[发明专利]用于在钻井过程中确保连续循环的装置

说明书

一种用于在钻井过程中确保连续循环的装置(1)包括其中具有轴向通道(2)的管状本体(2)，该管状本体具有由可移除的插塞(5)关闭的侧向开口(3)。一挡板阀被放置在所述管状通道中，该挡板阀的阻断构件能够在横向位置和纵向位置之间移动，在该横向位置，所述阻断构件将所述轴向通道关闭，在该纵向位置，所述阻断构件以压力密闭方式将所述侧向开口(3)关闭。有利地，所述装置(1)包括磁性装置(22)，以对处于所述纵向位置的所述阻断构件(6)产生作用并以预定载荷将所述阻断构件保持在所述纵向位置，并且当超过该预定载荷时，所述阻断构件(6)能够移动到所述横向位置。

技术领域

本发明涉及一种装置，该装置用于在钻井过程中确保连续循环，特别是在将钻柱插入用于碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环。

背景技术

为了简单起见，将具体参照新钻柱的插入步骤来不受限制地进行本公开，同样的考虑也适用于当必须从井移除钻头以例如进行更换时钻柱的移除步骤。

当钻探碳氢化合物井时，需要插入钻柱的过程，以增加钻井深度。

在插入新钻柱期间，必须在整个过程中确保钻探泥浆的连续循环，直到获得了完整的管并且恢复整个液压回路。实际上，已经发现泥浆循环中的压力下降或压力变化导致正被钻探的井中产生相当大的结构应力，这种相当大的结构应力会使在正被钻探的井的未套管结构中产生坍塌。

为了在整个钻探过程中确保钻探泥浆的这种连续循环，并因此在插入新钻柱或移除现有钻柱的步骤期间也确保钻探泥浆的这种连续循环，长期以来就已经提出了一种即使在钻柱的插入或移除期间也确保钻探泥浆稳定循环的装置。

例如，US 3,298,385公开了一种联接装置，该联接装置被设计成确保以上提到的钻探泥浆的连续循环。具体而言，该装置具有：轴向通道，必须确保钻探泥浆轴向流动通过该轴向通道；以及与该轴向通道连通的侧向通道，可以通过该侧向通道供应钻探泥浆的侧向流动。阀装置插入在轴向通道中、位于侧向通道的上游，并且具有能够在不同的极限止动位置之间移动的阻断构件，在所述极限止动位置，该阻断构件将侧向通道或轴向通道安全地关闭。在正常条件下，可移动的阻断构件的自重使其移动靠近用于该阻断构件的座，该座位于所述侧向通道。

关于US 3,298,385的装置，应该注意到，尽管该装置即使在添加新钻柱(即，将新钻柱紧固到设置在装置的轴向通道的上端的螺母螺纹内)期间也能够确保钻探泥浆的连续循环，但它也受若干个技术缺陷的影响，这些技术缺陷已经限制了该装置的实际应用。

特别是，一旦将该装置装配到钻探设备内位于钻柱之间，则可移动阻断构件在轴向通道中的位置无法良好限定。

此外，应该注意的是，从钻头沿着钻柱向上传播的任何振动都可能导致阻断构件捶打在位于侧向通道处的阻断构件上，由此导致阻断构件本身磨损/故障。经常，这种捶打作用还由被引入到轴向通道内的钻探泥浆的湍流引起。

因此，产生了确定地检查阻断构件在轴向通道中的位置的需要。

US 7,845,433提供了一种不同的双关闭布置，即，具有两个不同的阻断构件(例如，所谓的挡板类型)：第一阻断构件被设计成用于将轴向通道关闭以暂时阻止来自轴向通道上方的钻探泥浆的循环，另一个阻断构件被设计成关闭侧向通道以允许位于第一阻断构件下游的轴向通道区段被馈送流过侧向通道的钻探泥浆。

US 7,845,433的装置使用与阻断构件关联的弹簧将阻断构件自身移动到休止位置，以试图消除以上参照US 3,298,385指出的问题。在这方面，仅应当指出的是，通过设置弹簧将阻断构件定位在装置的管状本体中的技术方案相当有问题，这不仅是由于对弹性金属有侵蚀性的钻探泥浆的酸性，而且还因为撞击在弹簧上的钻探泥浆的流动导致弹簧上发生较高磨损水平并且阻碍其操作。