，所述应力短节公端的下部形成与所述应力短节母端的短节母扣相配合的短节公扣，且所述短节公扣的下端与所述两位单通阀带压接触；承留阀，连接在所述应力短节公端内部，且所述承留阀上具有弹簧控制的常关密封阀板。

所述的水下井口应急解脱封井装置，优选地，在外所述密封筒的内壁上沿轴向间隔设置若干密封圈，以使所述外密封筒与所述内密封筒之间形成可滑动地密封接触。

所述的水下井口应急解脱封井装置，优选地，所述短节母扣和和短节公扣均采用加厚的锥形结构设计，且在所述短节母扣的内壁和短节公扣的外壁上设置有相配合的定位台阶。

所述的水下井口应急解脱封井装置，优选地，所述内密封筒采用软管材料，所述应力短节母端、外密封筒和应力短节公端均采用钢制结构。

所述的水下井口应急解脱封井装置，优选地，所述封井器为剪切闸板或者剪切密封阀。