[發明專利]一種無隔水管鉆井鉆柱安全控制裝置

有效

• 申請號: 201910472581.1
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110318708B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 唐洋;熊浩宇;何胤;文杰;周先超;姚佳鑫;孫鵬;李旺;舒將軍
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B34/12
• 分類號: E21B34/12
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

一種無隔水管鉆井鉆柱安全控制裝置，它包括與上下管柱連接的上接頭(1)和下接頭(10)、通過剪切銷釘(12)與上接頭連接的外殼(3)、外殼內部的球閥封堵機構、外殼與下接頭(10)通過螺紋連接。工作時，上提上部管柱，上接頭和外殼之間的剪切銷釘被剪斷，上部管柱及上接頭與下部裝置斷開，壓縮彈簧(8)推動驅動滑套(6)上移，驅動滑套通過連接銷(11)推動球閥旋轉完成封堵。本發明有益效果是：可實現無隔水管鉆井過程中遭遇緊急情況時鉆柱快速解脫，且封堵下部鉆柱內高壓油氣，從而保護深水浮式鉆井船和鉆柱的安全；同時其結構簡單、易操作，且不影響現有鉆井工藝，可有效應用于深水無隔水管鉆井和天然氣水合物開采作業中。

技術領域

本發明設計深水油氣開采技術領域，具體涉及一種無隔水管鉆井鉆柱安全控制裝置。

背景技術

隨著我國國民經濟的持續快速發展，對石油天然氣的需求不斷增長，油氣資源勘探開發向深海進軍成必然趨勢，這也符合世界油氣勘探開發潮流。為解決與陸地鉆井相比深海鉆井中出現的各種技術問題，提出了一種無隔水管鉆井技術，它是一種控制壓力鉆井技術，其核心方案是不使用隔水管，不依靠鉆柱和隔水管環空，而是采用海底泵和另外的回流管線回輸鉆井液和巖屑，形成鉆井液的循環，通過海底泵的抽吸作用，有效控制井底壓力，克服鉆井中遇到的問題，實現安全、經濟的鉆井。

對于深海復雜的海況，上述鉆采工藝采用的浮動式鉆井平臺和鉆井船容易受到風浪流等特殊海況的沖擊，鉆柱容易被破壞發生油氣泄露，污染環境；其次，由于鉆井船上的人員和設備密集，鉆井平臺和鉆井船如果不能及時地和管柱解脫離開，容易造成重大的安全事故，影響鉆井效率，造成經濟損失。對于常規有隔水管的鉆井過程，在發生井噴或者油氣泄露時，可以通過關閉閘板防噴器的方式封隔鉆井液流通的環空，并剪斷鉆柱，進行緊急情況下油氣的封堵和鉆柱解脫。但是對于上述的無隔水管鉆井工藝，如何進行鉆柱內部通道的封堵和鉆柱快速解脫仍然是目前亟待解決的問題。

所以亟需發明一種結構簡單且易操作的無隔水管鉆井鉆柱安全控制裝置來實現緊急情況下鉆柱的快速解脫和下部鉆柱內高壓油氣的可靠封堵，從而有效解決深水淺層無隔水管鉆井作業過程中鉆柱安全保護問題。

發明內容

為了滿足上述需求，本發明專利提供了用于深水無隔水管鉆井的一種鉆井鉆柱安全控制裝置，本發明通過剪切銷釘和球閥封堵機構設計，在緊急情況下使得鉆柱可以快速解脫同時封堵鉆柱下部油氣。

本發明專利解決其技術問題所采用以下技術方案：一種無隔水管鉆井鉆柱安全控制裝置，主要由上接頭、外殼、下接頭，O型密封圈Ⅰ，以及位于外殼、上接頭、下接頭之間的球閥封堵機構組成；上接頭和外殼之間通過剪切銷釘連接，兩者之間裝有O型密封圈Ⅰ；下接頭和外殼之間通過螺紋連接；所述的球閥封堵機構由上閥座、球閥、驅動滑套、下閥座、壓縮彈簧，固定銷釘、連接銷，O型密封圈Ⅱ組成，上閥座通過固定銷釘被固定在外殼上，球閥設置于上閥座和下閥座之間，球閥兩側有凸出的旋轉軸位于下閥座的支撐架上，驅動滑套與球閥之間通過連接銷連接，連接銷位于球閥兩側導槽內，驅動滑套上端的傳力桿穿過上閥座與上接頭接觸，驅動滑套可以上下移動，壓縮彈簧位于外殼內且其兩端分別連接于驅動滑套和下接頭之間。

所述的外殼上周向分布有剪切銷釘孔和上閥座固定孔分別用于固定上接頭和上閥座，外殼下端設置有螺紋用于與下接頭連接。

所述的上閥座底部設置有上閥座球形面與球閥貼合，上閥座周向設置有閥座固定螺紋孔，上閥座設有閥座通孔用于驅動滑套傳力桿穿過。

所述的球閥設有球閥通孔用于鉆井液流通，球閥兩側設有對稱圓臺，圓臺上有導槽和外凸的旋轉軸。

所述的驅動滑套上設置有滑套螺紋孔，用于連接銷一端的固定，連接銷另一端在球閥導槽內，驅動滑套上下移動可以帶動球閥旋轉，驅動滑套上部為傳力桿，傳力桿穿過上閥座上的閥座通孔與上接頭底部接觸。

所述的下閥座上設置有下閥座球形面與球閥貼合，下閥座上有支撐架，支撐架用于球閥旋轉軸支撐，下閥座外表面設置有密封槽。