[發明專利]一種自旋式內防噴工具

有效

• 申請號: 201710737693.6
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107288570B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 茍如意;張曉東;楊文武;何方舟;徐國何
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B33/06
• 分類號: E21B33/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種自旋式內防噴工具，它由上接頭、內套筒、上閥座、下閥座、下接頭、絲堵和鋼球組成。所述上閥座和下閥座均為圓盤狀結構，在周向上均勻分布6個扇形流道，上閥座和下閥座為錐面密封，上閥座與下接頭保持靜止不動。所述下接頭的內表面沿著周向方向均勻分布6個螺旋滾道，螺旋滾道中安裝鋼球，采用絲堵封堵。當下閥座的軸向位置發生變化時，鋼球沿著螺旋滾道運動，鋼球的運動會導致下閥座發生周向旋轉。本發明根據流體壓力方向的變化，自動調節內防噴工具的開啟和關閉，流道通暢，密封可靠，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及石油天然氣鉆井的井控裝備領域，尤其涉及一種自旋式內防噴工具。

背景技術

隨著油田勘探開發向著深部底層、低滲透、非常規油氣的方向發展，鉆井過程中的地層情況復雜多變，當地層壓力過高時，容易導致井涌，甚至井噴。特別在欠平衡鉆井過程中，井底壓力大，鉆柱內防噴工具是防噴系統中的重要組成部分。目前內防噴工具主要包括旋塞閥、箭型閥、翻板浮閥、旁通閥、投入式止回閥。其中，旋塞閥存在旋塞啟閉困難、需要人工操作的問題；箭型閥和翻板浮閥的復位彈簧容易失效，使用壽命不穩定；箭型閥的流道狹窄，易堵塞，密封面容易被鉆井介質和固相顆粒沖蝕；投入式止回閥需要從井口投入閥體，旁通閥需要從井口投入鋼球，人工操作不便，無法對井底壓力的變化做出實時反應。現場應用中反映出：鉆柱內防噴工具的失效率很高，內防噴工具的失效嚴重影響鉆井安全。因此，發明一種反應迅速、密封性能良好、流道設計合理、性能優異的內防噴工具，對提高鉆井安全，降低鉆井成本，縮短建井周期有著重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種自旋式內防噴工具，該工具密封性能良好，反應迅速，流道通暢，能自動開啟和關閉流體通道，保證鉆井的安全進行。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：本發明一種自旋式內防噴工具，由上接頭、內套筒、上閥座、下閥座、下接頭、絲堵和鋼球組成。

所述上閥座和下閥座均為圓盤狀結構，在周向上均勻分布6個扇形流道，上閥座單個扇形流道的面積大于下閥座單個扇形流道的面積，所述上閥座和下閥座為錐面密封，上閥座的下端面為凸出錐面，下閥座的上端面為凹入錐面。

所述上接頭與下接頭采用螺紋連接，上接頭、內套筒和下接頭將上閥座壓緊在下接頭的內表面上，上閥座與下接頭保持靜止不動。

所述下接頭的內表面沿軸向方向設置兩級臺階，沿周向方向均勻分布6個螺旋滾道，螺旋滾道的底端與下接頭的外表面采用螺紋孔連通，螺紋孔中安裝絲堵，每個螺旋滾道中安裝一個鋼球。

鋼球的運動軌跡由下接頭的螺旋滾道和下閥座的鋼球滾道決定。下閥座相對于下接頭，在軸向上可以相對移動，周向上可以相對轉動。當下閥座的軸向位置發生變化時，鋼球沿著螺旋滾道滾動，鋼球的滾動會導致下閥座發生周向旋轉。

正常鉆井時，下閥座的閥體受到向下的流體壓力，發生向下的軸向移動；下閥座隨鋼球的滾動，發生順時針旋轉，下閥座的扇形流道與上閥座的扇形流道重合，鉆井液可順利通過內防噴工具。此時，下閥座的下端面與下接頭的臺階緊密貼合，下閥座的上端面與上閥座的下端面分離，錐面密封呈打開狀態，鉆井液流道通暢，保證鉆井正常進行。

當發生井噴或井涌時，下閥座的閥體受到向上的流體壓力，發生向上的軸向移動；下閥座隨著鋼球的滾動，發生逆時針旋轉，下閥座的閥體將上閥座的扇形流道完全封堵，關閉鉆井液流道，下閥座的上端面與上閥座的下端面緊密貼合，實現錐面密封，完成防噴功能。

本發明的有益效果和優點如下：1.本發明根據流體壓力方向的變化，自動調節內防噴工具的開啟和關閉，反應靈敏，工作可靠。2.鉆井液流道通暢，不易堵塞。3.采用錐面密封，密封可靠，鉆井液流動不經過密封面，不會發生密封面沖蝕現象。4.結構簡單，工具運行平穩可靠，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本發明一種自旋式內防噴工具的結構示意圖。