CN103790524B - 激动压力控制短节 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激动压力控制短节，包括工具连接机构、中部短节和内部泄压机构，中部短节分别与工具连接机构的上接头和下接头连接，特征在于：中部短节内安装有内部泄压机构，内部泄压机构包括阀座、阀座套、阀板、扭簧、弹簧、连接轴和活动套，阀座连接阀座套，阀座套另一端连接有连接轴，连接轴上套装弹簧，连接轴另一端活动套固定；阀座一端面装有阀板，在阀座侧面上设有喷嘴，阀座套上安装有阀座密封圈；活动套上设有旁通密封圈。优点是：本控制短节能够在下套管时减少由于激动压力造成的井漏风险；可用于在下尾管及其它井下管柱作业中控制井下激动压力，减少地层压裂和漏失风险；加快管柱下入速度，大幅提高深水井及地质情况复杂的常规井下尾管及其它管柱作业时效。
Description
技术领域
本发明属于油气钻探技术领域，特别是涉及一种能够在下套管时减少由于激动压力造成的井漏风险的激动压力控制短节。
背景技术
目前，在海上油田开采钻探作业中，由于受到水深的影响，深水钻井作业存在着地层压力当量密度与破裂压力当量密度之间窗口窄的客观事实，随着水深的增加这个窗口值不断减小，较小的压力波动都会带来井底地层破裂、坍塌的风险，因此，在下套管、尾管等下管柱作业时，一旦下入速度过快，极易造成地层破裂、坍塌，甚至发生漏失，而且发生漏失的频率也较高。现阶段，主要是通过控制下管柱的速度来降低作业风险，但同时控制下管柱速度又会带来遇阻或卡钻等作业风险，并且增加作业时间及费用。能够有效控制激动压力才是解决下管柱作业对地层压力影响最根本的解决方法。本发明就是针对深水作业或者存在漏失风险的作业，研究出一种能够在下套管时减少由于激动压力造成的井漏风险的工具。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种激动压力控制短节。
本发明主要是针对深水作业或者存在漏失风险的作业，提供一种能够在下套管时减少由于激动压力造成的井漏风险的工具。本激动压力控制短节可以实现下尾管时泥浆旁通导流，大大提高下套管速度，减少地层压裂、漏失风险，加快管柱下入速度，大幅度提高深水井及地质情况复杂的常规井下套管及其它管柱作业时效。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
激动压力控制短节，包括工具连接机构、中部短节和内部泄压机构，所述工具连接机构包括与上部工具连接的上接头和与下部工具连接的下接头，所述中部短节分别与工具连接机构的上接头和下接头连接，其特征在于：所述中部短节内安装有内部泄压机构，所述内部泄压机构包括阀座、阀座套、阀板、扭簧、弹簧、连接轴和活动套，所述阀座外部螺纹连接阀座套并通过固定销钉锁紧，所述阀座套另一端通过螺纹连接有连接轴，所述连接轴上套装有弹簧，连接轴另一端通过销钉与活动套固定；所述阀座一端面装有阀板，在阀座侧面上设有喷嘴，所述阀座套上安装有可实现阀座套与中部短节之间密封的阀座密封圈；所述活动套上设有可实现活动套与中部短节之间密封的旁通密封圈。
本发明还可以采用如下技术方案：
所述中部短节上部设有连通中部短节上部内外环空的多个连通孔，中部短节下部设有连通中部短节下部内外环空的多个泄压孔。
所述阀座一端面制有耳部结构，并通过扭簧、支撑销与阀板固定一体。
所述阀座一端部制有方便下入工具的倒角，在该端面上并设有便于部件组装上卸扣的开口，所述阀座另一端部外口制有与阀板锥面配合密封的锥面。
所述连接轴轴向上制有多个可实现其内外环空连通的长孔。
所述阀板上通过锁紧螺母装有破裂盘。
所述下接头上部制有可对内部泄压机构实现下行限位的限位台阶。
激动压力控制短节的操作方法：
（1）实现下套管释放激动压力作业
在下套管前首先将激动压力控制短节连接在套管最下端，然后按照常规的下套管程序进行下入，此时下入速度会导致井筒内产生激动压力，当激动压力高过设定值50psi后，内部泄压机构克服弹簧的力量整体向上移动，使活动套离开中部短节上的泄压孔位置，此时，中部短节上的泄压孔连通内外腔，管内激动压力得到释放；压力下降后，在弹簧弹力的作用下，内部泄压机构弹回复位，并继续密封中部短节上的泄压孔。当继续下入导致井筒内激动压力升高到50psi以上后，重复以上动作；有效解决下入套管带来的井筒内压力过高的问题。
（2）下入套管或者固井作业中的正循环作业
在下入套管的过程中或者进行固井作业时，当需要进行正循环时，由于阀板向下开启，液体推动阀板克服扭簧的扭力，绕支撑销旋转开启，此时，循环通道打开通畅，可以实现正循环，且阀板打开后的阀座通径大于允许最小内通径；
（3）反循环大通道开启作业
当固井作业结束后，可以进行反循环，由于在阀板中部装有破裂盘，当反循环压力达到一定压力后，使破裂盘碎裂，实现反循环大通道的开启。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，即采用本激动压力控制短节在下套管作业过程中，会对地层产生激动压力，当激动压力高过设定值50psi后，内部泄压机构克服弹簧力量整体向上移动，使中部短节下部的泄压孔露出，实现内、外环空连通，激动压力得到释放。内部压力下降，内部泄压机构在弹簧作用下弹回，继续密封泄压孔，因此，不必担心下入管柱速度过快造成的激动压力过高而造成的地层漏失问题。同时，由于阀板是向下开启的，不影响正循环的实现并且阀座通径大于允许最小内径。当需要反循环时，阀板中部装有破裂盘，反循环压力达到一定压力后，破裂盘碎裂实现反循环通道。本发明优点是能够在下套管时减少由于激动压力造成的井漏风险，可实现下尾管时泥浆旁通导流，加快管柱下入速度，减少地层压裂、漏失风险，大幅提高深水井及地质情况复杂的常规井下套管及其它管柱作业时效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明泄压孔开启结构示意图；
图3是本发明正循环结构示意图；
图4是本发明反循环结构示意图。
图中：1、上接头；2、中部短节；2-1、连通孔；2-2、泄压孔；3、固定销钉；4、阀座；4-1、开口；5、破裂片；6、锁紧螺母；7、阀座套；8、阀座密封圈；9、喷嘴；10、阀板；11、扭簧；12、支撑销；13、间隙密封圈；14、弹簧；15、连接轴；15-1、长孔；16剪切销钉；17、活动套；18、旁通密封圈；19、下接头。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，激动压力控制短节，包括工具连接机构、中部短节2和内部泄压机构，所述工具连接机构包括与上部工具连接的上接头1和与下部工具连接的下接头19，所述中部短节分别与工具连接机构的上接头和下接头连接，所述下接头上部制有可对内部泄压机构实现下行限位的限位台阶。所述中部短节内安装有内部泄压机构，所述内部泄压机构包括阀座4、阀座套7、阀板10、扭簧11、弹簧14、连接轴15和活动套17。所述阀座外部螺纹连接阀座套并通过固定销钉3锁紧，所述阀座套另一端通过螺纹连接有连接轴15，所述连接轴上套装有弹簧14，连接轴另一端通过剪切销钉16与活动套17固定。所述阀座一端面装有阀板10，在阀座侧面上设有喷嘴9，所述阀座套上安装有可实现阀座套与中部短节之间密封的阀座密封圈8；所述活动套上设有可实现活动套与中部短节之间密封的旁通密封圈18。
本实施例中，所述中部短节上部设有连通中部短节上部内外环空的多个连通孔2-1，中部短节下部设有连通中部短节下部内外环空的多个泄压孔2-2。
本实施例中，所述阀座一端面制有耳部结构，并通过扭簧11、支撑销12与阀板固定一体。
本实施例中，所述阀座一端部制有方便下入工具的倒角，在该端面上并设有便于部件组装上卸扣的开口4-1，所述阀座另一端部外口制有与阀板锥面配合密封的锥面。
本实施例中，所述连接轴轴向上制有多个可实现其内外环空连通的长孔15-1。
本实施例中，所述阀板上通过锁紧螺母6装有破裂盘5。
激动压力控制短节的操作方法：
如图2所示，
（1）实现下套管释放激动压力作业
在下套管前首先将激动压力控制短节连接在套管最下端，然后按照常规的下套管程序进行下入，此时下入速度会导致井筒内产生激动压力，当激动压力高过设定值50psi后，内部泄压机构克服弹簧14的力量整体向上移动，使活动套17离开中部短节上的泄压孔位置，此时，中部短节上的泄压孔2-2连通内外腔，管内激动压力得到释放；压力下降后，在弹簧弹力的作用下，内部泄压机构弹回复位，并继续密封中部短节上的泄压孔。当继续下入导致井筒内激动压力升高到50psi以上后，重复以上动作；有效解决下入套管带来的井筒内压力过高的问题。
如图3所示，
（2）下入套管或者固井作业中的正循环作业
同时，在下入套管的过程中或者进行固井作业时，当需要进行正循环时，由于阀板10是向下开启的，液体推动阀板克服扭簧11的扭力，绕支撑销12旋转开启，此时，循环通道打开通畅，可以实现正循环，且阀板打开后的阀座通径大于允许最小内通径。
如图4所示，
（3）反循环大通道开启作业
同时，当固井作业结束后，可以进行反循环，由于在阀板中部装有破裂盘，当反循环压力达到一定压力后，使破裂盘5碎裂，实现反循环大通道的开启。
本发明附图中描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种激动压力控制短节，包括工具连接机构、中部短节和内部泄压机构，所述工具连接机构包括与上部工具连接的上接头和与下部工具连接的下接头，所述中部短节分别与工具连接机构的上接头和下接头连接，其特征在于：所述中部短节内安装有内部泄压机构，所述内部泄压机构包括阀座、阀座套、阀板、扭簧、弹簧、连接轴和活动套，所述阀座外部螺纹连接阀座套并通过固定销钉锁紧，所述阀座套另一端通过螺纹连接有连接轴，所述连接轴上套装有弹簧，连接轴另一端通过销钉与活动套固定；所述阀座一端面装有阀板，在阀座侧面上设有喷嘴，所述阀座套上安装有可实现阀座套与中部短节之间密封的阀座密封圈；所述活动套上设有可实现活动套与中部短节之间密封的旁通密封圈。
2.根据权利要求1所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述中部短节上部设有连通中部短节上部内外环空的多个连通孔，中部短节下部设有连通中部短节下部内外环空的多个泄压孔。
3.根据权利要求1所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述阀座一端面制有耳部结构，并通过扭簧、支撑销与阀板固定一体。
4.根据权利要求3所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述阀座一端部制有方便下入工具的倒角，在该端面上并设有便于部件组装上卸扣的开口，所述阀座另一端部外口制有与阀板锥面配合密封的锥面。
5.根据权利要求1所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述连接轴轴向上制有多个可实现其内外环空连通的长孔。
6.根据权利要求1所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述阀板上通过锁紧螺母装有破裂盘。
7.根据权利要求1所述的激动压力控制短节，其特征在于：所述下接头上部制有可对内部泄压机构实现下行限位的限位台阶。
8.一种激动压力控制短节的操作方法，其特征在于：
(1)实现下套管释放激动压力作业
在下套管前首先将激动压力控制短节连接在套管最下端，然后按照常规的下套管程序进行下入，此时下入速度会导致井筒内产生激动压力，当激动压力高过设定值50psi后，内部泄压机构克服弹簧的力量整体向上移动，使活动套离开中部短节上的泄压孔位置，此时，中部短节上的泄压孔连通内外腔，管内激动压力得到释放；压力下降后，在弹簧弹力的作用下，内部泄压机构弹回复位，并继续密封中部短节上的泄压孔；当继续下入导致井筒内激动压力升高到50psi以上后，重复以上动作；有效解决下入套管带来的井筒内压力过高的问题；
(2)下入套管或者固井作业中的正循环作业
在下入套管的过程中或者进行固井作业时，当需要进行正循环时，由于阀板向下开启，液体推动阀板克服扭簧的扭力，绕支撑销旋转开启，此时，循环通道打开通畅，可以实现正循环，且阀板打开后的阀座通径大于允许最小内通径；
(3)反循环大通道开启作业
当固井作业结束后，可以进行反循环，由于在阀板中部装有破裂盘，当反循环压力达到一定压力后，使破裂盘碎裂，实现反循环大通道的开启。
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