用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置及其方法，其涉及石油天然气固井技术领域，钻井液灌注和循环作业装置包括：沿竖直方向延伸的本体，所述本体中沿竖直方向开设有流道，所述本体的上端具有用于与顶驱装置相连接的连接部；固定设置在所述本体外侧壁上的限位件；设置在所述本体下端的密封件和导向件，所述密封件位于所述导向件的上方；设置在所述本体下端的锁紧件，所述锁紧件用于对所述密封件、所述导向件进行限位；设置在所述流道中的单向阀机构，所述单向阀机构使得所述流道仅能由上向下导通。本申请能够克服常规灌浆及循环作业中钻井液灌注及循环转换时间长，劳动强度大，钻井液浪费、污染井台等问题。

Drilling Fluid Injection and Circulation Device for Top Drive Unit and Its Method

The invention discloses a drilling fluid perfusion and circulation operation device for top drive device and its method, which relates to the technical field of oil and natural gas cementing. The drilling fluid perfusion and circulation operation device comprises a body extending along the vertical direction, a flow channel is opened in the body along the vertical direction, and a connecting part for connecting with the top drive device is fixed at the upper end of the body. Limiting parts on the outer wall of the body; sealing parts and guiding parts at the lower end of the body, which are above the guiding parts; locking parts at the lower end of the body, which are used to limit the sealing parts and guiding parts; and one-way valve mechanism in the flow channel, which makes the flow channel only have one-way valve mechanism. It can be conducted from top to bottom. The application can overcome the problems of long time of drilling fluid perfusion and circulation conversion, high labor intensity, waste of drilling fluid and pollution of well platform in conventional grouting and circulation operation.

【技术实现步骤摘要】
用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置及其方法
本专利技术涉及石油天然气固井
，特别涉及一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置及其方法。
技术介绍
在下套管作业中，国内通常采用的灌浆方法是将套管固定在卡盘上，作业人员手持泥浆管线向套管内灌入泥浆或者采用自灌式浮箍浮鞋。在向套管内灌浆的过程中，需要分段停下灌注钻井液，因此导致作业耗时长、强度大，同时增加了杂物掉落井筒的风险。特别在水平井、大位移井等复杂井上，套管柱如果在下放过程中遇阻，则必须将套管柱提起、卸扣并将单根套管放入鼠洞后，再将井口循环头与套管柱连接才能建立循环，这不仅延长了完井周期，而且套管静止时间长可能会造成粘卡、无法下入等事故。目前采用的自动灌浆循环装置多为分体式结构设计，各个部件之间依靠螺纹连接，在下套管作业中极易发生松扣、倒扣等事故；且部分密封件存在密封效果及抗冲蚀性较差的问题，这往往会导致循环不畅的问题，无法保证后期的固井质量；同时，目前的自动灌浆循环装置均没有考虑互换性，不同的套管需要配套不同型号的自动灌浆循环装置，如此造成了材料的浪费和成本的提高。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置及其方法，其能够克服常规灌浆及循环作业中钻井液灌注及循环转换时间长，劳动强度大，钻井液浪费、污染井台等问题。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，包括：沿竖直方向延伸的本体，所述本体中沿竖直方向开设有流道，所述本体的上端具有用于与顶驱装置相连接的连接部；固定设置在所述本体外侧壁上的限位件；设置在所述本体下端的密封件和导向件，所述密封件位于所述导向件的上方；设置在所述本体下端的锁紧件，所述锁紧件用于对所述密封件、所述导向件进行限位；设置在所述流道中的单向阀机构，所述单向阀机构使得所述流道仅能由上向下导通。在一种优选的实施方式中，所述单向阀机构包括：具有开孔的压块、封堵件、弹性件，所述封堵件具有用于封堵所述开孔的封堵部、沿径向方向延伸的环状凸台、连通所述环状凸台上方与所述封堵件下端的通道；所述弹性件用于将所述封堵件的封堵部抵住所述开孔。在一种优选的实施方式中，所述弹性件的一端抵住所述环状凸台的下端，所述弹性件的另一端抵住所述本体或与所述本体相固定；所述通道包括：开设在所述封堵件下端的孔洞，所述孔洞沿竖直方向开设；开设于所述封堵件中的斜孔，所述斜孔连通环状凸台的上表面和所述孔洞。在一种优选的实施方式中，所述流道的侧壁上由上向下依次设置有第一台阶、第二台阶、第三台阶，所述第一台阶用于抵住所述压块，所述第二台阶用于抵住弹性件的下端，所述第三台阶能抵住所述封堵件的下端。在一种优选的实施方式中，在所述流道中设置有上护套和下护套，所述上护套位于所述第一台阶与所述第二台阶之间，所述下护套位于所述第二台阶与所述第三台阶之间，所述上护套、所述下护套与所述本体之间通过胶粘进行固定。在一种优选的实施方式中，所述压块与所述本体之间具有第一沟槽，所述第一沟槽内设置有第一密封圈；所述上护套与所述封堵件之间具有第二沟槽，所述第二沟槽内设置有第二密封圈；所述下护套与所述封堵件之间具有第三沟槽，所述第三沟槽内设置有第三密封圈。在一种优选的实施方式中，所述封堵部的上表面设置有橡胶或耐磨金属层，所述压块的开孔的下端表面设置有橡胶或耐磨金属层。在一种优选的实施方式中，所述本体的外壁上具有第四台阶，所述第四台阶用于抵住限位件，所述限位件与所述本体之间通过螺纹相连接。在一种优选的实施方式中，所述本体下端的外壁上具有第五台阶，所述第五台阶抵住所述密封件的上端。在一种优选的实施方式中，所述导向件的下端具有导向斜面，所述锁紧件与所述本体螺纹连接，所述锁紧件与所述本体之间设置有固定件以进行固定，所述密封件的外径大于所述导向件的外径。一种顶驱装置，所述顶驱装置包括：顶部驱动钻井装置，所述顶部驱动钻井装置具有钻井液输出口，所述钻井液输出口上连接有如上述中任一所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置；连接在顶部驱动钻井装置上能转动的吊环；连接在所述吊环和所述顶部驱动钻井装置上的驱动臂，所述驱动臂能使所述吊环进行转动；连接在吊环下端的套管吊卡。一种采用如上述顶驱装置的钻井液灌注和循环作业方法，所述钻井液灌注和循环作业方法包括以下步骤：根据套管的规格选择相配合的密封件、导向件和锁紧件，并将密封件、导向件和锁紧件安装至钻井液灌注和循环作业装置上；将所述钻井液灌注和循环作业装置通过本体上端的螺纹安装至所述顶驱装置的钻井液输出口；当需要进行钻井液灌注时，在套管吊卡上放置新的套管，进而将该新的套管与油井中的套管上端进行对扣，再将钻井液灌注和循环作业装置的锁紧件、导向件插入新的套管内，以通过顶驱装置将钻井液自钻井液灌注和循环作业装置、新的套管灌注入井下；当需要进行循环作业时，将所述钻井液灌注和循环作业装置的所述锁紧件、所述导向件、所述密封件插入油井中的套管内，直至所述密封件与油井中的套管的内壁相密封、所述限位件与套管上端处相抵，通过所述顶驱装置将钻井液自所述钻井液灌注和循环作业装置、套管灌注入井下以进行循环。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：本申请中的钻井液灌注和循环作业装置能够直接通过本体上端的螺纹安装在顶驱装置上，与顶驱装置的钻井液输出口相连接。通过顶部驱动钻井装置上吊环、驱动臂以及套管吊卡能够对套管进行安装。在对套管下放过程中若出现遇阻或在套管安装时需要进行灌浆，本申请能够立刻向套管进行钻井液灌注或进行循环作业，此时可以直接将与顶驱装置的钻井液输出口相连接的钻井液灌注和循环作业装置插入至新连接完成的套管中，根据插入程度的不同从而实现钻井液灌注或进行循环作业。在此过程中，无需将套管柱提起、卸扣并将单根套管放入鼠洞后，再将井口循环头与套管柱连接以进行钻井液灌注或进行循环作业，如此在管套安装过程中节约了大量时间，缩短了完井周期。其次，在进行钻井液灌注和循环作业时，只有当泵入钻井液的压力大于单向阀机构的开启压力时，单向阀才会打开，以进行钻井液灌注和循环作业。当泵入压力消失后，单向阀机构关闭，如此在非作业时可以有效防止钻井液流出或飞溅出来，从而避免污染井台。另外，本申请中钻井液灌注和循环作业装置的密封件、导向件和锁紧件可以进行更换，如此，使其能够适应各种不同的套管，无需多个不同规格的井液灌注和循环作业装置，避免了材料的浪费和成本的提高。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，包括：沿竖直方向延伸的本体，所述本体中沿竖直方向开设有流道，所述本体的上端具有用于与顶驱装置相连接的连接部；固定设置在所述本体外侧壁上的限位件；设置在所述本体下端的密封件和导向件，所述密封件位于所述导向件的上方；设置在所述本体下端的锁紧件，所述锁紧件用于对所述密封件、所述导向件进行限位；设置在所述流道中的单向阀机构，所述单向阀机构使得所述流道仅能由上向下导通。

【技术特征摘要】
1.一种用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，包括：沿竖直方向延伸的本体，所述本体中沿竖直方向开设有流道，所述本体的上端具有用于与顶驱装置相连接的连接部；固定设置在所述本体外侧壁上的限位件；设置在所述本体下端的密封件和导向件，所述密封件位于所述导向件的上方；设置在所述本体下端的锁紧件，所述锁紧件用于对所述密封件、所述导向件进行限位；设置在所述流道中的单向阀机构，所述单向阀机构使得所述流道仅能由上向下导通。2.根据权利要求1所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，所述单向阀机构包括：具有开孔的压块、封堵件、弹性件，所述封堵件具有用于封堵所述开孔的封堵部、沿径向方向延伸的环状凸台、连通所述环状凸台上方与所述封堵件下端的通道；所述弹性件用于将所述封堵件的封堵部抵住所述开孔。3.根据权利要求2所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，所述弹性件的一端抵住所述环状凸台的下端，所述弹性件的另一端抵住所述本体或与所述本体相固定；所述通道包括：开设在所述封堵件下端的孔洞，所述孔洞沿竖直方向开设；开设于所述封堵件中的斜孔，所述斜孔连通环状凸台的上表面和所述孔洞。4.根据权利要求2所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，所述流道的侧壁上由上向下依次设置有第一台阶、第二台阶、第三台阶，所述第一台阶用于抵住所述压块，所述第二台阶用于抵住弹性件的下端，所述第三台阶能抵住所述封堵件的下端。5.根据权利要求4所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，在所述流道中设置有上护套和下护套，所述上护套位于所述第一台阶与所述第二台阶之间，所述下护套位于所述第二台阶与所述第三台阶之间，所述上护套、所述下护套与所述本体之间通过胶粘进行固定。6.根据权利要求5所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和循环作业装置，其特征在于，所述压块与所述本体之间具有第一沟槽，所述第一沟槽内设置有第一密封圈；所述上护套与所述封堵件之间具有第二沟槽，所述第二沟槽内设置有第二密封圈；所述下护套与所述封堵件之间具有第三沟槽，所述第三沟槽内设置有第三密封圈。7.根据权利要求2所述的用于顶驱装置的钻井液灌注和...

【专利技术属性】
技术研发人员：米凯夫，李萌，张宏英，刘希茂，郭添鸣，于兴胜，陈晓军，程腾飞，楚飞，王洋绅，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11