能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的旋转防喷器及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的旋转防喷器及系统，所述旋转防喷器包括壳体总成、旋转总成和钻井液回收引流装置，其中，壳体总成包括壳体、第一压力传感器和至少两组液缸锁紧组件，其中，壳体与井口环形防喷器固定密封连接，第一压力传感器能够检测壳体内部压力，至少两组液缸锁紧组件将旋转总成与壳体总成锁定；钻井液回收引流装置能够将泄漏的钻井液泵送到钻井液循环罐中；旋转总成设置在壳体总成中并能够相对壳体总成在沿其轴线旋转，且旋转总成能够将壳体总成内部通道封闭。本发明专利技术的有益之处在于：可以实现钻井液的集中回收，保护钻井环境安全，可远程判断胶芯的密封状态。胶芯的密封状态。胶芯的密封状态。

【技术实现步骤摘要】
能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的旋转防喷器及系统


[0001]本专利技术涉及能源钻探
，具体来讲，涉及一种能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的旋转防喷器及系统。

技术介绍

[0002]目前，石油钻井已进入深井与超深井、海上深水与深层、复杂地面条件与复杂地层、页岩气、地热资源勘探开发等高难度、高风险钻探作业阶段，对钻井技术与安全提出了越来越高的要求。旋转防喷器是控压钻井的一项关键装备，大量应用于各大油田及各类欠平衡、气体钻井施工现场。
[0003]但是在海洋控压钻井技术服务中亟需一种新型环保旋转防喷器，满足海洋平台欠平衡钻井和控压钻井的需求。采用该种旋转防喷器可以提高井控及钻井性能，满足海洋钻井环境的需求。同时陆地钻井使用该型旋转防喷器，可以代替防溢伞，满足环保钻井需求。
[0004]现有产品在欠平衡钻井和控压钻井过程中，主要通过三种方式发现旋转防喷器胶芯密封失效。第一、操作者定期巡岗，存在发现不及时的问题；第二、作业者发现井口无法憋压的情况下检查确认胶芯是否失效；第三、循环罐液面降低，检查确认胶芯是否失效，上述三种方式均存在发现滞后，且上下胶芯均失效的情况下才能发现。在陆地，在旋转防喷器下端安装了一个挡泥伞，将跑失的钻井液收集引入方井，而在海上作业，漏失的钻井液直接漏入海里，造成环境污染。这些方式人为因素影响太大，胶芯磨损状况难于实时监测，磨损后的胶芯直接影响到密封效果，存在安全隐患，一旦控压作业过程中胶芯失效，将可能导致严重的安全事故。并且现有两半式卡箍连接的旋转防喷器、旋转总成的驱动方式和液控装置的控制方式，拆开旋转总成更换胶芯过程中，都会导致钻井液漫流至钻井平台，甚至井口装置上，严重影响作业环境。
[0005]专利申请号为“CN106639961A”、名称为“欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器”公开了由旋转总成和壳体两部分组成，旋转总成通过密封圈安装在壳体上，整体构成了欠平衡钻井环保密闭式旋转防喷器；壳体的壳体本体上有两个间隔150度的凹槽，旋转总成外壳上同样有两个间隔150度的凸台，这样就保证了壳体和旋转总成之间安装角度的唯一性，密封圈密封住旋转总成和壳体之间的密封面。该装置能够将钻杆从井内带出的泥浆密封在旋转防喷器的内部，从而避免了泥浆掉落在井口，有效的保护了井口周围的环境。但是该设备只能在一定程度上实现环保，不能远程监测胶芯状态，并且采用手动操作锁紧，压力级别有限，现场操作时劳动量很大。
[0006]因此有必要设计一种新型旋转防喷器，能够将溢流出的流体从钻台导流出去，解决钻井液漫流的难题，确保了安全而有效的控压钻井作业。同时，在欠平衡钻井和控压钻井过程中，胶芯是钻井作业安全施工的重要保障，由于胶芯磨损状况，磨损后的胶芯直接影响到密封效果，对胶芯的失效形式及机制进行分析，以期能远程知晓胶芯状态，增加控压钻井作业施工的安全性和降低劳动强度。

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，本专利技术一方面提供一种能够防止钻井液漫流、远程监控胶芯状态的具有自锁紧功能的旋转防喷器。又如，本专利技术另一方面提供一种能够防止钻井液漫流、远程监控胶芯状态的具有自锁紧功能的旋转防喷器系统。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，所述旋转防喷器包括壳体总成、旋转总成和钻井液回收引流装置，其中，
[0009]所述壳体总成包括壳体、第一压力传感器和至少两组液缸锁紧组件，其中，
[0010]所述壳体的下端与井口环形防喷器固定密封连接，所述第一压力传感器能够检测所述壳体内部的压力，所述至少两组液缸锁紧组件沿壳体周向均匀设置在壳体总成上，所述液缸锁紧组件能够对所述旋转总成施加径向作用力将旋转总成与壳体总成锁定；
[0011]所述钻井液回收引流装置包括钻井液收集筒和排浆泵，所述钻井液收集筒的下端与所述壳体的上端固定密封连接，所述排浆泵能够将所述钻井液收集筒中的钻井液泵送到钻井液循环罐中；
[0012]所述旋转总成包括旋转总成壳体、上部旋转总成和下部旋转总成，其中，
[0013]所述旋转总成壳体设置在所述壳体中且旋转总成壳体外壁与壳体内壁之间形成密封；
[0014]所述上部旋转总成包括上部胶芯壳体、第二压力传感器和上部胶芯组件，所述上部胶芯壳体下端与所述下部旋转总成固定密封连接，所述上部胶芯组件将所述上部胶芯壳体上端密封；
[0015]所述下部旋转总成包括中心管、上部密封组件、下部密封组件、轴承组件和下部胶芯组件，所述中心管设置在所述旋转总成壳体中，在中心管外壁与旋转总成壳体内壁之间形成有环形空腔；
[0016]从上到下，所述上部密封组件、轴承组件和下部密封组件设置在所述环形空腔中；
[0017]所述下部胶芯组件设置在所述中心管下端将中心管下端密封。
[0018]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述旋转防喷器还可包括上冷却水循环单元，所述上冷却水循环单元包括上冷却水进口，上冷却水出口和上部冷却循环水腔，其中，
[0019]所述上部冷却循环水腔与所述中心管的上部接触或靠近，所述上冷却水进口和上冷却水出口分别设置在所述壳体上且与所述上部冷却循环水腔连通，以对所述下部旋转总成的上部进行冷却。
[0020]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述旋转防喷器还可包括下冷却水循环单元，所述下冷却水循环单元包括下冷却水进口、下冷却水出口和下部冷却循环水腔，其中，
[0021]所述下部冷却循环水腔与所述中心管的下部接触或靠近，所述下冷却水进口和下冷却水出口分别设置在所述壳体上且与所述下部冷却循环水腔连通，以对所述下部旋转总成的下部进行冷却。
[0022]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述旋转防喷器还可包括润滑油注入口，所述润滑油注入口设置在所述壳体上并能够向所述环形空腔中注入润滑油，所述润滑
油的注入压力比井口压力高0.1～0.2MPa。
[0023]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述至少两组液缸锁紧组件可包括2～6组液缸锁紧组件。
[0024]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述液缸锁紧组件可包括液缸和锁定轴，所述液缸固定设置在所述壳体上，所述锁定轴设在所述液缸中，所述壳体上设置有供锁定轴穿过的通孔，所述旋转总成壳体上设置与所述锁定轴作用的接触面，所述液缸推动所述锁定轴在所述通孔中移动与所述接触面作用将旋转总成与壳体总成锁紧。
[0025]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中，所述液缸可包括主液缸、辅助液缸、主液缸位移传感器和辅助液缸位移传感器，其中，
[0026]所述主液缸设置在所述壳体上，所述辅助液缸设置在所述主液缸上，所述主液缸位移传感器能够检出主液缸的位移量，所述辅助液缸位移传感器能够检出辅助液缸的位移量；
[0027]所述液缸还包括调节阀，所述调节阀能够调节锁定轴的位移量。
[0028]在本专利技术一方面的一个示例性实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述旋转防喷器包括壳体总成、旋转总成和钻井液回收引流装置，其中，所述壳体总成包括壳体、第一压力传感器和至少两组液缸锁紧组件，其中，所述壳体的下端与井口环形防喷器固定密封连接，所述第一压力传感器能够检测所述壳体内部的压力，所述至少两组液缸锁紧组件沿壳体周向均匀设置在壳体总成上，所述液缸锁紧组件能够对所述旋转总成施加径向作用力将旋转总成与壳体总成锁定；所述钻井液回收引流装置包括钻井液收集筒和排浆泵，所述钻井液收集筒的下端与所述壳体的上端固定密封连接，所述排浆泵能够将所述钻井液收集筒中的钻井液泵送到钻井液循环罐中；所述旋转总成包括旋转总成壳体、上部旋转总成和下部旋转总成，其中，所述旋转总成壳体设置在所述壳体中且旋转总成壳体外壁与壳体内壁之间形成密封；所述上部旋转总成包括上部胶芯壳体、第二压力传感器和上部胶芯组件，所述上部胶芯壳体下端与所述下部旋转总成固定密封连接，所述上部胶芯组件将所述上部胶芯壳体上端密封；所述下部旋转总成包括中心管、上部密封组件、下部密封组件、轴承组件和下部胶芯组件，所述中心管设置在所述旋转总成壳体中，在中心管外壁与旋转总成壳体内壁之间形成有环形空腔；从上到下，所述上部密封组件、轴承组件和下部密封组件设置在所述环形空腔中；所述下部胶芯组件设置在所述中心管下端将中心管下端密封。2.根据权利要求1所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述旋转防喷器还包括上冷却水循环单元，所述上冷却水循环单元包括上冷却水进口，上冷却水出口和上部冷却循环水腔，其中，所述上部冷却循环水腔与所述中心管的上部接触或靠近，所述上冷却水进口和上冷却水出口分别设置在所述壳体上且与所述上部冷却循环水腔连通，以对所述下部旋转总成的上部进行冷却。3.根据权利要求1所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述旋转防喷器还包括下冷却水循环单元，所述下冷却水循环单元包括下冷却水进口、下冷却水出口和下部冷却循环水腔，其中，所述下部冷却循环水腔与所述中心管的下部接触或靠近，所述下冷却水进口和下冷却水出口分别设置在所述壳体上且与所述下部冷却循环水腔连通，以对所述下部旋转总成的下部进行冷却。4.根据权利要求1所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述旋转防喷器还包括润滑油注入口，所述润滑油注入口设置在所述壳体上并能够向所述环形空腔中注入润滑油，所述润滑油的注入压力比井口压力高0.1～0.2MPa。5.根据权利要求1所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述至少两组液缸锁紧组件包括2～6组液缸锁紧组件。6.根据权利要求1或5所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述液缸锁紧组件包括液缸和锁定轴，所述液缸固定设置在所述壳体上，所述锁定轴设在所述液缸中，所述壳体上设置有供锁定轴穿过的通孔，所述旋转总成壳体
上设置与所述锁定轴作用的接触面，所述液缸推动所述锁定轴在所述通孔中移动与所述接触面作用将旋转总成与壳体总成锁紧。7.根据权利要求1或5所述的能够监测胶芯状态和防止钻井液漫流的自锁紧旋转防喷器，其特征在于，所述液缸包括主液缸、辅助液缸、主液缸位移传感器和辅助液缸位移传感器，其中，所述主液缸设置在所述壳体上，所述辅助液缸设置在所述主液缸上，所述主液缸位移传感器能...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小玮，杨玻，许期聪，雷雨，任伟，李赛，舒梅，左星，刘庆，唐国军，梁玉林，江迎军，
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
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