一种井内同时下入多根套管的装置、系统及方法与流程

1.本发明涉及钻井套管施工辅助设备技术领域，尤其涉及一种井内同时下入多根套管的装置、系统及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
3.近年来钻井的用途逐渐由单一用途的水井、矿井向多用途井发展；所谓多用途井，指内部设置多根套管的井，井内每根套管均具备独立的物料输送能力且互不干扰，使单一井能够同时进行输送物料、电力，即实现“一井多用”。
4.常规井内下入套管方法，先利用长度大于井口直径的吊卡夹持一根套管，通过绞车提拉吊卡以提起套管，再将套管由井口下放，下放至吊卡抵住井口后即完成一根套管的初步固定；再以相同方式将第二根套管吊起，控制绞车使第一根套管和第二根套管对接，并在对接处施焊使两根套管连为一体，之后撤去第一根套管的吊卡，下放套管整体使第二根套管的吊卡抵住井口，重复吊装及焊接过程，完成套管的逐节下放，最终使各节套管构成整根套管。
5.由于井内下入套管依赖于两个吊卡的交替使用，而单个吊卡体积较大，若直接采用常规方法同时下放多根套管，相邻套管间的吊卡必定在井口处相互堆叠、碰撞，使吊卡取出困难，故常规多套管下放采用完全下放一根套管后再下放另一根套管的方法，各套管无法同步施工，施工效率较差；且钻井口径通常较小，多根套管间易相互挤压，导致套管下放困难；而现有井内同时下入多根管道的装置，如中国发明cn113911910a，公开了一种立井中多根管道同时下放的管道组合单元及管道组合体，此类装置用于同时在井内下放多根小直径管道，而单节小直径管道较为轻巧，并不需要利用吊卡辅助下放，不存在吊卡相互碰撞的问题，故现有井内同时下入多根管道的装置并不适用于套管下放工况。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出了一种井内同时下入多根套管的装置、系统及方法，能够同时下放多根套管，解决临近套管吊卡相互堆叠、碰撞的问题，并避免套管在下放时相互挤压。
7.本发明的第一目的是提供一种井内同时下入多根套管的装置，本发明的一个或多个实施例提供了下述技术方案：一种井内同时下入多根套管的装置，包括支撑装置和底板；所述支撑装置包括卡盘和支撑件；所述卡盘为开设导向孔的平板，卡盘包括上卡盘和下卡盘；所述支撑件连接上卡盘与下卡盘；所述下卡盘与底板抵接，所述底板为开设套管定位孔的板件，卡盘的导向孔和底板的定位孔共同构成供套管穿过的通道。
8.进一步地，上卡盘的导向孔和下卡盘的导向孔对齐。
9.进一步地，所述导向孔包括相互连通的矩形部和扇形部。
10.进一步地，所述支撑件为两端敞开的圆筒，支撑件的侧面开设通槽；所述通槽的宽度大于导向孔矩形部的宽度。
11.进一步地，所述支撑装置还包括加劲板；所述加劲板为安装于支撑件外壁的直板且加劲板与卡盘连接。
12.进一步地，所述加劲板设有多个，多个加劲板围绕支撑件的中心轴等角度布置。
13.本发明的第二目的是提供一种井内同时下入多根套管的系统，包括所述一种井内同时下入多根套管的装置，包括底板和多个支撑装置，多个支撑装置的上卡盘设置高度不同。
14.进一步地，所述底板开设多个套管定位孔，多个套管定位孔围绕底板的几何中心环向平均分布，支撑装置与套管定位孔一一对应。
15.进一步地，多个支撑装置的下卡盘导向孔的开孔均朝向底板的几何中心，相邻支撑装置的下卡盘侧面贴合。
16.本发明的第三目的是提供所述井内同时下入多根套管的施工方法，包括以下内容：将底板覆盖在桩孔上，且使底板的几何中心位于桩孔的中心轴上；通过吊卡吊起第一节套管，使第一节套管对准底板的套管定位孔；下放第一节套管，并在下放过程中安装此套管定位孔对应的支撑装置，使第一节套管的吊卡与支撑装置抵接；按吊装第一节套管的方法吊装其他套管，至底板所有套管定位孔内均穿有套管；通过吊卡吊起另一节套管，将另一节套管与第一节套管连接，取下第一节套管的吊卡；下放另一节套管至其吊卡与支撑装置抵接；按吊装另一节套管的方法吊装其他套管，至所有套管拼接完成；拆除支撑装置，下放套管至目标位置，完成所有套管安装。
17.发明的有益效果1、本发明设有开设多个套管定位孔的底板和与套管定位孔相对应的多个支撑装置，多个支撑装置的上卡盘设置高度不同；当套管下放时，套管吊卡与支撑装置抵接而非常规技术中直接与井口抵接，当多个套管定位孔全部穿入套管后，各套管的吊卡位置均不在同一高度上，故吊卡间不存在相互堆叠、碰撞的问题，使多根套管能够同时、独立的施工，大大提高多用途井的套管施工效率。
18.2、本发明利用底板的套管定位孔与卡盘的导向孔共同构成供套管穿过的通道，为套管之间提供了阻隔，即使多根套管同时下放，套管间也不会相互挤压，避免了常规技术中套管相互挤压的缺陷，确保套管流畅下放。
19.3、本发明所设支撑装置能够自由装卸，不会因设置支撑装置而阻碍套管达到目标位置；且底板留置在井口可对井口产生封堵与保护的作用，即无需另设井口盖板，具有方便施工的特点。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明实施例1中井内同时下入多根套管的装置的支撑装置结构示意图；
图2为本发明实施例1中井内同时下入多根套管的装置的底板结构示意图；图3为本发明实施例2中井内同时下入多根套管的系统的俯视结构示意图；图4为本发明实施例2中井内同时下入多根套管的系统的整体示意图。
22.其中，1.支撑装置；2.底板；3.卡盘；4.支撑件；5.导向孔；6.上卡盘；7.下卡盘；8.套管定位孔；9.加劲板；10.第一支撑装置；11.第二支撑装置；12.第三支撑装置；13.坡口。
具体实施方式
23.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
24.正如背景技术所介绍的，现有井内同时下入多根套管的方法存在吊卡堆叠、碰撞的问题，使多根套管无法同步施工，且多根套管间易相互挤压，导致套管下放困难，本发明提出井内同时下入多根套管的装置、系统及方法。
25.实施例1本发明的一种典型实施方式，如图1-图2所示，提供了一种井内同时下入多根套管的装置。
26.参考图1-图2，本实施例提出一种井内同时下入多根套管的装置，包括支撑装置1和底板2；支撑装置1包括卡盘3和支撑件4；卡盘3为开设导向孔5的平板，卡盘3包括上卡盘6和下卡盘7；支撑件4连接上卡盘6与下卡盘7；下卡盘7与底板2抵接，底板2为开设套管定位孔8的板件，卡盘3的导向孔5和底板2的套管定位孔8共同构成套管穿过的通道。
27.为了方便套管穿过套管定位孔8，在套管定位孔8朝向支撑装置1的一侧孔口处设有坡口13，坡口13为环绕套管定位孔8孔口设置的带有倾斜角度的倾斜面，能够使得在套管插入时对套管进行导向，使套管更易于穿过套管定位孔8。
28.在本实施例中，底板2为矩形板，卡盘3为开设导向孔5的扇形板；导向孔5包括相互连通的矩形部和扇形部，导向孔5的对称轴与卡盘3的对称轴共线；通过将导向孔5的开口端设置成矩形，使支撑装置1能够由套管的矩形部套入，使弧形部贴合套管；在套管安装完毕后仅需沿矩形部的开设方向将支撑装置1推出即可使支撑装置1脱离套管；为便于生产，本实施例所使用的卡盘3的尺寸均相同。
29.在本实施例中，支撑件4为两端敞开的圆筒，支撑件4的侧面开设通槽；通槽的宽度大于导向孔5的矩形部的宽度；上卡盘6和下卡盘7分别焊接在支撑件4的两端，且上卡盘6的导向孔5和下卡盘7的导向孔对齐，并保证支撑件4不遮挡两卡盘导向孔形成的通道；当然，支撑件4也可以是多根间隔布置的直杆，只需保证上卡盘6与下卡盘7平齐即可。
30.考虑到支撑装置1需要承载整根套管的重量，为了提高支撑装置1的强度，支撑件4的侧面设有加劲板9；加劲板9为安装于支撑件4外壁的板条且加劲板9与卡盘3连接；当支撑装置1承重时，加劲板9能辅助支撑件4提供对套管的轴向支撑；为提高支撑效果，加劲板9设有多个，多个加劲板9围绕支撑件4的中心轴等角度布置。
31.实施例2本实施例提供一种井内同时下入多根套管的系统，如图1-图4所示，利用实施例1所述一种井内同时下入多根套管的装置。
32.以井内同时下入三根套管的系统为例，参考图1-图4，包括底板和三个支撑装置1，
三个支撑装置1分别为第一支撑装置10、第二支撑装置11和第三支撑装置12，三个支撑装置1的上卡盘6设置高度不同；具体的，第一支撑装置10的上卡盘与第二支撑装置11的上卡盘设置高度之差等于吊卡的高度，第二支撑装置11的上卡盘与第三支撑装置12的上卡盘的设置高度之差等于吊卡的高度。
33.通过将上卡盘6设置在不同的高度，能够使吊卡抵接上卡盘6后处于不同高度的平面上，与常规下放套管方法中令所有吊卡抵接井口相比，本实施例在同时穿入多根套管后各套管的吊卡不存在接触，解决了常规技术中因吊卡相互堆叠、碰撞而无法同时下放套管的缺陷；且使各套管吊卡处于不同高度，也便于吊卡在抵接卡盘3后转动调整位置，防止吊卡在拆换时碰撞其他支撑装置或吊卡。
34.以吊卡高度作为支撑装置1的高差，则是考虑到过高的支撑装置1存在拆装不便的问题，应尽可能控制支撑装置1高度；在本实施例中，上卡盘6设置高度最低的第一支撑装置10仅保留了上卡盘，以大幅减少加工难度及拆装支撑装置1时的人工负担。
35.为同时穿过多根套管，底板2开设多个套管定位孔8，多个套管定位孔8围绕底板的几何中心环向平均分布，支撑装置1与套管定位孔8一一对应；多个支撑装置1的卡盘的导向孔5均朝向底板的几何中心，相邻支撑装置的下卡盘7侧面贴合；多个套管定位孔8与同一个圆内切，当底板几何中心对齐桩孔的中心轴后，多个套管定位孔8均处于桩孔垂直投影的范围内。
36.在本实施例中，套管定位孔8开设三个，三个套管定位孔的中心连线呈等边三角形；三个支撑装置1的下卡盘7相互贴合，使第一支撑装置10、第二支撑装置11和第三支撑装置12呈“品”字型；通过平均分布套管定位孔8，保证相邻套管定位孔8的间隔相同，为套管之间提供了阻隔，即使多根套管同时下放，套管间也不会相互挤压，避免了常规技术中套管相互挤压的缺陷，确保套管流畅下放。
37.通过第一支撑装置10、第二支撑装置11和第三支撑装置12的下卡盘相互贴合，使三个支撑装置彼此互为支撑，当套管下放过程中不慎碰撞某一支撑装置时，其他支撑装置能够约束被碰撞支撑装置的位移，从而避免支撑装置安装位置出现偏差，保证套管下放的精度。
38.实施例3本实施例提供一种井内同时下入多根套管的方法，利用实施例2中所述井内同时下入多根套管的系统，包括以下内容：以井内同时下入三根套管的方法为例；首先，将底板2覆盖在桩孔上，使底板2的几何中心位于桩孔的中心轴上，即令底板上三个套管定位孔8位于桩孔垂直投影的范围内。
39.将吊卡套设在第一节套管上，利用绞车提起套管，控制绞车将套管对准一个套管定位孔；下放第一节套管，下放过程中由套管的一侧穿入第一支撑装置10，下放完成后第一节套管的吊卡抵接第一支撑装置10。
40.将吊卡套设在第二节套管上，利用绞车提起套管，控制绞车将套管对准一个套管定位孔；下放第二节套管，下放过程中由套管的一侧穿入第二支撑装置11，下放完成后第二节套管的吊卡抵接第二支撑装置11。
41.将吊卡套设在第三节套管上，利用绞车提起套管，控制绞车将套管对准一个套管定位孔；下放第三节套管，下放过程中由套管的一侧穿入第三支撑装置12，下放完成后第三
节套管的吊卡抵接第三支撑装置12。
42.将吊卡套设在第四节套管上，利用绞车将第四节套管与第一节套管对接，再将对接后的两节套管焊接成整体；利用第四节套管的吊卡向上提拉两节套管，使第一节套管的吊卡脱离第一支撑装置；拆卸第一节套管的吊卡，并下放套管至第四节套管的吊卡抵接。
43.第二节套管则采用与第一节套管相同的下放方法，以此类推，使三根套管的各个管节逐步拼接并下放入井，直至全部管节拼接完毕。
44.管节拼接完毕后，利用绞车逐一吊起整根套管并拆除支撑装置，下放整根套管至目标位置，完成所有套管的安装。
45.考虑到现场工作面较为紧凑，本实施例采用三根套管穿插施工的方式实现同时下放，当然，在施工场地允许的条件下，也可以同步施工三根套管，实现同步、同时下放多根套管，具有极高的套管施工效率。
46.本实施例所提供的支撑装置能够自由装卸，不会因设置支撑装置而阻碍套管达到目标位置；可以理解的是，本实施例中套管下放、上提过程中可能发生吊卡与临近支撑装置的碰撞，此时只需转动吊卡即可避让临近支撑装置；且本实施例所设底板可以留置在井口，对井口产生封堵与保护的作用，无需另设井口盖板，具有方便施工的特点。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，包括支撑装置和底板；所述支撑装置包括卡盘和支撑件；所述卡盘为开设导向孔的平板，卡盘包括上卡盘和下卡盘；所述支撑件连接上卡盘与下卡盘；所述下卡盘与底板抵接，所述底板为开设套管定位孔的板件，卡盘的导向孔和底板的定位孔共同构成供套管穿过的通道。2.如权利要求1所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，上卡盘的导向孔和下卡盘的导向孔对齐。3.如权利要求1所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，所述导向孔包括相互连通的矩形部和扇形部。4.如权利要求1所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，所述支撑件为两端敞开的圆筒，支撑件的侧面开设通槽；所述通槽的宽度大于导向孔矩形部的宽度。5.如权利要求4所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，所述支撑装置还包括加劲板；所述加劲板为安装于支撑件外壁的直板且加劲板与卡盘连接。6.如权利要求5所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，所述加劲板设有多个，多个加劲板围绕支撑件的中心轴等角度布置。7.一种井内同时下入多根套管的系统，包括权利要求1-6任一项所述的一种井内同时下入多根套管的装置，其特征是，包括底板和多个支撑装置，多个支撑装置的上卡盘设置高度不同。8.如权利要求7所述的一种井内同时下入多根套管的系统，其特征是，所述底板开设多个套管定位孔，多个套管定位孔围绕底板的几何中心环向平均分布，支撑装置与套管定位孔一一对应。9.如权利要求7所述的一种井内同时下入多根套管的系统，其特征是，多个支撑装置的下卡盘导向孔的开口均朝向底板的几何中心，相邻支撑装置的下卡盘侧面贴合。10.一种井内同时下入多根套管的方法，利用权利要求7-9任一项所述的井内同时下入多根套管的系统，其特征是，包括以下内容：将底板覆盖在桩孔上，且使底板的几何中心处于桩孔的中心轴上；通过吊卡吊起第一节套管，使第一节套管对准底板的套管定位孔；下放第一节套管，并在下放过程中安装此套管定位孔对应的支撑装置，使第一节套管的吊卡与支撑装置抵接；按照吊装第一节套管的方法吊装其他套管，至底板所有套管定位孔内均穿有套管；通过吊卡吊起另一节套管，将另一节套管与第一节套管连接，取下第一节套管的吊卡；下放另一节套管至其吊卡与支撑装置抵接；按照吊装另一节套管的方法吊装其他套管，至所有套管拼接完成；拆除支撑装置，下放套管至目标位置，完成所有套管安装。

技术总结
本发明提供了一种井内同时下入多根套管的装置、系统及方法，涉及钻井套管施工辅助设备技术领域，包括支撑装置和底板；所述支撑装置包括带有导向孔的卡盘和连接卡盘的支撑件，所述底板上开有数个套管定位孔，支撑装置设有多个，多个支撑装置与套管定位孔对应安装，且支撑装置高度不同；套管下放时，套管吊卡与卡盘抵接，使各套管的吊卡位置均不在同一高度上，故吊卡间不存在相互堆叠、碰撞的问题，使多根套管能够同时、独立的施工；且利用底板的套管定位孔与卡盘的导向孔共同构成供套管穿过的通道，为套管之间提供了阻隔，即使多根套管同时下放也不会相互挤压；本发明所设支撑装置能够自由装卸，不会因设置支撑装置而阻碍套管达到目标位置。达到目标位置。达到目标位置。


技术研发人员：肖军 魏善明 张晴 赵济同 王少娟 韩昱 蒋杰 于晓阳 蒋磊 袁兴旺 张小虎
受保护的技术使用者：山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队（山东省地矿工程勘察院）
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/10/8