一种钻进设备用常封式防喷器及防喷方法技术

本发明专利技术公开了一种钻进设备用常封式防喷器及防喷方法，涉及钻进防喷技术领域；为了解决流体上涌时冲击防喷器的压力，会对其造成损伤的问题；该常封式防喷器，包括防喷钻进系统和防喷器本体，所述防喷钻进系统由固定于支架上的液压钻机、负压系统和煤水分离装置组成，液压钻机包括钻杆、钻头，所述防喷器本体的套管与钻孔的孔壁密封贴合；所述防喷器本体的圆周外壁固定有油口，所述防喷器本体的顶部内壁设置有防喷组件。该防喷方法，包括以下步骤：由施工技术人员对钻孔的开孔位置、方位及倾角进行标定后再安装防喷钻进系统和防喷器本体。本发明专利技术可避免突发情况下井液的冲击压力过大对防喷组件造成直面伤害，进而可延长其使用寿命。命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种钻进设备用常封式防喷器及防喷方法


[0001]本专利技术涉及钻进防喷
，尤其涉及一种钻进设备用常封式防喷器及防喷方法。

技术介绍

[0002]在石油、天然气钻井过程中地层流体一旦失去控制就可能发生井涌或井喷失控，井喷失控会使井下情况复杂化，无法进行正常钻井作业，甚至毁坏钻井设备，破坏油气资源，污染自然环境，危及钻井人员和油气井的安全。因此，要有效地控制井喷必须使用防喷器，需要时可封闭井口，迅速控制井筒顶部流体，防止井喷事故发生，以保证钻井操作人员和设备的安全。
[0003]防喷器是油田常用的防止井喷的安全密封井口装置，石油钻井时，将防喷器安装在井口套管头上，用来控制高压油、气、水的井喷；当井内油气压力很高时，防喷器能把井口封闭。但钻井过程中地层流体工作压力较高时，流体突发上涌会对防喷器造成直接冲击，长此以往，会使得防喷器的使用寿命缩短。基于此，我们提出了一种钻进设备用可减缓流体上涌冲击压力的常封式防喷器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种钻进设备用常封式防喷器及防喷方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种钻进设备用常封式防喷器，包括防喷钻进系统和防喷器本体，所述防喷钻进系统由固定于支架上的液压钻机、负压系统和煤水分离装置组成，液压钻机包括钻杆、钻头，所述防喷器本体的套管与钻孔的孔壁密封贴合；所述防喷器本体的圆周外壁固定有油口，所述防喷器本体的顶部内壁设置有防喷组件；r/>[0007]所述防喷器本体的中心内壁设置有套管孔，防喷器本体的圆周内壁设置有活动腔，防喷器本体的底部内壁设置有缓冲部，缓冲部由上密封挡块组和下密封挡块组构成，上密封挡块组的顶端设置于套管孔的底端边沿，下密封挡块组的底端设置于活动腔的底部内壁，且上密封挡块组的顶端闭合口径小于下密封挡块组的顶端闭合口径；
[0008]所述上密封挡块组和下密封挡块组均为半球状结构，下密封挡块组的上半部分处于上密封挡块组的包裹范围内。
[0009]优选地：所述防喷组件包括两个呈相对位置滑动连接于套管孔内壁的闸板、固定连接于闸板外壁的活塞杆、设置于防喷器本体内壁的活塞腔，且活塞杆滑动连接于活塞腔的内壁，活塞腔与油口相贯通；
[0010]所述闸板的外侧面可为平面状、半圆面状或Z面状中的一种。
[0011]优选地：所述闸板靠近底端的外壁固定连接有联动臂，联动臂的底端固定连接有弧面推块。
[0012]优选地：所述防喷器本体的底部外壁设置有凹槽，弧面推块滑动连接于凹槽的内壁；
[0013]所述凹槽的一侧内壁滑动连接有伸缩密封板，伸缩密封板的一侧面固定连接于弧面推块的一侧面。
[0014]优选地：所述上密封挡块组的顶部边沿固定连接有收口垫圈；
[0015]呈环绕状态包裹套管孔的所述防喷器顶部内壁设置有增压结构，增压结构由设置于防喷器顶部内壁的注液孔、固定于防喷器顶部内壁的顶撑囊袋组成，且顶撑囊袋与注液孔相贯通。
[0016]优选地：贴合闸板顶部面的所述套管孔内壁固定连接有弹性密封条；
[0017]所述套管孔的圆周内壁固定有环板，环板的顶部边沿固定有扩撑层，扩撑层的圆周外壁固定有呈环形阵列式分布的连系条，且连系条的底端设置于环板的底端。
[0018]优选地：所述防喷器本体的一端设置有用于正常钻进和卸煤时排出钻渣和煤粉的钻渣排出口。
[0019]优选地：所述煤水分离装置的外壁设置有钻渣进口，钻渣进口和钻渣排出口的一端固定连接有同一个三级埋线管。
[0020]一种钻进设备用防喷方法，包括以下步骤：
[0021]S1：由施工技术人员对钻孔的开孔位置、方位及倾角进行标定后再安装防喷钻进系统和防喷器本体；
[0022]S2：钻进期间在回风侧10米范围内悬挂有害气体检测器；
[0023]S3：钻进期间根据具体地质采用不同排渣方式；
[0024]S4：钻进施工以连续、每组钻孔施工完毕并验收为基本原则，根据现场生产情况进行调整；
[0025]S5：高压钻进前检查钻杆、钻头、高压水泵及连接管路状态，确保各部件完好、密封严实；
[0026]S6：钻头钻进循环为1
‑
2m，煤壁破碎或煤层松软处加大安全距离，每刀钻进时间不小于20min，每刀卸煤量为0.5～1t，采用割缝时间、卸煤量双控原则进行钻进质量控制；
[0027]S7：封孔；
[0028]S8：钻渣清理
[0029]优选地：所述有害气体检测器包括甲烷传感器、一氧化碳传感器；
[0030]所述根据具体地质采用不同排渣方式具体为岩孔段采用水力排渣，软煤段及岩层破碎段采用风排渣，硬煤段采用水力排渣。
[0031]本专利技术的有益效果为：
[0032]1.本专利技术通过设置有缓冲部，上下分布的上密封挡块组和下密封挡块组可以构成不同层级、同时出口内径从下往上逐渐变窄的结构，流体上涌期间，下密封挡块组会先抵挡钻孔内靠近周边范围的井液，使得井液上冲压力有所压制，随之上密封挡块组会对钻孔内靠近中心范围的井液作进一步抵挡，进而对井液上冲压力作进一步压制，故而可避免突发情况下井液的冲击压力过大对防喷组件造成直面伤害，进而可延长其使用寿命。
[0033]2.本专利技术当操控闸板对钻孔封闭时，闸板移动时经联动臂带动弧面推块在凹槽内发生同步位移，弧面推块在移动时逐渐接触并抵压收口垫圈，使其发生形变，呈现周边下压
的情况，随着其周边下压会顶动上密封挡块组的顶部面受力下移直至收拢，由于上密封挡块组底端合并收拢，故而会挤压其内侧的下密封挡块组的顶端合并收拢，故而可使得进入其内的流体，先后经下密封挡块组和上密封挡块组的顶端减小一定冲击力后再冲向闸板，达到减缓闸板所承受冲击力的作用。
[0034]3.本专利技术当弧面推块远离上密封挡块组不再对其进行抵制时，井液上涌时的压力会使得下密封挡块组的顶端冲开，下密封挡块组顶端被迫冲散开不再合拢，其顶端同时会顶撑上密封挡块组的底端向外分开一定角度，进而达到不影响钻井工程中流体涌出速度的作用。
[0035]4.本专利技术，从两个油口向活塞腔内注油，油液经活塞杆推动闸板向中间移动，直至闸板闭合，进而完成对套管孔的封堵，当两个闸板重合密闭时，会与上方的弹性密封条相互抵接，避免闸板封闭时其边沿与套管孔的内壁留有缝隙，进而提高防喷效果。
[0036]5.本专利技术，井液上涌经注液孔快速渗入顶撑囊袋内使其逐渐被填充，直至其底端抵接在收口垫圈的上表面，进而利用液体对收口垫圈的强力抵持，以便提高收口垫圈对上密封挡块组外表面的顶撑力，进而增加上密封挡块组收拢时的密闭性。
[0037]6.本专利技术，井液上涌冲击闸板时，液体从下往上会进入扩撑层和环板的内圈缝隙，使得扩撑层在液体的填充下经连系条牵引向上浮动，直至其顶部面贴合在闭合的闸板的底部面，进而对套管孔的圆周内圈进行全面贴实，以防止出现液体经缝隙处渗入闸板封堵空间的情况，进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻进设备用常封式防喷器，包括防喷钻进系统和防喷器本体(1)，所述防喷钻进系统由固定于支架上的液压钻机(2)、负压系统和煤水分离装置(9)组成，液压钻机(2)包括钻杆(201)、钻头(202)，其特征在于，所述防喷器本体(1)的套管与钻孔的孔壁密封贴合；所述防喷器本体(1)的圆周外壁固定有油口(101)，所述防喷器本体(1)的顶部内壁设置有防喷组件；所述防喷器本体(1)的中心内壁设置有套管孔(111)，防喷器本体(1)的圆周内壁设置有活动腔(102)，防喷器本体(1)的底部内壁设置有缓冲部，缓冲部由上密封挡块组(103)和下密封挡块组(104)构成，上密封挡块组(103)的顶端设置于套管孔(111)的底端边沿，下密封挡块组(104)的底端设置于活动腔(102)的底部内壁，且上密封挡块组(103)的顶端闭合口径小于下密封挡块组(104)的顶端闭合口径；所述上密封挡块组(103)和下密封挡块组(104)均为半球状结构，下密封挡块组(104)的上半部分处于上密封挡块组(103)的包裹范围内。2.根据权利要求1所述的一种钻进设备用常封式防喷器，其特征在于，所述防喷组件包括两个呈相对位置滑动连接于套管孔(111)内壁的闸板(110)、固定连接于闸板(110)外壁的活塞杆(113)、设置于防喷器本体(1)内壁的活塞腔(106)，且活塞杆(113)滑动连接于活塞腔(106)的内壁，活塞腔(106)与油口(101)相贯通；所述闸板(110)的外侧面可为平面状、半圆面状或Z面状中的一种。3.根据权利要求2所述的一种钻进设备用常封式防喷器，其特征在于，所述闸板(110)靠近底端的外壁固定连接有联动臂(114)，联动臂(114)的底端固定连接有弧面推块(108)。4.根据权利要求3所述的一种钻进设备用常封式防喷器，其特征在于，所述防喷器本体(1)的底部外壁设置有凹槽(107)，弧面推块(108)滑动连接于凹槽(107)的内壁；所述凹槽(107)的一侧内壁滑动连接有伸缩密封板(109)，伸缩密封板(109)的一侧面固定连接于弧面推块(108)的一侧面。5.根据权利要求1所述的一种钻进设备用常封式防喷器，其特征在于，所述上密封挡块组(103)的顶部边沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜联营，韩希伟，杨聿强，
申请(专利权)人：山东省煤田地质局第一勘探队，
类型：发明
国别省市：