[發(fā)明專利]天然氣防噴導(dǎo)流閥

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610722286.3
• 申請(qǐng)日: 2016-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107780883A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王磊
• 主分類號(hào): E21B34/02
• 分類號(hào): E21B34/02;E21B21/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣開(kāi)采領(lǐng)域，具體涉及天然氣防噴導(dǎo)流閥。

背景技術(shù)

在天然氣井開(kāi)采的鉆進(jìn)施工作業(yè)時(shí)，地層流體（油氣和水）不可避免的進(jìn)入井筒，一般情況下，進(jìn)入井筒內(nèi)的地層流體通過(guò)將重泥漿通過(guò)壓井管匯壓入井內(nèi)。當(dāng)鉆進(jìn)遇異常高壓油氣地層時(shí)，高壓油氣地層的油氣流在壓力作用下上竄并帶動(dòng)泥漿一起匯至井口，油氣流的上竄引起鉆井故障，輕者導(dǎo)致井口溢流或井涌，重者會(huì)造成井控失控，通常情況下，容易引起井噴事故，并且高壓油氣層的壓井作業(yè)不易進(jìn)行，擾亂鉆井生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供天然氣防噴導(dǎo)流閥，解決現(xiàn)有技術(shù)中在鉆遇異常高壓油氣地層時(shí)存在的易引起井噴和不易進(jìn)行高壓油氣層的壓井作業(yè)的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

天然氣防噴導(dǎo)流閥，包括本體、支撐板、球體以及上球座，在所述本體內(nèi)部開(kāi)有進(jìn)液孔，所述支撐板固定在進(jìn)液孔的下部，上球座固定在進(jìn)液孔上部且其內(nèi)部與進(jìn)液孔連通，在支撐板中部設(shè)置有支撐軸，彈簧套設(shè)在支撐軸上，在支撐板上開(kāi)有多個(gè)小孔，彈簧的頂端設(shè)置有限位板，且限位板底部與支撐軸頂端留有間隙，下球座固定在限位板上，所述上球座與下球座之間形成一個(gè)球形的防噴腔體，球體轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述防噴腔體內(nèi)，且在所述球體中部開(kāi)有與進(jìn)液孔連通的通孔；還包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括貫穿本體側(cè)壁的套筒和連接軸，所述連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在套筒內(nèi)，所述連接軸一端與球體上部連接，連接軸另一端沿本體徑向向外延伸，在套筒上設(shè)有軸線與連接軸軸線平行的導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的兩端分別于進(jìn)液孔以及外界連通，在本體側(cè)壁上設(shè)有環(huán)形槽，且所述環(huán)形槽將套筒分割成兩部分，在連接軸上安裝有擋塊，所述擋塊滑動(dòng)設(shè)置在環(huán)形槽內(nèi)，在初始工況下，所述擋塊將導(dǎo)流孔中部與其兩端隔絕，在所述進(jìn)液孔內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有壓力傳感器，壓力傳感器通過(guò)控制器與用于驅(qū)動(dòng)連接軸的驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接，且在連接軸外壁上設(shè)有防蝕軸套，防蝕軸套一端與球體側(cè)壁連接，套筒內(nèi)側(cè)端面上開(kāi)有環(huán)形的卡接槽，防蝕軸套另一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在卡接槽內(nèi)。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)鉆進(jìn)遇異常高壓油氣地層時(shí)，高壓油氣地層的油氣流在壓力作用下上竄并帶動(dòng)泥漿一起匯至井口，油氣流的上竄引起鉆井故障，輕者導(dǎo)致井口溢流或井涌，重者會(huì)造成井控失控，通常情況下，容易引起井噴事故，發(fā)明人通過(guò)在井口設(shè)置防噴裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)進(jìn)液孔的連通截面大小的調(diào)節(jié)，使得上竄的油氣被阻擋，即阻礙油氣流繼續(xù)上竄，防止油氣流上竄引起的井口溢流或是井涌事故的擴(kuò)大化，避免了井控失調(diào)的發(fā)生，降低井噴的發(fā)生概率，以降低鉆井過(guò)程中高壓油氣對(duì)鉆進(jìn)進(jìn)度的影響。

具體操作如下，當(dāng)遇到異常高壓油氣地層時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸在本體外部的延伸部分，使得球體發(fā)生一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，而此時(shí)球體中部的通孔與進(jìn)液孔相互隔絕，即上球座與球體之間將本體內(nèi)部的流通道阻斷，上竄的油氣流被阻擋在球體下方，此時(shí)向進(jìn)液孔上端注入鉆井液，球體上部受到鉆井液的沖擊后，開(kāi)始下移，球體與上球座之間會(huì)出現(xiàn)間隙，鉆井液則由該間隙處流入進(jìn)液孔的下段，最后通過(guò)支撐板上的多個(gè)小孔進(jìn)入到井內(nèi)以進(jìn)行循環(huán)壓井作業(yè)，進(jìn)而保證鉆井生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行。當(dāng)遇到異常高壓的油氣地層時(shí)，球體以及上球座的受沖擊力度過(guò)大，很容易造成損傷，因此在本體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有導(dǎo)流孔，以及時(shí)對(duì)井下進(jìn)行降壓，而在初始工況下，該導(dǎo)流孔始終被擋塊所遮擋，即進(jìn)液孔無(wú)法通過(guò)導(dǎo)流孔與外界連接，而當(dāng)井下壓力達(dá)到一個(gè)臨界值時(shí)，需要球體對(duì)進(jìn)液孔的進(jìn)行封隔，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸，使得球體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)擋塊在環(huán)形槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至導(dǎo)流孔不再受到限制而直接與外界連通，而此種連通方式并非是將油氣直接外排至空氣中，而是通過(guò)特殊容器對(duì)該油氣進(jìn)行收集；通過(guò)球體對(duì)進(jìn)液孔上端的封隔，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)流孔對(duì)進(jìn)液孔側(cè)壁的泄壓，使得井下出現(xiàn)異常高壓的情況下，保證本體內(nèi)部的各部件不受損傷。進(jìn)一步地，由于井下的異常高壓的出現(xiàn)不規(guī)律，使得人工在調(diào)節(jié)進(jìn)液孔開(kāi)閉過(guò)程中無(wú)法做到及時(shí)有效，進(jìn)而導(dǎo)致井噴事故成為高概率事件；在進(jìn)液孔內(nèi)壁中部設(shè)置壓力傳感器，可對(duì)井下的高壓油氣流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦井下壓力超出標(biāo)準(zhǔn)值后，則壓力傳感器將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至控制器，控制器控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)連接軸，及時(shí)通過(guò)球體將進(jìn)液孔的中部阻斷，避免了人工在調(diào)節(jié)時(shí)的不及時(shí)而導(dǎo)致井涌現(xiàn)象。其中，連接軸作為球體轉(zhuǎn)動(dòng)的核心部件，其局部長(zhǎng)期暴露在高壓油氣流以及鉆井液的不斷沖刷作用下，而在該連接軸部分上套設(shè)防蝕軸套，可增加連接軸的防腐防蝕強(qiáng)度，避免連接軸上出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕而導(dǎo)致球體的轉(zhuǎn)動(dòng)失效。