CN104775785B - 一种井下防喷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下防喷器，涉及油气井的钻采工具，包括具有中心孔的心轴，活动套于所述心轴上端周向外侧的外活塞，限位套于所述心轴下端周向外侧的胶筒，以及活动套于所述心轴周向外侧并设于所述外活塞和胶筒之间的锁齿环，所述外活塞和心轴之间还设有销钉限位，所述锁齿环周向外侧还套有推力环；所述外活塞内孔与心轴外侧之间还设有液压腔，该液压腔心轴上的径向进液孔与心轴中心孔连通，且液压腔上方的心轴上还设有径向泄压孔，所述径向泄压孔也与心轴中心孔连通。本发明在井下能够实现关闭钻杆内外环空于危险底层之上，并且在关闭钻杆内外环空后可进行钻井液的循环的井下防喷器。

Description

一种井下防喷器

技术领域

本发明涉及油气井的钻采工具，具体是一种井下防喷器。

背景技术

防喷器是一种用于钻完井过程中防止井喷等事故发生的钻具，对安全钻进起着重要的作用。美国内政部地质调查局根据联邦法律的授权，制定了钻井承包商必须安装使用防喷器等井控装备的一系列法规，我国石油行业也严格要求钻井过程中必须使用防喷器，防喷器按安放位置可分为两种：井口防喷器和井下防喷器。井口防喷器经历了一个从手动闸板防喷器发展到液压闸板防喷器再发展为环形防喷器的历程，目前发展为以高压、大通径和可变径等性能为主要特征。这种防喷器是在操作人员发现井下发生剧烈井涌时通过开启控制系统来完成井口防喷器的功能，必须依靠操作人员的经验和责任心才能防止井喷事故发生。如果操作人员经验不足或工作疏忽，未能及时发现井涌或井口压力迅速增加，导致井口防喷装置来不及关闭，造成重大的井喷事故。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、加工成本低、可靠性和整体强度高，当有井涌或井喷等异常情况出现时，在井下能够实现关闭钻杆内外环空于危险底层之上，并且在关闭钻杆内外环空后可进行钻井液的循环的井下防喷器。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种井下防喷器，包括具有中心孔的心轴，活动套于所述心轴上端周向外侧的外活塞，限位套于所述心轴下端周向外侧的胶筒，以及活动套于所述心轴周向外侧并设于所述外活塞和胶筒之间的锁齿环，所述外活塞和心轴之间还设有销钉限位，所述锁齿环周向外侧还套有推力环，所述推力环设于所述外活塞和胶筒之间并与外活塞螺纹连接；所述锁齿环内侧与外侧均设计有锁齿，锁齿环内侧锁齿与心轴周向外侧对应位置的锁齿段啮合，限制锁齿环只能朝向胶筒单向移动，锁齿环外侧锁齿与推力环内侧锁齿啮合，限制两者间不能相对运动；所述外活塞内孔与心轴外侧之间还设有液压腔，该液压腔通过设于其上下方的密封圈密封，并通过心轴上的径向进液孔与心轴中心孔连通，且液压腔上方的心轴上还设有径向泄压孔，所述径向泄压孔也与心轴中心孔连通。

工作过程为：现场使用时，将井下防喷器串接在钻井管柱上，进行正常钻进。当井下环空有井涌或溢流情况发生时，导致环空外与钻柱内形成液压差，由于在外活塞上作用的管外压力大于在外活塞上作用的管内压力(通过径向进液孔连通心轴中心孔的液压腔用以对外活塞产生该反向的管内压力)，同时随着液压差的逐渐增大，到一定时候原本限位外活塞和心轴的销钉被剪断，从而液压力推动外活塞往下移动，外活塞推动推力环，推力环推动胶筒，胶筒膨胀从而封隔柱环空，由于锁齿环只能向下(向胶筒方向)单向移动，从而将膨胀后的胶筒锁住，从而使胶筒保持封隔柱环空状态。当外活塞移动到一定位置，泄压孔打开连通心轴中心孔与环空，在环空注入重泥浆实行压井作业，通过泄压孔进行重泥浆循环，另一方面在地面关闭井口防喷器，从而实现控压防喷作业。

作为选择，所述心轴两端还分别各自螺纹连接上接头和下接头，所述胶筒限位于推力环与下接头之间。

上述方案中，上下接头用以串接在钻井管柱，胶筒限位于推力环与下接头之间，由此能够被推力环推动挤压膨胀从而封隔柱环空。

作为进一步选择，所述心轴周向外侧具有台阶，锁齿环一端靠在该台阶上，另一端靠在胶筒上。

作为另一进一步选择，所述胶筒外径大于外活塞外径、推力环外径、以及下接头的最大外径。

上述方案中，较大的胶筒外径使得推力环移动较小距离即可实现封隔柱环空。

作为另一进一步选择，所述上接头两端分别具有钻井用外螺纹和内螺纹，所述外螺纹用以与钻杆连接，所述内螺纹与心轴上端的外螺纹连接。

作为另一进一步选择，所述下接头两端分别具有钻井用内螺纹，其下端内螺纹用以与钻杆连接，上端内螺纹与心轴下端的外螺纹连接。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：当有井涌或井喷等异常情况出现时,在井下能够实现关闭钻杆内外环空于危险底层之上,并且在关闭钻杆内外环空后可进行钻井液的循环，结构简单、加工成本低、可靠性和整体强度高。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的锁齿环装配状态示意图；

其中1为上接头、2为心轴、3为销钉、4为密封圈、5为外活塞、6为推力环、7为锁齿环、8为胶筒、9为下接头、10为泄压孔、11为进液孔、12为中心孔、13为液压腔、14为锁齿段、15为台阶。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

参考图1所示，一种井下防喷器，包括具有中心孔12的心轴2，活动套于心轴2上端周向外侧的外活塞5，限位套于心轴2下端周向外侧的胶筒8，以及活动套于心轴2周向外侧并设于外活塞5和胶筒8之间的锁齿环7，外活塞5和心轴2之间还设有销钉3限位，锁齿环7周向外侧还套有推力环6，推力环6设于外活塞5和胶筒8之间并与外活塞5螺纹连接，心轴2上下两端还分别各自螺纹连接上接头1和下接头9，胶筒8限位于推力环6与下接头9之间。胶筒8外径大于外活塞5外径、推力环6外径、以及下接头9的最大外径。上接头1两端分别具有钻井用外螺纹和内螺纹，外螺纹用以与钻杆连接，内螺纹与心轴2上端的外螺纹连接。下接头9两端分别具有钻井用内螺纹，其下端内螺纹用以与钻杆连接，上端内螺纹与心轴2下端的外螺纹连接。心轴2周向外侧具有台阶15，该台阶15旁朝向胶筒8一侧的心轴2周向外侧设有一段具有锁齿的锁齿段14，锁齿环7一端靠在该台阶15上，另一端靠在胶筒8上。参考图2所示，锁齿环7内侧与外侧均设计有锁齿，锁齿环7内侧锁齿与锁齿段14啮合，限制锁齿环7只能朝向胶筒8单向移动，锁齿环7外侧锁齿与推力环6内侧锁齿啮合，限制两者间不能相对运动；外活塞5内孔与心轴2外侧之间还设有液压腔13，该液压腔13通过设于其上下方的密封圈4密封，并通过心轴2上的径向进液孔11与心轴2中心孔12连通，且液压腔13上方的心轴2上还设有径向泄压孔10，径向泄压孔10也与心轴2中心孔12连通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种井下防喷器，包括具有中心孔的心轴，活动套于所述心轴上端周向外侧的外活塞，限位套于所述心轴下端周向外侧的胶筒，所述外活塞和心轴之间还设有销钉限位，其特征在于：还包括活动套于所述心轴周向外侧并设于所述外活塞和胶筒之间的锁齿环，所述锁齿环周向外侧还套有推力环，所述推力环设于所述外活塞和胶筒之间并与外活塞螺纹连接；所述锁齿环内侧与外侧均设计有锁齿，锁齿环内侧锁齿与心轴周向外侧对应位置的锁齿段啮合，限制锁齿环只能朝向胶筒单向移动，锁齿环外侧锁齿与推力环内侧锁齿啮合，限制两者间不能相对运动；所述外活塞内孔与心轴外侧之间还设有液压腔，该液压腔通过设于其上下方的密封圈密封，并通过心轴上的径向进液孔与心轴中心孔连通，且液压腔上方的心轴上还设有径向泄压孔，所述径向泄压孔也与心轴中心孔连通。

2.如权利要求1所述的井下防喷器，其特征在于：所述心轴两端还分别各自螺纹连接上接头和下接头，所述胶筒限位于推力环与下接头之间。

3.如权利要求2所述的井下防喷器，其特征在于：所述心轴周向外侧具有台阶，锁齿环一端靠在该台阶上，另一端靠在胶筒上。

4.如权利要求2所述的井下防喷器，其特征在于：所述胶筒外径大于外活塞外径、推力环外径、以及下接头的最大外径。

5.如权利要求2所述的井下防喷器，其特征在于：所述上接头两端分别具有钻井用外螺纹和内螺纹，所述外螺纹用以与钻杆连接，所述内螺纹与心轴上端的外螺纹连接。

6.如权利要求2所述的井下防喷器，其特征在于：所述下接头两端分别具有钻井用内螺纹，其下端内螺纹用以与钻杆连接，上端内螺纹与心轴下端的外螺纹连接。