用于在钻井过程中确保连续循环的装置制造方法及图纸

一种用于在钻井过程中确保连续循环的装置(1)包括其中具有轴向通道(2)的管状本体(2)，该管状本体具有由可移除的插塞(5)关闭的侧向开口(3)。一挡板阀被放置在所述管状通道中，该挡板阀的阻断构件能够在横向位置和纵向位置之间移动，在该横向位置，所述阻断构件将所述轴向通道关闭，在该纵向位置，所述阻断构件以压力密闭方式将所述侧向开口(3)关闭。有利地，所述装置(1)包括磁性装置(22)，以对处于所述纵向位置的所述阻断构件(6)产生作用并以预定载荷将所述阻断构件保持在所述纵向位置，并且当超过该预定载荷时，所述阻断构件(6)能够移动到所述横向位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种如在权利要求1的前序部分中限定的装置，该装置用于在钻井过程中确保连续循环，特别是在将钻柱插入用于碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环。为了简单起见，将具体参照新钻柱的插入步骤来不受限制地进行本公开，同样的考虑也适用于当必须从井移除钻头以例如进行更换时钻柱的移除步骤。当钻探碳氢化合物井时，需要插入钻柱的过程，以增加钻井深度。在插入新钻柱期间，必须在整个过程中确保钻探泥浆的连续循环，直到获得了完整的管并且恢复整个液压回路。实际上，已经发现泥浆循环中的压力下降或压力变化导致正被钻探的井中产生相当大的结构应力，这种相当大的结构应力会使在正被钻探的井的未套管结构中产生坍塌。为了在整个钻探过程中确保钻探泥浆的这种连续循环，并因此在插入新钻柱或移除现有钻柱的步骤期间也确保钻探泥浆的这种连续循环，长期以来就已经提出了一种即使在钻柱的插入或移除期间也确保钻探泥浆稳定循环的装置。例如，US3,298,385公开了一种联接装置，该联接装置被设计成确保以上提到的钻探泥浆的连续循环。具体而言，该装置具有：轴向通道，必须确保钻探泥浆轴向流动通过该轴向通道；以及与该轴向通道连通的侧向通道，可以通过该侧向通道供应钻探泥浆的侧向流动。阀装置插入在轴向通道中、位于侧向通道的上游，并且具有能够在不同的极限止动位置之间移动的阻断构件，在所述极限止动位置，该阻断构件将侧向通道或轴向通道安全地关闭。在正常条件下，可移动的阻断构件的自重使其移动靠近用于该阻断构件的座，该座位于所述侧向通道。关于US3,298,385的装置，应该注意到，尽管该装置即使在添加新钻柱(即，将新钻柱紧固到设置在装置的轴向通道的上端的螺母螺纹内)期间也能够确保钻探泥浆的连续循环，但它也受若干个技术缺陷的影响，这些技术缺陷已经限制了该装置的实际应用。特别是，一旦将该装置装配到钻探设备内位于钻柱之间，则可移动阻断构件在轴向通道中的位置无法良好限定。此外，应该注意的是，从钻头沿着钻柱向上传播的任何振动都可能导致阻断构件捶打在位于侧向通道处的阻断构件上，由此导致阻断构件本身磨损/故障。经常，这种捶打作用还由被引入到轴向通道内的钻探泥浆的湍流引起。因此，产生了确定地检查阻断构件在轴向通道中的位置的需要。US7,845,433提供了一种不同的双关闭布置，即，具有两个不同的阻断构件(例如，所谓的挡板类型)：第一阻断构件被设计成用于将轴向通道关闭以暂时阻止来自轴向通道上方的钻探泥浆的循环，另一个阻断构件被设计成关闭侧向通道以允许位于第一阻断构件下游的轴向通道区段被馈送流过侧向通道的钻探泥浆。US7,845,433的装置使用与阻断构件关联的弹簧将阻断构件自身移动到休止位置，以试图消除以上参照US3,298,385指出的问题。在这方面，仅应当指出的是，通过设置弹簧将阻断构件定位在装置的管状本体中的技术方案相当有问题，这不仅是由于对弹性金属有侵蚀性的钻探泥浆的酸性，而且还因为撞击在弹簧上的钻探泥浆的流动导致弹簧上发生较高磨损水平并且阻碍其操作。此外，设置两个不同的阻断构件使得问题加倍，并且导致装置中发生不期望的操作条件，结果使得不容易检查或确定轴向或侧向通道的实际打开或关闭状态以及阻断构件的精确位置，这将对井口处的操作人员造成伤害，尤其在从钻机配件移除钻柱期间。实际上，在钻柱移除期间，两个装置处于井外部的压力之下，一个位于视平线处，即位于与钻探地面或工作地面相同的高度处，另一个位于将从钻机配件移除的钻柱的上面。在这方面，仅应指出，钻探泥浆压力平均为大约300个大气压力以上，因此，在将装置的一部分断开之前，应该确实确定指定的阻断构件以按照具体工作步骤所要求来执行其打开或关闭任务。本专利技术基于的问题是构想一种用于在钻井过程中确保连续循环的装置，特别是，该装置用于在将钻柱插入用于碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环，该装置具有这样的结构和功能特征，以使得能够满足上述需要，同时消除以上提到的现有技术缺陷。该问题通过如权利要求1中限定的用于在钻井过程中确保连续循环的装置来解决。从如下参照附图以例示方式不受限制地给出的本专利技术的优选示例性实施方式的描述将清楚本专利技术的用于在钻井过程中确保连续循环的装置的进一步特征和优点，其中：图1示出了本专利技术的装置的简化纵向剖视图，其中侧向通道被位于纵向位置的阻断构件关闭；图2示出了图1的装置的纵向剖视图，其中轴向通道被位于横向位置的阻断构件关闭；图3是图1的主要零件的分解图；图4a和图4b分别示出了处于图1和图2的构造的本专利技术的装置，根据由阻断构件采取的位置，增加了箭头来表示在两个不同使用构造中钻探泥浆沿着的轴线和方向；图5示出了图1的装置的简化示意性立体图，其中可以看到用于对用于阻断构件的管状支撑件进行定位和定中的装置；图5a仅仅示出了用于阻断构件的管状支撑件及其密封件的细节；图6仅仅示出了图5的装置的管状本体的细节；图7示出了图5a的用于阻断构件的管状支撑件的细节；图8示意性示出了定位和定中装置在图5的装置的管状本体中的周向布置；图9示出了图1的装置的细节的剖视图，其中阻断构件位于纵向位置；图10是图9的阻断构件和插塞的简化图；图11示出了图1的装置的插塞的剖视立体图；以及图12示出了图1的装置的插塞的平面正视图。参照附图1，数字1总体上表示本专利技术的用于在钻井过程中确保连续循环的装置，即用于在钻井过程中，特别是在将钻柱插入用于碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环的装置。装置1包括：-在预定轴向方向X-X上从上游端2a延伸到下游端2b的基本管状本体2，该管状本体2被示出为具有圆柱形区段；-轴向通道，该轴向通道从上游端2a延伸到下端端2b，以供钻探泥浆在装置1中流过；-位于上游端2a的第一螺纹连接装置，该第一螺纹连接装置用于将装置1的上游端2a连接至钻柱的一端；-位于下游端2b的第二螺纹连接装置，该第二螺纹连接装置用于将装置1的下游端2b连接至钻柱的一端；-侧向开口3，该侧向开口3定位在管状本体2中、位于上游端2a和下游端2b之间，以在装置1中限定与上述的轴向通道流体连通的侧向通道，该轴向通道具有优选垂直于轴向通道的轴线X-X的轴线Y-Y；-插塞5，该插塞5通过带螺纹的螺母-螺纹接合以压力密闭方式、以可移除的方式装配在侧向开口3中；-阀装置6，该阀装置6位于轴向通道中以阻挡钻探泥浆并阻止该钻探泥浆从上游...

【技术保护点】
一种用于在钻井过程中确保连续循环的装置，该装置特别是用于在将钻柱插入用于碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环，该装置包括：‑基本管状本体(2)，该管状本体(2)在预定轴向方向上从上游端(2a)延伸到下游端(2b)；‑轴向通道，该轴向通道在所述管状本体(2)中从所述上游端(2a)和所述下端端(2b)延伸，该轴向通道允许钻探泥浆流过所述装置(1)；‑位于所述上游端(2a)的第一螺纹连接装置，该第一螺纹连接装置用于将所述装置的所述上游端(2a)连接至钻柱的一端；‑位于所述下游端(2b)的第二螺纹连接装置，该第二螺纹连接装置用于将所述装置的所述下游端(2b)连接至钻柱的一端；‑侧向开口(3)，该侧向开口(3)设置在所述管状本体(2)中、位于所述上游端(2a)和所述下游端(2b)之间，以在所述装置中限定与所述轴向通道流体连通的侧向通道；‑插塞(5)，该插塞(5)通过带螺纹的螺母‑螺纹接合以压力密闭方式、以可移除的方式装配在所述侧向开口(3)中；‑阀装置(6)，该阀装置(6)位于该轴向通道中以阻挡所述钻探泥浆并阻止所述钻探泥浆从所述上游端(2a)流动到所述下游端(2b)；其中：‑所述阀装置(6)包括阻断构件(6)，该阻断构件(6)以可移动的方式支撑在所述轴向通道中，以从横向于所述轴向通道的横向位置移动到相对于所述轴向通道的纵向位置，在该横向位置，所述阻断构件(6)横向于所述轴向通道的轴线延伸以阻止所述轴向通道中在所述上游端(2a)和所述下游端(2b)之间的流体连续性，在该纵向位置，所述阻断构件(6)基本沿着所述轴向通道的轴线、接近所述管状本体(2)内的侧壁部分延伸；‑在所述横向位置，所述阻断构件(6)位于所述侧向通道和所述管状本体(2)的所述上游端(2a)之间，以相对于所述轴向通道中的钻探泥浆从所述上游端(2a)到所述下游端(2b)的流动放置在所述侧向开口(3)的上游；以及‑在所述纵向位置，所述阻断构件(6)以压力密闭方式将所述侧向开口(3)关闭以阻止在所述侧向通道和所述轴向通道之间的流体连续性，其特征在于，所述装置包括磁性装置(22)，以对位于所述纵向位置的所述阻断构件(6)产生作用并以预定载荷将所述阻断构件保持在所述纵向位置，并且当超过该预定载荷时，所述阻断构件(6)能够移动到所述横向位置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.17 IT MI2013A0009971.一种用于在钻井过程中确保连续循环的装置，该装置特别是用于在将钻柱插入用于
碳氢化合物勘探和生产的井中或从井移除期间确保连续循环，该装置包括：
-基本管状本体(2)，该管状本体(2)在预定轴向方向上从上游端(2a)延伸到下游端
(2b)；
-轴向通道，该轴向通道在所述管状本体(2)中从所述上游端(2a)和所述下端端(2b)延
伸，该轴向通道允许钻探泥浆流过所述装置(1)；
-位于所述上游端(2a)的第一螺纹连接装置，该第一螺纹连接装置用于将所述装置的
所述上游端(2a)连接至钻柱的一端；
-位于所述下游端(2b)的第二螺纹连接装置，该第二螺纹连接装置用于将所述装置的
所述下游端(2b)连接至钻柱的一端；
-侧向开口(3)，该侧向开口(3)设置在所述管状本体(2)中、位于所述上游端(2a)和所
述下游端(2b)之间，以在所述装置中限定与所述轴向通道流体连通的侧向通道；
-插塞(5)，该插塞(5)通过带螺纹的螺母-螺纹接合以压力密闭方式、以可移除的方式
装配在所述侧向开口(3)中；
-阀装置(6)，该阀装置(6)位于该轴向通道中以阻挡所述钻探泥浆并阻止所述钻探泥
浆从所述上游端(2a)流动到所述下游端(2b)；
其中：
-所述阀装置(6)包括阻断构件(6)，该阻断构件(6)以可移动的方式支撑在所述轴向通
道中，以从横向于所述轴向通道的横向位置移动到相对于所述轴向通道的纵向位置，在该
横向位置，所述阻断构件(6)横向于所述轴向通道的轴线延伸以阻止所述轴向通道中在所
述上游端(2a)和所述下游端(2b)之间的流体连续性，在该纵向位置，所述阻断构件(6)基本
沿着所述轴向通道的轴线、接近所述管状本体(2)内的侧壁部分延伸；
-在所述横向位置，所述阻断构件(6)位于所述侧向通道和所述管状本体(2)的所述上
游端(2a)之间，以相对于所述轴向通道中的钻探泥浆从所述上游端(2a)到所述下游端(2b)
的流动放置在所述侧向开口(3)的上游；以及
-在所述纵向位置，所述阻断构件(6)以压力密闭方式将所述侧向开口(3)关闭以阻止
在所述侧向通道和所述轴向通道之间的流体连续性，
其特征在于，所述装置包括磁性装置(22)，以对位于所述纵向位置的所述阻断构件(6)
产生作用并以预定载荷将所述阻断构件保持在所述纵向位置，并且当超过该预定载荷时，
所述阻断构件(6)能够移动到所述横向位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述磁性装置由所述插塞(5)承载，以在所述阻断
构件(6)位于所述纵向位置时与所述阻断构件(6)进行相互磁性吸引作用。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述磁性装置放置在所述插塞(5)的面对所述轴
向通道的一侧。
4.根据权利要2或3所述的装置，其中，由所述插塞(5)承载的所述磁性装置限定一环。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述磁性装置包括由所述阻断构件
(6)承载的一个或多个磁体，所述一个或多个磁体位于所述阻断构件(6)的在所述阻断构件
(6)位于所述纵向位置时面对所述侧向开口(3)的一侧。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，由所述阻断构件(6)承载的所述一个或多个磁体
包括磁环，该磁环被施加至所述阻断构件(6)的在所述阻断构件(6)位于所述纵向位置时面
对所述侧向开口(3)的一侧，优选地所述阻断构件(6)具有基本圆形形状，并且所述磁环与
由所述阻断构件(6)限定的圆同心地施加至所述阻断构件(6)。
7.根据权利要求3和6所述的装置，其中，当所述阻断构件(6)位于所述纵向位置时，由
所述阻断构件(6)承载的所述磁性装置和由所述插塞(5)承载的所述磁性装置成基本面对
且间隔开的关系，面对的所述磁体彼此磁性吸引。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述插塞(5)具有贯通开口，泥浆排
放阀位于该贯通开口处，该泥浆排放阀适合于在关闭状态和打开状态之间被致动，以便阻
挡所述贯通开口或使所述贯通开口畅通以允许钻探泥浆通过。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述阻断构件(6)包括凸形的、优选
部分球形部分/壁，该部分球形部分/壁的凸面面对所述侧向开口(3)，所述部分球形部分/
壁以压力密闭方式接合用于所述阻断构件的座(7)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·吉罗拉，
申请(专利权)人：海德工程公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT