CN101975037A - 修井液正反循环转换方法及其井下正反循环转换装置 - Google Patents

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郭洪金
马世俊
游兴友
王云利
张清华
张林朋
李业峰
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Sinopec Shengli Oilfield Co Xianhe Oil Production Plant
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Abstract

本发明公开的是石油工业修井作业使用的修井液正反循环转换方法及其井下正反循环转换装置，当需要方钻杆驱动修井时使用，使修井液在井下完成正反循环，方便施工，提高作业效率。修井液正反循环转换方法是使用钻具向井下泵入修井液，通过井下正反循环转换装置进入套管环空或从套管环空泵入修井液通过井下正反循环转换装置从钻具内返出，让修井液在井下完成正、反循环的转换。本循环转换装置包括双向流道中心管、上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成，将上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成依次连接，安装在双向流道中心管的外面。将方钻杆在井口的密封转化为井下井筒内的循环密封，并为修井液提供正、反循环方式。

Description

修井液正反循环转换方法及其井下正反循环转换装置
技术领域
本发明涉及石油工业的修井作业技术和设备，特别是修井液正反循环转换方法及其井下正反循环转换装置，当需要方钻杆驱动修井时使用，使修井液在井下完成正反循环，方便施工，提高作业效率。
背景技术
油田井下油水井大修方钻杆驱动作业时的修井液循环，没有很好的井口密封装置，大多采用正循环，即从方钻杆泵入，直通井下，再从钻杆与套管环空上返至井口，正循环冲刺力强，携带能力差，不利于井下碎屑或砂粒等大颗粒上返，容易造成卡钻事故。尤其是在方钻杆驱动套磨铣大直径工具时，需要建立反循环，避免正循环井下碎屑或砂粒等大颗粒造成卡钻事故。由于没有很好的井口密封装置建立反循环十分困难，都是采用正循环。如果采用方钻杆旋转自封装置建立反循环，旋转密封效果极不理想，方钻杆旋转自封胶芯过盈配合密封，无轴向辅助密封，井口密封极不可靠。同时，倒换旋转自封装置需要来回拆卸井口连接螺栓，倒换安装极不方便。旋转自封装置体积大且笨重，造价高，应用效果较差，现场应用并不广泛。现场需要一种在方钻杆驱动大直径工具套磨铣时，为修井液建立反循环的技术和装置。
发明内容
本发明的目的是提供修井液正反循环转换方法及其井下正反循环转换装置，用于油田井下作业方钻杆驱动修井时的修井液的循环转换，使反冲洗循环方便可行。解决方钻杆密封困难和正循环时容易造成卡钻事故的问题。
本发明的目的是这样实现的：
修井液正反循环转换方法是使用钻具向井下泵入修井液，通过井下正反循环转换装置进入套管环空或从套管环空泵入修井液通过井下正反循环转换装置从钻具内返出，让修井液在井下完成正、反循环的转换。
井下正反循环转换装置包括双向流道中心管、上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成，将上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成依次连接，安装在双向流道中心管的外面。将方钻杆在井口的密封转化为井下井筒内的循环密封，并为修井液提供正、反循环方式。
本发明与现有技术相比具有以下显著的进步：使用本发明提供的修井液循环方法和循环装置，可将油田井下作业方钻杆驱动时的地面循环方式转移至井下，可将地面正循环方式转化为井筒内的反循环方式，极大地方便了现场作业。解决了目前油田井下作业方钻杆驱动时正反循环的密封问题以及正循环携带能力差和容易造成卡钻事故的问题。使用本装置后不再使用旋转自封装置，减少了倒换安装井口旋转自封装置的繁琐操作，加快了操作时效，提高了操作安全性，保护了井场环境，降低了工人的劳动强度。本装置构思合理，结构简单，操作便捷，相对旋转自封装置成本低廉，具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明A-A向剖视图。
图3是本发明B-B向剖视图。
图4是本发明的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行说明。修井液正反循环转换方法，使用钻具向井下泵入修井液，通过井下正反循环转换装置进入套管环空或从套管环空泵入修井液通过井下正反循环转换装置从钻具内返出，让修井液在井下完成正、反循环的转换。参见图1，井下正反循环转换装置包括双向流道中心管2、上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成，将上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成依次连接，安装在双向流道中心管2的外面。双向流道中心管2两端外圆设有连接螺纹分别与上接头1和下接头10连接；其管腔中心设有轴向间隔，形成正流道15和反流道17，分别与管腔两端的正变反出口16和反变正出口18贯通。双向流道中心管2的轴向间隔在管腔两端分别向正流道15和反流道17的另一侧延伸，形成流道口。双向流道中心管2两端外圆连接螺纹的旋向与钻具螺纹的旋向相同，其中部外圆设有限位台阶和滚针安装环槽。上皮碗密封总成包括上皮碗3和上骨架4，上骨架4内圆设有台肩，台肩以上部分与上皮碗3硫化成为一体，台肩下部设有内螺纹，该内螺纹的旋向与钻具螺纹相同；上骨架4与双向流道中心管2之间设有密封件14。下皮碗密封总成包括下皮碗9和下骨架8，下骨架8内圆设有台肩，台肩以下部分与下皮碗9硫化成为一体，台肩上部设有内螺纹，该内螺纹的旋向与钻具螺纹相反；下骨架8与双向流道中心管2之间设有密封件11；下皮碗9的碗口朝向与上皮碗3相反，分别朝向双向流道中心管2的两端。参见图2，扶正止转机构包括磨擦块5、弹簧片6、止转套筒7以及滚针12和13，止转套筒7的外圆设有安装槽，内装弹簧片6和磨擦块5，弹簧片6置于磨擦块5与槽底之间；滚针12和13置于止转套筒7与双向流道中心管2的滚针安装环槽之间。这样止转套筒7即可使上、下皮碗密封总成不能转动，为修井液正、反循环通道形成良好的密封，又能保证双向流道中心管2在高速旋转时，上、下皮碗3和9不受损伤。磨擦块5的外弧面设有直形卡牙，其下端面的弹簧槽内安装弹簧片6；止转套筒7两端设有丝扣分别与上骨架4和下骨架8连接，磨擦块5的两端被上骨架4和下骨架8包容，磨擦块5的安装牢固可靠。正变反出口16和反变正出口18分别设置在双向流道中心管2上的下皮碗9和上皮碗3的碗口处，正变反出口16和反变正出口18的朝向分别与下皮碗9和上皮碗3的碗口朝向一致并被碗口包容；双向流道中心管2上的正变反出口16和反变正出口18分别在所在管体圆周内至少设置一个出口，图3所示为3个出口，在考虑到管体强度的同时，更有利于修井液的通行。
修井作业钻具下入井筒预定位置以上30-50米，需要循环修井液工作时，由下接头10连接井内钻杆，上接头1连接立柱或单根钻杆或者方钻杆下入井筒内，由方钻杆泵入修井液或水泥浆。修井液或水泥浆经正流道15、正变反出口16进入套管环空，即由正循环变为反循环进到钻具底部，如图4中箭头所示流向。修井液携带套磨铣碎屑和砂粒等再由钻具内上返，经反流道17、反变正出口18进入本装置上部的套管环空，由反循环变为正循环返出井口，如图4中箭头所示流向。在方钻杆驱动旋转实施套磨铣作业时，双向流道中心管2同步旋转，传递扭矩和连接承载。扶正止转机构依靠磨擦块5与套管之间靠摩擦力止转，止转套筒7连带上、下密封皮碗总成止转，防止上、下皮碗3和9在双向流道中心管2高速旋转时被磨损，保障皮碗的密封可靠性和延长使用寿命。

Claims (10)

1.修井液正反循环转换方法，使用钻具向井下泵入修井液，通过井下正反循环转换装置进入套管环空或从套管环空泵入修井液通过井下正反循环转换装置从钻具内返出，让修井液在井下完成正、反循环的转换。
2.用于权利要求1修井液正反循环转换方法的井下正反循环转换装置，其特征是包括双向流道中心管(2)、上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成，将上皮碗密封总成、扶正止转机构和下皮碗密封总成依次连接，安装在双向流道中心管(2)的外面。
3.根据权利要求2所述的井下正反循环转换装置，其特征是双向流道中心管(2)管腔中心设有轴向间隔，形成正流道(15)和反流道(17)，分别与管腔两端的正变反出口(16)和反变正出口(18)贯通；双向流道中心管(2)的轴向间隔在管腔两端分别向正流道(15)和反流道(17)的另一侧延伸，形成流道口。
4.根据权利要求2或3所述的井下正反循环转换装置，其特征是双向流道中心管(2)两端外圆连接螺纹的旋向与钻具螺纹的旋向相同，分别与上接头(1)和下接头(10)连接；其中部外圆设有限位台阶和滚针安装环槽。
5.根据权利要求4所述的井下正反循环转换装置，其特征是双向流道中心管(2)上的正变反出口(16)和反变正出口(18)分别在所在管体圆周内至少设置一个出口。
6.根据权利要求2所述的井下正反循环转换装置，其特征是上皮碗密封总成包括上皮碗(3)和上骨架(4)，上骨架(4)内圆设有台肩，台肩以上部分与上皮碗(3)硫化成为一体，台肩下部设有内螺纹，该内螺纹的旋向与钻具螺纹相同；上骨架(4)与双向流道中心管(2)之间设有密封件(14)。
7.根据权利要求2所述的井下正反循环转换装置，其特征是下皮碗密封总成包括下皮碗(9)和下骨架(8)，下骨架(8)内圆设有台肩，台肩以下部分与下皮碗(9)硫化成为一体，台肩上部设有内螺纹，该内螺纹的旋向与钻具螺纹相反；下骨架(8)与双向流道中心管(2)之间设有密封件(11)；下皮碗(9)的碗口朝向与上皮碗(3)相反，分别朝向双向流道中心管(2)的两端。
8.根据权利要求2所述的井下正反循环转换装置，其特征是扶正止转机构包括磨擦块(5)、弹簧片(6)、止转套筒(7)以及滚针(12)和(13)，止转套筒(7)的外圆设有安装槽，内装弹簧片(6)和磨擦块(5)，弹簧片(6)置于磨擦块(5)与槽底之间；滚针(12)和(13)置于止转套筒(7)与双向流道中心管(2)的滚针安装环槽之间。
9.根据权利要求8所述的井下正反循环转换装置，其特征是磨擦块(5)的外弧面设有直形卡牙，其下端面的弹簧槽内安装弹簧片(6)；止转套筒(7)两端设有丝扣分别与上骨架(4)和下骨架(8)连接，磨擦块(5)的两端被上骨架(4)和下骨架(8)包容。
10.根据权利要求5所述的井下正反循环转换装置，其特征是所述的正变反出口(16)和反变正出口(18)分别设置在双向流道中心管(2)上的下皮碗(9)和上皮碗(3)的碗口处，正变反出口(16)和反变正出口(18)的朝向分别与下皮碗(9)和上皮碗(3)的碗口朝向一致并被碗口包容。
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