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      套管閥門開啟關(guān)閉裝置的制作方法

      文檔序號:5339461閱讀:229來源:國知局
      專利名稱:套管閥門開啟關(guān)閉裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明是涉及石油、天然氣井鉆井或修井作業(yè)領(lǐng)域中的套管閥門相關(guān)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體的說,是一種防止起鉆時發(fā)生井噴的套管閥門的開啟關(guān)閉裝置。
      背景技術(shù)
      在運用氣體欠平衡鉆井技術(shù)鉆井或進行修井作業(yè)時,由于地層壓力大于井筒內(nèi)壓力,在起下鉆過程中易發(fā)生氣舉或井噴。常用的方法有兩種
      一是帶壓起下鉆,帶壓起下鉆時,由于井下壓力大,需另外采用裝置,操作復雜且起下鉆速度慢;
      二是在起下鉆過程中先用壓井液壓井,然后起下鉆。但每次壓井工序繁雜且壓井液容易污染儲層,影響油氣井的產(chǎn)量。授權(quán)公告號為CN100545413C,授權(quán)公告日為2009年9月30的中國發(fā)明專利公開了一種防止起鉆時發(fā)生井噴的套管閥門,它包括閥體、開啟裝置和關(guān)閉裝置,上接頭與下接頭密封連接,芯筒在上接頭內(nèi),活門通過銷軸與上接頭連接,扭簧連接在活門及銷軸上,關(guān)閉裝置與鉆具相連。上接頭上連接有卡簧。防止起鉆時發(fā)生井噴的方法開始連接在技術(shù)套管上隨之下入井下,工具入井正常工作后在需要的情況下將隨著鉆具或修井工具的下入、 起出而開啟、關(guān)閉,從而防止井內(nèi)的高壓氣體或液體上溢。該工具的使用能大大優(yōu)化氣體欠平衡鉆井技術(shù)工藝,減少鉆井作業(yè)時間并避免鉆井液對儲層的污染。但上述套管閥門,開啟裝置和關(guān)閉裝置需采用額外的動力,可靠性差,開啟關(guān)閉裝置不能依靠起下管柱時管柱的帶動而自動開啟和關(guān)閉。

      發(fā)明內(nèi)容
      為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提出了一種套管閥門的開啟關(guān)閉裝置,它在套管閥門用于氣體欠平衡鉆井技術(shù)或進行修井作業(yè)時,套管閥門的開啟和關(guān)閉都是依靠起下管柱時管柱的帶動,無需額外動力,操作簡單,關(guān)閉及時,可靠性高,使用方便。本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
      一種套管閥門開啟關(guān)閉裝置,其特征在于包括開關(guān)短節(jié)和密封頭,密封頭固定在井內(nèi)管柱的前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上;
      所述開關(guān)短節(jié)包括開關(guān)短節(jié)本體、托架、卡簧、開啟銷釘本體、開啟銷釘、關(guān)閉銷釘本體、銷釘壓蓋、關(guān)閉銷釘、彈簧和卡釘,其中托架通過卡簧固定在開關(guān)短節(jié)本體內(nèi),關(guān)閉銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,關(guān)閉銷釘本體內(nèi)安裝有所述卡釘,銷釘壓蓋安裝在關(guān)閉銷釘本體上,卡釘上安裝有彈簧,關(guān)閉銷釘與卡釘螺紋連接,開啟銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,開啟銷釘本體內(nèi)安裝有開啟銷釘;
      所述密封頭包括密封頭本體、膠筒和壓頭,其中密封頭本體上安裝有膠筒,密封頭本體和膠筒連接壓頭。所述關(guān)閉銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,且關(guān)閉銷釘本體與開關(guān)短節(jié)本體之間采用第三密封圈密封。所述關(guān)閉銷釘本體內(nèi)安裝有所述卡釘,且關(guān)閉銷釘本體與卡釘之間采用第四密封圈密封。所述開啟銷釘本體內(nèi)安裝有開啟銷釘,開啟銷釘本體與開啟銷釘之間采用第一密封圈和第二密封圈密封。在所述密封頭本體上開有密封頭本體通孔。在所述壓頭上開有壓頭通孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在
      本開啟關(guān)閉裝置包括開關(guān)短節(jié)和密封頭,密封頭固定在井內(nèi)管柱的前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上,這樣的技術(shù)方案,開關(guān)短節(jié)和密封頭配合使用,當往井內(nèi)下入管柱時,只需要將密封頭固定在管柱的最前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上,同時使套管閥門內(nèi)充滿液體,然后正常下入管柱即可打開套管閥門,進行正常作業(yè);當從井內(nèi)起出管柱時,從井口管柱內(nèi)頭球,然后正常起管柱,即可關(guān)閉套管閥門。從而在套管閥門用于氣體欠平衡鉆井技術(shù)或進行修井作業(yè)時,套管閥門的開啟和關(guān)閉都是依靠起下管柱時管柱的帶動,無需額外動力,操作簡單,關(guān)閉及時,可靠性高,使用方便。本發(fā)明中,套管閥門內(nèi)的液體通過壓頭通孔和密封頭本體通孔對膠筒產(chǎn)生助封作用,可實現(xiàn)更好的密封性能。


      下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
      對本發(fā)明作進一步的詳細說明,其中 圖1是開關(guān)短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是密封頭結(jié)構(gòu)示意3是托架結(jié)構(gòu)示意圖
      圖中1、開關(guān)短節(jié)本體;2、連接螺紋;3、托架;4、卡簧;5、開啟銷釘本體;6、第一密封圈;7、開啟銷釘;8、第二密封圈;9、第三密封圈;10、關(guān)閉銷釘本體;11、銷釘壓蓋;12、關(guān)閉銷釘;13、彈簧;14、第四密封圈;15、卡釘;16、密封頭本體;17、膠筒;18、壓頭;19、壓頭通孔;20、密封頭本體通孔。
      具體實施例方式實施例1
      本發(fā)明一較佳實施方式為
      一種套管閥門的開啟關(guān)閉裝置,包括開關(guān)短節(jié)和密封頭組成,密封頭固定在井內(nèi)管柱的最前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上,兩者配合使用,在井內(nèi)管柱起出和下入時實現(xiàn)套管閥門的關(guān)閉和打開,從而阻斷地層的高壓氣體或液體,有效提高起鉆作業(yè)速度并可防止起鉆時可能發(fā)生的井噴事故。所述的實現(xiàn)套管閥門關(guān)閉的方法是當起出井內(nèi)管柱, 需要關(guān)閉套管閥門時,從管柱內(nèi)投球,打開開關(guān)短節(jié)上的關(guān)閉銷釘,關(guān)閉銷釘帶動套管閥門芯筒上行,套管閥門閥板在彈簧的作用力下關(guān)閉,阻斷閥板下的流體上竄,芯筒上行到位后關(guān)閉銷釘被剪斷,井內(nèi)管柱即可正常起出。所述的實現(xiàn)套管閥門開啟的方法是套管閥門本體內(nèi)注滿液體,開啟關(guān)閉裝置的密封頭固定在管柱的最前端,當密封頭下行接觸到套管閥門閥板時,在密封頭與上接頭之間形成密封,套管閥本體內(nèi)的液體隨著密封頭的下行壓力逐漸升高,當液體壓力大于閥板之下氣體的壓力時,閥板被打開,密封頭繼續(xù)下行離開套管閥門,套管閥門下部壓力釋放,井筒內(nèi)壓力升高,在壓力用于下開關(guān)短節(jié)上的開啟銷釘伸出,帶動芯筒下行,直至將閥板完全撐開。芯筒到達設(shè)定位置后開啟銷釘被剪斷,井內(nèi)管柱可進行正常作業(yè)。所述的開啟關(guān)閉裝置之開關(guān)短節(jié),其特征是開關(guān)短節(jié)本體1內(nèi)裝有托架 3,關(guān)閉銷釘本體10安裝在開關(guān)短節(jié)本體1上,關(guān)閉銷釘本體10內(nèi)安裝有卡釘15,關(guān)閉銷釘本體10上安裝有銷釘壓蓋11,卡釘15上安裝有彈簧13,關(guān)閉銷釘12連接在卡釘15上;開啟銷釘本體5安裝在開關(guān)短節(jié)本體1上,開啟銷釘本體5內(nèi)安裝有開啟銷釘7。密封頭本體 16上安裝有膠筒17,連接有壓頭18。所述的托架3上連接有卡簧4。所述的開關(guān)短節(jié)本體 1與關(guān)閉銷釘本體10之間有第三密封圈9,關(guān)閉銷釘本體10與卡釘15之間有第四密封圈 14。所述的開啟銷釘本體5與開啟銷釘7之間有第一密封圈6和第二密封圈8。所述的密封頭本體上開有孔20。所述的壓頭上開有孔19。實施例2
      作為本發(fā)明的最佳實施方式,如圖1和圖2所示,開啟關(guān)閉裝置由開關(guān)短節(jié)和密封頭組成,密封頭固定在井內(nèi)管柱的最前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上,兩者配合使用,在井內(nèi)管柱起出和下入時實現(xiàn)套管閥門的關(guān)閉和打開,從而阻斷地層的高壓氣體或液體。套管閥門的開啟關(guān)閉裝置,包括開關(guān)短節(jié)和密封頭,開關(guān)短節(jié)由開關(guān)短節(jié)本體1、連接螺紋2、托架3、卡簧4、開啟銷釘本體5、第一密封圈6、開啟銷釘7、第二密封圈8、第三密封圈9、關(guān)閉銷釘本體10、銷釘壓蓋11、關(guān)閉銷釘12、彈簧13、第四密封圈14、卡釘15組成,托架3通過卡簧4固定在開關(guān)短節(jié)本體1內(nèi),關(guān)閉銷釘本體10采用螺紋安裝在開關(guān)短節(jié)本體 1上,并用第三密封圈9密封,關(guān)閉銷釘本體10內(nèi)安裝有卡釘15,并用第四密封圈14密封, 銷釘壓蓋11采用螺紋安裝在關(guān)閉銷釘本體10上,卡釘15上安裝有彈簧13,關(guān)閉銷釘12與卡釘15采用螺紋連接;開啟銷釘本體5安裝在開關(guān)短節(jié)本體1上,開啟銷釘本體5內(nèi)安裝有開啟銷釘7,并用第一密封圈6和第二密封圈8密封;密封頭由密封頭本體16、膠筒17、 壓頭18、壓頭通孔19、密封頭本體通孔20組成,密封頭本體16上安裝有膠筒17,連接有壓頭18,密封頭本體上有密封頭本體通孔20,壓頭上有壓頭通孔19。圖1是開關(guān)短節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上,當起出井內(nèi)管柱,需要關(guān)閉套管閥門時,從管柱內(nèi)投球,打開開關(guān)短節(jié)上的關(guān)閉銷釘12,關(guān)閉銷釘12帶動套管閥門芯筒上行,套管閥門閥板在彈簧的作用力下關(guān)閉,阻斷閥板下的流體上竄,芯筒上行到位后關(guān)閉銷釘12被剪斷,井內(nèi)管柱即可正常起出。圖2是密封頭結(jié)構(gòu)示意圖,要開啟套管閥門時,在套管閥門本體內(nèi)注滿液體,開啟關(guān)閉裝置的密封頭固定在管柱的最前端,當密封頭下行接觸到套管閥門閥板時,在密封頭與上接頭之間形成密封,套管閥本體內(nèi)的液體隨著密封頭的下行壓力逐漸升高,當液體壓力大于閥板之下氣體的壓力時,閥板被打開,密封頭繼續(xù)下行離開套管閥門,套管閥門下部壓力釋放,井筒內(nèi)壓力升高,在壓力用于下開關(guān)短節(jié)上的開啟銷釘7伸出,帶動芯筒下行, 直至將閥板完全撐開。芯筒到達設(shè)定位置后開啟銷釘7被剪斷,井內(nèi)管柱可進行正常作業(yè)。圖3是托架3結(jié)構(gòu)示意圖,當起出井內(nèi)管柱,需要關(guān)閉套管閥門時,從管柱內(nèi)投球,使托架3向下運動,在彈簧13作用下,卡釘15脫離托架3,使關(guān)閉銷釘12伸出。本發(fā)明的工作原理
      套管閥門是一種用于氣體欠平衡鉆井或修井作業(yè)的裝置,可防止在起下管柱時的氣舉現(xiàn)象或可能發(fā)生的井噴。開啟關(guān)閉裝置是套管閥門的組成部分,由開關(guān)短節(jié)和密封頭兩部分組成。要開啟套管閥門時,在套管閥門本體內(nèi)注滿液體,開啟關(guān)閉裝置的密封頭固定在管柱的最前端,當密封頭下行接觸到套管閥門閥板時,密封頭本體16和壓頭18之間產(chǎn)生相對運動,壓縮膠筒17,在密封頭與套管閥門芯筒之間形成密封,套管閥門內(nèi)的液體通過壓頭通孔19和密封頭本體通孔20對膠筒17產(chǎn)生助封作用,可實現(xiàn)更好的密封性能。開關(guān)短節(jié)上的開啟銷釘7利用密封圈6和密封圈8形成的面積差,可在壓力升高時自動伸出,當套管閥本體內(nèi)的液體隨著密封頭的下行壓力逐漸升高,液體壓力大于閥板之下氣體的壓力時, 閥板被打開,密封頭繼續(xù)下行離開套管閥門,套管閥門下部壓力釋放,井筒內(nèi)壓力升高,在壓力作用下開關(guān)短節(jié)上的開啟銷釘7伸出,帶動芯筒下行,直至將閥板完全撐開,芯筒到達設(shè)定位置后開啟銷釘7被剪斷。密封頭為鋁質(zhì)結(jié)構(gòu),如果井內(nèi)為鉆具,則將密封頭鉆碎后即可進行正常的鉆井作業(yè)。當起出井內(nèi)管柱,需要關(guān)閉套管閥門時,從管柱內(nèi)投球,使托架3向下運動,在彈簧13作用下,卡釘15脫離托架3,關(guān)閉銷釘12伸出,卡在套管閥門芯筒內(nèi)壁的槽內(nèi),帶動芯筒上行,套管閥門閥板在彈簧的作用力下關(guān)閉,阻斷閥板下的流體上竄,芯筒上行到位后關(guān)閉銷釘12被剪斷,井內(nèi)管柱即可正常起出。開啟銷釘7和關(guān)閉銷釘12可在管柱起出后在地面進行更換,并使托架3和卡釘15 復位,即可再次實現(xiàn)套管閥門的開啟關(guān)閉功能。
      權(quán)利要求
      1.一種套管閥門開啟關(guān)閉裝置,其特征在于包括開關(guān)短節(jié)和密封頭,密封頭固定在井內(nèi)管柱的前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上;所述開關(guān)短節(jié)包括開關(guān)短節(jié)本體、托架、卡簧、開啟銷釘本體、開啟銷釘、關(guān)閉銷釘本體、銷釘壓蓋、關(guān)閉銷釘、彈簧和卡釘,其中托架通過卡簧固定在開關(guān)短節(jié)本體內(nèi),關(guān)閉銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,關(guān)閉銷釘本體內(nèi)安裝有所述卡釘,銷釘壓蓋安裝在關(guān)閉銷釘本體上,卡釘上安裝有彈簧,關(guān)閉銷釘與卡釘螺紋連接,開啟銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,開啟銷釘本體內(nèi)安裝有開啟銷釘;所述密封頭包括密封頭本體、膠筒和壓頭,其中密封頭本體上安裝有膠筒,密封頭本體和膠筒連接壓頭,在所述密封頭本體上開有密封頭本體通孔;在所述壓頭上開有壓頭通孔。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管閥門開啟關(guān)閉裝置,其特征在于所述關(guān)閉銷釘本體安裝在開關(guān)短節(jié)本體上,且關(guān)閉銷釘本體與開關(guān)短節(jié)本體之間采用第三密封圈密封。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的套管閥門開啟關(guān)閉裝置,其特征在于所述關(guān)閉銷釘本體內(nèi)安裝有所述卡釘,且關(guān)閉銷釘本體與卡釘之間采用第四密封圈密封。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管閥門開啟關(guān)閉裝置,其特征在于所述開啟銷釘本體內(nèi)安裝有開啟銷釘,開啟銷釘本體與開啟銷釘之間采用第一密封圈和第二密封圈密封。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種套管閥門開啟關(guān)閉裝置,涉及石油、天然氣井鉆井或修井作業(yè)領(lǐng)域中的套管閥門相關(guān)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,包括開關(guān)短節(jié)和密封頭,密封頭固定在井內(nèi)管柱的前端,開關(guān)短節(jié)連接在密封頭之后的管柱上;本發(fā)明在套管閥門用于氣體欠平衡鉆井技術(shù)或進行修井作業(yè)時,套管閥門的開啟和關(guān)閉都是依靠起下管柱時管柱的帶動,無需額外動力,操作簡單,關(guān)閉及時,可靠性高,使用方便。
      文檔編號E21B33/10GK102182423SQ20111010791
      公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
      發(fā)明者葉文勇, 李前春, 楊延增, 王玉, 王莉, 章東哲, 胡東鋒, 陳鵬偉 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
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