[實用新型]適用于機械式井下套管閥的定位卡鎖結構

有效

• 申請號: 201220576716.2
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN202970618U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 張保貴;羨維偉;陳科旭;羅茂娜
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B34/06
• 分類號: E21B34/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

技術領域

本實用新型涉及石油天然氣鉆探井下工具技術領域，主要應用于欠平衡鉆井、完井施工作業。?

背景技術

欠平衡鉆井過程中，由于鉆井液液柱壓力小于儲層流體壓力，鉆井液就不會滲入而污染儲層，這樣就使儲層得到最大限度的保護，從而有效提高了單井產量。與此同時，在欠平衡作業過程中，由于鉆井液液柱的壓力無法平衡儲層流體壓力，井筒內存在一定的壓力，因此起鉆過程中，當鉆柱提至井筒上部，鉆柱重量不足以克服井筒對其產生的上頂力（即管輕）時，鉆柱即會被頂出井口；下鉆過程中，鉆柱重量不足又將導致其無法下井。為了解決該問題，現有技術中使用了不壓井起下鉆裝置和井下套管閥。?

不壓井起下鉆裝置安裝在鉆臺上，通過自身機構卡住鉆臺上部的鉆柱，并對鉆柱施加適當的力以平衡井筒內的上頂力，從而解決了欠平衡起下鉆的問題。但不壓井起下鉆裝置體積較大，安裝及操作程序比較復雜，起下鉆時間較長，造成整個作業速度較慢，鉆井成本較高且安全風險較大，且不適應于異形管串，因此其推廣應用受到了一定的限制。?

井下套管閥是一種安裝于套管的截止閥，可作為技術套管的組成部分下入至鉆柱失重點以下的位置，并固于井中。欠平衡鉆井過程中需要起鉆時，首先將鉆柱帶壓提至套管閥上部，然后關閉套管閥，隔絕底部儲層壓力，套管閥上部井筒內的壓力就會消失，此時作用在鉆柱上的上頂力也隨之消失，可按照常規方法進行起鉆。當需要進行下鉆作業時，首先將鉆柱下至套管閥上部位置，然后打開套管閥，再按照常規方法進行下鉆。可見套管閥不但能滿足欠平衡狀態下起下鉆的要求，而且安裝簡單，操作方便，是實施欠平衡鉆井的理想裝備。?

套管閥按照開關控制方式可分為液壓控制形式套管閥和機械控制形式套管閥。專利US2005/0230118?A1和US007255173B2描述的是威德福研制的液壓控制形式套管閥，該種套管閥在使用的過程中，多次遇到液壓管線故障的問題，液壓管線一旦出現故障，舌板的打開和關閉就無法進行控制，欠平衡鉆井就需要終止。液壓式套管閥的井下安裝位置還要受液壓管線長度的限制。?

專利US006343658B2描述的是哈利伯頓研制的機械控制形式套管閥，該種套管閥是通過預先安裝在鉆頭上部的專用工具進行開關控制，當帶有專用工具的鉆柱提起至套管閥位置時，工具會自動將套管閥關閉；當帶有專用工具的鉆柱下放至套管閥位置時，工具會自動將套管閥打開。與液壓控制形式相比，機械控制形式套管閥不需要地面液壓系統、管線和接頭護線裝置、簡化了設備、方便了操作，同時避免了液壓管線故障而影響正常鉆井作業的問題，且其井下位置可根據工藝需要來安裝。但與此同時，該種結構類型套管閥存在一定缺陷：①鉆頭進入套管閥內后，鉆頭上部的工具才能打開或關閉套管閥，因此鉆頭很容易刮、磨套管閥內的一些元件和機構，進而影響套管閥使用壽命和可靠性；②當關閉的套管閥下部井筒壓力過大,或者安裝在鉆柱工具上的剪切螺釘在下鉆過程中損壞時,會出現套管閥還沒被打開，螺釘就剪斷的情況,那么鉆頭會強行頂開閥板,就會造成閥板損壞以及由于沒有開關套的支撐而卡住鉆具的后果；③設計的閥體零件較多，結構復雜，且整個工具在運行過程中對單一零件的可靠性要求很高，如果任一零件性能達不到設計要求或在使用前就被鉆具損壞，則可能造成整個閥體部件的功能完全喪失的問題；④由于套管閥的開啟和關閉是靠一個運動部件來完成的，采用常規的固井方式時水泥漿會將運動部件固定住而使套管閥失效，因此需要采用內管注水泥法這一特殊固井工藝來取代常規的固井方法，這樣又加大了作業成本。因此研制一套能夠克服上述缺點的機械式套管閥顯得尤為必要。?

實用新型內容

本實用新型旨在針對現有的液壓式套管閥技術不能擺脫地面液壓控制的限制，而國外的機械式套管閥結構復雜、可靠性低、鉆頭易刮磨閥體內壁、容易卡鉆，造成操作工具不能有效地打開或關閉套管閥以及固井困難等一系列的技術問題，提供了一種結構簡單、易于操作的適用于機械式井下套管閥的定位卡鎖結構，本機械式井下套管閥在下入井下時閥體內安裝有一個保護套，該保護套可以使閥板保持打開狀態，并在采用常規固井方法固井時起到保護閥芯的作用；同時與本套管閥配套的開關工具采用剪切螺釘外嵌連接開關滑套的結構，在操作過程中可以有效的解決鉆頭刮磨閥體以及閥板卡鉆的問題，并采用多層剪切螺釘結構設計，提高了工具操作的可靠性。?

本實用新型是通過采用下述技術方案實現的：?