CN104747116B - 一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，包括下接头（1）、增压活塞（4）、增压活塞杆（5）、外筒（6）、变径推进器（7）、密封橡胶（8）、护罩槽（9）、上接头（10）、剪切销钉（11）、内筒（16）、弹簧槽（17）和弹性元件（18），井下防喷器下端内外开小孔，在关闭井口防喷器后，井筒环空压力逐渐增加，伞型井下防喷器内外压差值达到预设值之后，增压活塞杆销钉剪断，增压活塞杆向上移动，推动变径推进器向上运动，变径推进器推动密封橡胶打开并密封井底环空。本发明的有益效果是：它具有能在井下自动封隔井筒底部环空，且可根据需要及时解封、降低溢流风险的优点。

Description

一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器

技术领域

本发明涉及油气井钻探井下发生溢流时所使用的井下防喷器，特别是一种降低溢流风险的伞型井下防喷器。

背景技术

防喷器是用于试油、修井、完井等作业过程中关闭井口，防止井喷事故发生，将全封和半封两种功能合为一体，具有结构简单，易操作，耐高压等特点，是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置。

石油钻井时，安装在井口套管头上，用来控制高压油、气、水的井喷装置。在井内油气压力很高时，防喷器能把井口封闭(关死)。从钻杆内压入重泥浆时，其闸板下有四通，可替换出受气侵的泥浆，增加井内液柱的压力，以压住高压油气的喷出。

其类型分普通防喷器、万能防喷器和旋转防喷器。万能防喷器是可以在紧急情况下启动，应付任何尺寸的钻具和空井；旋转防喷器是可以实现边喷边钻作业。在深井钻井中常是除两种普通防喷器外，再加上万能防喷器、旋转防喷器，使三种或四种组合地装于井口。

目前的井下防喷器多用于封隔钻柱内，比如钻具内防喷工具等。发生溢流时，在井口完成关井等待压井时，钻具内没有地层流体侵入，但仍有大量地层流体（特别是天然气）进入井筒环空并沿井眼环空滑脱上升，造成井口、井下高压，对后续压井处理带来更多困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能在井下自动封隔井筒底部环空，且根据需要及时解封，降低溢流风险的伞型井下防喷器。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，它包括外筒、内筒、上接头、下接头，它还包括增压活塞、变径推进器、密封橡胶、护罩槽、剪切销钉和弹性元件，所述的内筒安装于外筒内，且内筒的两端分别通过干密封圆锥管螺纹与下接头和上接头连接，以变径推进器推进的方向为上，所述的外筒的上端与上接头连接，外筒的下端与下接头连接，所述的增压活塞上的增压活塞杆通过一剪切销钉固定在内筒上，下接头上径向开设有一小孔A，小孔A上安装有滤网A，所述的内筒上开设有小孔B和小孔C，小孔B内安装有滤网B，小孔C内安装有滤网C，所述的变径推进器安装在外筒和内筒之间，且可相对外筒和内筒移动，所述的上连接头的下端开设有弹簧槽，弹簧槽内安装有弹性元件，所述的变径推进器上端与弹性元件连接，所述的护罩槽与上接头的下端通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，所述的变径推进器与护罩槽交错连接，且可相对护罩槽移动，所述的密封橡胶的上端固定安装在内筒上，且变径推进器可推动密封橡胶下端横向展开。

所述的变径推进器的下端为一从下往上直径逐渐变小的弧形变径部，弧形变径部与内筒滑动配合，所述的变径推进器的中部设置有一环形腔体，密封橡胶位于环形腔体内，所述的环形腔体的端面上还开设有与护罩槽交错连接的通孔，所述的变径推进器的上端开设有一呈“十”字形的槽体，且该槽体延伸至弧形变径部的上端面上。

所述的外筒的下端与下接头通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，外筒的上端与上接头通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接。

所述的增压活塞有上、下两个增压腔，其中上增压腔的增压活塞杆下部是一个充满液体的密封腔，小孔B开设在下增压腔的上端，小孔C开设在上增压腔的上端。

所述的密封橡胶的内部硫化有一组钢化骨架。

本发明具有以下优点：

1、结构简单，工作可靠；

2、发生溢流时能有效的封闭井底，防止大量流体进入井筒；

3、井下防喷器内部流道大，不会阻碍其他钻井作业；

4、正常作业时密封橡胶由护罩保护，不会产生磨损，提高了密封效果；

5、在密封橡胶展开封隔井筒环空后，伞型井下防喷器下部压力增大，井下防喷器上下压差将密封橡胶向上顶，密封效果得到加强。

附图说明

图1 是伞型井下防喷器结构示意图；

图2 是变径推进器与护罩槽之间的结构示意图；

图3 是变径推进器结构示意图；

图4 是变径推进器三维示意图；

图5 是密封橡胶内钢质骨架俯视图；

图中，1-下接头，2-小孔A，3-滤网A，4-增压活塞，5-增压活塞杆，6-外筒，7-变径推进器，8-密封橡胶，9-护罩槽，10-上接头，11-剪切销钉，12-小孔B，13-滤网B，14-小孔C，15-滤网C，16-内筒，17-弹簧槽，18-弹性元件，19-弧形变径部，20-环形腔体，21-槽体，22-上增压腔，23-下增压腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，它包括外筒6、内筒16、上接头10、下接头1，它还包括增压活塞4、变径推进器7、密封橡胶8、护罩槽9、剪切销钉11和弹性元件18，所述的内筒16安装于外筒6内，且内筒16的两端分别通过干密封圆锥管螺纹与下接头1和上接头10连接，以变径推进器7推进的方向为上，所述的外筒6的上端与上接头10连接，外筒6的下端与下接头1连接，所述的增压活塞4上的增压活塞杆5通过一剪切销钉11固定在内筒16上，下接头1上径向开设有一小孔A2，小孔A2上安装有滤网A3，滤网A3阻止钻杆外岩屑等大粒杂质进入防喷器，降低其工作可靠度，所述的内筒16上开设有小孔B12和小孔C14，小孔B12内安装有滤网B13，小孔C14内安装有滤网C15，所述的变径推进器7安装在外筒6和内筒16之间，且可相对外筒6和内筒16移动，所述的上连接头10的下端开设有弹簧槽17，弹簧槽17内安装有弹性元件18，所述的变径推进器7上端与弹性元件18连接，所述的护罩槽9与上接头10的下端通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，如图2所示，所述的变径推进器7与护罩槽9交错连接，且可相对护罩槽9移动，所述的密封橡胶8的上端固定安装在内筒16上，且变径推进器7可推动密封橡胶8下端横向展开，密封橡胶8下端展开时封隔井筒环空，在密封橡胶8展开封隔井筒环空后，伞型井下防喷器下端压力增大，井下防喷器上下压差将密封橡胶8向上顶，密封效果得到加强，在本实施例中，如图5所示，所述的密封橡胶8的内部硫化有一组钢化骨架，从而提高了密封橡胶8的承压能力。

在本实施例中，如图3和图4所示，所述的变径推进器7的下端为一从下往上直径逐渐变小的弧形变径部19，弧形变径部19与内筒16滑动配合，所述的变径推进器7的中部设置有一环形腔体20，密封橡胶8位于环形腔体20内，所述的环形腔体20的端面上还开设有与护罩槽9交错连接的通孔，所述的变径推进器7的上端开设有一呈“十”字形的槽体21，且该槽体21延伸至弧形变径部19的上端面上。

在本实施例中，所述的外筒6的下端与下接头1通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，外筒6的上端与上接头10通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，从而使得下接头1和上接头10的连接处密封，保证防喷器内部的压力恒定。

在本实施例中，所述的增压活塞4有上、下两个增压腔22、23，其中上增压腔22的增压活塞杆5下部是一个充满液体的密封腔，小孔B12开设在下增压腔23的上端，小孔C14开设在上增压腔22的上端，增压活塞4通过上下两个增压腔，将井下防喷器内外的压差放大，以推动变径推进器7向上移动撑开密封橡胶8并压缩弹性元件18。

本发明的工作过程如下：

一、正常工况下：

钻井液从井口依次通过钻杆、井下防喷器主体、井下内防喷工具、钻头进入钻柱与井壁的环空。井下防喷器密封橡胶8不伸出，保持钻柱与井壁环空通畅，不影响钻井的正常工作。

二、溢流工况下：

发现溢流，地面关井后，地层高压液体通过钻头进入钻柱内向上流动，使钻头附近的井下内防喷工具关闭，封堵钻柱内通道。同时，井筒环空中的地层高压流体通过井下防喷器下接头1上的小孔A2进入井下防喷器内增压活塞4下增压腔22，并作用于增压活塞杆5的下侧，而钻柱内的钻井液通过内筒16上的小孔B12进入增压活塞4下增压腔22，并作用于增压活塞杆5的上侧。它们之间在增压活塞杆5左右两侧形成的压差达到预定值时，将连接在增压活塞杆5和内筒16上的剪切销钉11剪断，增压活塞杆5在压差的作用下沿内筒16向上运动。增压活塞杆5推动变径推进器7向上运动，挤压弹性元件18。变径推进器7的护罩部分向上运动到护罩槽9之外，密封橡胶8逐渐暴露在环空当中。当护罩部分完全推出时，变径推进器7的大端作用于密封橡胶8下端，使得密封橡胶8下端横向展开，封堵井下防喷器与井壁的环空，关闭油气层。在密封橡胶展开封隔井筒环空后，伞型井下防喷器下部压力增大，井下防喷器上下压差将密封橡胶向上顶，密封效果得到加强。

三、井下防喷器解封：

打开地面防喷器。开泵，向钻柱内注入高压钻井液，高压钻井液通过内筒16上的小孔B12和小孔C14进入增压活塞4两腔体的上侧，使得增压活塞4两腔体的上下两侧压差减小，或者上侧压力大于下侧压力，增压活塞4对变径推进器7的推动作用消失，变径推进器7由于自身重力、上部弹性元件18的弹性能作用力以及密封橡胶8的收缩性向下运动，密封橡胶8收缩，解封。再次使用时，起钻柱至地面，更换剪切销钉11后下入井内使用。

Claims (3)

1.一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，它包括外筒（6）、内筒（16）、上接头（10）、下接头（1），其特征在于：它还包括增压活塞（4）、变径推进器（7）、密封橡胶（8）、护罩槽（9）、剪切销钉（11）和弹性元件（18），所述的内筒（16）安装于外筒（6）内，且内筒（16）的两端分别通过干密封圆锥管螺纹与下接头（1）和上接头（10）连接，以变径推进器（7）推进的方向为上，所述的外筒（6）的上端与上接头（10）连接，外筒（6）的下端与下接头（1）连接，所述的增压活塞（4）上的增压活塞杆（5）通过一剪切销钉（11）固定在内筒（16）上，下接头（1）上径向开设有一小孔A（2），小孔A（2）上安装有滤网A（3），所述的内筒（16）上开设有小孔B（12）和小孔C（14），小孔B（12）内安装有滤网B（13），小孔C（14）内安装有滤网C（15），所述的变径推进器（7）安装在外筒（6）和内筒（16）之间，且可相对外筒（6）和内筒（16）移动，所述的上接头（10）的下端开设有弹簧槽（17），弹簧槽（17）内安装有弹性元件（18），所述的变径推进器（7）上端与弹性元件（18）连接，所述的护罩槽（9）与上接头（10）的下端通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，所述的变径推进器（7）与护罩槽（9）交错连接，且可相对护罩槽（9）移动，所述的密封橡胶（8）的上端固定安装在内筒（16）上，且变径推进器（7）可推动密封橡胶（8）下端横向展开，所述的增压活塞（4）有上、下两个增压腔（22、23），其中上增压腔（22）的增压活塞杆（5）下部是一个充满液体的密封腔，小孔B（12）开设在下增压腔（23）的上端，小孔C（14）开设在上增压腔（22）的上端，所述的变径推进器（7）的下端为一从下往上直径逐渐变小的弧形变径部（19），弧形变径部（19）与内筒（16）滑动配合，所述的变径推进器（7）的中部设置有一环形腔体（20），密封橡胶（8）位于环形腔体（20）内，所述的环形腔体（20）的端面上还开设有与护罩槽（9）交错连接的通孔，所述的变径推进器（7）的上端开设有一呈“十”字形的槽体（21），且该槽体（21）延伸至弧形变径部（19）的上端面上。

2.根据权利要求1所述的一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，其特征在于：所述的外筒（6）的下端与下接头（1）通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接，外筒（6）的上端与上接头（10）通过非标准的干密封圆锥管螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于降低溢流风险的伞型井下防喷器，其特征在于：所述的密封橡胶（8）的内部硫化有一组钢化骨架。