本技术涉及海上油气钻井期的井筒安全维护,具体涉及一种液压式井下随钻封堵装置。
背景技术:
1、随着我国陆地油田的产能下降以及我国对能源消费的不断增长,海洋石油成为了我国今后石油发展的焦点。海洋石油资源的开采同时面临着许多新的机遇与挑战,防止在钻井期间发生井喷事故对保障海洋石油安全发展具有重大意义。
2、在海洋石油的开采过程中,由于对地层状况未知以及地层环境勘探不准,容易在钻井过程中遇到高压地层,一旦高压地层中流体进入钻杆与套管之间的环空,就会使环空中压力增大从而发生井下溢流以及井涌。为了防止由于井喷所造成损失,通常在钻柱内安装单向阀来阻止钻柱内逆流,从而解决井喷是钻柱逆流所带来的风险。对于套管与钻杆内的环空,一般是在井口安装甲板式防喷器来阻止井喷,一旦检测到井下压力异常,通过关闭井口防喷器将高压逆流封堵在井口,这种井控技术存在着巨大的弊端,一旦出现井口高压流体泄漏,将会对操作人员以及钻井平台造成巨大的伤害,因此需要设计一种作用于井下防喷装置,在封堵过程中将环空高压控制在井下,通过多级防喷,减小井喷所带来的危害。
技术实现思路
1、本实用新型公开了一种液压式井下随钻封堵装置,该封堵装置能快速从源头处阻止井涌甚至井喷事故的发生,从而减小事故所带来的危害。该封堵装置安装在钻杆上,在环空压力异常时,通过液压驱动的方式启动井下封堵装置,使其密封胶筒被压缩膨胀,从而切断环空中高压流体向井口流动,达到封堵环空的目的,为后续的压井赢得宝贵的时间。
2、为实现上述目的,本实用新型的技术方案是:
3、一种液压式井下随钻封堵装置,包括中心管、上接头、下接头、卡瓦锚固机构、胶筒座封机构、液压驱动机构,所述的中心管的上下端分别固定连接有上接头和下接头,中心管内的底部固定设有可溶球支座,在中心管的外表面下部设有卡瓦锚固机构,在中心管的外表面上部设有液压驱动机构,所述的液压驱动机构的下端与胶筒座封机构的上端连接,胶筒座封机构的下端与卡瓦锚固机构的上端连接,所述的胶筒座封机构包括多个套设于中心管外的胶筒,所述的上接头及中心管的外部共同套设有支撑管,所述的支撑管与中心管外壁之间形成液压腔,所述的液压腔朝向上接头的一端密封,所述的液压驱动机构包括在液压腔内密封滑动连接于中心管外壁上的环形活塞,所述的活塞的内外表面分别与中心管外表面、支撑管内表面密封滑动连接,所述的活塞通过座封剪钉与支撑管内壁固定连接,所述的支撑管与活塞之间设有单向锁止机构,所述的支撑管远离上接头的一端敞口,所述的活塞远离上接头的一端穿过敞口并与胶筒座封机构连接,所述的液压腔通过贯穿中心管外壁的进液孔与中心管内腔连通。
4、优选的,所述的单向锁止机构包括均匀排布于支撑管内表面的第一环状棘齿以及设于活塞外表面且均匀排布的第二环状棘齿,所述第一环状棘齿与第二环状棘齿相互啮合并限制活塞仅向远离上接头的方向移动。
5、优选的,所述的支撑管远离上接头的一端通过螺钉固定连接有环形垫板,所述的活塞远离上接头的一端与胶筒座封机构的上端连接。
6、优选的,所述的胶筒座封机构包括环绕中心管套设的上胶筒、中胶筒及下胶筒,活塞与上胶筒之间、上胶筒与中胶筒之间、中胶筒与下胶筒之间分别设有隔环,所述的隔环内表面与中心管外表面相互脱离或滑动配合,所述的活塞端部与相邻的隔环固定连接。
7、优选的,所述的卡瓦锚固机构包括卡瓦牙、压簧、卡瓦座、第一固定螺钉,所述的卡瓦座套设于中心管外,卡瓦座上绕轴线均匀分布有多个贯穿卡瓦座侧壁的第一固定螺钉,所述的第一固定螺钉底端所在的中心管外壁沿平行于轴线的方向设有第一滑动槽,所述的第一固定螺钉的底端与第一滑动槽滑动连接并在第一滑动槽内限制行程,所述的卡瓦座远离上接头的一端通过压簧连接有多个绕中心管轴线均匀分布的卡瓦牙,在卡瓦牙远离上接头的一侧的中心管外壁上还设有锥形管,所述的卡瓦牙的下表面与锥形管的外表斜面滑动配合,所述的锥形管通过解封剪钉与中心管外壁固定连接。
8、优选的,所述的锥形管的外壁贯穿并螺接有多个第二固定螺钉,所述的第二固定螺钉底端所在的中心管外壁上沿平行于轴线方向设有第二滑动槽,所述的第二固定螺钉底端与第二滑动槽滑动连接。
9、优选的,所述的压簧为v形结构,所述的压簧的一端与卡瓦座内壁远离卡瓦牙的一端连接,另一端与卡瓦牙的底部连接。
10、本实用新型一种液压式井下随钻封堵装置的有益效果为:
11、本实用新型可以在井底实现座封防喷以及解封作业,达到同时封闭钻杆内部以及钻杆与套管/裸眼之间环空的目的。不同于井口封堵,本实用新型将封堵装置至于井下,大大减少了响应时间,避免井涌、高压溢流进一步演化成井喷。
1.一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:包括中心管、上接头、下接头、卡瓦锚固机构、胶筒座封机构、液压驱动机构,所述的中心管的上下端分别固定连接有上接头和下接头,中心管内的底部固定设有可溶球支座,在中心管的外表面下部设有卡瓦锚固机构,在中心管的外表面上部设有液压驱动机构,所述的液压驱动机构的下端与胶筒座封机构的上端连接,胶筒座封机构的下端与卡瓦锚固机构的上端连接,所述的胶筒座封机构包括多个套设于中心管外的胶筒,所述的上接头及中心管的外部共同套设有支撑管,所述的支撑管与中心管外壁之间形成液压腔,所述的液压腔朝向上接头的一端密封,所述的液压驱动机构包括在液压腔内密封滑动连接于中心管外壁上的环形活塞,所述的活塞的内外表面分别与中心管外表面、支撑管内表面密封滑动连接,所述的活塞通过座封剪钉与支撑管内壁固定连接,所述的支撑管与活塞之间设有单向锁止机构,所述的支撑管远离上接头的一端敞口,所述的活塞远离上接头的一端穿过敞口并与胶筒座封机构连接,所述的液压腔通过贯穿中心管外壁的进液孔与中心管内腔连通。
2.如权利要求1所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的单向锁止机构包括均匀排布于支撑管内表面的第一环状棘齿以及设于活塞外表面且均匀排布的第二环状棘齿,所述第一环状棘齿与第二环状棘齿相互啮合并限制活塞仅向远离上接头的方向移动。
3.如权利要求2所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的支撑管远离上接头的一端通过螺钉固定连接有环形垫板,所述的活塞远离上接头的一端与胶筒座封机构的上端连接。
4.如权利要求3所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的胶筒座封机构包括环绕中心管套设的上胶筒、中胶筒及下胶筒,活塞与上胶筒之间、上胶筒与中胶筒之间、中胶筒与下胶筒之间分别设有隔环,所述的隔环内表面与中心管外表面相互脱离或滑动配合,所述的活塞端部与相邻的隔环固定连接。
5.如权利要求4所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的卡瓦锚固机构包括卡瓦牙、压簧、卡瓦座、第一固定螺钉,所述的卡瓦座套设于中心管外,卡瓦座上绕轴线均匀分布有多个贯穿卡瓦座侧壁的第一固定螺钉,所述的第一固定螺钉底端所在的中心管外壁沿平行于轴线的方向设有第一滑动槽,所述的第一固定螺钉的底端与第一滑动槽滑动连接并在第一滑动槽内限制行程,所述的卡瓦座远离上接头的一端通过压簧连接有多个绕中心管轴线均匀分布的卡瓦牙,在卡瓦牙远离上接头的一侧的中心管外壁上还设有锥形管,所述的卡瓦牙的下表面与锥形管的外表斜面滑动配合,所述的锥形管通过解封剪钉与中心管外壁固定连接。
6.如权利要求5所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的锥形管的外壁贯穿并螺接有多个第二固定螺钉,所述的第二固定螺钉底端所在的中心管外壁上沿平行于轴线方向设有第二滑动槽,所述的第二固定螺钉底端与第二滑动槽滑动连接。
7.如权利要求6所述的一种液压式井下随钻封堵装置,其特征为:所述的压簧为v形结构,所述的压簧的一端与卡瓦座内壁远离卡瓦牙的一端连接,另一端与卡瓦牙的底部连接。
