CN103696733B - 用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，其中，所述泄压阀装置包括一泄压阀体、由壬接头和螺杆；所述泄压阀体的一端与钻井不间断循环系统的不间断循环短接连接，所述由壬接头的一端固定在泄压阀体上，另一端与循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆设计在泄压阀体内，且通过旋转螺杆可将中心阀盖顶开。用于当起卸钻杆卸扣时将高压气、液排出；防止钻杆内圈闭压力气量过大给人和设备造成危害；同时，所述泄压阀装置还具有结构简单，安装方便等优点。

Description

用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及连续循环钻井技术领域，尤其涉及的是一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法。

背景技术

石油钻井是指石油工人在经过勘探含油的地方利用专用设备和技术，在预先选定的地表位置处，向下或一侧钻出一定直径的孔眼，一直达到地下油气层的工作。石油钻井被誉为石油工业的钥匙，也表明了钻井在石油工业的关键地位。从勘探阶段找油找气，到开发生产油气阶段，直至油气田增产阶段的实施，都必须经钻井来实现。

在钻井过程接立柱(或单根)，或起下钻作业中钻柱上扣卸扣时保持井内循环介质(泥浆或气体等)正常循环的技术称连续循环钻井技术。

连续循环钻井技术使井底压力保持恒定，不会产生或少发生压力激动问题，是MPDT钻井技术一种新方法。它解决钻进过程中上卸扣因停泵开泵而产生的井下压力激动，造成井底压力失衡多变的问题。同时，避免因停泵泥浆静止沉沙造成岩屑床或卡钻等问题。

连续循环钻井系统解决了石油界钻各种诸如深井、超深井、大斜度井、水平井、大位移井、多底井等技术难度很大井的不间断循环作业，海上也从浅水到深水、超深水钻井都获得很大成效。达到了保持稳定的井眼压力，解决常规钻井在上扣、卸扣和起下钻过程中因停止井内空气、空气和泥浆混合体、泥浆等循环而带来一系列井下不正常问题。保持了井眼压力的稳定和很好的控制了环空的ECD 值，保持井壁稳定和良好的井眼清洗效果，防止垮塌和斜井段岩屑床的形成，避免垮卡漏喷等各种复杂情况的发生；从而解决了许许多多复杂工艺问题。连续循环钻井对保证井下安全，缩短钻井时间，降低钻井成本具有重大意义，特别对地质情况复杂井更是起到关键作用。

但是当进行空气钻井或气液混合钻井时，由于气体的压缩比大，不间断循环短接又有单向阀防止气液的回流功能，所以将高压气液都憋在了钻杆内，当起卸钻杆卸扣时高压气体迅速膨胀，将高压气体附带的液体四处喷射，特别是最后一个不间断循环短接起出后钻杆内圈闭压力气量最大，极易给人和设备造成危害，所以将钻杆内的高压气体排泄就成了当务之急，设计连续循环钻井系统的排泄不间断循环短接与钻杆内的高压气体课题油然而生。

有鉴于此，现有技术有待改进和提高。

发明内容

提供本发明内容是为了简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或者本质特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，其解决现有技术中不间断循环短接起出后钻杆内圈闭压力气量最大，极易给人和设备造成危害的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种用于石油钻井循环系统的泄压阀装置，其中，包括一泄压阀体、由壬接头、螺杆、密封装置和限位装置；

所述泄压阀体的一端与钻井不间断循环系统的循环短节连接，所述由壬接头的一端固定在泄压阀体上，另一端与循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆设计在泄压阀体内，所述循环短节内设计有中心阀盖，且通过旋转螺杆可将中心阀盖顶开，所述密封装置设置在阀体及螺杆之间，所述限位装置设在螺杆上部，以免螺杆滑脱。

所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其中，所述泄压阀体的一端通过钻杆螺纹与不间断循环短节连接，所述由壬接头的另一端为1502型由壬母接头。

所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其中，所述泄压阀体与螺杆之间设置有用于防止气体和液体从螺杆缝隙中泄露的密封装置。

所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其中，螺杆上设有限位装置，用于防止螺杆脱落掉入井内。

所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其中，还包括一手柄，所述手柄用于通过旋转螺杆，将不间断循环短节的中心阀打开，进行排泄。

一种所述的泄压阀装置的实现方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1、在停泵状态下，起出单根或一柱钻杆到适当位置，坐好卡瓦，所述钻杆附带一不间断循环短接；

S2、钻杆从不间断循环短接上部卸扣甩出，并令泄压阀装置与不间断循环短接固定；

S3、将由壬接头的另一端与循环系统的侧管线接通，并确认侧管线处于泄压状态；

S4、旋转螺杆将中心阀盖顶开进行泄压，同时，观察侧管线压力表变化，等压力表降为0后表示圈闭压力释放完毕。

所述的泄压阀装置的实现方法，其中，所述步骤S4中，旋转螺杆将不间断循环短节的中心阀盖顶开进行泄压具体包括：顺时针旋动泄压阀装置的螺杆的芯轴8圈以上，芯轴前部将中心阀顶开后进行泄压。

所述的泄压阀装置的实现方法，其中，所述泄压阀体与螺杆之间设置有密封装置，用于当高压气体、气液混合体或液体泥浆排泄时不会从螺杆芯轴内漏出。

所述的泄压阀装置的实现方法，其中，螺杆上设有限位装置，用于防止螺杆在排泄过程中脱落掉入井内。

本发明所提供的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，用于当起卸钻杆卸扣时将高压气、液排出；防止钻杆内圈闭压力气量过大给人和设备造成危害；同时，所述泄压阀装置还具有结构简单，安装方便等优点，具有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置的实施例的示意图。

图2是本发明的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置的实现方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供的一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。相反，发明人设想所要求保护的主题还可结合其他当前或未来技术按照其他方式来具体化，以包括不同的步骤或类似于本文中描述的步骤的组合。

我们知道，钻杆内的高压是因为不间断循环短节内有单向阀的作用，钻井气体或气液混合体甚至液体都是只进不许出的，非人为操作都是单向通行的。所以在起卸钻杆时钻井时的气、液压力都憋在了钻杆内。要想卸掉不间断循环短节与钻杆内的压力就要进行人为操作，打开不间断循环短节内的中心阀，但是简单的打开还是不行的，气、液还是可以自由喷射，并且有时憋气压力比较高，达到5-8MPa甚至更高，阀盖难以打开，所以必须设计一个能将高压气、液排出的装置－不间断循环系统泄压阀装置。本发明的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置便是为了解决上述问题设计的。

请参阅图1，其为本发明的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置的实施例的示意图。如图所示，所述用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置包括一泄压阀体100、由壬接头200、螺杆300、密封装置500、限位装置600；所述泄压阀体100的一端与循环系统的不间断循环短节连接，所述由壬接头200的一端固定在泄压阀体100，另一端与不间断循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆300设置在泄压阀体100内，所述循环短节内设计有中心阀盖400，且通过旋转螺杆300可将中心阀盖400顶开，密封装置设置在阀体100和螺杆300之间，用于防止气体和液体从螺杆缝隙中泄露，限位装置设置在螺杆300上，防止在泄压操作过程中螺杆脱落入井内。

其中，所述泄压阀体100的形状为圆柱形，其一端与循环系统的不间断循环短节钻杆，在本实施例中，泄压阀体100的一端带有钻杆螺纹（如NC50扣）与不间断循环短节钻杆连接，钻杆上附带一不间断循环短接10。由壬接头200的一端焊在主体上，另一端带有1502的由壬接头接上不间断循环系统侧管线进行泄压（图中右侧即为泄压出口）。所述螺杆300设置在泄压阀体100内，通过螺杆的旋转将中心阀顶开，高压气、液从软管排除。在本发明的实施例中，螺杆芯轴是从里向外旋入的，有台阶挡住，即使螺纹滑牙了螺杆芯轴也不会脱落，保证密封性能安全可靠。

进一步地，所述泄压阀体与螺杆之间设置有用于防止气体和液体从螺杆缝隙中泄露的密封装置。当高压气体、气液混合体或液体泥浆排泄时不会从螺杆芯轴内漏出。

更进一步地，所述的用于石油钻井循环系统的泄压阀装置中，还包括一手柄，所述手柄用于通过旋转螺杆，将不间断循环短节的中心阀顶开，方便用户进行操作。

更进一步地，泄压阀的由壬接头是标准的1502型由壬接头，如此一来，排泄软管无须另设，公用侧循环短节的上的1502型接头的高压软管即可，即节省了费用又减少了该装置的体积。

本发明还提供了一种上述的泄压阀装置的实现方法，如图2所示，所述方法包括以下步骤：

S1、在停泵状态下，起出单根或一柱钻杆到适当位置，坐好卡瓦，所述钻杆附带一不间断循环短接；

其中，所述步骤S1为石油勘探的现有步骤，坐好卡瓦为本领域中技术人员所熟知的用语。

S2、钻杆从不间断循环短接上部卸扣甩出，并令泄压阀装置与不间断循环短接固定；在本实施例中，将不间断循环系统泄压阀装置上的丝扣与循环短节上的丝扣旋合拧紧，且旋合前要认真确认泄压阀装置的螺杆芯轴位置处于最上端位置。

S3、将由壬接头的另一端与循环系统的侧管线接通，并确认侧管线处于泄压状态；

S4、旋转螺杆将中心阀盖顶开进行泄压，同时，观察侧管线压力表变化，等压力表降为0后表示圈闭压力释放完毕。

进一步地，所述的泄压阀装置的实现方法中，所述步骤S4中，旋转螺杆将中心阀盖顶开进行泄压具体包括：顺时针旋动泄压阀装置的螺杆的芯轴8圈以上，芯轴前部将中心阀顶开后进行泄压。

概括来说，本发明的用于石油钻井循环系统的泄压阀装置的实施例的特点如下：

1）内部设有密封结构，当高压气体、气液混合体或液体泥浆排泄时不会从螺杆芯轴内漏出。

2）螺杆芯轴是从里向外旋入的，有台阶挡住，即使螺纹滑牙了螺杆芯轴也不会脱落，保证密封性能安全可靠。

3）螺杆上部有限位装置，旋转螺杆向下将不间断循环短节的中心阀顶开时不会过量，从而防止在泄压操作过程中螺杆脱落入井内。

4）泄压阀的排泄由壬接头是标准的1502型由壬接头，排泄软管无须另设，公用侧循环短节的上的1502型由壬接头软管即可，即节省了费用又减少了该装置的体积。

综上所述，本发明所提供的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，其中，所述泄压阀装置包括一泄压阀体、由壬接头、螺杆、密封装置、限位装置等；所述泄压阀体的一端与循环系统的不间断循环短节连接，所述由壬接头的一端固定在泄压阀体上，另一端与不间断循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆和中心阀盖设置在泄压阀体内，且通过旋转螺杆可将中心阀盖顶开。用于当起卸钻杆卸扣时将高压气、液排出；防止钻杆内圈闭压力气量过大给人和设备造成危害；同时，所述泄压阀装置还具有结构简单，安装方便等优点，具有很好的推广应用前景。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其特征在于，包括一泄压阀体、由壬接头、螺杆、密封装置和限位装置；

所述泄压阀体的一端与钻井不间断循环系统的循环短节连接，所述由壬接头的一端固定在泄压阀体上，另一端与循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆设计在泄压阀体内，所述循环短节内设计有中心阀盖，且通过旋转螺杆可将中心阀盖顶开，所述密封装置设置在阀体及螺杆之间，所述限位装置设在螺杆上部，以免螺杆滑脱。

2.根据权利要求1所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其特征在于，所述泄压阀体的一端通过钻杆螺纹与不间断循环短节连接，所述由壬接头的另一端为1502型由壬母接头。

3.根据权利要求1所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其特征在于，所述泄压阀体与螺杆之间设置有用于防止气体和液体从螺杆缝隙中泄露的密封装置。

4.根据权利要求1所述的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置，其特征在于，还包括一手柄，所述手柄用于通过旋转螺杆，将不间断循环短节的中心阀盖打开，进行排泄。

5.一种权利要求1所述的泄压阀装置的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、在停泵状态下，起出单根或一柱钻杆到适当位置，坐好卡瓦，所述钻杆附带一不间断循环短节；

S2、钻杆从不间断循环短节上部卸扣甩出，并令泄压阀装置与不间断循环短节固定；

S3、将由壬接头的另一端与循环系统的侧管线接通，并确认侧管线处于泄压状态；

S4、旋转螺杆将中心阀盖顶开进行泄压，同时，观察侧管线压力表变化，等压力表降为0后表示圈闭压力释放完毕。

6.根据权利要求5所述的泄压阀装置的实现方法，其特征在于，所述步骤S4中，旋转螺杆将不间断循环短节的中心阀盖顶开进行泄压具体包括：顺时针旋动泄压阀装置的螺杆的芯轴8圈以上，芯轴前部将中心阀顶开后进行泄压。

7.根据权利要求5所述的泄压阀装置的实现方法，其特征在于，所述泄压阀体与螺杆之间设置有密封装置，用于当高压气体、气液混合体或液体泥浆排泄时不会从螺杆芯轴内漏出。

8.根据权利要求5所述的泄压阀装置的实现方法，其特征在于，螺杆上设有限位装置，用于防止螺杆在排泄过程中脱落掉入井内。