本发明专利技术涉及一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置，该井下防喷装置主要由内管上、下接头，防喷装置上、下阀座，安装于上、下阀座之间的同轴节流滑套，安装于下阀座上的双层管内管封堵结构，安装于上、下阀座上的双层管扶正结构组成。双层管内管封堵结构主要由锥阀阀瓣、锥阀安装块、销钉组成。双层管扶正结构主要由设有过流通道的扶正块组成。本发明专利技术的有益效果是可实现在井底发生井涌、井喷时防喷装置自动关闭；实现对双层管内外管环空通道，内管通道的同时封堵，保证双层管双梯度控压钻井的安全；在压井完成，井涌、井喷得到控制后，防喷装置可重新自动开启保证钻井的正常进行。
【技术实现步骤摘要】
一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置
本专利技术涉及到双层管双梯度控压钻井
，具体涉及一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置。
技术介绍
经过数年的勘探开发，陆地的石油资源开采状态已经接近饱和，向海洋寻求新的油气资源是世界油气开发的新的热点方向。而在我国南海蕴藏的丰富的油气及天然气水合物资源，其大多储藏在深海海域中，面对深水钻井作业压力窗口狭窄、易漏产层、海床疏松表层安全钻进及海底浅层水合物层漏失压力低等难题，双层管双梯度控压钻井技术是一种可行的技术。在双层管双梯度控压钻井作业中，钻开浅层气和储层时等易发生井侵、溢流甚至井喷等危险工况，如果这些危险工况得不到及时控制，会造成重大人员伤亡、经济损失及环境污染。为了有效避免上述情况发生，需要针对双层管的结构设计一种井下防喷装置，实现对井喷等危险工况的快速响应与控制，从而保障双层管双梯度控压钻井安全作业。而现有的针对双层管结构的防喷装置存在的问题有：（1）防喷装置由一组分开的防喷阀构成，分别对双层管环空通道，双层管内管通道进行封堵，需要手动开启，当危险工况发生时，不能够同时对双层管环空、双层管内管通道进行封堵。（2）现有针对双层管的防喷装置利用的是井喷时与正常钻进时的压力差作为驱动力，需要在内管通道设置具有较大的受力面的分隔板，使内管通道变小，严重影响内管中岩屑的运移。（3）传统封堵结构例如箭型阀，锥阀在正常钻进过程中长时间受到循环介质的冲蚀，其使用寿命、可靠性严重降低。（4）传统井底防喷装置在关闭之后无法自动开启，且需要回收更换零部件，使用不够方便。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术专利提供一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置，本专利技术采用“缩颈节流”原理设计同轴节流滑套，同时在同轴节流滑套上设置双层管内外管环空通道封堵结构，利用正常钻进与发生井喷事故时通过同轴节流滑套的循环介质的流量的不同从而在同轴节流滑套节流处产生的压力差为驱动力推动同轴节流滑套关闭井下防喷装置，在发生井喷等危险事故时，该井下防喷装置能够自动关闭，可实现双层管环空通道、双层管内管通道的同时封堵，解决了传统防喷装置需要手动开启的问题；在正常钻进的过程中同轴节流滑套下端覆盖于内管锥阀阀瓣之上，解决了常规防喷阀在正常钻进过程中内管封堵结构长期受到冲蚀而寿命与可靠性降低的问题；同时以“缩颈节流”原理设计的同轴节流滑套能够在内管中保留足够大的通径供岩屑运移，能够解决传统双层管防喷装置中岩屑运移困难的问题；当通过压井等方式使井底压力降低之后，在防喷装置内设置的复位弹簧作用下，同轴节流滑套推开锥阀阀瓣，井下防喷装置再次开启，可使钻井继续进行。解决了传统井下防喷装置关闭之后需要手动开启或更换零件的问题，达到可重复使用的目的。本专利技术专利解决其技术问题所采用以下技术方案是：一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置由内管上接头；上阀座通过螺纹与内管上接头连接，其上设置有过流孔的扶正块Ⅰ安装于上接头与上阀座之间、通过轴肩定位；同轴节流滑套通过上阀座、下阀座实现周向定位，同轴节流滑套上设置有外层滑套与内层滑套，其中内层滑套与双层管内管内壁为间隙配合，外层套管与双层管内管外壁为间隙配合，在同轴节流滑套上设有阶梯型锥面密封结构；在上阀座与同轴节流滑套之间安装复位弹簧；锥阀安装块与凸锥阀阀瓣通过销钉连接在一起，锥阀安装块与凹锥阀阀瓣通过销钉连接在一起，凸锥阀阀瓣与凹锥阀阀瓣都能够在销钉上可在一定角度内转动；锥阀安装块通过螺钉安装在下阀座上；内管下接头通过螺纹与下阀座连接；其上设置有过流孔的扶正块Ⅱ安装于下阀座与下接头之间、通过轴肩定位；最后外管下接头与外管上接头的通过螺纹连接组成该井下防喷装置的外壳体。所述的内管上接头设有具有锥度的公扣、与上阀座连接的内螺纹。所述内管下接头设有具有锥度的母扣、与下阀座连接的内螺纹。所述扶正块Ⅰ上设有过流孔。所述扶正块Ⅱ上设有过流孔。所述阶梯型锥面密封结构是由上小下大的两个凸台组成，小凸台处厚度大于外层滑套厚度，密封端面为两处凸台上的锥面。所述同轴节流滑套设有内层滑套、外层滑套、位于外层滑套上部的O形密封圈槽Ⅰ、位于外层滑套下部的O形密封圈槽Ⅱ，位于同轴节流滑套上部的O形密封圈槽Ⅲ、位于内层滑套上部的O形密封圈槽Ⅳ、位于内层滑套与外层滑套之间的具有四个弧形排液孔的分隔板。所述的锥阀阀瓣共四个，其中两个凹锥阀阀瓣对称安装，两个凸锥阀阀瓣对称安装。所述的下阀座设有内管壁凸台Ⅱ、定位轴肩Ⅱ、与内管下接头连接的外螺纹。均匀分布有四个通孔，通过螺钉将锥阀安装块安装在下阀座内壁上。所述锥阀安装块设有销钉孔、螺纹孔。所述外管上接头设有定位轴肩Ⅳ、与外管下接头连接的外螺纹、上大下小的与阶梯型锥面密封结构相配合的凸台。所述外管下接头设有定位轴肩Ⅲ、与外管上接头连接的内螺纹。本专利技术的有益效果是：（1）能够在井底发生井喷等危险工况时同时对双层管内管通道以及双层管环空通道进行同时封堵以保证钻井平台的安全。（2）以“缩颈节流”原理设计同轴节流滑套在内管中留有较大的通径供岩屑运移。（3）本专利技术设计的双层管井下防喷装置，在正常钻进过程中同轴节流滑套覆盖在双层管内管封堵结构上，极大的降低了内管封堵结构中锥阀阀瓣的受到冲蚀的程度，可增加锥阀阀瓣的使用寿命。（4）本专利技术设计的双层管井下防喷装置设置有复位弹簧，在该防喷装置因井喷等原因关闭之后，当压井完成，井底压力降低防喷装置在复位弹簧作用下开启继续使用。（5）本专利技术设置有双层管外管标准接头，内管插扣式连接结构，使用方便，可直接接入钻杆。附图说明图1为本专利技术防喷装置开启状态与防喷装置关闭状态示意图；图2为本专利技术内管上接头四分之一剖视三维示意图；图3为本专利技术内管下接头四分之一剖视三维示意图；图4为本专利技术上阀座四分之一剖视三维示意图；图5为本专利技术下阀座四分之一剖视三维示意图；图6为本专利技术锥阀安装块示意图；图7为本专利技术锥阀阀瓣与锥阀安装块装配示意图：图8为本专利技术锥阀阀瓣开启状态与关闭状态三维对比图；图9为本专利技术同轴节流滑套四分之一剖视示意图；图10为本专利技术扶正块示意图；图11为本专利技术外管上接头四分之一剖视示意图；图12为本专利技术外管下接头四分之一剖视示意图；图13为本专利技术两种锥阀阀瓣三维示意图。图中1-内管上接头，101-内螺纹，2-上阀座，201-外螺纹，202-定位轴肩Ⅰ，203-限位轴肩，204-内管壁凸台Ⅰ，3-扶正块Ⅰ，301-过流孔，4-同轴节流滑套，401-内层滑套，402-外层滑套，403-阶梯型锥面密封结构，404-O型密封圈槽Ⅰ，405-O型密封圈槽Ⅱ，406-O型密封圈槽Ⅲ，407-O形密封圈槽Ⅳ，408-分隔板，409-弧形排液孔，5-复位弹簧，6-锥阀安装块，601-销钉孔Ⅰ，602-螺纹孔，7-销钉，8-凹锥阀阀瓣，801-销钉孔Ⅱ，9-凸锥阀阀瓣，901-销钉孔Ⅲ，10-下阀座，1001-通孔，1002-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.本专利技术涉及的一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置，该井下防喷装置内层结构由内管上接头（1），通过螺纹与内管上接头（1）连接的上阀座（2），安装于内管上接头（1）与上阀座（2）之间、通过轴肩定位、其上设置有过流孔（301）的扶正块Ⅰ（3），安装于上阀座（2）与下阀座（10）之间的同轴节流滑套（4），同轴节流滑套（4）上的内层滑套（401）与双层管内管内壁为间隙配合，同轴节流滑套（4）上的外层套管（402）与双层管内管外壁为间隙配合，同轴节流滑套（4）上具有阶梯型锥面密封结构（403），安装在上阀座（2）与同轴节流滑套（4）之间的复位弹簧（5），通过螺钉与下阀座（10）连接的锥阀安装块（6），通过销钉（7）将锥阀安装块（6）与凹锥阀阀瓣（8）连接，通过销钉（7）将锥阀安装块（6）与凸锥阀阀瓣（9）连接，通过螺纹与下阀座（10）连接的内管下接头（11），安装于下阀座（10）与内管下接头（11）之间、通过轴肩定位、其上设置有过流孔（1201）的扶正块Ⅱ（12）组成,该井下防喷装置外层结构由外管下接头（13）、外管上接头（14）组成，外管下接头（13）外管上接头（14）通过螺纹连接组成该井下防喷装置外壳体。/n...
【技术特征摘要】
1.本发明涉及的一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置，该井下防喷装置内层结构由内管上接头（1），通过螺纹与内管上接头（1）连接的上阀座（2），安装于内管上接头（1）与上阀座（2）之间、通过轴肩定位、其上设置有过流孔（301）的扶正块Ⅰ（3），安装于上阀座（2）与下阀座（10）之间的同轴节流滑套（4），同轴节流滑套（4）上的内层滑套（401）与双层管内管内壁为间隙配合，同轴节流滑套（4）上的外层套管（402）与双层管内管外壁为间隙配合，同轴节流滑套（4）上具有阶梯型锥面密封结构（403），安装在上阀座（2）与同轴节流滑套（4）之间的复位弹簧（5），通过螺钉与下阀座（10）连接的锥阀安装块（6），通过销钉（7）将锥阀安装块（6）与凹锥阀阀瓣（8）连接，通过销钉（7）将锥阀安装块（6）与凸锥阀阀瓣（9）连接，通过螺纹与下阀座（10）连接的内管下接头（11），安装于下阀座（10）与内管下接头（11）之间、通过轴肩定位、其上设置有过流孔（1201）的扶正块Ⅱ（12）组成,该井下防喷装置外层结构由外管下接头（13）、外管上接头（14）组成，外管下接头（13）外管上接头（14）通过螺纹连接组成该井下防喷装置外壳体。
2.根据权利要求1所述一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置其特征在于：所述上阀座（2）设有与内管上接头（1）连接的外螺纹（201）、使扶正块Ⅰ（3）定位的定位轴肩Ⅰ（202）、内层滑套（401）的限位轴肩（203）、内管壁凸台Ⅰ（204）。
3.根据权利要求1所述一种双层管双梯度控压钻井井下防喷装置其特征在于：所述同轴节流滑套（4）设有内层滑套（401）、外层滑套（402）、位于外层滑套（402）上部的O形密封圈槽Ⅰ（404...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐洋，赵鹏，王国荣，刘清友，钟林，刘和兴，何玉发，李炎军，张俊斌，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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