钻井液不间断循环井口设备的制作方法

972 编辑：中冶有色技术网来源：中国地质科学院勘探技术研究所

2023-11-01 14:13:24

本实用新型涉及一种钻井设备，尤其是一种可实现在拆卸和接装钻杆过程中钻井液不间断循环的井口设备。

背景技术：

钻杆拆卸和接装是钻井过程中必不可少的操作步骤，为了避免钻杆拆卸和接装时钻井液循环中断、防止因泥浆静置造成沉砂过多而形成卡钻问题，一般采用以下两种处理方法，一种是通过液压井口自封装置、连续循环阀和流程调控阀相互配合，实现泥浆连续循环作业，但是该处理方法需要在每两根钻杆之间连接一个连续循环阀，存在上提和下钻操作程序繁杂、作业时间延长的问题；另外一种是由顶驱、密封机构、液压大钳和泥浆传输管线组成钻井液不间断循环系统，由于该处理方法需将液压大钳安装于密封机构之间，造成设备结构臃肿，在扭矩调整过程中需不断地卸扣、上提下放，操作极为不便，严重影响了作业进度。

技术实现要素：

本实用新型提供一种钻井液不间断循环井口设备，其目的在于：通过该设备实现钻杆拆卸和接装过程中泥浆不间断循环，以防止泥浆静置、性能变差或沉砂过多形成卡钻的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种钻井液不间断循环井口设备，布置在井架平台的井口上方，包括背钳、自动泥浆切换系统和传扭动力卡瓦；所述背钳安装在自动泥浆切换系统上方，用于在起下钻过程中夹持上卸扣钻具；所述自动泥浆切换系统设有半封闸板防喷器、全封闸板防喷器和泥浆旁通管路，所述半封闸板防喷器数量为两组，其中一组布置在全封闸板防喷器上方，另一组布置在全封闸板防喷器下方，全封闸板防喷器与上下两组半封闸板防喷器以串联方式装配，全封闸板防喷器与上下两组半封闸板防喷器的内腔形成轴向贯通的钻杆通道，所述泥浆旁通管路布置在全封闸板防喷器与下面一组半封闸板防喷器之间，其出液口与钻杆通道连通；所述传扭动力卡瓦布置在自动泥浆切换系统下方，用于在起下钻过程中卡住下部钻杆。

上述钻井液不间断循环井口设备，所述全封闸板防喷器设置两个半圆形闸板，两个半圆型闸板处于闭合状态时，轴向贯通的钻杆通道被闸板密封截断。

上述钻井液不间断循环井口设备，所述半封闸板防喷器设置两个半圆环型闸板，两个半圆环型闸板处于闭合状态时，在闸板中心部位形成与钻杆横截面尺寸相匹配的圆孔。

上述钻井液不间断循环井口设备，在所述泥浆旁通管路上设有阀门。

本实用新型为一种钻井液不间断循环井口设备，其工作原理为：钻井设备正常钻进时，背钳、全封闸板防喷器、上下两组半封闸板防喷器及传扭动力卡瓦均处于打开状态，泥浆旁通管路上阀门关闭，钻井液由顶驱泵入钻杆进行循环。在遇到ecd敏感地层起钻过程中，当上、下钻杆单根接头处于下部半封闸板防喷器与全封闸板防喷器之间的位置时，通过传扭动力卡瓦卡住下部钻杆，此时全封闸板防喷器处于打开状态，上下两组半封闸板防喷器处于闭合状态，泥浆旁通管路上阀门关闭，钻井液仍由顶驱泵入钻杆进行循环；然后顶驱转动卸开上、下钻杆单根接头，此时钻井液继续由顶驱泵入钻杆，同时泥浆旁通管路上阀门打开，由泥浆旁通管路泵入钻井液；待上、下钻杆单根接头卸开后，停止由顶驱泵入钻井液，顶驱带动上部钻杆接头进入全封闸板防喷器与其上方半封闸板防喷器之间的位置，此时全封闸板防喷器关闭，全封闸板防喷器与其下方半封闸板防喷器之间的钻杆通道形成密闭空腔，泥浆旁通管路向密闭空腔中泵入的钻井液进入下部钻杆，再由下部钻杆进入钻井液循环系统；然后，全封闸板防喷器上方的半封闸板防喷器打开，再由背钳夹持上部钻杆进行松扣作业，泥浆旁通管路继续向密闭空腔中泵入的钻井液，钻井液由下部钻杆进入循环系统。由此可见，本实用新型通过背钳、自动泥浆切换系统和传扭动力卡瓦的配合，实现了钻井中拆卸、接装单根时泥浆不间断循环，有效地避免了因泥浆静置、沉砂过多导致的卡钻问题。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是图1中a-a剖面结构示意图；

图3是图1中b-b剖面结构示意图；

图4是本实用新型在钻进设备正常钻进工况示意图；

图5至图8是本实用新型配合ecd敏感地层起钻过程示意图。

图中各标号清单为：

1、背钳；

2、自动泥浆切换系统，2-1、半封闸板防喷器，2-1-1、半圆环型闸板，2-2、全封闸板防喷器，2-2-1、半圆形闸板，2-3、泥浆旁通管路，2-4、开关闸门；

3、传扭动力卡瓦；

4、钻杆，4-1、钻杆单根接头。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参看图1，本实用新型为一种钻井液不间断循环井口设备，它布置在井架平台的井口上方，包括背钳1、自动泥浆切换系统2和传扭动力卡瓦3；所述背钳1安装在自动泥浆切换系统2上方，用于在起下钻过程中夹持上卸扣钻具；所述自动泥浆切换系统2设有半封闸板防喷器2-1、全封闸板防喷器2-2和泥浆旁通管路2-3，所述半封闸板防喷器2-1数量为两组，其中一组布置在全封闸板防喷器2-2上方，另一组布置在全封闸板防喷器2-2下方，全封闸板防喷器2-2与上下两组半封闸板防喷器2-1以串联方式装配，全封闸板防喷器2-2与上下两组半封闸板防喷器2-1的内腔形成轴向贯通的钻杆通道t，所述泥浆旁通管路2-3布置在全封闸板防喷器2-2与下面一组半封闸板防喷器2-1之间，其出液口与钻杆通道t连通，在泥浆旁通管路2-3上设有阀门2-4；所述传扭动力卡瓦3布置在自动泥浆切换系统2下方，用于在起下钻过程中卡住下部钻杆。

参看图2，本实用新型所述的钻井液不间断循环井口设备，其自动泥浆切换系统2的全封闸板防喷器2-2设置两个半圆形闸板2-2-1，在半圆型闸板2-2-1处于闭合状态时，轴向贯通的钻杆通道t被闸板密封截断。

参看图3，本实用新型所述的钻井液不间断循环井口设备，其自动泥浆切换系统2的半封闸板防喷器2-1设置两个半圆环型闸板2-1-1，半圆环型闸板2-1-1处于闭合状态时，在闸板中心部位形成与钻杆横截面尺寸相匹配的圆孔。

参看图4，本实用新型所述的钻井液不间断循环井口设备，在钻井设备正常钻进时，背钳1、全封闸板防喷器2-2、上下两组半封闸板防喷器2-1及传扭动力卡瓦3均处于打开状态，泥浆旁通管路2-3上阀门2-4关闭，钻井液由顶驱泵入钻杆4进行循环。

参看图5至图8，本实用新型所述的钻井液不间断循环井口设备，在遇到ecd敏感地层起钻过程中，当上、下钻杆单根接头4-1处于下部半封闸板防喷器2-1与全封闸板防喷器2-2之间的位置时，通过传扭动力卡瓦3卡住下部钻杆4，此时全封闸板防喷器2-2处于打开状态，上下两组半封闸板防喷器2-1处于闭合状态，泥浆旁通管路2-3上阀门2-4关闭，钻井液由顶驱泵入钻杆4进行循环（如附图5所示）；然后顶驱转动卸开上、下钻杆单根接头4-1，此时钻井液继续由顶驱泵入钻杆4，同时泥浆旁通管路2-3上阀门2-4打开，由泥浆旁通管路2-3泵入钻井液（如附图6所示）；待上、下钻杆单根接头4-1卸开后，停止由顶驱泵入钻井液，顶驱带动上部钻杆接头进入全封闸板防喷器2-2与其上方半封闸板防喷器2-1之间的位置，此时全封闸板防喷器2-2关闭，全封闸板防喷器2-2与其下方半封闸板防喷器2-1之间的钻杆通道形成密闭空腔，泥浆旁通管路2-3向密闭空腔中泵入的钻井液进入下部钻杆，再由下部钻杆进入钻井液循环系统（如附图7所示）；然后，全封闸板防喷器上方的半封闸板防喷器2-1打开，由背钳1夹持上部钻杆进行松扣作业，此时泥浆旁通管路2-3继续向密闭空腔中泵入的钻井液，钻井液由下部钻杆进入循环系统。（如附图8所示）。

技术特征：

1.一种钻井液不间断循环井口设备，其特征是，它布置在井架平台的井口上方，包括背钳（1）、自动泥浆切换系统（2）和传扭动力卡瓦（3）；所述背钳（1）安装在自动泥浆切换系统（2）上方，用于在起下钻过程中夹持上卸扣钻具；所述自动泥浆切换系统（2）设有半封闸板防喷器（2-1）、全封闸板防喷器（2-2）和泥浆旁通管路（2-3），所述半封闸板防喷器（2-1）数量为两组，其中一组布置在全封闸板防喷器（2-2）上方，另一组布置在全封闸板防喷器（2-2）下方，全封闸板防喷器（2-2）与上下两组半封闸板防喷器（2-1）以串联方式装配，全封闸板防喷器（2-2）与上下两组半封闸板防喷器（2-1）的内腔形成轴向贯通的钻杆通道（t），所述泥浆旁通管路（2-3）布置在全封闸板防喷器（2-2）与下面一组半封闸板防喷器（2-1）之间，其出液口与钻杆通道（t）连通；所述传扭动力卡瓦（3）布置在自动泥浆切换系统（2）下方，用于在起下钻过程中卡住下部钻杆。

2.根据权利要求1所述的钻井液不间断循环井口设备，其特征是，所述全封闸板防喷器（2-2）设置两个半圆形闸板（2-2-1），两个半圆形闸板（2-2-1）处于闭合状态时，轴向贯通的钻杆通道（t）被闸板密封截断。

3.根据权利要求1或2所述的钻井液不间断循环井口设备，其特征是，所述半封闸板防喷器（2-1）设置两个半圆环型闸板（2-1-1），两个半圆环型闸板（2-1-1）处于闭合状态时，在闸板中心部位形成与钻杆横截面尺寸相匹配的圆孔。

4.根据权利要求3所述的钻井液不间断循环井口设备，其特征是，在所述泥浆旁通管路（2-3）上设有阀门（2-4）。

技术总结

一种钻井液不间断循环井口设备，包括背钳、自动泥浆切换系统和传扭动力卡瓦；所述自动泥浆切换系统设有半封闸板防喷器、全封闸板防喷器和泥浆旁通管路，所述半封闸板防喷器数量为两组，其中一组布置在全封闸板防喷器上方，另一组布置在全封闸板防喷器下方，全封闸板防喷器与上下两组半封闸板防喷器以串联方式装配，全封闸板防喷器与上下两组半封闸板防喷器的内腔形成轴向贯通的钻杆通道，所述泥浆旁通管路布置在全封闸板防喷器与下面一组半封闸板防喷器之间，其出液口与钻杆通道连通。本实用新型实现了钻井过程中拆卸、接装单根时泥浆不间断循环，避免了因泥浆静置、沉砂过多导致的卡钻问题。

技术研发人员：秦如雷;冯起赠;和国磊;陈浩文;许本冲;宋志彬;刘晓林;刘家誉;杜垚森;朱芝同;马汉臣;王艳丽;杨泽英;王嘉瑞;殷国乐;齐立强;王跃伟;王林清;张欣

受保护的技术使用者：中国地质科学院勘探技术研究所

技术研发日：2020.06.17

技术公布日：2021.03.23

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)