[发明专利]一种液动式双层管双梯度井下防喷阀

说明书

本发明涉及一种液动式双层管双梯度井下防喷阀，该井下防喷阀主要由上接头、下接头，安装于上、下接头之间的中间套管，安装于中间套管上的挤压板，上阀座、下阀座，安装于上、下阀座之间的球阀驱动装置，安装于球阀驱动装置上的过流管，安装于下接头上的胶筒组成。双层管内管封堵结构主要由上、下阀座、球阀、球阀驱动装置组成。球阀驱动装置由驱动滑套、偏心销组成。本发明的有益效果是可实现在发现井底发生井涌、井喷时实现对双层管内外管环空通道、内管通道的可控同时封堵；封堵效果稳定，封堵效果不受井底压力波动影响，保证双层管双梯度控压钻井的安全；在压井完成，井涌、井喷得到控制后，防喷阀可重新开启保证钻井的正常进行。

技术领域

本发明涉及到双层管双梯度控压钻井技术领域，具体涉及一种液动式双层管双梯度井下防喷阀。

背景技术

海洋天然气水合物因其能量密度高，储量巨大而被视为未来主要的的替代能源，是世界能源开发的热点方向，在我国南海蕴藏的丰富的油气及天然气水合物资源，其大多储藏在深水海域中，在此海域内钻井需要面对深水钻井作业压力窗口狭窄、易漏产层、海床疏松表层安全钻进及海底浅层水合物层漏失压力低等难题，而双层管双梯度钻井控压技术有望解决上述问题。

在双层管双梯度控压钻井作业中，钻至浅层气储层时极易发生井侵、溢流甚至井喷等危险工况，如果这些危险工况得不到及时控制，会造成重大人员伤亡、经济损失及环境污染。为了有效避免上述情况发生，需要针对双层管的结构设计一种井下防喷装置，实现对井喷等危险工况的快速响应与控制，从而保障双层管双梯度控压钻井安全作业。

而现有的针对双层管结构的防喷装置存在的问题有：

(1)防喷装置由一组分开的防喷阀构成，分别对双层管环空通道，双层管内管通道进行封堵，使用时需要分别开启，当危险工况发生时，不能够同时对双层管环空、双层管内管通道进行封堵。

(2)现有针对双层管的防喷装置利用的是井喷时与正常钻进时的压力差作为驱动力，需要在内管通道设置具有较大的受力面的分隔板，使内管通道变小，严重影响内管中岩屑的运移。

(3)现有针对双层管的防喷装置利用的是井喷时与正常钻进时的压力差作为驱动力，当井底压力波动时会导致防喷装置时开时闭，会出现封堵不严，封堵效果较差的后果。

(4)传统井底防喷装置在关闭之后无法开启，需要回收更换零部件，使用不够方便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明专利提供一种液动式双层管双梯度井下防喷阀，本发明以液压驱动作为驱动力，同时在中间套管与下接头之间安装有胶筒，利用在海面下放的液压管线连接在中间套管的注入口Ⅰ、注入口Ⅱ、通过改变液压油的注入方式改变球阀驱动装置沿轴向的运动方向，实现球阀的转动，通过改变液压油的注入方式控制胶筒是否受压，进而实现对双层管内管以及双层管内外管环空的同时自主封堵，解决了传统防喷装置需要分别开启、无法同时封堵的问题；同时液压驱动球阀封堵的结构能够在内管中保留足够大的通径供岩屑运移，能够解决传统双层管防喷装置中岩屑运移困难的问题；当球阀完成封堵后，井底压力的波动不会影响双层管内管以及内外层环空通道的封堵效果，解决了现有防喷装置会在井底压力波动时时开时闭，封堵效果较差的问题，当通过压井等方式使井底压力降低之后，改变液压油的注入方式可使防喷阀重新开启，可使钻井继续进行。解决了传统井下防喷装置关闭之后需要手动开启或更换零件的问题，达到可重复使用的目的。