[发明专利]深水油气井套管圈闭空间的压力释放装置

说明书

本发明公开一种深水油气井套管圈闭空间的压力释放装置及其深水油气井完井井身结构。所述压力释放装置包括：能固定安装于所述套管外壁上的主体；所述主体设有通入所述套管内部的腔室；所述主体上设有连通所述腔室与所述圈闭空间的过流通道；设置于所述腔室内的弹性件、阀体及阀座；所述阀体在所述弹性件的作用下封堵所述阀座；所述弹性件施加于所述阀体一初始开启压力；所述阀体在圈闭空间内的压力大于所述初始开启压力时，所述阀体打开所述阀座，从而使圈闭空间与所述套管内部连通；所述阀体在圈闭空间内的压力小于所述初始开启压力时，所述阀体封堵所述阀座，从而使圈闭空间与所述套管内部不连通。

技术领域

本发明涉及深水高温高压油气井测试技术领域，尤其涉及一种采用深水水下井口完井并且具有套管圈闭空间的井身结构设计的一种深水油气井套管圈闭空间的压力释放装置及其深水油气井的完井井身结构。

背景技术

深水油气井井口完井通常采用水下完井方式，其完井工艺与完井方法完全不同于陆上或浅海油气井。深水完井的工艺施工过程中，多层中间套管的水泥返高通常返至泥面以下一定高度，即中间技术套管需要一定长度的自由段，从而致使部分完井液被圈闭在井口密封圈、水泥返高面和中间套管所限定的环形空间。不同于陆地和浅水的干式井口，深水采用水下井口，无法在生产和测试过程中进行环空压力的释放，进而会对井筒完整性带来严重的危害。

当深水油气井测试或生产过程中，高温高压地层流体从油管中流经井筒，加热了各圈闭空间中的圈闭流体，各层套管间的圈闭空间流体受热膨胀而产生的附加压力载荷，易导致套管挤毁、套管涨裂、水下井口上窜、井口密封失效等井下安全事故，给安全生产带来严重隐患。

现有深水圈闭压力控制技术措施主要有：泡沫材料技术、破裂盘技术和固井水泥返高控制技术等。应用破裂盘技术的主要问题是破坏了套管井筒的完整性，应用泡沫材料技术的主要难题是泡沫材料绑缚在套管外壁上，由于泡沫材料本身的强度、且下入过程中要穿过长段的深水隔水管及井下套管，施工过程中易发泡沫材料磨损掉块、整体脱落、下入定位不准等一系列技术难题，增加了深水钻井作业的风险。固井水泥返高控制技术，由于深水固井强度设计的要求而限制了其推广应用范围。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的是提供一种深水油气井套管圈闭空间的压力释放装置及其深水油气井的完井井身结构，以能够有效规避油气井测试过程中，因高温高压地层流体流经井筒而致使套管圈闭空间中产生破坏性附加热应力，从而实现深水高温高压测试过程中的套管多层圈闭环空(圈闭空间)的安全，保障深水井筒的测试完整性。

本发明采用以下技术方案解决以上技术问题：

一种用于套管圈闭空间的压力释放装置，所述圈闭空间位于油气井的井口密封圈、水泥返高面，且位于所述套管外；所述压力释放装置包括：

能固定安装于所述套管外壁上的主体；所述主体设有通入所述套管内部的腔室；所述主体上设有连通所述腔室与所述圈闭空间的过流通道；

设置于所述腔室内的弹性件、阀体及阀座；所述阀体在所述弹性件的作用下封堵所述阀座；所述弹性件施加于所述阀体一初始开启压力；

所述阀体在所述圈闭空间内的压力大于所述初始开启压力时，所述阀体打开所述阀座，从而使圈闭空间与所述套管内部连通；

所述阀体在所述圈闭空间内的压力小于所述初始开启压力时，所述阀体封堵所述阀座，从而使圈闭空间与所述套管内部不连通。

作为一种优选的实施方式，所述弹性件的初始状态为压缩状态。

作为一种优选的实施方式，所述阀座设置于所述腔室的一端；所述阀座具有相背对的第一端及第二端；

所述阀座的第一端的端面设有向第二端延伸的凹槽；所述过流通道与所述凹槽相连通；

所述阀座设置有将所述凹槽的底部与第二端的端面之间贯穿的过流孔；所述阀体能将所述过流孔封堵。