[發(fā)明專利]用于在鉆井過程中確保連續(xù)循環(huán)的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480034124.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN105518247B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G·吉羅拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海德工程公司
• 主分類號(hào): E21B21/10
• 分類號(hào): E21B21/10;E21B23/02;E21B34/06;F16L37/00;F16L45/00;E21B34/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東

一種用于在鉆井過程中確保連續(xù)循環(huán)的裝置(1)包括其中具有軸向通道(2)的管狀本體(2)，該管狀本體具有由可移除的插塞(5)關(guān)閉的側(cè)向開口(3)。一擋板閥被放置在所述管狀通道中，該擋板閥的阻斷構(gòu)件能夠在橫向位置和縱向位置之間移動(dòng)，在該橫向位置，所述阻斷構(gòu)件將所述軸向通道關(guān)閉，在該縱向位置，所述阻斷構(gòu)件以壓力密閉方式將所述側(cè)向開口(3)關(guān)閉。有利地，所述裝置(1)包括磁性裝置(22)，以對(duì)處于所述縱向位置的所述阻斷構(gòu)件(6)產(chǎn)生作用并以預(yù)定載荷將所述阻斷構(gòu)件保持在所述縱向位置，并且當(dāng)超過該預(yù)定載荷時(shí)，所述阻斷構(gòu)件(6)能夠移動(dòng)到所述橫向位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置用于在鉆井過程中確保連續(xù)循環(huán)，特別是在將鉆柱插入用于碳?xì)浠衔锟碧胶蜕a(chǎn)的井中或從井移除期間確保連續(xù)循環(huán)。

背景技術(shù)

為了簡單起見，將具體參照新鉆柱的插入步驟來不受限制地進(jìn)行本公開，同樣的考慮也適用于當(dāng)必須從井移除鉆頭以例如進(jìn)行更換時(shí)鉆柱的移除步驟。

當(dāng)鉆探碳?xì)浠衔锞畷r(shí)，需要插入鉆柱的過程，以增加鉆井深度。

在插入新鉆柱期間，必須在整個(gè)過程中確保鉆探泥漿的連續(xù)循環(huán)，直到獲得了完整的管并且恢復(fù)整個(gè)液壓回路。實(shí)際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)泥漿循環(huán)中的壓力下降或壓力變化導(dǎo)致正被鉆探的井中產(chǎn)生相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，這種相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)應(yīng)力會(huì)使在正被鉆探的井的未套管結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生坍塌。

為了在整個(gè)鉆探過程中確保鉆探泥漿的這種連續(xù)循環(huán)，并因此在插入新鉆柱或移除現(xiàn)有鉆柱的步驟期間也確保鉆探泥漿的這種連續(xù)循環(huán)，長期以來就已經(jīng)提出了一種即使在鉆柱的插入或移除期間也確保鉆探泥漿穩(wěn)定循環(huán)的裝置。

例如，US 3,298,385公開了一種聯(lián)接裝置，該聯(lián)接裝置被設(shè)計(jì)成確保以上提到的鉆探泥漿的連續(xù)循環(huán)。具體而言，該裝置具有：軸向通道，必須確保鉆探泥漿軸向流動(dòng)通過該軸向通道；以及與該軸向通道連通的側(cè)向通道，可以通過該側(cè)向通道供應(yīng)鉆探泥漿的側(cè)向流動(dòng)。閥裝置插入在軸向通道中、位于側(cè)向通道的上游，并且具有能夠在不同的極限止動(dòng)位置之間移動(dòng)的阻斷構(gòu)件，在所述極限止動(dòng)位置，該阻斷構(gòu)件將側(cè)向通道或軸向通道安全地關(guān)閉。在正常條件下，可移動(dòng)的阻斷構(gòu)件的自重使其移動(dòng)靠近用于該阻斷構(gòu)件的座，該座位于所述側(cè)向通道。

關(guān)于US 3,298,385的裝置，應(yīng)該注意到，盡管該裝置即使在添加新鉆柱(即，將新鉆柱緊固到設(shè)置在裝置的軸向通道的上端的螺母螺紋內(nèi))期間也能夠確保鉆探泥漿的連續(xù)循環(huán)，但它也受若干個(gè)技術(shù)缺陷的影響，這些技術(shù)缺陷已經(jīng)限制了該裝置的實(shí)際應(yīng)用。

特別是，一旦將該裝置裝配到鉆探設(shè)備內(nèi)位于鉆柱之間，則可移動(dòng)阻斷構(gòu)件在軸向通道中的位置無法良好限定。

此外，應(yīng)該注意的是，從鉆頭沿著鉆柱向上傳播的任何振動(dòng)都可能導(dǎo)致阻斷構(gòu)件捶打在位于側(cè)向通道處的阻斷構(gòu)件上，由此導(dǎo)致阻斷構(gòu)件本身磨損/故障。經(jīng)常，這種捶打作用還由被引入到軸向通道內(nèi)的鉆探泥漿的湍流引起。

因此，產(chǎn)生了確定地檢查阻斷構(gòu)件在軸向通道中的位置的需要。

US 7,845,433提供了一種不同的雙關(guān)閉布置，即，具有兩個(gè)不同的阻斷構(gòu)件(例如，所謂的擋板類型)：第一阻斷構(gòu)件被設(shè)計(jì)成用于將軸向通道關(guān)閉以暫時(shí)阻止來自軸向通道上方的鉆探泥漿的循環(huán)，另一個(gè)阻斷構(gòu)件被設(shè)計(jì)成關(guān)閉側(cè)向通道以允許位于第一阻斷構(gòu)件下游的軸向通道區(qū)段被饋送流過側(cè)向通道的鉆探泥漿。

US 7,845,433的裝置使用與阻斷構(gòu)件關(guān)聯(lián)的彈簧將阻斷構(gòu)件自身移動(dòng)到休止位置，以試圖消除以上參照US 3,298,385指出的問題。在這方面，僅應(yīng)當(dāng)指出的是，通過設(shè)置彈簧將阻斷構(gòu)件定位在裝置的管狀本體中的技術(shù)方案相當(dāng)有問題，這不僅是由于對(duì)彈性金屬有侵蝕性的鉆探泥漿的酸性，而且還因?yàn)樽矒粼趶椈缮系你@探泥漿的流動(dòng)導(dǎo)致彈簧上發(fā)生較高磨損水平并且阻礙其操作。