[实用新型]一种机械式井下内外一体防喷器

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气勘探开发过程中封隔井下钻杆内外环空的一种井下内外一体防喷工具，具体而言是一种井控装备。 

背景技术

在石油天然气勘探开发中，若没有可靠的防喷系统，地层流体(油、气、水)一旦失去控制，就会导致井喷失控。无论是钻柱内井喷，还是钻柱外井喷，都有可能造成钻井设备损坏，危及钻井人员安全、破坏油气资源、污染自然环境、导致油气井报废等严重后果。目前，为了实现钻柱内防喷要在钻柱上连接一个内防喷工具，比较广泛应用的内防喷工具包括旋塞阀、浮阀、投入式止回阀、箭型止回阀等，其工作原理均是利用阀芯单向导通功能实现防喷。为了实现钻具外环空的防喷则需要通过井口防喷器组实现，井口防喷器组所组合的防喷器包括单闸板防喷器、双闸板防喷器、环形防喷器以及旋转防喷器等。 

在实际钻井过程中，为了避免井喷、井涌过程的发生，井控工作采取早发现、早处理的指导原则，而面对复杂的地下情况时，时常出现井下已发生井涌、井喷而远在几千米上的井口防喷器组工作出现明显的滞后，增加了井控工作的风险性。井下防喷器作为一个重要的研究方向，前人已做过许多工作，美国专利US4,367,794介绍了一种声控井下防喷器、美国专利US3,941,190介绍了一种投入器具诱发式井下防喷器。上述介绍的井下防喷器由于面对井下恶劣条件下需要配置可靠的声控系统或者需要在严重井喷时投入诱发器具而在实际应用过程中不具备可行性。 

实用新型内容

鉴于上述已有技术存在的缺点和不足之处，本实用新型提供一种井下内外一体防喷器，该防喷器的主要目的是在正常钻进过程中为钻井液的循环提供一通道，在发生井涌、井喷时通过相应的机械装置密封钻杆内环空和钻杆外环空以达到密封高压流体与上部液柱之间的目的，同时在实现钻杆内外密封时，为上部钻杆内外钻井液的循环提供通道以实施压井，达到钻井液液柱静压力与地 层流体压力之间的平衡。 

为了实现本实用新型的目的，设计了一种纯机械式的井下内外一体防喷器，它包括箭型止回阀和外环空封隔器两大部分，箭型止回阀与外环空封隔器通过止回阀阀体与下接头之间的螺纹连接。箭型止回阀包括止回阀阀体、接头体、阀芯弹簧、阀芯、阀座以及阀座螺母，接头体安装在止回阀阀体台阶上，阀芯安装在阀座上，阀芯弹簧环绕着阀芯并紧贴接头体，同时阀座由阀座螺母固定。外环空封隔器包括下接头、解封剪钉、解封剪钉套、卡爪部件、卡爪套、下外套、胶筒座、外套筒、胶筒、内套筒、上外套、座封剪钉、座封剪钉套以及上接头。上外套和内套筒上分别开有钻井液流道口，机械式井下内外一体防喷器在井下的工况有正常钻进、座封循环压井和解封三种。 

正常钻进时，机械式井下内外一体防喷器安装在井下，它需要为下部钻杆传递动力扭矩，传递扭矩的部件包括上接头、上外套、内套筒、下接头以及止回阀阀体。其中内套筒与上外套之间的连接采用销连接，销需要传递较大的力矩以及承受井底钻压，同时在座封过程中还需要将其剪断以实施防喷器的座封。流动的钻井液通过内套筒以及下接头克服阀芯的弹簧力推动阀芯向下移动离开阀座，箭型止回阀开启，钻柱内通道畅通，当钻井液正循环停止或发生溢流、井涌时，在弹簧力和井下内压力的作用下箭型止回阀阀芯上窜回位紧贴阀座，箭型止回阀关闭，封闭钻具内通道。 

座封时，增加钻压，当钻压达到一定值时，座封剪钉被剪断，上部钻柱通过自身重力作用压缩胶筒，使胶筒膨胀并与套管接触产生密封，实现钻杆外环空的防喷。在座封的过程中，外套筒下移，推动卡爪套上的环形牙与卡爪部件上的锁簧咬合，当座封过程完成时，内套筒和上外套上的钻井液流道口重合，钻井液循环通道导通，开始实施后续压井工作。解封时，上提钻柱，解封剪钉被剪断，卡爪部件松动，胶筒在自身回弹力的作用下不再紧贴套管，机械式井下内外一体防喷器实现解封，在上提钻柱解封的过程中，上外套向上移动，在移动到一定距离后，上外套内部的台阶与内套筒上凸起的台阶接触并悬挂下部钻具的重量。凸台与凸台之间的接触设计，使其受力平衡均匀，并能悬挂较大重量的钻具。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的特点：(1)采用了纯机械式的工作原理，结构简单、可靠易实现；(2)具备了在井下对钻杆内外环空实现 密封，达到防喷的功能。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。