專利名稱：一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法
技術領域：
本發明涉及領域石油鉆井設備的配套工具或裝置領域，更具體的說，改進涉及的是一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法。
背景技術：
石油鉆井被譽為石油工業的鑰匙，也表明了鉆井在石油工業的關鍵地位。從勘探階段找油找氣，到開發生產油氣階段，直至油氣田增產階段的實施，都必須經鉆井來實現。隨著油氣鉆井技術的發展和進步，石油界已能在陸地上鉆成各種諸如深井、超深井、大斜度井、水平井、大位移井、多底井等技術難度相當大的復雜工藝井，乃至在海洋中從淺水到深水甚至超深水鉆井都獲得很大成效。但是，在拆裝鉆桿上卸扣或起下鉆過程中，鉆桿停轉，井內泥漿循環停滯，意味著對井眼環空的當量循環密度(ECD)失去控制。為了解決常規鉆井在上扣、卸扣和起下鉆過程中因停止井內泥漿循環而帶來一系列井下不正常問題，有許多鉆井要求井眼保持連續循環狀態，以達到保持穩定的井眼壓力。連續循環鉆井技術對于保持井眼壓力穩定，防止井下井垮，井漏，井涌井噴等復雜情況的發生，保證鉆井作業的安全順利實施，提高鉆井時效，降低鉆井成本，有著重要意義和價值。必須研發新的先進設備配以先進的工藝技術才能實現鉆井的連續循環作業。因此，現有技術尚有待改進和發展。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法，可控制井眼環空的當量循環密度，有效保持井眼壓力的穩定。本發明的技術方案如下一種石油鉆井用不間斷循環短接，其中包括短接本體、 自動中心閘閥和側向常閉單流閥；自動中心閘閥與短接本體同軸設置；側向常閉單流閥設置在自動中心閘閥下方的短接本體側壁上。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中自動中心閘閥包括閘閥體和閘閥蓋； 閘閥蓋經銷軸鉸接在閘閥體的側壁上；閘閥體側壁設置有適配閘閥蓋打開位置時的孔腔。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中自動中心閘閥還包括定位圈、卡簧和定位環；定位圈卡設在短接本體的定位卡槽處；卡簧卡設在定位圈的內壁上；定位環設置在卡簧下的定位圈中。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中定位圈為三瓣式分體結構，定位圈的內壁上設置有適配卡簧的內卡槽；定位圈的外壁上設置有用于適配短接本體上定位凹槽的外凸臺。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中側向常閉單流閥包括閥體和閥蓋；閥蓋經銷軸鉸接在閥體的端面上；閥體與閥蓋之間設置有用于保持閥蓋處于關閉狀態的扭力彈簧。
所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中側向常閉單流閥還包括閥座、閥芯和泄壓閥；閥座設置在閥體上；閥芯設置在閥座上；泄壓閥設置在閥芯上。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中閥座與閥體同軸設置；閥座螺紋連接在閥體上。所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其中閥芯與閥座同軸設置；泄壓閥螺紋連接在閥芯上。一種石油鉆井用不間斷循環短接連續循環泥漿方法，其中，包括以下步驟
降低經由短接本體頂端進入的頂驅泥漿壓力，改由位于短接本體側壁上的側向常閉單流閥進入短接本體內部用作循環泥漿；
增加循環泥漿的壓力，使位于側向常閉單流閥上方與短接本體同軸設置的自動中心閘閥自動關閉；
降低循環泥漿的壓力，增加并恢復短接本體頂端進入的頂驅泥漿壓力，自動中心閘閥自動打開，側向常閉單流閥關閉。所述的石油鉆井用不間斷循環短接連續循環泥漿方法，其中通過相互調節循環泥漿和頂驅泥漿的壓力來控制井眼環空的當量循環密度的操作。本發明所提供的一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法，由于在采用了大通徑無障礙自動中心閘閥和三重式側向常閉單流閥相組合的短接本體結構，在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時，改從側向常閉單流閥不間斷循環泥漿，利用循環泥漿的壓力自動關閉側向常閉單流閥上方的自動中心閘閥，從而連續保持了井眼壓力的穩定，有效地控制了井眼環空的ECD值，保持了井壁的穩定和對井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段巖屑床的形成，避免了垮卡漏噴等各種復雜情況的發生；適合用于深水超深水鉆井、大位移鉆井、欠平衡鉆井，以及適合對付易噴易漏井和底層壓力敏感井等需要控壓鉆井的復雜工藝井的作業施工中。
圖1是本發明中石油鉆井用的不間斷循環短接剖視圖。圖2是本發明中圖1中大通徑無阻礙自動中心閘閥的分解圖。圖3是本發明中圖1中三重式側向常閉單流閥的分解圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的具體實施方式
和實施例加以詳細說明，所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并非用于限定本發明的具體實施方式
。本發明的一種石油鉆井用不間斷循環短接，其具體實施方式
之一，如圖1所示，包括改進的短接本體100、自動中心閘閥200和側向常閉單流閥300 ；短接本體100的內腔中設置有適配安裝自動中心閘閥200的空腔和內卡槽；短接本體100的側壁上設置有適配安裝側向常閉單流閥300的孔腔；自動中心閘閥200同軸設置在短接本體100的內腔中；側向常閉單流閥300設置在自動中心閘閥200下方的短接本地側壁上。基于上述石油鉆井用不間斷循環短接，本發明還提出一種石油鉆井用不間斷循環短接連續循環泥漿方法，其具體實施方式
之一，包括以下步驟降低經由短接本體100頂端進入的頂驅泥漿壓力，改由位于短接本體100側壁上的側向常閉單流閥300進入短接本體 100內部用作循環泥漿；增加循環泥漿的壓力，使位于側向常閉單流閥300上方與短接本體 100同軸設置的自動中心閘閥200自動關閉；降低循環泥漿的壓力，增加并恢復短接本體 100頂端進入的頂驅泥漿壓力，自動中心閘閥200自動打開，側向常閉單流閥300關閉。與現有技術中的普通短接控制井眼環空E⑶方法相比，本發明所提供的一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法，由于在采用了大通徑無障礙自動中心閘閥 200和三重式側向常閉單流閥300相組合的短接本體100結構，在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時，改從側向常閉單流閥300不間斷循環泥漿，利用循環泥漿的壓力自動關閉側向常閉單流閥300上方的自動中心閘閥200，從而連續保持了井眼壓力的穩定，有效地控制了井眼環空的ECD值，保持了井壁的穩定和對井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段巖屑床的形成，避免了垮卡漏噴等各種復雜情況的發生；適合用于深水超深水鉆井、大位移鉆井、欠平衡鉆井，以及適合對付易噴易漏井和底層壓力敏感井等需要控壓鉆井的復雜工藝井的作業施工中。在本發明石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法的優選實施方式中， 包括可通過利用不間斷循環短接相互調節循環泥漿和頂驅泥漿的壓力來控制井眼環空的當量循環密度的操作。由此可解決正常或非正常鉆井作業中除了拆裝上卸扣和起下鉆情況下，需要實時控制井眼環空ECD的工藝問題。具體的，如圖2所示，自動中心閘閥200包括閘閥體260和閘閥蓋250 ；閘閥蓋250 經銷軸270鉸接在閘閥體沈0的側壁上；閘閥體260側壁設置有適配閘閥蓋250打開位置時的孔腔。由此可保證閘閥蓋250在開啟時可最大限度地減少對頂驅泥漿的阻力，增大閘閥體沈0的通徑。進一步地，自動中心閘閥200還包括定位圈210、卡簧220和定位環230 ；定位圈 210卡設在短接本體100的定位凹槽處；卡簧220卡設在定位圈210的內壁上；定位環230 設置在卡簧220下的定位圈210中。較好的是，定位圈210為三瓣式分體結構，定位圈210的內壁上設置有適配卡簧 220的內卡槽；定位圈210的外壁上設置有用于適配短接本體100上定位凹槽的外凸臺。在具體實施過程中，可先將閘閥蓋250通過銷軸270固定在閥筒上，低負壓下的閘閥蓋250能迅速關閉，金屬密封也能承受高壓。將裝好的閘閥體260套上密封圈M0，按照閘閥蓋250朝下開啟的方向裝入短接本體100。然后將分瓣的定位圈210放入閘閥體260 端部并使外凸臺卡入短接本體100的定位凹槽中，再將定位環230放入定位圈210中，以防止分瓣的定位圈210從定位凹槽中脫出，最后將卡簧220卡入定位圈210內壁的內卡槽內， 這樣就完成了自動中心閘閥200的安裝。自動中心閘閥200是通過高壓泥漿沖開閘閥蓋250完成泥漿循環，保證在鉆井正常作業中輸入泥漿的連續循環和壓力穩定；而在上卸扣和起下鉆等非正常作業時，自動中心閘閥200的閘的閥蓋在循環泥漿的壓力下處于關閉狀態。具體的，如圖3所示，側向常閉單流閥300包括閥體370和閥蓋350 ；閥蓋350經銷軸360鉸接在閥體370的端面上；閥體370與閥蓋350之間設置有用于保持閥蓋350處于關閉狀態的扭力彈簧340。進一步地，側向常閉單流閥300還包括閥座330、閥芯320和泄壓閥310 ；閥座330設置在閥體370上；閥芯320設置在閥座330上；泄壓閥310設置在閥芯320上。閥座330、 閥芯320和泄壓閥310構成側向常閉單流閥300的三重式壓力保護結構，可有效解決井涌、 井噴和井漏問題。較好的是，閥座330與閥體370同軸設置；閥座330螺紋連接在閥體370上。以及，閥芯320與閥座330同軸設置；泄壓閥310螺紋連接在閥芯320上。在具體實施過程中，可先將閥蓋350及扭力彈簧340通過銷軸360與閥體370裝配在一起，再用專用工具將閥體370通過螺紋上在短接本體100側面的螺紋孔內。然后在閥體370內孔裝入密封圈，再將閥座330通過螺紋連接方式裝入閥體370內，再將裝好密封圈的閥芯320裝入閥座330內，最后將泄壓閥310通過螺紋連接方式裝入閥芯320里面，這樣就完成了側向常閉單流閥300的安裝。側向常閉單流閥300是通過高壓泥漿推動閥蓋350完成泥漿循環，保證在上卸扣過程中輸入泥漿的連續循環和壓力穩定；而在鉆井正常作業時，側向常閉單流閥300的閥蓋350在扭力彈簧340的作用下處于關閉狀態。本發明石油鉆井用不間斷循環短接的工作原理是正常鉆井作業時，頂驅泥漿通過短接本體100頂端的中心孔進入鉆桿進行循環，這時大通徑無阻礙自動中心間閥200處于開通狀態，三重式側向常閉單流閥300處于關閉狀態，有效地保證了水眼暢通和內部泥漿壓力的穩定。當拆裝鉆桿上卸扣時，此時鉆桿停止轉動，將循環泥漿通過專用接頭鏈接到側向常閉單流閥300上，在循環泥漿的壓力逐漸增大的作用下，側向常閉單流閥300上的閥蓋 350打開，循環泥漿進入短接本體100內部，而隨著頂驅泥漿壓力逐漸降低，當降低到一定程度時由于上下泥漿壓差作用，大通徑無阻礙自動中心閘閥200的閘閥蓋250將自動關閉， 待頂驅泥漿系統卸壓后即可進行拆卸或安裝鉆桿；而此時可通過側向單流閥輸入循環泥漿，以保證井內泥漿的循環和壓力的穩定。當上卸扣工作完成后，頂部泥漿的供應恢復正常，短接本體100上部的頂驅泥漿壓力開始增大，直至將自動中心閘閥200的閘閥蓋250沖開時，逐漸降低側向常閉單流閥 300輸入的循環泥漿壓力，側向常閉單流閥300的閥蓋350在彈簧340的作用下處于關閉位置，短接本體100內部的泥漿壓力恢復正常，則拆掉側閥連接接頭，將閥座330、閥芯320和泄壓閥310裝入側向常閉單流閥300，這樣就可以繼續鉆井進行作業了。可見，本發明石油鉆井用不間斷循環短接中的各個零部件，在上述幾個環節中都在同時承受高壓壓力和軸向旋轉雙重作用。工業實用性
本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法非常適合用于深水超深水鉆井、大位移鉆井、欠平衡鉆井，以及適合對付易噴易漏井和底層壓力敏感井等需要控壓鉆井的復雜工藝井的作業施工中，對保證井下安全，縮短鉆井時間，降低鉆井成本具有重大意義，特別對地質情況復雜井更是起到關鍵作用。例如，可用于深水超深水鉆井深水超深水鉆井，因其孔隙壓力梯度和破裂壓力梯度差很小，窄小的壓力窗將是深水超深水鉆井一大技術難關，而不能連續循環將造成泥漿泵一開一停，并對井內產生正負壓力激動，極易造成地層破裂和井漏井垮等復雜情況，本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法是極好的對付手段之一。
又如，可用于大位移井鉆井本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法可減少井眼環隙堵塞，防止巖屑床形成，提高井眼凈化能力，減少扭矩與摩阻，優化鉆井定向和軌跡控制，并有效防止接立柱時卡鉆事故的發生；可見，井眼的穩定對安全順利鉆大位移井顯得非常重要。再如，可用于欠平衡鉆井沒有連續循環的欠平衡鉆井，井眼需要降壓和重新加壓來建立系統的壓力平衡，這個過程往往花費許多工時，且會造成井下的不正常，影響鉆進， 而本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法則可以省去這復雜過程時間，提高安全鉆井效率。以及，可用于對付易噴易漏井本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法連續循環井眼內鉆柱內外壓力始終保持平衡狀態，避免了停泵/開泵的井下正負壓力激動所發生井涌、井噴和井漏等問題，確保了鉆井安全。不間斷循環短接本身可帶有內防噴器系統，也是防止井噴的安全裝置。以及，可用于對付地層壓力敏感井如頁巖、鹽巖層井等，本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法連續循環保持井內穩定壓力，防止了泥頁巖的縮頸， 垮塌等，保持了井壁穩定，也是安全順利鉆這類井的關鍵。此外，還可用于控壓鉆井本發明的石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法可有效控制井眼環空的當量循環密度(ECD)值，這是控壓鉆井的關鍵。總之，本發明石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法的連續循環鉆井技術對于保持井眼壓力穩定，防止井下井垮，井漏，井涌井噴等復雜情況的發生，保證鉆井作業的安全順利實施，提高鉆井時效，降低鉆井成本，都有著重要的意義和價值；特別是一些復雜工藝井，往往必須利用連續循環技術才能完成鉆井作業，而連續循環鉆井技術是鉆井技術和工藝上一大進步，本發明石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法作為連續循環鉆井技術之一，無疑也將會得到廣泛的應用。應當理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不足以限制本發明的技術方案，對本領域普通技術人員來說，在本發明的精神和原則之內，可以根據上述說明加以增減、替換、變換或改進，而所有這些增減、替換、變換或改進后的技術方案，都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于包括短接本體、自動中心閘閥和側向常閉單流閥；自動中心閘閥與短接本體同軸設置；側向常閉單流閥設置在自動中心閘閥下方的短接本體側壁上。
2.根據權利要求1所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于自動中心閘閥包括閘閥體和閘閥蓋；閘閥蓋經銷軸鉸接在閘閥體的側壁上；閘閥體側壁設置有適配閘閥蓋打開位置時的孔腔。
3.根據權利要求1所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于自動中心閘閥還包括定位圈、卡簧和定位環；定位圈卡設在短接本體的定位卡槽處；卡簧卡設在定位圈的內壁上；定位環設置在卡簧下的定位圈中。
4.根據權利要求3所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于定位圈為三瓣式分體結構，定位圈的內壁上設置有適配卡簧的內卡槽；定位圈的外壁上設置有用于適配短接本體上定位凹槽的外凸臺。
5.根據權利要求1所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于側向常閉單流閥包括閥體和閥蓋；閥蓋經銷軸鉸接在閥體的端面上；閥體與閥蓋之間設置有用于保持閥蓋處于關閉狀態的扭力彈簧。
6.根據權利要求1所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于側向常閉單流閥還包括閥座、閥芯和泄壓閥；閥座設置在閥體上；閥芯設置在閥座上；泄壓閥設置在閥芯上。
7.根據權利要求6所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于閥座與閥體同軸設置；閥座螺紋連接在閥體上。
8.根據權利要求6所述的石油鉆井用不間斷循環短接，其特征在于閥芯與閥座同軸設置；泄壓閥螺紋連接在閥芯上。
9.一種石油鉆井用不間斷循環短接連續循環泥漿方法，其特征在于，包括以下步驟降低經由短接本體頂端進入的頂驅泥漿壓力，改由位于短接本體側壁上的側向常閉單流閥進入短接本體內部用作循環泥漿；增加循環泥漿的壓力，使位于側向常閉單流閥上方與短接本體同軸設置的自動中心閘閥自動關閉；降低循環泥漿的壓力，增加并恢復短接本體頂端進入的頂驅泥漿壓力，自動中心閘閥自動打開，側向常閉單流閥關閉。
10.根據權利要求9所述的石油鉆井用不間斷循環短接連續循環泥漿方法，其特征在于通過相互調節循環泥漿和頂驅泥漿的壓力來控制井眼環空的當量循環密度的操作。
全文摘要
本發明公開了一種石油鉆井用不間斷循環短接及其連續循環泥漿方法，該不間斷循環短接包括短接本體、自動中心閘閥和側向常閉單流閥；自動中心閘閥與短接本體同軸設置；側向常閉單流閥設置在自動中心閘閥下方的短接本體側壁上。由于在采用了大通徑無障礙自動中心閘閥和三重式側向常閉單流閥相組合的短接本體結構，在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時，改從側向常閉單流閥不間斷循環泥漿，利用循環泥漿的壓力自動關閉側向常閉單流閥上方的自動中心閘閥，從而連續保持了井眼壓力的穩定，有效地控制了井眼環空的ECD值，保持了井壁的穩定和對井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段巖屑床的形成，避免了垮卡漏噴等各種復雜情況的發生。
文檔編號E21B21/08GK102226382SQ201110130139
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者姜柯, 張武輦, 徐著華, 賈銀鴿, 連吉弘 申請人:深圳市遠東石油鉆采工程有限公司