干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法，所述一键式循环切换装置包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀、第二调压阀、循环介质入口、正循环接头、侧循环接头和泄压接头。所述干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换方法通过一键式循环切换装置来实现，且所述方法包括对干气体和雾化连续循环钻井的正循环过程、侧循环过程、正循环转侧循环过程、侧循环转正循环过程进行控制。本发明专利技术的有益效果可包括：提供一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法，避免了因循环中断、压力波动大引起的井下复杂情况。下复杂情况。下复杂情况。

【技术实现步骤摘要】
干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井装置
，具体地，涉及一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法。

技术介绍

[0002]目前，在石油钻井接单根(立柱)或起下钻过程中，须停止钻井液的循环，将对井底产生负压力激动，可能造成井底压力低于地层孔隙压力而导致井涌、气侵、井壁坍塌和阻卡埋钻具等事故。而接单根(立柱)完后重新开泵，将引起正压力激动使得井底压力高于正常循环时的压力，甚至于超过地层破裂压力而造成压裂漏失和压差卡钻等问题，同时造成井身质量下降，给后续作业特别是下套管固井带来许多潜在困难。
[0003]而在干气体和雾化钻井过程中，气体快速冲刷，井壁不规则，大肚子井眼较多，中断循环后，岩屑快速沉降，将会引起埋钻具、卡钻等事故，特别是在沉砂较多地层，危害更大。在轻微出水地层，中段循环后，地层水聚集，浸泡井壁，严重可能引起井壁失稳，进而造成气体钻井失败。在深层井段雾化钻井，中段循环后，建立循环压力平稳时间较长，时效降低。
[0004]连续循环钻井技术打破这一传统方式，在接单根(立柱)、起下钻过程中，保持钻井介质连续循环，持续清洁井底，维持井底压力相对稳定，可避免因循环中断引发的一切井下复杂和事故。特别是在干气体和雾化钻井工艺情况下，保持循环介质连续循环，持续悬浮岩屑，避免了因沉砂沉降引起的埋钻具、卡钻等复杂事故，同时，这项工艺能有效延长沉砂较多、微量出水地层空气钻井进尺。
[0005]连续循环钻井技术主要采用连续循环系统和连续循环阀两种方式。其中，连续循环阀控制方式预先将连续循环阀配在单根(立柱)顶端，钻完上一个带有连续循环阀的单根(立柱)，连接侧循环管线至连续循环阀侧阀，进行侧向循环通道切换，待单根(立柱)接卸完毕后再进行正向倒换，实现了在起下钻、接单根(立柱)过程中循环介质不中断的钻井工艺。但在单根(立柱)接好后，水龙头、接入单根(立柱)水眼未充满循环介质，在侧向循环倒换正向循环时，需要一定时间去充满正向循环管线(水龙头、接入立柱)，才会达到压力平衡，最终结果会使得连续循环被中断，井底压力波动大，严重时，还会造成井下复杂；同理，在正向循环倒侧向循环时需要一定时间让侧向循环管线充满循环介质。
[0006]此外，现有的连续循环地面控制系统较为操作复杂，操作手柄与闸阀是一一对应关系，需要对工艺原理有一定理解专业人士进行操作。在现场实际使用过程中，常出现过因误操作而导致伤人、蹩压的事故，存在安全隐患。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种能够适用于干气体和雾化连续循环钻井且结构简单的一键式循环切换装置。本专利技术的另一目的在于提供一种适用于干气体和雾
化连续循环钻井且操作简单、安全性高的一键式循环切换方法。
[0008]本专利技术一方面提供了一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置。所述一键式循环切换装置包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀、第二调压阀、循环介质入口、正循环接头、侧循环接头、泄压接头和一键式切换控制台，其中，所述第一管线一端与所述循环介质入口连接，另一端与所述正循环接头连接；所述第二管线一端与所述循环介质入口连接，另一端与所述侧循环接头连接；所述第三管线一端与所述正循环接头连接，另一端与所述泄压接头连接；所述第四管线一端与所述侧循环接头连接，另一端与所述泄压接头连接；所述第一控制阀设置在第一管线上，所述第二控制阀设置在第二管线上，所述第三控制阀设置在第三管线上，所述第四控制阀设置在第四管线上；所述第五管线一端与第二管线位于循环介质入口与第二控制阀之间的部分管线连通，另一端与第三管线位于正循环接头与第三控制阀之间的部分管线连通；所述第一调压阀设置在第五管线上；所述第六管线一端与第五管线位于第二管线和第一调压阀之间的部分管线连通，另一端与第四管线位于侧循环接头与第四控制阀之间的部分管线连通；所述第二调压阀设置在第六管线上；所述一键式切换控制台通过液压控制管线分别与第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀连接，以控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀的开断进行循环切换作业。
[0009]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述一键式切换控制台能够自动读取正循环过程压力和侧循环过程压力。
[0010]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述第一控制阀和第二控制阀可为平板闸阀，所述第三控制阀和第四控制阀可为节流阀，所述第一调压阀和第二调压阀可为节流阀。
[0011]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀可均具有液控与机械控制两种方式，在液控失效的情况下能够采用手动控制方式进行开断。
[0012]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述一键式循环切换装置还包括不间断循环接头，所述不间断循环接头包括短接单元和移动对接单元，其中，短接单元包括上连接体、下连接体、离合装置、第一入口单向阀和第二入口单向阀，上连接体和下连接体自上而下转动连接，且两者都具有中空的轴向腔体，两者的轴向腔体相互连通，上连接体的侧壁上还开设有贯通的侧方连接口；离合装置套设在上连接体和/或下连接体，并能够使上连接体与下连接体之间保持相对转动或同步转动；第一入口单向阀设置在上连接体朝上的开口内，第二入口单向阀设置在上连接体的侧方连接口内；移动对接单元包括侧方连接机构，侧方连接机构包括侧方连接头，侧方连接头的前端与侧方连接口相适配并能够插入到侧方连接口中，后端具有与钻井循环介质管道对接的接口，侧方连接头还具有将所述前端和所述后端连通的中空的腔体；所述正循环接头通过管路与所述第一入口单向阀连接，所述侧循环接头通过管路与所述第二入口单向阀连接。
[0013]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述移动对接单元还包括移动座，所述侧方连接机构位于移动座上；所述侧方连接机构包括中空电机和紧固套，所述中空电机的旋转输出孔保持水平，所述紧固套固定于中空电机的旋转输出孔内，紧固套套设在所述侧
方连接头上，并且紧固套的前端位于中空电机之外。
[0014]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述侧方连接机构还包括扭力限制器、旋转台和升降结构，其中，所述扭力限制器固定于中空电机的旋转输出孔内，所述紧固套与扭力限制器的内腔适配连接，紧固套套设在所述侧方连接头上，并且紧固套的前端位于中空电机之外；所述紧固套的前端与所述侧方连接口相适配，并能够旋入所述侧方连接口；所述旋转台能够在水平面进行旋转，且其台面上固定有所述中空电机；升降结构位于旋转台和所述移动座之间，并能够调整旋转台和所述移动座之间的竖直距离。
[0015]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述离合装置包括花键套，所述上连接体与花键套接触的部分为第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述一键式循环切换装置包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀、第二调压阀、循环介质入口、正循环接头、侧循环接头、泄压接头和一键式切换控制台，其中，所述第一管线一端与所述循环介质入口连接，另一端与所述正循环接头连接；所述第二管线一端与所述循环介质入口连接，另一端与所述侧循环接头连接；所述第三管线一端与所述正循环接头连接，另一端与所述泄压接头连接；所述第四管线一端与所述侧循环接头连接，另一端与所述泄压接头连接；所述第一控制阀设置在第一管线上，所述第二控制阀设置在第二管线上，所述第三控制阀设置在第三管线上，所述第四控制阀设置在第四管线上；所述第五管线一端与第二管线位于循环介质入口与第二控制阀之间的部分管线连通，另一端与第三管线位于正循环接头与第三控制阀之间的部分管线连通；所述第一调压阀设置在第五管线上；所述第六管线一端与第五管线位于第二管线和第一调压阀之间的部分管线连通，另一端与第四管线位于侧循环接头与第四控制阀之间的部分管线连通；所述第二调压阀设置在第六管线上；所述一键式切换控制台通过液压控制管线分别与第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀连接，以控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀的开断进行循环切换作业。2.根据权利要求1所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述一键式切换控制台能够自动读取正循环过程压力和侧循环过程压力。3.根据权利要求1所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述第一控制阀和第二控制阀为平板闸阀，所述第三控制阀和第四控制阀为节流阀，所述第一调压阀和第二调压阀为节流阀。4.根据权利要求1所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀和第二调压阀均具有液控与机械控制两种方式，在液控失效的情况下能够采用手动控制方式进行开断。5.根据权利要求1所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述一键式循环切换装置还包括不间断循环接头，所述不间断循环接头包括短接单元和移动对接单元，其中，短接单元包括上连接体、下连接体、离合装置、第一入口单向阀和第二入口单向阀，上连接体和下连接体自上而下转动连接，且两者都具有中空的轴向腔体，两者的轴向腔体相互连通，上连接体的侧壁上还开设有贯通的侧方连接口；离合装置套设在上连接体和/或下连接体，并能够使上连接体与下连接体之间保持相对转动或同步转动；第一入口单向阀设置在上连接体朝上的开口内，第二入口单向阀设置在上连接体的侧方连接口内；移动对接单元包括侧方连接机构，侧方连接机构包括侧方连接头，侧方连接头的前端与侧方连接口相适配并能够插入到侧方连接口中，后端具有与钻井循环介质管道对接的接口，侧方连接头还具有将所述前端和所述后端连通的中空的腔体；所述正循环接头通过管路与所述第一入口单向阀连接，所述侧循环接头通过管路与所
述第二入口单向阀连接。6.根据权利要求5所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述移动对接单元还包括移动座，所述侧方连接机构位于移动座上；所述侧方连接机构包括中空电机和紧固套，所述中空电机的旋转输出孔保持水平，所述紧固套固定于中空电机的旋转输出孔内，紧固套套设在所述侧方连接头上，并且紧固套的前端位于中空电机之外。7.根据权利要求6所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置，其特征在于，所述侧方连接机构还包括扭力限制器、旋转台和升降结构，其中，所述扭力限制器固定于中空电机的旋转输出孔内，所述紧固套与扭力限制器的内腔适配连接，紧固套套设在所述侧方连接头上，并且紧固套的前端位于中空电机之外；所述紧固套的前端与所述侧方连接口相适配，并能够旋入所述侧方连接口；所述旋转台能够在水平面进行旋转，且其台面上固定有所述中空电机；升降结构位于旋转台和所述移动座之间，并能够调整旋转台和所述移动座之间的竖直距离。8.根据权利要求5所述的干气体和雾化连续循环钻井的一键式循...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲克勇，许期聪，周长虹，邓虎，李宬晓，董仕明，王虎，李金和，杨超，赵军，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：