[發明專利]一種井下防噴器

有效

• 申請號: 202110639807.X
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113090219B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 于浩;牟易升;練章華;張強;林鐵軍;趙朝陽
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12;E21B34/08
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 胡石開

本發明公開了一種井下防噴器，包括依次連接止逆閥系統和膠筒封堵系統；膠筒封堵系統包括外套管、內套管、活塞環和膠筒；內套管的上端從外套管下方插入并固定于外套管中，內套管與外套管之間形成的環形空腔為活塞腔；活塞環位于活塞腔中且與外套管內壁、內套管外壁密封滑動連接，活塞環的上端與內套管內部連通、下端與外套管外部連通；膠筒同軸套設于外套管外壁且其一端與外套管固定連接、另一端與活塞環的下端固定連接；活塞環的一端還連接有定位鎖止結構，用于增大活塞環滑動時的起步阻力。本防噴器結構簡單，采用活塞環密封，密封效果好，同時本防噴器利用鉆柱內外壓差實現井下關井、解封，可以重復使用。

技術領域

本發明涉及鉆采工具技術領域，具體為一種井下防噴器。

背景技術

在鉆井過程中，當鉆遇油氣層時，如果井底壓力低于地層壓力，地層流體就會進入井眼，可能產生井涌，井噴，甚至著火等重大事故。出于安全考慮，當發現井涌、井噴征兆時，需要快速高效的進行壓井、關井作業。井下防噴器是一種位于井下的用于關井的安全裝置，其通過關閉鉆柱內部通道以及鉆柱與套管之間的外部環空通道，徹底阻止流體上涌，而且由于其位于地下，可以更早地實現關井以確保安全。

目前部分井下防噴器能夠自動實現關井作業，極大的提高了安全性，其基本原理都是將鉆柱內外流體引入與鉆柱同軸套設的滑動部件的兩端，利用井涌時鉆柱內外流體的壓差來推動滑動部件沿鉆柱軸線移動，從而擠壓鉆柱外壁的膠塞，膠塞受壓后封堵鉆柱與套管之間的環空；其鉆柱內壁則主要依靠單向閥止逆封堵。然而現有存在均存在一些問題導致使用不便。如申請號為CN201510201280.7的專利公開了一種結構相對簡單的井下防噴器。該防噴能夠在井下自動關井，其關井后，通過泄壓孔連通鉆柱內外流體實現循環，一旦關井鎖定后解封困難，即使成功解封，但其采用銷釘等固定方式，也需要重新提升至地面修復后才能再次投用，耗時較長。

發明內容

為解決現有技術條件的不足，本發明提供了一種井下防噴器，本防噴器結構簡單，采用活塞環密封，密封效果好；本防噴器利用鉆柱內外壓差實現關井、解封，可以重復使用。本發明的具體方案如下。

一種井下防噴器，其特征在于，包括依次連接的止逆閥系統和膠筒封堵系統；膠筒封堵系統包括外套管、內套管、活塞環和膠筒；內套管的上端從外套管下方插入并固定于外套管中，內套管與外套管之間形成的環形空腔為活塞腔；活塞環位于活塞腔中且與外套管內壁、內套管外壁密封滑動連接，活塞環的上端與內套管內部連通、下端與外套管外部連通；膠筒同軸套設于外套管外壁且其一端與外套管固定連接、另一端與活塞環的下端固定連接；當內套管內、外套管外存在一定壓差推動活塞環沿活塞腔軸向移動時，活塞環帶動膠筒壓縮膨脹實現坐封或拉伸舒張實現解封；活塞環的一端還連接有定位鎖止結構，用于增大活塞環滑動時的起步阻力，避免其在小壓差條件下動作，小壓差條件下我們優先采用壓井處理而不必采用關井操作。使用時，外套管的上端與上部鉆柱連接、內套管的下端與下部的鉆柱連接。止逆閥系統用于封堵外套管內部環空。

本發明的定位鎖止結構主要增大活塞環滑動時的起步阻力，需要確保活塞環起步后能夠正常滑動。作為本發明的一種實施方式，所述定位鎖止結構包括筒體、滾球、彈性元件、止位凹槽；止位凹槽有兩個且位于內套管外壁或外套管內壁，兩個止位凹槽分別對應活塞環移動時的起點、終點位置；所述筒體沿內套管徑向布置且其一端封閉、另一端設置中空部位；所述中空部位的尺寸小于滾球的直徑；彈性元件和滾球均位于筒體中且彈性元件一端壓緊滾球使得滾球的一端伸出筒體的中空部位壓緊止位凹槽；當活塞環移動過程中落入止位凹槽后滑動阻力增大被鎖止。

進一步，所述定位鎖止結構與所述活塞環的上端連接，所述止位凹槽位于所述外套管內壁；當所述膠筒舒張時，所述滾球所在的止位凹槽與泄壓孔連通，泄壓孔與外套管外部連通，此時由于滾球壓緊止位凹槽，使得泄壓孔被關閉； 當膠筒壓縮滾球移動后將打開泄壓孔，實現內套管內、外流體連通循環。