CN202348213U - 井下钻杆外封井器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下钻杆外封井器，主要有中心管、滑套、密封体、旋转套组成，通过上下接头连接在钻柱之间，中心管上部和下部分别与上下接头相连，在钻井过程中传递扭矩和施加钻压，并为钻井液提供循环通道；滑套位于中心管内，用来关闭和打开压井通道；旋转套位于中心管外部，当密封体密封环空后，旋转钻柱，中心管可以在旋转套内转动；密封体位于旋转套外部，主要由缸套、活塞、锁环、锁环座、胶筒等组成，在发生溢流或井涌时，投球打压，胶筒密封环空，同时压井通道打开，实现加重钻井液循环。本封井器结构简单、稳定可靠，与钻杆内安全阀组合，能够密封钻杆内外环空，有效防止井涌、井喷事故，降低井控风险。

Description

井下钻杆外封井器

技术领域

本实用新型涉及石油钻井过程中发生溢流时能密封钻杆外环空的一种井下钻杆外封井器。

背景技术

在常规钻井作业中，地层流体一旦失去控制，就会发生溢流和井涌，甚至导致井喷和井喷失控，使井筒内及地面情况复杂，将无法进行正常钻进作业，一旦发生失控，将会造成地下资源及生态环境的严重破坏，并严重威胁人民的生命和财产。

在石油钻井中，通用的防喷装置包括钻柱内安全阀和井口防喷器，而防喷器安装在井口，通常包括单闸板防喷器、双闸板防喷器、环形防喷器和万能防喷器等。当井下发生溢流井涌时，由于环空已经产生局部泥浆损失，井下环空压差加大，从井口控制井喷难度增大，钻杆内安全阀仅能完成井下钻柱内的防喷而不能实现钻柱外环空的防喷，井口防喷器虽然可以实现钻柱外环空的防喷，但是执行动作明显滞后，增加了井控的风险性。

发明内容

本实用新型提供一种井下钻杆外封井器，本封井器的主要目的是在正常钻井过程中传递扭矩、施加钻压并为钻井液提供循环通道，当发生溢流、井涌时与钻杆内安全阀组合能够密封钻杆内环空和钻杆外环空，同时上部压井通道打开，为加重钻井液提供循环通道，顺利实施压井作业，重建井筒压力平衡。

为了实现本实用新型的目的，设计了一种井下钻杆外封井器，包括中心管、滑套、密封体、旋转套，通过上下接头连接在钻柱之间，中心管上部和下部分别与上下接头相连，在钻井过程中传递扭矩和施加钻压，并为钻井液提供循环通道。滑套位于中心管内，用来关闭和打开压井通道，旋转套位于中心管外部和上下挡圈之间，上挡圈和下挡圈通过螺纹与中心管相连，当密封体密封环空后，旋转钻柱，中心管可以在旋转套内转动，密封体位于旋转套外部，主要由缸套、活塞、锁环、锁环座、胶筒等组成，胶筒座通过螺纹与旋转套相连，胶筒装在旋转套上，两个胶筒之间有隔环，活塞位于缸套和旋转套之间，活塞上设有一定位台阶，通过限位套限制活塞的位移，限位套通过螺纹与缸套相连。在发生溢流或井涌时，向钻杆内投球、加压，活塞向上运动压缩胶筒，密封环空，继续加压，滑套下移，压井通道打开，实现加重钻井液循环。

正常钻进时，井下钻杆外封井器传递扭矩、施加钻压并为钻井液提供循环通道。传递扭矩和施加钻压的部件包括上接头、下接头和中心管，上接头和下接头通过螺纹与中心管相连。胶筒、隔环、推力环要比胶筒高出一定尺寸，用于保护胶筒，防止胶筒过早磨损。旋转套与中心管之间的配合较为紧密，正常打钻时旋转套和中心管之间无相对运动，旋转套随中心管一起转动。

发生溢流活井涌时，向钻杆内投球、加压，当液压达到一定值时，液体通过传压孔作用在活塞上，迫使活塞剪断座封剪钉。活塞推动锁环座、锁环和推力环一起上行并压缩胶筒，使胶筒膨胀并与井壁接触，密封钻杆外环空，活塞运动到限位套时被限位套挡住，密封过程完成。在胶筒压缩过程中，锁环沿旋转套单向运动，锁环上有单向锁止扣，限制胶筒的后退，使胶筒在泄压后也能密封钻杆外环空。密封完成后继续加压，滑套剪钉被剪断，滑套下移，压井通道打开，钻井液循环通道打开，泵入加重钻井液，实施压井作业，重建井筒压力平衡。此时用转盘带动钻杆旋转，中心管可以在旋转套内转动，以活动下部钻具。

压井成功后，上提钻柱，上接头、中心管、下接头和旋转套上移，由于胶筒和井壁之间产生的摩擦力的作用，最后将复位剪钉剪断，在胶筒弹力和重力作用下，隔环、推力环下行，胶筒复位。

与现有技术相比本实用新型具有的有益效果是：结构简单，工作稳定可靠；能够在井下对钻杆外环空实现密封，有效控制溢流、井涌。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型压井时上部结构示意图。

图中，1、上接头，2、中心管，3、滑套，4、滑套剪钉，5、上挡圈，6、胶筒座，7、旋转套，8、隔环，9、胶筒，10、推力环，11、锁环座，12、锁环，13、复位剪钉，14、座封剪钉，15、限位套，16、缸套，17、活塞，18传压孔，19、下挡圈，20、下接头。

具体实施方式

如图1所示，井下钻杆外封井器，主要有中心管2、滑套3、密封体、旋转套7组成，通过上下接头1、20连接在钻柱之间，中心管2上部和下部分别与上下接头1、20通过螺纹相连，在钻井过程中传递扭矩和施加钻压，并为钻井液提供循环通道。滑套3位于中心管2内，用来关闭和打开压井通道21，通过滑套剪钉4与中心管2相连，滑套下部设有三个通道与传压孔18相通，通道的下面设有球座。旋转套7位于中心管2外部，上挡圈5和下挡圈19之间，上挡圈5和下挡圈19通过螺纹与中心管相连，当密封体密封环空后，旋转钻柱，中心管2可以在旋转套7内转动。

密封体位于旋转套7外部，主要由缸套16、活塞17、锁环12、推力环10、锁环座11、胶筒9、胶筒座6、座封销钉14、复位销钉13、限位套15组成，胶筒座6通过螺纹与旋转套7相连，胶筒9装在旋转套7上，两个胶筒9之间有隔环8，活塞17位于缸套16和旋转套7之间，活塞17上设有一定位台阶，通过限位套15限制活塞17的位移，限位套15通过螺纹与缸套16相连。旋转套7外表面设有单向锁止扣，锁环12为一开口环，内表面也设有单向锁止扣，锁环12装在旋转套7外部，能起到单向止退的作用，限制锁环座11的后退，从而保证胶筒9能够密封钻杆外环空。锁环12位于锁环座11内部，锁环座11通过复位销钉13相连。在发生溢流或井涌时，向钻杆内投球、加压，活塞向上运动压缩胶筒，密封环空，继续加压，滑套下移，压井通道21打开，实现加重钻井液循环。

具体操作如下：正常钻进时，井下钻杆外封井器传递扭矩、施加钻压并为钻井液提供循环通道。传递扭矩和施加钻压的部件包括上接头1、下接头20和中心管2，上接头1和下接头20通过螺纹与中心管2相连。胶筒9、隔环8、推力环10要比胶筒9高出一定尺寸，用于保护胶筒9，防止胶筒9过早磨损。旋转套7与中心管2之间的配合较为紧密，正常打钻时旋转套7和中心管2之间无相对运动，旋转套7随中心管2一起转动。

发生溢流活井涌时，向钻杆内投球、加压，当液压达到一定值时，液体通过传压孔18作用在活塞上，迫使活塞17剪断座封剪钉14。活塞17推动锁环座11、锁环12和推力环10一起上行并压缩胶筒9，使胶筒9膨胀并与井壁接触，密封钻杆外环空，活塞17运动到限位套15时被限位套15挡住，密封过程完成。在胶筒9压缩过程中，锁环12沿旋转套7单向运动，锁环12上有单向锁止扣，限制胶筒9的后退，使胶筒9在泄压后也能密封钻杆外环空。密封完成后继续加压，滑套剪钉4被剪断，滑套3下移，压井通道21打开，钻井液循环通道打开，泵入加重钻井液，实施压井作业，重建井筒压力平和。此时用转盘带动钻杆旋转，中心管2可以在旋转套7内转动，以活动下部钻具。

压井成功后，上提钻柱，上接头1、中心管2、下接头20和旋转套7上移，由于胶筒9和井壁之间产生的摩擦力的作用，最后将复位剪钉13剪断，在胶筒9弹力和重力作用下，隔环8、推力环10下行，胶筒9复位。

Claims (4)

1.一种井下钻杆外封井器，主要有中心管、滑套、密封体、旋转套组成，其特征在于中心管(2)上部和下部分别与上接头(1)和下接头(20)相连接，封井器通过上下接头连接在钻柱之间。

2.根据权利要求1所述的井下钻杆外封井器，其特征在于：滑套(3)位于中心管(2)内，通过滑套剪钉(4)与中心管(2)相连，滑套下部设有三个通道与传压孔(18)相通，通道的下面设有球座。

3.根据权利要求1所述的井下钻杆外封井器，其特征在于：旋转套(7)位于中心管(2)外部上挡圈(5)和下挡圈(19)之间，上挡圈(5)和下挡圈(19)通过螺纹与中心管相连，当密封体密封环空后，旋转钻柱，中心管(2)可以在旋转套(7)内转动。

4.根据权利要求1所述的井下钻杆外封井器，其特征在于：密封体位于旋转套(7)外部，主要由缸套(16)、活塞(17)、锁环(12)、推力环(10)、锁环座(11)、胶筒(9)、胶筒座(6)、座封销钉(14)、复位销钉(13)、限位套(15)组成，胶筒座(6)通过螺纹与旋转套(7)相连，胶筒(9)装在旋转套(7)上，两个胶筒(9)之间有隔环(8)，活塞(17)位于缸套(16)和旋转套(7)之间，活塞(17)上设有一定位台阶，通过限位套(15)限制活塞(17)的位移，限位套(15)通过螺纹与缸套(16)相连。

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