專利名稱：一種安裝有井下防噴器的鉆柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油氣田鉆井過程中發(fā)生井涌、井噴時(shí)的防噴技術(shù)。
背景技術(shù)：
在石油勘探和油田開發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)中，鉆井起著十分重要的作用，諸如尋找和證實(shí)含油氣構(gòu)造，獲得工業(yè)油流，探明已證實(shí)的含油氣構(gòu)造的含油氣面積和儲(chǔ)量，取得有關(guān)油田的地質(zhì)資料和開發(fā)數(shù)據(jù)，最后將原油從地下取到地面上來等等無一不是通過鉆井來完成的，鉆井是勘探與開采石油及天然氣資源的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是勘探和開發(fā)石油的重要手段。在鉆井過程中，當(dāng)鉆遇油氣層時(shí)，如果井底壓力低于地層壓力，地層流體就會(huì)進(jìn)入井眼，大量地層流體進(jìn)入井眼后，就有可能產(chǎn)生井涌，井噴，甚至著火等，釀成重大事故。因此，在鉆井過程中，采取有效措施進(jìn)行油氣井壓力控制是鉆井安全的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。 但是，由于高壓油氣層的壓力很難準(zhǔn)確預(yù)測，尤其是在新的區(qū)塊打探井時(shí)更是如此，因此鉆井過程中地層高壓油氣進(jìn)入井眼的事情時(shí)有發(fā)生。以下三種情況下皆有可能發(fā)生井涌井噴事故鉆進(jìn)過程中、起下鉆桿過程、空井狀態(tài)。空井狀態(tài)發(fā)生井噴幾率很低，起下鉆過程若能控制好起下鉆速度，防止過大的抽吸力，是可以有效減少井涌井噴事故發(fā)生幾率的，而鉆進(jìn)過程中因無法準(zhǔn)確預(yù)測高壓油氣層壓力，發(fā)生井涌井噴的概率最大。當(dāng)發(fā)現(xiàn)井涌、井噴征兆時(shí)，快速高效的進(jìn)行關(guān)井和壓井作業(yè)是有效減少井噴事故的重要保證。然而傳統(tǒng)的通過井口觀測溢流來對(duì)井涌進(jìn)行判斷存在準(zhǔn)確度不好把握、且判斷嚴(yán)重滯后等缺點(diǎn)，即當(dāng)?shù)孛姘l(fā)現(xiàn)溢流時(shí)候，已經(jīng)有大量的地層液體侵入井內(nèi)，而導(dǎo)致后續(xù)的壓井作業(yè)困難。而采用PWD系統(tǒng)(Pressure While Drilling壓力隨鉆監(jiān)測系統(tǒng))可以實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)空壓力，并能將壓力信號(hào)上傳給地面，但是該系統(tǒng)價(jià)格昂貴，要實(shí)現(xiàn)普及推廣比較困難，而且是采用的泥漿脈沖方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)傳輸速度慢，容易產(chǎn)生錯(cuò)碼，也存在一定程度的信號(hào)傳輸延遲，尤其當(dāng)?shù)貙痈邏毫黧w(尤其是氣體)已經(jīng)開始侵入井內(nèi)之后會(huì)影響這個(gè)信號(hào)的傳輸通道，導(dǎo)致誤碼率升高甚至無法進(jìn)行信號(hào)傳輸。當(dāng)發(fā)現(xiàn)井涌、井噴征兆時(shí)，快速高效的進(jìn)行關(guān)井和壓井作業(yè)是有效減少井噴事故的重要保證。傳統(tǒng)的關(guān)井作業(yè)(國內(nèi)多用軟關(guān)井)是發(fā)現(xiàn)井涌后，先打開節(jié)流閥，再關(guān)閉防噴器，這樣對(duì)井口裝置及環(huán)空水擊作用小，但由于其關(guān)井時(shí)間長，地層流體侵入量較大，額外增加的地層流體也會(huì)對(duì)井口裝置及地層有附加壓力，會(huì)給壓井帶來困難。目前，油氣田鉆井過程中所用的防噴器多安裝于井口，在鉆進(jìn)過程中，鉆柱近鉆頭處會(huì)安裝有箭型止回閥防止鉆柱內(nèi)流體的逆流，而井口防噴器在鉆進(jìn)過程中多用于封隔環(huán)空，只有當(dāng)需要進(jìn)行剪斷鉆桿操作時(shí)候，才進(jìn)行全井眼封井。當(dāng)操作人員在井上發(fā)現(xiàn)井下可能的井涌現(xiàn)象后，開啟控制系統(tǒng)完成井口防噴器關(guān)井作業(yè)，以防止井噴事故發(fā)生。這類防噴器的動(dòng)作，必須依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心，才可能防止井噴事故發(fā)生。如果操作人員的經(jīng)驗(yàn)不足或者工作時(shí)的疏忽，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)井涌或井噴跡象，就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的事故。而且傳統(tǒng)的井口防噴器在關(guān)井作業(yè)后，進(jìn)行的替泥漿壓井操作時(shí)間長，會(huì)導(dǎo)致更多的底層流體侵入井筒內(nèi)，加大了井下環(huán)空壓差，從而加大了控制井噴的難度，同時(shí)傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸，均是通過泥漿脈沖來實(shí)現(xiàn)，其主要是給泥漿循環(huán)管線中間加一個(gè)泥漿脈沖發(fā)生器，進(jìn)行雙向通信，因此無論是井下信號(hào)的采集還是后續(xù)防噴的控制，其信號(hào)的傳輸速度均較慢，且耗時(shí)長，根本不能起到預(yù)警與防噴的效果。因此很有必要設(shè)計(jì)一套新的鉆柱結(jié)構(gòu)，在這種新的鉆柱結(jié)構(gòu)中設(shè)置有一種井下壓力監(jiān)測及信號(hào)發(fā)生裝置，該裝置隨鉆柱下入井內(nèi)，對(duì)井內(nèi)環(huán)空壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)空壓力變化時(shí)能對(duì)其進(jìn)行判斷，若判斷為地層高壓流體侵入， 即可能發(fā)生井涌井噴征兆時(shí)，在最短的時(shí)間內(nèi)將井涌井噴信號(hào)以聲波或電磁波的形式通過鉆桿傳遞到地面，這樣地面人員就能在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)井涌、井噴做出反應(yīng)。該鉆柱結(jié)構(gòu)上還需要安裝一種井下環(huán)空防噴器，該環(huán)空防噴器置于井下，當(dāng)?shù)孛娼邮盏骄拙烤畤娦盘?hào)時(shí)候，操作井下環(huán)空防噴器封隔環(huán)空，而近鉆頭處的止回閥又能有效的封隔鉆柱內(nèi)，并且在封隔后能夠在環(huán)空封隔器上方導(dǎo)通鉆柱內(nèi)和環(huán)空，以便于后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)的井下環(huán)空防噴器，且采用這種井下環(huán)空封隔器配合近鉆頭止回閥(單向閥)以及早期井涌溢流預(yù)警系統(tǒng)，可以達(dá)到早發(fā)現(xiàn)、早處理的井控指導(dǎo)原則，并且較常規(guī)的井控操作更容易進(jìn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對(duì)上述存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用十分方便，操作極為簡便，能夠及時(shí)監(jiān)測井下的井涌或井噴，并能迅速封井，有效地防止井噴事故發(fā)生的安裝有井下防噴器的鉆柱，該安裝有井下防噴器的鉆柱，能夠有效地監(jiān)測井下的井涌或井噴，且單向信號(hào)傳輸，報(bào)警信號(hào)傳遞速度快，能及時(shí)地采取措施實(shí)施封井，防噴器位于中和點(diǎn)以上的位置，防噴器處于受拉狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)下放管柱坐封，上提管柱解封，該安裝有井下防噴器的鉆柱，防噴器隨鉆工作，可在井下多次實(shí)現(xiàn)防噴坐封和解封的動(dòng)作，無須起出鉆柱進(jìn)行防噴器更換，能夠重復(fù)使用，降低總體成本。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，包括鉆柱本體，所述鉆柱本體的底部設(shè)置有鉆頭，在鉆柱本體上安裝有井下防噴器，在鉆柱本體鄰近鉆頭的一端設(shè)置有至少一個(gè)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置，在鉆柱本體的頂部的上部設(shè)置有信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置，所述信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置同壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置相匹配。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在鉆柱本體的底端，即鉆柱鄰近鉆頭的一端設(shè)置有壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置，用于在鉆井過程中的監(jiān)視井下的壓力值，一旦發(fā)現(xiàn)井下的壓力值突然變化時(shí)，該壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置通過對(duì)比設(shè)定的程序，該壓力信號(hào)為異常壓力時(shí)，迅速地發(fā)出信號(hào)，該信號(hào)被設(shè)置于鉆柱頂部的方鉆桿上端或者頂驅(qū)下端設(shè)置的信號(hào)接收器接受，該信號(hào)接收器立即通過信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，此時(shí)控制人員能夠迅速地做出反應(yīng)，應(yīng)對(duì)井下出現(xiàn)的突然情況，下放鉆柱本體進(jìn)行坐封，實(shí)現(xiàn)井內(nèi)環(huán)空的封閉， 達(dá)到控制井涌和井噴的作用。當(dāng)井噴得以控制后，上提鉆柱解封，操作方便，防噴效果好。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，能夠及時(shí)檢測井下的壓力情況，能夠完成井下壓力異常的報(bào)警操作，同時(shí)本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，采用單向的信號(hào)傳輸對(duì)井下的現(xiàn)象進(jìn)行判斷，即打破了本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)偏見，現(xiàn)有的技術(shù)人員對(duì)井下井噴或者井涌等現(xiàn)象的檢測，均采用的是雙向通信，由于雙向通信所耗費(fèi)的時(shí)間長，而且信號(hào)在傳輸過程中會(huì)不斷衰減，通過井下與井上的多次信號(hào)比對(duì)，再發(fā)出報(bào)警信號(hào)，信號(hào)延遲較長，反應(yīng)過慢，不能及時(shí)地對(duì)險(xiǎn)情進(jìn)行排除，而本實(shí)用新型卻采用單向的信號(hào)傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)井下迅速反應(yīng)并發(fā)出信號(hào)，快速傳遞報(bào)警信息，能夠即時(shí)地對(duì)險(xiǎn)情進(jìn)行排除，保證使用安全。 該信號(hào)可采用多種信號(hào)進(jìn)行傳遞，如聲波，電磁波波等，使得信號(hào)的可傳遞的距離增加，能有效檢測井下的井涌和井噴。本實(shí)用新型的安裝井下防噴器的鉆柱，形成一整套的預(yù)警與處理系統(tǒng)，能夠有效地預(yù)防井涌和井噴等。本實(shí)用新型的安裝井下防噴器的鉆柱，所述壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置主要通過檢測井下壓力值，并將該壓力值進(jìn)行判斷，若為異常值則發(fā)出信號(hào)；若為正常值則不予處理。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，該壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置在檢測到井下的壓力值后，能夠迅速地對(duì)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行對(duì)比，再進(jìn)行判斷，若該壓力值為異常的壓力值時(shí)，立刻發(fā)出信號(hào)，若該壓力值為正常范圍內(nèi)的壓力波動(dòng)時(shí)，則不予處理。該壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置能夠自動(dòng)地井下的壓力進(jìn)行比對(duì)和判斷，具有自動(dòng)勘誤的功能，一方面能夠有效地排除干擾信號(hào)，另一方面能夠有效地將危險(xiǎn)壓力對(duì)比，并迅速地發(fā)出信號(hào)，便于后續(xù)的操作，反應(yīng)迅速， 能夠即時(shí)地將井下的險(xiǎn)情向地面輸送，便于控制。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出的信號(hào)為聲波信號(hào)或者電磁波信號(hào)。由于上述鉆柱，輸送信號(hào)采用聲波信號(hào)或者電磁波信號(hào)，且該信號(hào)在井下或者鉆柱內(nèi)的傳播速度很快，能夠迅速地將井下的險(xiǎn)情信號(hào)向地面?zhèn)鬏?，使得地面工作人員能夠迅速地知曉井下情況，并能及時(shí)地采取措施實(shí)施封井，避免險(xiǎn)情的發(fā)生。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置主要接收壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出的信號(hào)，并發(fā)出警報(bào)電磁波信號(hào)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置安裝于鉆柱本體上部的鉆柱頂部的方鉆桿上端或者頂驅(qū)下端，能夠通過鉆桿接收井下的信號(hào)，并迅速地發(fā)出報(bào)警電磁波信號(hào)，給地面操作人員發(fā)出警報(bào)，從而便于組織進(jìn)行防噴封井。該鉆柱能夠迅速地將井下信號(hào)轉(zhuǎn)換為井上的報(bào)警信號(hào)，傳輸速度快捷。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，形成了一整套的預(yù)警與處理系統(tǒng)，能夠有效地預(yù)防井涌和井噴等。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述井下防噴器可通過下放鉆柱本體實(shí)現(xiàn)坐封，通過上提鉆柱本體實(shí)現(xiàn)解封。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，使得安裝有井下防噴器的鉆柱，可以通過下放鉆柱本體實(shí)現(xiàn)坐封，通過上提鉆柱本體實(shí)現(xiàn)解封，從而使得井下環(huán)空的封隔操作十分的方便快捷，瞬間即能實(shí)現(xiàn)封井和解封，且封井耗時(shí)少，能夠有效地控制井涌和井噴等現(xiàn)象，保證鉆進(jìn)的操作安全。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述井下防噴器可封隔鉆柱外的環(huán)空， 環(huán)空封隔的過程中，井下防噴器可導(dǎo)通鉆柱內(nèi)與環(huán)空。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在環(huán)空的封隔過程中，井下防噴器可導(dǎo)通鉆柱內(nèi)與環(huán)空，能夠使得鉆桿內(nèi)的鉆井液進(jìn)入到環(huán)空，為后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)提供了通道，利于消除井噴或井涌等現(xiàn)象。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述井下防噴器設(shè)置于鉆柱本體的中和點(diǎn)及其以上的位置，使鉆柱工作時(shí)，井下防噴器處于受拉狀態(tài)。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，鉆柱本體的中和點(diǎn)為受拉和受壓的分界點(diǎn)，將井下防噴器安裝于鉆柱的中和點(diǎn)以上的位置，使得井下防噴器在使用過程中處于受拉的狀態(tài)下，由于防噴器的特殊結(jié)構(gòu)，在平常的鉆進(jìn)過程中，防噴器處于受拉狀態(tài)，此時(shí)的井下防噴器具備傳遞扭矩的功能。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述井下防噴器主要由環(huán)空防噴器與止回閥組成，所述止回閥設(shè)置于環(huán)空防噴器的下方，所述環(huán)空防噴器上設(shè)置有封隔器膠筒和防噴器導(dǎo)通口，所述防噴器導(dǎo)通口設(shè)置于封隔器膠筒上方。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，鉆柱上的環(huán)空防噴器，用于封隔鉆柱外的環(huán)空，而鉆柱上的鉆柱內(nèi)防噴器，即止回閥，用于阻止鉆柱內(nèi)的泥漿上返，止回閥與井下環(huán)空防噴器一起作用既封隔鉆柱內(nèi)又同時(shí)封隔環(huán)空，從而控制住井噴的發(fā)生，排除危險(xiǎn)。而環(huán)空防噴器主要是通過封隔器膠筒，實(shí)現(xiàn)與套管或者井壁進(jìn)行封隔，保證環(huán)空的封隔密封好，而防噴器導(dǎo)通口主要用于導(dǎo)通鉆柱內(nèi)與環(huán)空，為后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)提供了通道。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，所述環(huán)空防噴器包括上連接頭、上外套筒、內(nèi)套筒、下接頭、中心筒和封隔器膠筒，上連接頭與上外套筒、內(nèi)套筒固定連接，所述中心筒外套于上連接頭、上外套筒、內(nèi)套筒和下接頭的內(nèi)部，且中心筒的下端與下接頭固定連接；所述內(nèi)套筒的下端套裝于下接頭的上端內(nèi)側(cè)，且內(nèi)套筒與下接頭之間為花鍵配合，所述內(nèi)套筒的下端可沿花鍵副相對(duì)于下接頭自由移動(dòng)，所述內(nèi)套筒的外側(cè)套裝有封隔器膠筒， 所述封隔器膠筒可被上外套筒與下接頭擠壓膨脹，上外套筒與中心筒上設(shè)置有防噴器導(dǎo)通口，上外套筒下移時(shí)，防噴器導(dǎo)通口被導(dǎo)通。本實(shí)用新型的鉆柱，其中采用的井下防噴器是安裝在鉆柱中和點(diǎn)上的部件，它首先要能滿足作為鉆柱一個(gè)組成部件的作用，即在正常鉆進(jìn)時(shí)候要能承受一定的拉力，在處理事故(井涌防噴)時(shí)候要能承受一定的壓力，在鉆進(jìn)過程中還要能夠傳遞足夠的扭矩。因此采用上述結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒與下接頭之間為花鍵配合，且上連接頭與上外套筒、內(nèi)套筒固定連接，下接頭能夠隨內(nèi)套筒同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠?yàn)殂@柱的正常使用傳遞扭矩；所述內(nèi)套筒的下端可沿花鍵副相對(duì)于下接頭自由移動(dòng)，即可下放管柱將上連接頭下移實(shí)現(xiàn)坐封，防止井噴或者井涌；由于中心筒的下端與下接頭固定連接，因此上接頭下移后，膠筒被上外套筒與下接頭擠壓膨脹，從而封閉鉆柱與井壁或者鉆柱與套管間的環(huán)空，上外套筒與中心筒上設(shè)置有防噴器導(dǎo)通口，上外套筒下移時(shí)，防噴器導(dǎo)通口被導(dǎo)通，此時(shí)防噴器導(dǎo)通口周圍被密封，能夠使得環(huán)空內(nèi)的漿液進(jìn)入到中心筒內(nèi)，為后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)提供了通道；有效地避免井噴和井涌。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，能確保鉆井過程連續(xù)、安全、可靠，不僅可用于防止井涌和井噴，還能夠傳遞力矩，保證鉆井過程的有序進(jìn)行，且構(gòu)思巧妙，適合推廣，可安裝于不同井深場合，隨鉆工作，可在井下多次實(shí)現(xiàn)放噴坐封和解封的動(dòng)作，無須提起鉆柱進(jìn)行更換防噴器，保證鉆井工作的繼續(xù)進(jìn)行，且能夠重復(fù)利用，降低成本。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，能夠有效地監(jiān)測井下的井涌或井噴，且報(bào)警信號(hào)傳遞速度快，能有有效地采取措施實(shí)施封井，防噴器位于中和點(diǎn)以上的位置，防噴器處于受拉狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)下放管柱坐封，上提管柱解封，有效地防止井涌或井噴；2、本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，采用單向信號(hào)傳輸，且可以采用多種信號(hào)進(jìn)行傳輸，傳輸速度快，耗時(shí)少，對(duì)于險(xiǎn)情的反應(yīng)迅速，形成一整套的預(yù)警與處理系統(tǒng)，能夠有效地預(yù)防井涌和井噴等。
本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本實(shí)用新型中安裝有井下防噴器的鉆柱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中的環(huán)空防噴器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中的B-B視圖；圖4是本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱的工作流程圖。圖中標(biāo)記1-鉆頭、2-1-第一壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置、2-2-第二壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置、3-1-止回閥、3-2-環(huán)空防噴器、3-2a-封隔器膠筒、3_2b_防噴器導(dǎo)通口、 3-2c-上連接頭、3-2d-上外套筒、3-2e-內(nèi)套筒、3-2f-下接頭、3-2g-中心筒、4-套管、5-鉆桿、6-信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置。
具體實(shí)施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，如圖1、圖2和圖3所示，在鉆柱本體上設(shè)置有鉆頭1，且在鉆柱本體上設(shè)置有井下防噴器，將該井下防噴器安裝于鉆柱本體的中和點(diǎn)以上的位置，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際的需要，選擇不安裝在中和點(diǎn)以上的位置。而且鉆柱本體位于套管或井壁內(nèi)，在鉆柱本體的鄰近鉆頭1 一端設(shè)置有兩個(gè)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)置為多個(gè)，分別為第一壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置 2-1和第二壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置2-2，在兩個(gè)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置內(nèi)設(shè)置有壓力采集裝置、壓力值分析系統(tǒng)和信號(hào)發(fā)出裝置，當(dāng)壓力采集裝置檢測到井下的壓力值時(shí)，能夠?qū)⒃搲毫χ祩鬟f給壓力值分析系統(tǒng)，該壓力值分析系統(tǒng)將采集到的壓力值與設(shè)定程序進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行判斷，若該壓力值為異常壓力值，則能夠迅速地激發(fā)信號(hào)發(fā)出裝置，使其迅速地發(fā)出信號(hào)，包括聲波信號(hào)或者電磁波信號(hào)，且該信號(hào)沿鉆柱向地面?zhèn)鬏?，由于聲波信?hào)或者電磁波信號(hào)在井下有限的空間內(nèi)，其傳播速度非常的快，且信號(hào)衰減相當(dāng)?shù)男?，在鉆柱本體的頂部設(shè)置有信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置6，該裝置與壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置相匹配，能夠迅速接受到井下發(fā)出的信號(hào)，并且將該信號(hào)轉(zhuǎn)化成警報(bào)電磁波信號(hào)，通知地面的工作人員進(jìn)行防噴操作，整個(gè)報(bào)警過程在幾秒內(nèi)完成，大大地改善了現(xiàn)有的預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，使得反應(yīng)相當(dāng)?shù)撵`敏，為井下的檢測提供了有力的保障。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，在兩個(gè)壓力檢測裝置的上方為井下防噴器，且位于鉆柱的中和點(diǎn)以上的位置，使鉆柱工作時(shí)，井下防噴器處于受拉狀態(tài)，該井下防噴器主要由止回閥3-1與環(huán)空防噴器3-2 組成，所述止回閥3-1設(shè)置于環(huán)空防噴器3-1的下方，所述環(huán)空防噴器3-1上設(shè)置有封隔器膠筒3- 和防噴器導(dǎo)通口 3-2b，所述防噴器導(dǎo)通口 3-2b設(shè)置于封隔器膠筒3- 上方，在鉆柱內(nèi)防噴器16上方。所述環(huán)空防噴器3-2包括上連接頭3-2c、上外套筒3-2d、內(nèi)套筒3- 、下接頭3-2f、中心筒3-2g和封隔器膠筒3-2a，上連接頭3_2c與上外套筒3_2d、內(nèi)套筒3- 固定連接，所述中心筒3-2g外套于上連接頭3-2c、上外套筒3-2d、內(nèi)套筒3- 和下接頭3-2f的內(nèi)部，且中心筒3-2g的下端與下接頭3-2f固定連接；所述內(nèi)套筒3- 的下端套裝于下接頭3-2f的上端內(nèi)側(cè)，且內(nèi)套筒3- 與下接頭3-2f之間為花鍵配合，所述內(nèi)套筒3- 的下端可沿花鍵副相對(duì)于下接頭3-2f自由移動(dòng)，所述內(nèi)套筒3- 的外側(cè)套裝有封隔器膠筒3-2a，所述封隔器膠筒3- 可被上外套筒3-2d與下接頭3_2f擠壓膨脹，上外套筒3-2d與中心筒3-2g上設(shè)置有防噴器導(dǎo)通口 3-2b，上外套筒3-2d下移時(shí)，防噴器導(dǎo)通口 3-2b被導(dǎo)通。使得本實(shí)用新型安裝有井下防噴器的鉆柱，鉆柱上的環(huán)空防噴器，用于封隔鉆柱外的環(huán)空，而鉆柱上的鉆柱內(nèi)防噴器，即止回閥，用于阻止鉆柱內(nèi)的泥漿上返，止回閥與井下環(huán)空防噴器一起作用既封隔鉆柱內(nèi)又同時(shí)封隔環(huán)空，從而控制住井噴的發(fā)生， 排除危險(xiǎn)。防噴器導(dǎo)通口 3-2b被導(dǎo)通，連通鉆桿內(nèi)與環(huán)空，能夠?qū)@桿內(nèi)的鉆井液通過防噴器導(dǎo)通口 3-2b排入到環(huán)空內(nèi)，進(jìn)行替重泥漿壓井作業(yè)。而環(huán)空防噴器主要是通過封隔器膠筒，封隔器膠筒采用橡膠等材料制成，能夠?qū)崿F(xiàn)與套管或者井壁的有效封隔，保證環(huán)空的封隔密封好，而防噴器導(dǎo)通口主要用于導(dǎo)通鉆柱內(nèi)與環(huán)空，為后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)提供了通道，利于消除井噴或井涌等現(xiàn)象。該鉆柱在防噴操作過程中，可通過下放鉆柱本體實(shí)現(xiàn)坐封，通過上提鉆柱本體實(shí)現(xiàn)解封，操作十分的方便快捷，能夠迅速地實(shí)現(xiàn)井內(nèi)環(huán)空的封隔，可以進(jìn)行后續(xù)的替重泥漿壓井作業(yè)。本實(shí)用新型中的環(huán)空防噴器3-2，其中的上連接頭 3_2c、上外套筒3-2d和內(nèi)套筒3- 可為一整體式結(jié)構(gòu)，所述下接頭3-2f也可以采用兩段式結(jié)構(gòu)，包括有花鍵段與無花鍵段，便于節(jié)約成本。
本實(shí)用新型中采用的井下防噴器，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，操作簡便，能夠及時(shí)監(jiān)測井下的井涌或井噴，采用單向的信號(hào)傳輸，且實(shí)現(xiàn)井下的數(shù)據(jù)判斷，能夠大大地縮短險(xiǎn)情的預(yù)警時(shí)間，保證了預(yù)警迅速，使用的安全，且下放管柱坐封，上提管柱解封，保證迅速封井，有效地防止井噴事故發(fā)生，且能夠確保鉆井過程連續(xù)、安全、可靠，且防噴后無須提起鉆柱進(jìn)行更換防噴器，能夠重復(fù)利用，降低成本。
本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱的工作方法，如圖4所示，在鉆井過程中，遇高壓油藏或者氣藏時(shí)，需要實(shí)施封隔，其操作方法采用以下步驟完成101.壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置檢測到井下的壓力值，并將該值與設(shè)定的程序進(jìn)行比對(duì)，若該壓力值為異常壓力時(shí)，立即啟動(dòng)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置上的信號(hào)激發(fā)裝置， 信號(hào)激發(fā)裝置發(fā)出壓力異常信號(hào)，該信號(hào)沿鉆柱本體向上傳播，被安裝在鉆柱上部的信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置6接收，信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置6發(fā)出警報(bào)電磁波信號(hào)；若該壓力值為正常壓力，則不予以處理；102.地面接收到信號(hào)后，啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，主動(dòng)或自動(dòng)下放鉆柱本體，環(huán)空防噴器 3-2中的封隔器膠筒3- 被擠壓膨脹，封隔器膠筒3- 封閉鉆柱與井壁或者鉆柱與套管間的環(huán)空，實(shí)現(xiàn)坐封；103.在井下防噴器下移坐封的過程中，環(huán)空防噴器3-2中的防噴器導(dǎo)通口 3_2b被導(dǎo)通，連通鉆桿內(nèi)與環(huán)空，并進(jìn)行替重泥漿壓井作業(yè)；104.當(dāng)井噴得以控制，上提鉆柱本體，環(huán)空防噴器3-2中的封隔器膠筒3- 自動(dòng)縮回，環(huán)空防噴器3-2被解封，同時(shí)防噴器導(dǎo)通口 3-2b被封閉，繼續(xù)鉆進(jìn)或其他動(dòng)作。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱的工作方法，能夠有效地監(jiān)控井下的井涌或井噴，在鉆井過程中，遇高壓油藏或者氣藏時(shí)，需要實(shí)施封隔時(shí)，能夠迅速反應(yīng)，坐封鉆柱與井壁或者鉆柱與套管間的環(huán)空，迅速實(shí)現(xiàn)封井和解封，防止井噴事故的發(fā)生，保證鉆井過程中的使用安全。該方法簡單可行，操作簡便，反應(yīng)迅速，各零部件之間的定位精確。報(bào)警過程中采用的信號(hào)為單向通信，可采用多種信號(hào)進(jìn)行傳遞，使得信號(hào)的可傳遞的距離增加， 能有效檢測井下的井涌和井噴。 本實(shí)用新型并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
I=I O
權(quán)利要求1.一種安裝有井下防噴器的鉆柱，包括鉆柱本體，所述鉆柱本體的底部設(shè)置有鉆頭 (1)，其特征在于在鉆柱本體上安裝有井下防噴器，在鉆柱本體鄰近鉆頭(1)的一端設(shè)置有至少一個(gè)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置，在鉆柱本體的頂部的上部設(shè)置有信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置(6)，所述信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置(6)同壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置相匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置主要通過檢測井下壓力值，并將該壓力值進(jìn)行判斷，若為異常值則發(fā)出信號(hào)；若為正常值則不予處理。
3.如權(quán)利要求2所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出的信號(hào)為聲波信號(hào)或者電磁波信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置(6)主要接收壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出的信號(hào)，并發(fā)出警報(bào)電磁波信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述井下防噴器可通過下放鉆柱本體實(shí)現(xiàn)坐封，通過上提鉆柱本體實(shí)現(xiàn)解封。
6.如權(quán)利要求5所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述井下防噴器可封隔鉆柱外的環(huán)空，環(huán)空封隔過程中，井下防噴器可導(dǎo)通鉆柱內(nèi)與環(huán)空。
7.如權(quán)利要求1或2或3或6所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述井下防噴器設(shè)置于鉆柱本體的中和點(diǎn)及其以上的位置，使鉆柱工作時(shí)，井下防噴器處于受拉狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或6所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述井下防噴器主要由環(huán)空防噴器(3-2)與止回閥(3-1)組成，所述止回閥(3-1)設(shè)置于環(huán)空防噴器 (3-2)的下方，所述環(huán)空防噴器(3-2)上設(shè)置有封隔器膠筒(3-2a)和防噴器導(dǎo)通口(3-2b)， 所述防噴器導(dǎo)通口(3-2b)設(shè)置于封隔器膠筒(3-2a)上方。
9.如權(quán)利要求8所述的安裝有井下防噴器的鉆柱，其特征在于所述環(huán)空防噴器(3-2) 包括上連接頭(3-2c)、上外套筒(3-2d)、內(nèi)套筒(3-2e)、下接頭(3-2f)、中心筒(3-2g)和封隔器膠筒(3-2a)，上連接頭(3-2c)與上外套筒(3-2d)、內(nèi)套筒(3-2e)固定連接，所述中心筒(3-2g)套于上連接頭(3-2c)、上外套筒(3-2d)、內(nèi)套筒(3-2e)和下接頭(3-2f)的內(nèi)部，且中心筒(3-2g)的下端與下接頭(3-2f)固定連接；所述內(nèi)套筒(3-2e)的下端套裝于下接頭(3-2f)的上端內(nèi)側(cè)，且內(nèi)套筒(3-2e)與下接頭(3-2f)之間為花鍵配合，所述內(nèi)套筒 (3-2e)的下端可沿花鍵副相對(duì)于下接頭(3-2f)自由移動(dòng)，所述內(nèi)套筒(3-2e)的外側(cè)套裝有封隔器膠筒(3- )，所述封隔器膠筒(3-2a)可被上外套筒(3-2d)與下接頭(3_2f )擠壓膨脹，上外套筒(3-2d)與中心筒(3-2g)上設(shè)置有防噴器導(dǎo)通口(3-2b)，上外套筒(3-2d)下移時(shí)，防噴器導(dǎo)通口(3-2b)被導(dǎo)通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種安裝有井下防噴器的鉆柱，屬于井下防噴技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，包括鉆柱本體，所述鉆柱本體的底部設(shè)置有鉆頭,其特征在于在鉆柱本體上安裝有井下防噴器，在鉆柱本體鄰近鉆頭的一端設(shè)置有至少一個(gè)壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置，在鉆柱本體的頂部的上部設(shè)置有信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置，所述信號(hào)接收及警報(bào)發(fā)生裝置同壓力監(jiān)測與信號(hào)發(fā)生裝置相匹配。本實(shí)用新型的安裝有井下防噴器的鉆柱，能夠有效地監(jiān)測井下的井涌或井噴，且報(bào)警信號(hào)傳遞速度快，能及時(shí)有效地采取措施實(shí)施封井，防噴器位于中和點(diǎn)以上的位置，防噴器處于受拉狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)下放管柱坐封，上提管柱解封，有效地防止井涌或井噴。
文檔編號(hào)E21B47/06GK202117572SQ201120172009
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉清友, 黎偉 申請人:西南石油大學(xué)