[发明专利]一种井下环空防喷器及其装配工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种在油气田钻井过程中发生井涌、井喷时的防喷技术。

背景技术

在石油勘探和油田开发的各项任务中，钻井起着十分重要的作用，诸如寻找和证实含油气构造，获得工业油流，探明已证实的含油气构造的含油气面积和储量，取得有关油田的地质资料和开发数据，最后将原油从地下取到地面上来等等 无一不是通过钻井来完成的，钻井是勘探与开采石油及天然气资源的一个重要环节，是勘探和开发石油的重要手段。

在钻井过程中，当钻遇油气层时，如果井底压力低于地层压力，地层流体就会进入井眼，大量地层流体进入井眼后，就有可能产生井涌，井喷，甚至着火等，酿成重大事故。因此，在钻井过程中，采取有效措施进行油气井压力控制是钻井安全的一个极其重要的环节。但是，由于高压油气层的压力很难准确预测，尤其是在新的区块打探井时更是如此，因此钻井过程中地层高压油气进入井眼的事情时有发生。以下三种情况下皆有可能发生井涌井喷事故：钻进过程中、起下钻杆过程、空井状态。空井状态发生井喷几率很低，起下钻过程若能控制好起下钻速度，防止过大的抽吸力，是可以有效减少井涌井喷事故发生几率的，而钻进过程中因无法准确预测高压油气层压力，发生井涌井喷的概率最大。

当发现井涌、井喷征兆时，快速高效的进行关井和压井作业是有效减少井喷事故的重要保证。传统的关井作业（国内多用软关井）是：发现井涌后，先打开节流阀，再关闭防喷器，这样对井口装置及环空水击作用小，但由于其关井时间长，地层流体侵入量较大，额外增加的地层流体也会对井口装置及地层有附加压力，会给压井带来困难。

目前，油气田钻井过程中所用的防喷器多安装于井口，在钻进过程中，钻柱近钻头处会安装有箭型止回阀防止钻柱内流体的逆流，而井口防喷器在钻进过程中多用于封隔环空，只有当需要进行剪断钻杆操作时候，才进行全井眼封井。当操作人员在井上发现井下可能的井涌现象后，开启控制系统完成井口防喷器关井作业，以防止井喷事故发生。这类防喷器的动作，必须依靠操作人员的经验和责任心，才可能防止井喷事故发生。如果操作人员的经验不足或者工作时的疏忽，未能及时发现井涌或井喷迹象，就会发生严重的事故。而且传统的井口防喷器在关井作业后，进行的替泥浆压井操作时间长，会导致更多的底层流体侵入井筒内，加大了井下环空压差，从而加大了控制井喷的难度。因此若能发明一种井下环空防喷器随钻柱下入井内，当地面接收到井底井涌井喷信号时候，操作井下环空防喷器封隔环空，而近钻头处的止回阀又能有效的封隔钻柱内，并且在封隔后能够在环空封隔器上方导通钻柱内和环空，以便于后续的替重泥浆压井作业的井下环空防喷器，且采用这种井下环空封隔器配合近钻头止回阀（单向阀）以及早期井涌溢流预警系统，可以达到早发现、早处理的井控指导原则，并且较常规的井控操作更容易进行。

申请号为200910263415.7，公布号为CN101748984A，公布日为2010年06月23日，名称为装于钻柱内的井下自动控制的井下防喷器的中国发明专利申请，公开了一种井下防喷器，该防喷器虽然能够在一定程度上解决井涌时的防喷，但是其结构复杂，组件较多，安装以及更换相对复杂，相应地造成了成本昂贵，且该防喷器在进行防喷后，在不存在压差的情况下，通过弹簧恢复防喷器的原始结构，用于重复利用，若防喷器内外仍然存在压差，则很可能弹簧力小于压差，不能使防喷器恢复重新利用；而且弹簧在多次使用过后，容易损坏，当防喷器使用过程中，弹簧损坏，则防喷器无法恢复，该防喷器不能取出，造成堵塞，不能再次重复使用，反而给后续的操作带来诸多不便。