專(zhuān)利名稱(chēng)：可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油天然氣行業(yè)，涉及鉆井及井下作業(yè)下鉆過(guò)程中管柱內(nèi)防噴技 術(shù)，確切講是可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞。
背景技術(shù)：
在鉆井或井下作業(yè)的起下鉆過(guò)程中，會(huì)遇到井涌或井噴現(xiàn)象，通常在管柱頂端采 用防噴旋塞，或在鉆具的底部采用防噴擋板的方式進(jìn)行預(yù)防和控制井噴，這兩種方式都沒(méi) 有從根本上解決井涌或井噴及井口操作人員氣體中毒的問(wèn)題。采用安裝在管柱頂部的油管旋塞，當(dāng)發(fā)生井涌或井噴時(shí)，在井內(nèi)噴出液流的沖擊 下，就很難安裝到井口上，往往使井失控，發(fā)生井噴事故。下鉆過(guò)程中因油管暢開(kāi)，井內(nèi)液體 中溶解有毒有害氣體，致使井口操作人員發(fā)生氣體中毒的人身傷害事故。采用油管內(nèi)防噴擋板，是在下鉆時(shí)，提前與施工工具連接好后下入到井內(nèi)，因油管 底部是堵死的，入井時(shí)要排出大量的井內(nèi)液體，壓裂施工時(shí)，要灌入大量的清水，該防噴擋 板的價(jià)格也高，并且要進(jìn)行打擋板作業(yè)工藝，增加了工序，增加了施工成本，沒(méi)有得到大量 的推廣應(yīng)用。而可投入式油管堵塞器對(duì)于直井而言，可以投到壓裂施工鉆具水力錨的頂部進(jìn)行 坐封，但當(dāng)用大叢式井，亦即大斜度井上，該堵塞器投不下去，過(guò)不了液面，就會(huì)在液面坐 封，有的過(guò)了液面，但到不了水力錨頂部，達(dá)不到設(shè)計(jì)防噴的工藝原理要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種安全性好、成本低、使用方便的可控摩阻式油管內(nèi) 防噴塞。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞，其特征是防噴塞體 包括空腔殼體和連接在空腔殼體一端的單向閥快速接頭，空腔殼體外形為長(zhǎng)圓柱體，柱桿 在空腔殼體中心軸線位置，中心軸線位置外側(cè)為空腔體，空腔體與空腔殼體外壁之間有膠 盤(pán)，膠盤(pán)內(nèi)側(cè)向內(nèi)鼓肚，膠盤(pán)外側(cè)與空腔殼體外壁有間隙，間隙內(nèi)均布有直徑為0. 5-27mm 的鋼絲；使用時(shí)，單向閥快速接頭連接氣壓或油壓，通過(guò)單向閥快速接頭向空腔體內(nèi)充以氣 壓或油壓，調(diào)整空腔殼體外臂直徑，保證井噴時(shí)不能將油管內(nèi)的防噴塞體噴出井外。所述通過(guò)單向閥快速接頭向空腔體內(nèi)充以氣壓或油壓，調(diào)整摩察阻力的大小，是 根據(jù)伯努利方程，沿程阻力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；因摩阻力要小于作用在油管壁上的壓力， 給塞子內(nèi)充滿(mǎn)的壓力要根據(jù)防噴塞與油管的摩擦系數(shù)來(lái)確定，其值為井噴時(shí)的液流阻力X 安全系數(shù)+摩擦系數(shù)。可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞的防噴方法在下鉆時(shí)，將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞直 接安裝在油管內(nèi)，當(dāng)鉆具一直向井內(nèi)下入時(shí)，由于油套環(huán)空與油管是連通的，形成了 U形管 結(jié)構(gòu)，下入鉆具時(shí)，當(dāng)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞與油管的摩擦阻力大于套管內(nèi)液體的回壓 時(shí)，套管內(nèi)會(huì)排出幾十米的液柱，管柱繼續(xù)下入，油套環(huán)空形成壓差，壓差大于或等于油管內(nèi)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞與油管形成的摩擦阻力，此時(shí)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞在壓差 的作用下，自動(dòng)上浮，在井內(nèi)將保持一定的高度。當(dāng)發(fā)生井噴時(shí)，液流會(huì)與油套環(huán)空形成液流摩阻，摩阻力會(huì)通過(guò)液體的傳壓作用， 傳壓在可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞上將其向外頂出；當(dāng)液流摩阻小于可控摩阻式油管內(nèi)防噴 塞與油管摩阻時(shí)，即使油套環(huán)空發(fā)生井噴也不會(huì)將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞噴出井外；當(dāng) 井噴液流量增大，其液流摩阻大于可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞在油管內(nèi)形成的摩阻時(shí)，則能 將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞排出井外。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于本實(shí)用新型通過(guò)單向閥快速接頭向空腔體內(nèi)充以氣壓 或油壓，單向閥快速接頭連接氣壓或油壓，通過(guò)單向閥快速接頭向空腔體內(nèi)充以氣壓或油 壓，調(diào)整空腔殼體外臂直徑，達(dá)到調(diào)整摩察阻力的大小，調(diào)整摩察阻力根據(jù)伯努利方程，沿 程阻力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。應(yīng)用摩擦阻力系數(shù)為一常數(shù)這個(gè)特點(diǎn)，只要增加可控摩阻式 油管內(nèi)防噴塞對(duì)油管的壓力，就可以調(diào)整摩擦力，根據(jù)井深及油套環(huán)空的面積，以及井噴的 排量就可以計(jì)算出摩擦阻力。保證井噴時(shí)不能將油管內(nèi)的防噴塞體噴出井外。本實(shí)用新型所采取的原理和方法與以前的油管防噴塞不同，該油管內(nèi)防噴器作用 在油管內(nèi)液體的液面上，既不是在油管的頂部也不在油管的下部，它是利用可調(diào)控摩擦阻 力的油管塞。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的工藝原理示意圖。圖中1、油管；2、環(huán)形防噴器；3、閘板防噴器；4、套管閥門(mén)；5、套管；6、油套環(huán)空； 7、可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞；8、油套液位差；9、空腔殼體；10、單向閥快速接頭；11、柱桿； 12、膠盤(pán)；13、間隙；14、鋼絲。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞，其特征是防噴塞體包括空腔殼體 9和連接在空腔殼體9 一端的單向閥快速接頭10，空腔殼體9外形為長(zhǎng)圓柱體，柱桿11在 空腔殼體9中心軸線位置，中心軸線位置外側(cè)為空腔體，空腔體與空腔殼體9外壁之間有膠 盤(pán)12，膠盤(pán)12內(nèi)側(cè)向內(nèi)鼓肚，膠盤(pán)12外側(cè)與空腔殼體9外壁有間隙13，間隙13內(nèi)均布有 直徑為0. 5-27mm的鋼絲14。油管1通過(guò)井口裝置連接在套管5內(nèi)，套管閥門(mén)4與井內(nèi)套管5連接座封在井口， 套管閥門(mén)4與油管1之間套接有環(huán)形防噴器2和閘板防噴器3。使用時(shí)，單向閥快速接頭 10連接氣壓或油壓，通過(guò)單向閥快速接頭10向空腔體內(nèi)充以氣壓或油壓，調(diào)整空腔殼體9 外臂直徑，保證井噴時(shí)不能將油管1內(nèi)的防噴塞體噴出井外。通過(guò)單向閥快速接頭10向空腔體內(nèi)充以氣壓或油壓，調(diào)整摩察阻力的大小，根據(jù) 伯努利方程，沿程阻力的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。因摩阻力要小于作用在油管壁上的壓力，給塞 子內(nèi)充滿(mǎn)的壓力要根據(jù)防噴塞與油管的摩擦系數(shù)來(lái)確定，其值為井噴時(shí)的液流阻力X安 全系數(shù)+摩擦系數(shù)。[0020]可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞的防噴方法在下鉆時(shí)，將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7 直接安裝在油管1內(nèi)，當(dāng)鉆具一直向井內(nèi)下入時(shí)，由于油套環(huán)空6與油管1是連通的，形成 了 U形管結(jié)構(gòu)，下入鉆具時(shí)，當(dāng)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7與油管1的摩擦阻力大于套管5 內(nèi)液體的回壓時(shí)，套管5內(nèi)會(huì)排出幾十米的液柱，管柱繼續(xù)下入，油套環(huán)空6形成壓差，壓差 大于或等于油管內(nèi)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7與油管1形成的摩擦阻力，此時(shí)可控摩阻式 油管內(nèi)防噴塞7在壓差的作用下，自動(dòng)上浮，在井內(nèi)將保持一定的高度。當(dāng)發(fā)生井噴時(shí)，液流會(huì)與油套環(huán)空6形成液流摩阻，摩阻力會(huì)通過(guò)液體的傳壓作 用，傳壓在可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7上將其向外頂出；當(dāng)液流摩阻小于可控摩阻式油管 內(nèi)防噴塞7與油管1摩阻時(shí)，即使油套環(huán)空6發(fā)生井噴也不會(huì)將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞 7噴出井外；當(dāng)井噴液流量增大，其液流摩阻大于可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7在油管1內(nèi)形 成的摩阻時(shí)，則能將可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7排出井外。下鉆時(shí)，將該種塞子置于油管內(nèi)，再給其打入當(dāng)井噴達(dá)到600L/min排量時(shí)，油管 環(huán)空所形成的摩阻值的壓力，然后連接其它油管下入井內(nèi)。當(dāng)正常下鉆完成后，在壓裂施工 前，采用反沖的方法，將管內(nèi)塞子反沖出井外，確保管內(nèi)暢通，達(dá)到施工要求。當(dāng)下鉆時(shí)發(fā)生 井涌或井噴時(shí)，由于井口安裝有環(huán)形防噴器，大量液體會(huì)從套管閥門(mén)上，通過(guò)一定的連接管 線排到排污池，這時(shí)，就可以輕松地安裝油管旋塞，關(guān)閉井口上的防噴器，達(dá)到井控的要求， 再進(jìn)行下步的壓井作業(yè)。因此，決定油管1與可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7之間摩擦阻力的大小，就是控制油 管防噴的關(guān)鍵技術(shù)。井噴的形成是由三個(gè)階段形成的，S卩，溢流一井涌一井噴；在溢流和井涌階段，從 油套環(huán)空6返出的液流排量是很小的，井內(nèi)流體與油套環(huán)空6環(huán)空的摩阻可以忽略不計(jì)，而 可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7的摩擦阻力要比這個(gè)力大得多，因此，在這個(gè)階段可以有寬余 的時(shí)間在管柱頂部采措卡當(dāng)?shù)拇胧?，如，坐井口或安裝防噴旋塞。當(dāng)返出排量達(dá)到300L/min以上時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)井噴現(xiàn)象。井內(nèi)流體與油套環(huán)空6摩 擦阻力的大小，就是設(shè)計(jì)可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7摩阻值的關(guān)鍵依據(jù)；為了確保其防噴 的安全，將井噴排量提高到600L/min，設(shè)計(jì)計(jì)算可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7的摩阻。摩阻的計(jì)算環(huán)空內(nèi)井噴時(shí)液流的摩擦阻力決定了可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞7在 井內(nèi)形成管內(nèi)油套液位壓差8，油套液位壓差8的大小是由井的深度和油套環(huán)空6的面積或 大小決定的，對(duì)于不同的井深和不同的環(huán)空面積，可根據(jù)伯努利方程，沿程阻力的計(jì)算公式 進(jìn)行計(jì)算。因摩阻力要小于作用在油管壁上的壓力，給塞子內(nèi)充滿(mǎn)的壓力要根據(jù)防噴塞與 油管的摩擦系數(shù)來(lái)確定，其值為井噴時(shí)的液流阻力X安全系數(shù)+摩擦系數(shù)。內(nèi)摩擦阻力的調(diào)整應(yīng)用摩擦阻力系數(shù)為一常數(shù)這個(gè)特點(diǎn)，只要增加這個(gè)可控摩 阻式油管內(nèi)防噴塞7對(duì)油管1的壓力，就可以調(diào)整摩擦力，根據(jù)井深及油套環(huán)空6的面積， 以及井噴的排量就可以計(jì)算出摩擦阻力。
權(quán)利要求可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞，其特征是防噴塞體包括空腔殼體(9)和連接在空腔殼體(9)一端的單向閥快速接頭(10)，空腔殼體(9)外形為長(zhǎng)圓柱體，柱桿(11)在空腔殼體(9)中心軸線位置，中心軸線位置外側(cè)為空腔體，空腔體與空腔殼體(9)外壁之間有膠盤(pán)(12)，膠盤(pán)(12)內(nèi)側(cè)向內(nèi)鼓肚，膠盤(pán)(12)外側(cè)與空腔殼體(9)外壁有間隙(13)，間隙(13)內(nèi)均布有直徑為0.5 27mm的鋼絲(14)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于石油天然氣行業(yè)，涉及鉆井及井下作業(yè)下鉆過(guò)程中管柱內(nèi)防噴技術(shù)，確切講是可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞，其特征是防噴塞體包括空腔殼體和連接在空腔殼體一端的單向閥快速接頭，空腔殼體外形為長(zhǎng)圓柱體，柱桿在空腔殼體中心軸線位置，中心軸線位置外側(cè)為空腔體，空腔體與空腔殼體外壁之間有膠盤(pán)，膠盤(pán)內(nèi)側(cè)向內(nèi)鼓肚，膠盤(pán)外側(cè)與空腔殼體外壁有間隙，間隙內(nèi)均布有直徑為0.5-27mm的鋼絲。它提供了一種安全性好、成本低、使用方便的可控摩阻式油管內(nèi)防噴塞。
文檔編號(hào)E21B33/06GK201705273SQ20102029436
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者劉培潤(rùn), 孫虎, 趙國(guó)興, 趙小充, 鄧?yán)^學(xué), 陳志 , 馬信生, 高紅平 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司