CN105089529A - 一种安全循环阀及其配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全循环阀，它包括心轴（1）以及从上到下顺次相连的破裂盘外筒（2）、心轴外筒（3）和下接头（4），下座圈（9）的上端部设置有阀座I（12），球阀（10）设置在阀座I（12）和阀座II（13）之间，球阀（10）内设置有连通上座圈（8）和下座圈（9）的水眼（14），心轴（1）贯穿破裂盘外筒（2）、台阶孔（5）的大孔和型腔I（7）设置，通孔（17）的下端部套在上座圈（8）上，心轴（1）的外壁上设置有环形凸台（18）和连通能够型腔II（6）的环形槽（19）；它还公开了一种安全循环阀配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法。本发明的有益效果是：大幅提高弃井时效、减少泥浆漏失量及桥塞使用、具有较好经济效益。

Description

一种安全循环阀及其配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法

技术领域

本发明涉及一种安全循环阀及其配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法。

背景技术

在石油勘探开发过程中，试油测试作业时，经常会遇到干井、水井或者亏空的井（干井：未获得油、气产量,没有任何商业价值的井；水井：未获得油、气产量，产地层水的井；亏空的井：地层压力系数低，油、气开采枯竭的井），那么，遇到以上三类井，试油测试作业结束后，就需要对其实施弃井作业。切实可行、高效的实施弃井作业不但可以提高效率、缩短完井周期，而且可降低弃井费用，因此，本发明具有重要意义。

目前已有的弃井作业方法为：当试油结束后，起出试油管柱，然后用钻杆送入桥塞，坐封在套管鞋附近后，起出桥塞送入管柱，再下入光钻杆管柱在桥塞之上打水泥塞，替井筒保护液后，起出光钻杆管柱，井口封井，完成弃井作业。然而，该弃井作业方法存在以下缺点：（1）需要五趟起、下钻才能实现弃井作业，耗时长，弃井效率低；（2）试油测试完成后，如果遇到储层亏空、大漏的井，该方法将漏失大量钻井液（该法在起试油管柱、下桥塞管柱过程中都会发生钻井液漏失；只有等桥塞下至套管鞋坐封后，产层才被封隔，才会停止漏失），从而造成巨大的经济损失；（3）需要下入一个桥塞坐封于套管鞋处，用以隔断产层。桥塞的下入不利于控投降本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、大幅提高弃井时效、减少泥浆漏失量及桥塞使用、具有较好经济效益的安全循环阀及其配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种安全循环阀，它包括心轴以及从上到下顺次相连的破裂盘外筒、心轴外筒和下接头，心轴外筒的下端部设置有台阶孔，心轴外筒的上端部设置有连通台阶孔大孔的型腔II，下接头的上端部设置有连通台阶孔小孔的型腔I，型腔I内设置有上座圈、下座圈、球阀和球阀操作臂，下座圈设置在型腔I的底部，下座圈的上端部设置有阀座I，上座圈的下端部设置有阀座II，球阀设置在阀座I和阀座II之间，球阀内设置有连通上座圈和下座圈的水眼，球阀上还设置有球阀操作槽，球阀操作臂设置在上座圈与下接头之间，球阀操作臂的一端设置有球阀操作臂突耳，球阀操作臂突耳设置在球阀操作槽内，所述的心轴贯穿破裂盘外筒、台阶孔的大孔和型腔I设置，心轴内设置有通孔，通孔的下端部套在上座圈上，心轴的外壁上设置有环形凸台和连通能够型腔II的环形槽，环形凸台设置在环形槽内，所述的球阀操作臂的另一端固定在心轴的外壁上，所述的破裂盘外筒的上端部上且位于破裂盘外筒的外壁上还设置有破裂盘和位于破裂盘上方的循环孔。

所述的心轴的外壁上设置有凹槽，所述的球阀操作臂的另一端设置有固定块，固定块插装在凹槽内。

所述的球阀操作臂平行于心轴设置。

所述的球阀操作臂突耳呈圆球形状。

所述的球阀操作槽与水眼连通。

所述的心轴外筒套在破裂盘外筒上，所述的下接头套在心轴外筒上。

一种安全循环阀配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法，它包括以下步骤：

S1、安全循环阀与原井试油管柱的安装，先将上部管柱的下端与破裂盘外筒的上端部连通，再将下接头的下端与液压封隔器的上部连接，然后将液压封隔器的下部与座封球座连接，最后在座封球座上顺次连接下部管柱和油管鞋，从而实现了安全循环阀与原井试油管柱的安装；

S2、安全循环阀旁通的打开及水眼的关闭，在试油测试结束后，油套环空加压操作，破裂盘受到压力而破裂，压力顺次经环形槽、型腔II作用到环形凸台上，从而使心轴在上座圈上做向下运动，循环孔与通孔连通，从而实现了安全循环阀旁通的打开，而在心轴下行的过程中，球阀操作臂也在下行，球阀操作臂突耳逐渐深入球阀操作槽内，从而使球阀做垂向的旋转运动，当球阀操作臂抵压在型腔I的底部后，球阀即转动90度，此时，油、套连通，油、套可建立循环，同时实现了水眼的关闭，隔断产层；

S3、在上部管柱内下入过油管切割弹，在该安全循环阀之上的第一根油管进行切割，从而将原井试油管柱分为上下两部分，一部分作为循环打水泥塞管柱，即上部管柱，另一部分用作“桥塞”，即“桥塞”包括安全循环阀、液压封隔器、座封球座、下部管柱和油管鞋；

S4、步骤S3结束后，起上部管柱1.5~3m；

S5、充分循环，降低井筒温度，利用上部管柱打水泥塞；

S6、待S5中的水泥塞候凝结束后，用上部管柱探塞面，确定水泥塞质量情况；

S7、利用上部管柱将井筒钻井液替换为井筒保护液；

S8、起出切割后的上部管柱，井口封井，从而实现了弃井作业。

本发明具有以下优点：本发明结合安全循环阀并充分利用原井试油管柱的功能，用过油管切割的方式巧妙的将原井试油管柱分成上下两部分，以充分发挥这两部分各自功能，从而实现了一趟钻代替原法的五趟起、下钻的全部功能，大幅提高弃井效率，且减少钻井液漏失量及桥塞使用，极大节约了费用。

附图说明

图1为本发明与原井试油管柱的安装结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的I部放大视图；

图4为图2的II部放大视图；

图5为本发明的水眼关闭状态和旁通打开状态的结构示意图；

图6为本发明的上座圈的结构示意图；

图7为本发明的下座圈的结构示意图；

图中，1-心轴，2-破裂盘外筒，3-心轴外筒，4-下接头，5-台阶孔，6-型腔II，7-型腔I，8-上座圈，9-下座圈，10-球阀，11-球阀操作臂，12-阀座I，13-阀座II，14-水眼，15-球阀操作槽，16-球阀操作臂突耳，17-通孔，18-环形凸台，19-环形槽，20-破裂盘，21-循环孔，22-凹槽，23-固定块，24-上部管柱，25-液压封隔器，26-座封球座，27-下部管柱，28-油管鞋，29-裸眼测试段，30-人工井底。

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2、5所示，一种安全循环阀，它包括心轴1以及从上到下顺次相连的破裂盘外筒2、心轴外筒3和下接头4，所述的心轴外筒3套在破裂盘外筒2上，所述的下接头4套在心轴外筒3上，心轴外筒3的下端部设置有台阶孔5，心轴外筒3的上端部设置有连通台阶孔5大孔的型腔II6，下接头4的上端部设置有连通台阶孔5小孔的型腔I7。

如图2、3、6、7所示，型腔I7内设置有上座圈8、下座圈9、球阀10和球阀操作臂11，下座圈9设置在型腔I7的底部，下座圈9的上端部设置有阀座I12，上座圈8的下端部设置有阀座II13，球阀10设置在阀座I12和阀座II13之间，阀座I12和阀座II13均与球阀10的球面相接触，且密封为金属密封，保证水眼14关闭后球阀10的密封性，球阀10内设置有连通上座圈8和下座圈9的水眼14，球阀10上还设置有球阀操作槽15，球阀操作槽15与水眼14连通，球阀操作臂11设置在上座圈8与下接头4之间，球阀操作臂11的一端设置有球阀操作臂突耳16，球阀操作臂突耳16呈圆球形状，球阀操作臂突耳16设置在球阀操作槽15内。

如图2、5所示，心轴1贯穿破裂盘外筒2、台阶孔5的大孔和型腔I7设置，心轴1内设置有通孔17，通孔17的下端部套在上座圈8上，心轴1的外壁上设置有环形凸台18和连通能够型腔II6的环形槽19，环形凸台18设置在环形槽19内，所述的球阀操作臂11的另一端固定在心轴1的外壁上，所述的破裂盘外筒2的上端部上且位于破裂盘外筒2的外壁上还设置有破裂盘20和位于破裂盘20上方的循环孔21，当需要实施弃井作业时，环空操作安全循环阀，破裂盘20受到压力而破裂，压力顺次经环形槽19、型腔II6作用到环形凸台18上，心轴1向下运动，随后循环孔21与通孔17连通，实现了安全循环阀旁通的打开；随着心轴1的继续下行，球阀操作臂突耳16逐渐深入球阀操作槽15内，使球阀10做垂向的旋转运动，当球阀操作臂11抵压在型腔I7的底部后，球阀10即转动90度，实现了水眼14的关闭，隔断产层。

如图4所示，心轴1的外壁上设置有凹槽22，所述的球阀操作臂11平行于心轴1设置，球阀操作臂11的另一端设置有固定块23，固定块23插装在凹槽22内。

一种安全循环阀配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法，它包括以下步骤：

S1、安全循环阀与原井试油管柱的安装，如图1所示，先将上部管柱24的下端与破裂盘外筒2的上端部连通，再将下接头4的下端与液压封隔器25的上部连接，然后将液压封隔器25的下部与座封球座26连接，最后在座封球座26上顺次连接下部管柱27和油管鞋28，从而实现了安全循环阀与原井试油管柱的安装；

S2、安全循环阀旁通的打开及水眼的关闭，在试油测试结束后，油套环空加压操作，破裂盘20受到压力而破裂，压力顺次经环形槽19、型腔II6作用到环形凸台18上，从而使心轴1在上座圈8上做向下运动，循环孔21与通孔17连通，从而实现了安全循环阀旁通的打开，而在心轴1下行的过程中，球阀操作臂11也在下行，球阀操作臂突耳16逐渐深入球阀操作槽15内，从而使球阀10做垂向的旋转运动，当球阀操作臂11抵压在型腔I7的底部后，球阀10即转动90度，此时，油、套连通，油、套可建立循环，同时实现了水眼的关闭，隔断产层，如图5所示，因此，油、套在循环过程中，即使是亏空、大漏的井也不会发生漏失，因为水眼已经关闭；

S3、在上部管柱24内下入过油管切割弹，在该安全循环阀之上的第一根油管进行切割，从而将原井试油管柱分为上下两部分，一部分作为循环打水泥塞管柱，即上部管柱24，另一部分用作“桥塞”，即“桥塞”包括安全循环阀、液压封隔器25、座封球座26、下部管柱27和油管鞋28；

S4、步骤S3结束后，起上部管柱241.5~3m；

S5、充分循环，降低井筒温度，利用上部管柱24打水泥塞；

S6、待S5中的水泥塞候凝结束后，用上部管柱24探水泥塞面，确定水泥塞质量情况；

S7、上部管柱24将井筒钻井液替换为井筒保护液；

S8、起出切割后的上部管柱24，井口封井，从而实现了弃井作业，实现了一趟钻代替现有方法采用五趟起钻、下钻的操作，大幅度提高了弃井效率，且极大减少钻井液漏失量及桥塞使用，节约费用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种安全循环阀，其特征在于：它包括心轴（1）以及从上到下顺次相连的破裂盘外筒（2）、心轴外筒（3）和下接头（4），心轴外筒（3）的下端部设置有台阶孔（5），心轴外筒（3）的上端部设置有连通台阶孔（5）大孔的型腔II（6），下接头（4）的上端部设置有连通台阶孔（5）小孔的型腔I（7），型腔I（7）内设置有上座圈（8）、下座圈（9）、球阀（10）和球阀操作臂（11），下座圈（9）设置在型腔I（7）的底部，下座圈（9）的上端部设置有阀座I（12），上座圈（8）的下端部设置有阀座II（13），球阀（10）设置在阀座I（12）和阀座II（13）之间，球阀（10）内设置有连通上座圈（8）和下座圈（9）的水眼（14），球阀（10）上还设置有球阀操作槽（15），球阀操作臂（11）设置在上座圈（8）与下接头（4）之间，球阀操作臂（11）的一端设置有球阀操作臂突耳（16），球阀操作臂突耳（16）设置在球阀操作槽（15）内，所述的心轴（1）贯穿破裂盘外筒（2）、台阶孔（5）的大孔和型腔I（7）设置，心轴（1）内设置有通孔（17），通孔（17）的下端部套在上座圈（8）上，心轴（1）的外壁上设置有环形凸台（18）和连通能够型腔II（6）的环形槽（19），环形凸台（18）设置在环形槽（19）内，所述的球阀操作臂（11）的另一端固定在心轴（1）的外壁上，所述的破裂盘外筒（2）的上端部上且位于破裂盘外筒（2）的外壁上还设置有破裂盘（20）和位于破裂盘（20）上方的循环孔（21）。

2.根据权利要求1所述的一种安全循环阀，其特征在于：所述的心轴（1）的外壁上设置有凹槽（22），所述的球阀操作臂（11）的另一端设置有固定块（23），固定块（23）插装在凹槽（22）内。

3.根据权利要求1所述的一种安全循环阀，其特征在于：所述的球阀操作臂（11）平行于心轴（1）设置。

4.根据权利要求1所述的一种安全循环阀，其特征在于：所述的球阀操作臂突耳（16）呈圆球形状。

5.根据权利要求1所述的一种安全循环阀，其特征在于：所述的球阀操作槽（15）与水眼（14）连通。

6.根据权利要求1所述的一种安全循环阀，其特征在于：所述的心轴外筒（3）套在破裂盘外筒（2）上，所述的下接头（4）套在心轴外筒（3）上。

7.一种安全循环阀配合原井试油管柱打水泥塞弃井的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、安全循环阀与原井试油管柱的安装，先将上部管柱（24）的下端与破裂盘外筒（2）的上端部连通，再将下接头（4）的下端与液压封隔器（25）的上部连接，然后将液压封隔器（25）的下部与座封球座（26）连接，最后在座封球座（26）上顺次连接下部管柱（27）和油管鞋（28），从而实现了安全循环阀与原井试油管柱的安装；

S2、安全循环阀旁通的打开及水眼的关闭，在试油测试结束后，油套环空加压操作，破裂盘（20）受到压力而破裂，压力顺次经环形槽（19）、型腔II（6）作用到环形凸台（18）上，从而使心轴（1）在上座圈（8）上做向下运动，循环孔（21）与通孔（17）连通，从而实现了安全循环阀旁通的打开，而在心轴（1）下行的过程中，球阀操作臂（11）也在下行，球阀操作臂突耳（16）逐渐深入球阀操作槽（15）内，从而使球阀（10）做垂向的旋转运动，当球阀操作臂（11）抵压在型腔I（7）的底部后，球阀（10）即转动90度，此时，油、套连通，油、套可建立循环，同时实现了水眼的关闭，隔断产层；

S3、在上部管柱（24）内下入过油管切割弹，在该安全循环阀之上的第一根油管进行切割，从而将原井试油管柱分为上下两部分，一部分作为循环打水泥塞管柱，即上部管柱（24），另一部分用作“桥塞”，即“桥塞”包括安全循环阀、液压封隔器（25）、座封球座（26）、下部管柱（27）和油管鞋（28）；

S4、步骤S3结束后，起上部管柱（24）1.5~3m；

S5、充分循环，降低井筒温度，利用上部管柱（24）打水泥塞；

S6、待S5中的水泥塞候凝结束后，用上部管柱（24）探水泥塞面，确定水泥塞质量情况；

S7、利用上部管柱（24）将井筒钻井液替换为井筒保护液；

S8、起出切割后的上部管柱（24），井口封井，从而实现了弃井作业。