本发明专利技术提出了一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，包括循环单元，所述循环单元上设置有第一循环孔和注液孔；连接在所述循环单元的下端的胶囊单元，所述胶囊单元上设置有胶囊，所述胶囊内能够充入水泥浆；以及设置在所述循环单元的上端的碰压单元，所述碰压单元上设置有第二循环孔；其中，在初始时所述循环单元的第一循环孔打开、注液孔关闭，投入开关塞后所述第一循环孔关闭、注液孔打开，之后灌入的水泥浆通过注液孔进入所述胶囊单元；投入碰压塞后，所述第二循环孔打开，建立循环，通过上提或倒扣的方式使所述胶囊单元与所述循环单元分离，实现丢手。实现丢手。实现丢手。
【技术实现步骤摘要】
一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊
[0001]本专利技术涉及一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，属于石油天然气领域。
技术介绍
[0002]四川盆地川东南属于卡斯特地貌，在进行页岩气勘探开发的过程中，经常会钻遇到地层裂缝、地下流动暗河、大型溶洞等，极易发生失返性恶性漏失或与地面河道联通的漏失等情况，溶洞层级多、溶洞内落石和掉块、流动水流带动的岩块，进入正钻井的井眼环空，造成摩阻大、扭矩大，严重影响钻井作业的正常进行，同时衍生出其它类型的井下问题，甚至会导致井塌、卡钻或钻具断裂、脱扣等井下故障和事故的发生，浅表层钻井周期大幅度提高，钻机日费和钻井成本居高不下。
[0003]目前通常通过下入堵漏材料进行堵漏或者井眼打水泥回填的方式进行解决。由于溶洞经常与地下河道贯通，两种方式效果均不理想，难以从根本上解决大尺寸溶洞漏失后卡钻难题，此难题严重制约着四川盆地岩溶浅表层页岩气井的勘探和开发进程。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，在大尺寸溶洞井眼中建立高出溶洞地面一定高度的“人工岛”，引导流石沿着人工岛周围流走，同时防止和减少溶洞顶部和周围的落石、流石或破碎带掉块进入井眼，从而避免正钻井眼卡钻、钻具断脱等衍生事故的发生。
[0005]本专利技术提出了一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，包括：
[0006]循环单元，所述循环单元上设置有第一循环孔和注液孔；
[0007]连接在所述循环单元的下端的胶囊单元，所述胶囊单元上设置有胶囊，所述胶囊内能够充入水泥浆；以及
[0008]设置在所述循环单元的上端的碰压单元，所述碰压单元上设置有第二循环孔；
[0009]其中，在初始时所述循环单元的第一循环孔打开、注液孔关闭，投入开关塞后所述第一循环孔关闭、注液孔打开，之后灌入的水泥浆通过注液孔进入所述胶囊单元；投入碰压塞后，所述第二循环孔打开，建立循环，通过上提或倒扣的方式使所述胶囊单元与所述循环单元分离，完成丢手。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，所述胶囊单元和所述循环单元之间设置有丢手单元，利用所述丢手单元，通过上提钻具的方式在所述胶囊单元的自重作用下使所述胶囊单元与所述循环单元分离，实现丢手；或者通过转动钻具的方式使所述胶囊单元与所述循环单元分离实现丢手。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，所述循环单元包括循环短节，所述循环短节上沿径向设置所述第一循环孔，所述循环短节的内部设置有滑套，所述滑套上的底部设置所述注液孔，所述滑套的上部设置有连通孔；
[0012]在初始状态时，所述滑套处于第一位置，所述第一循环孔与所述连通孔相连通，所述注液孔被所述循环短节挡住并处于关闭的状态；当所述开关塞与所述滑套相连并推动所述滑套滑动到第二位置时，所述循环孔与所述连通孔错开，所述注液孔打开。
[0013]本专利技术的进一步改进在于，在初始状态时，所述滑套在第一位置与所述循环短节通过第一剪钉相连，当所述开关塞与所述滑套相连后，其上方憋压，在压力的作用下剪断所述销钉，使所述滑套移动到第二位置。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述循环短节的内壁上设置有内台阶，所述滑套的外壁上设置有外台阶，当所述内台阶移动到所述外台阶的上时，所述滑套在所述第二位置固定。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述开关塞包括芯轴，所述芯轴的后端的外壁上设置有若干胶碗，所述芯轴的前端设置有导向头，所述导向头与所述芯轴之间通过第二剪钉相连。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述滑套的底部设置有收纳腔，所述导向头与所述芯轴分离后移动到所述收纳腔内。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述胶囊单元包括套管，所述套管的上端通过第三剪钉连接有支撑固定机构，所述支撑固定机构的下端设置连接所述胶囊；
[0018]上提钻具时，所述第三剪钉剪断，从而使所述套管与所述支撑固定机构、胶囊分离。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，所述套管的下端设置有圆形导向头，所述圆形导向头通过第四剪钉与所述套管相连。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述支撑固定机构包括连接所述第三剪钉的剪切套，所述剪切套的下端设置有连接套，所述连接套的下端设置有弧形的固定套，所述固定套的下端设置有支撑套；
[0021]所述支撑套包括上支撑套和下支撑套，所述上支撑套和所述下支撑套之间密封连接所述胶囊。
[0022]本专利技术的进一步改进在于，所述丢手单元包括连接在所述循环单元的下方的倒扣接头，以及连接所述胶囊单元的的倒扣螺母；
[0023]其中，所述倒扣接头与所述倒扣螺母通过螺纹相连，所述倒扣接头还与所述套管通过倒扣螺纹相连，所述倒扣螺母与所述套管、支撑固定机构通过所述第三剪钉相连。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，所述碰压单元包括上接头，所述上接头的侧壁上沿径向设置所述第二循环孔；所述上接头的内部设置有碰压座，所述碰压座在初始状态时与所述上接头通过第五剪钉相连，并挡住所述第二循环孔，当所述碰压塞与所述碰压座相连并憋压后所述第五剪钉被剪断，所述碰压座移动并使所述第二循环孔打开。
[0025]本专利技术的进一步改进在于，所述碰压塞包括一体式芯轴，所述一体式芯轴的后端设置有若干胶碗。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0027]本专利技术所述一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，在大尺寸溶洞井眼中建立高出溶洞地面一定高度的“人工岛”，引导流石沿着人工岛周围流走，同时防止和减少溶洞顶部和周围的落石、流石或破碎带掉块进入井眼，从而避免正钻井眼卡钻、钻具断脱等
衍生事故的发生。
附图说明
[0028]下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：
[0029]图1所示为本专利技术的一个实施例的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊的结构示意图；
[0030]图2所示为本专利技术的一个实施例的循环单元的结构示意图；
[0031]图3所示为本专利技术的一个实施例的丢手单元和胶囊单元的结构示意图；
[0032]图4所示为本专利技术的一个实施例的碰压单元的结构示意图；
[0033]图5所示为本专利技术的一个实施例的开关塞的结构示意图；
[0034]图6所示为本专利技术的一个实施例的碰压塞的结构示意图；
[0035]在附图中各附图标记的含义如下：
[0036]1、碰压单元，2、循环单元，3、丢手单元，4、胶囊单元，5、开关塞，6、碰压塞，11、上接头，12、碰压座，13、第五剪钉，14、第二循环孔，21、循环短节，22、滑套，23、第一循环孔，24、注液孔，25、外台阶，26、内台阶，27、连通孔，28、收纳腔，29、第一剪钉，31、倒扣接头，32、倒扣螺母，33、第三剪钉，41、剪切套，42、连接套，43、固定套，44、上支撑套，45、下支撑套，46、胶囊，47、套管，48、第四剪钉，49本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，包括：循环单元(2)，所述循环单元(2)上设置有第一循环孔(23)和注液孔(24)；连接在所述循环单元(2)的下端的胶囊单元(4)，所述胶囊单元(4)上设置有胶囊(46)，所述胶囊(46)内能够充入水泥浆；以及设置在所述循环单元(2)的上端的碰压单元(1)，所述碰压单元(1)上设置有第二循环孔(14)；其中，在初始时所述循环单元(2)的第一循环孔(23)打开、注液孔(24)关闭，投入开关塞(5)后所述第一循环孔(23)关闭、注液孔(24)打开，之后灌入的水泥浆通过注液孔(24)进入所述胶囊单元(4)；投入碰压塞(6)后，所述第二循环孔(14)打开，建立循环，通过上提或倒扣的方式使所述胶囊单元(4)与所述循环单元(2)分离，完成丢手。2.根据权利要求1所述的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，所述胶囊单元(4)和所述循环单元(2)之间设置有丢手单元(3)，利用所述丢手单元(3)，通过上提钻具的方式在所述胶囊单元(4)的自重作用下使所述胶囊单元(4)与所述循环单元分离，实现丢手；或者通过转动钻具的方式使所述胶囊单元(4)与所述循环单元(2)分离实现丢手。3.根据权利要求2所述的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，所述循环单元(2)包括循环短节(21)，所述循环短节(21)上沿径向设置所述第一循环孔(23)，所述循环短节(21)的内部设置有滑套(22)，所述滑套(22)上的底部设置所述注液孔(24)，所述滑套(22)的上部设置有连通孔(27)；在初始状态时，所述滑套(22)处于第一位置，所述第一循环孔(23)与所述连通孔(27)相连通，所述注液孔(24)被所述循环短节(21)挡住并处于关闭的状态；当所述开关塞(5)与所述滑套(22)相连并推动所述滑套(22)滑动到第二位置时，所述循环孔与所述连通孔(27)错开，所述注液孔(24)打开。4.根据权利要求3所述的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，在初始状态时，所述滑套(22)在第一位置与所述循环短节(21)通过第一剪钉(29)相连，当所述开关塞(5)与所述滑套(22)相连后，其上方憋压，在压力的作用下剪断所述销钉，使所述滑套(22)移动到第二位置。5.根据权利要求4所述的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，所述循环短节(21)的内壁上设置有内台阶(26)，所述滑套(22)的外壁上设置有外台阶(25)，当所述内台阶(26)移动到所述外台阶(25)的上时，所述滑套(22)在所述第二位置固定。6.根据权利要求5所述的用于大尺寸溶洞地层钻进作业的防卡胶囊，其特征在于，所述开关塞(5)包括芯轴(52)，所述芯轴(52)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李富平，曹华庆，黄乘升，闫盛宇，敖竹青，万小勇，邹洁，燕建成，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术研究院有限公司德州大陆架石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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