[实用新型]适用于机械式井下套管阀的保护滑套的起出专用工具

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油天然气钻探井下工具技术领域，主要应用于欠平衡钻井、完井施工作业。 

背景技术

欠平衡钻井过程中，由于钻井液液柱压力小于储层流体压力，钻井液就不会渗入而污染储层，这样就使储层得到最大限度的保护，从而有效提高了单井产量。与此同时，在欠平衡作业过程中，由于钻井液液柱的压力无法平衡储层流体压力，井筒内存在一定的压力，因此起钻过程中，当钻柱提至井筒上部，钻柱重量不足以克服井筒对其产生的上顶力（即管轻）时，钻柱即会被顶出井口；下钻过程中，钻柱重量不足又将导致其无法下井。为了解决该问题，现有技术中使用了不压井起下钻装置和井下套管阀。 

不压井起下钻装置安装在钻台上，通过自身机构卡住钻台上部的钻柱，并对钻柱施加适当的力以平衡井筒内的上顶力，从而解决了欠平衡起下钻的问题。但不压井起下钻装置体积较大，安装及操作程序比较复杂，起下钻时间较长，造成整个作业速度较慢，钻井成本较高且安全风险较大，且不适应于异形管串，因此其推广应用受到了一定的限制。 

井下套管阀是一种安装于套管的截止阀，可作为技术套管的组成部分下入至钻柱失重点以下的位置，并固于井中。欠平衡钻井过程中需要起钻时，首先将钻柱带压提至套管阀上部，然后关闭套管阀，隔绝底部储层压力，套管阀上部井筒内的压力就会消失，此时作用在钻柱上的上顶力也随之消失，可按照常规方法进行起钻。当需要进行下钻作业时，首先将钻柱下至套管阀上部位置，然后打开套管阀，再按照常规方法进行下钻。可见套管阀不但能满足欠平衡状态下起下钻的要求，而且安装简单，操作方便，是实施欠平衡钻井的理想装备。 

套管阀按照开关控制方式可分为液压控制形式套管阀和机械控制形式套管阀。专利US2005/0230118 A1和US007255173B2描述的是威德福研制的液压控制形式套管阀，该种套管阀在使用的过程中，多次遇到液压管线故障的问题，液压管线一旦出现故障，舌板的打开和关闭就无法进行控制，欠平衡钻井就需要终止。液压式套管阀的井下安装位置还要受液压管线长度的限制。 

专利US006343658B2描述的是哈利伯顿研制的机械控制形式套管阀，该种套管阀是通过预先安装在钻头上部的专用工具进行开关控制，当带有专用工具的钻柱提起至套管阀位置时，工具会自动将套管阀关闭；当带有专用工具的钻柱下放至套管阀位置时，工具会自动将套管阀打开。与液压控制形式相比，机械控制形式套管阀不需要地面液压系统、管线和接头护线装置、简化了设备、方便了操作，同时避免了液压管线故障而影响正常钻井作业的问题，且其井下位置可根据工艺需要来安装。但与此同时，该种结构类型套管阀存在一定缺陷：①钻头进入套管阀内后，钻头上部的工具才能打开或关闭套管阀，因此钻头很容易刮、磨套管阀内的一些元件和机构，进而影响套管阀使用寿命和可靠性；②当关闭的套管阀下部井筒压力过大,或者安装在钻柱工具上的剪切螺钉在下钻过程中损坏时,会出现套管阀还没被打开，螺钉就剪断的情况,那么钻头会强行顶开阀板,就会造成阀板损坏以及由于没有开关套的支撑而卡住钻具的后果；③设计的阀体零件较多，结构复杂，且整个工具在运行过程中对单一零件的可靠性要求很高，如果任一零件性能达不到设计要求或在使用前就被钻具损坏，则可能造成整个阀体部件的功能完全丧失的问题；④由于套管阀的开启和关闭是靠一个运动部件来完成的，采用常规的固井方式时水泥浆会将运动部件固定住而使套管阀失效，因此需要采用内管注水泥法这一特殊固井工艺来取代常规的固井方法，这样又加大了作业成本。因此研制一套能够克服上述缺点的机械式套管阀显得尤为必要。 

实用新型内容

本实用新型旨在针对现有的液压式套管阀技术不能摆脱地面液压控制的限制，而国外的机械式套管阀结构复杂、可靠性低、钻头易刮磨阀体内壁、容易卡钻，造成操作工具不能有效地打开或关闭套管阀以及固井困难等一系列的技术问题，提供了一种结构简单、易于操作的适用于机械式井下套管阀的保护滑套的起出专用工具，与该专用工具匹配的机械式井下套管阀在下入井下时阀体内安装有一个保护套，该保护套可以使阀板保持打开状态，并在采用常规固井方法固井时起到保护阀芯的作用；同时与本套管阀配套的开关工具采用剪切螺钉外嵌连接开关滑套的结构，在操作过程中可以有效的解决钻头刮磨阀体以及阀板卡钻的问题，并采用多层剪切螺钉结构设计，提高了工具操作的可靠性。 

本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：