CN109931019A - 随钻循环堵漏器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种随钻循环堵漏器，其包括：外筒，其上设有至少一个旁通喷嘴；开孔滑套，其可轴向移动地穿设在所述外筒中，所述开孔滑套能封堵所述至少一个旁通喷嘴，所述开孔滑套具有能与所述旁通喷嘴相连通的液流孔，所述开孔滑套内连接有捕球爪和球座，所述捕球爪位于所述球座的上端，所述液流孔位于所述捕球爪的上方；球篮，其穿设连接在所述外筒中，所述球篮位于所述开孔滑套的下方，所述球篮具有至少一个开孔槽组。本发明的随钻循环堵漏器，能有效解决在钻井过程中随钻堵漏和清理岩屑床的技术问题，大大节约了钻井时间和钻井成本。

Description

随钻循环堵漏器

技术领域

本发明涉及钻井技术领域，尤其涉及一种多功能的随钻循环堵漏器。

背景技术

在钻井过程中，一个急需解决的问题就是钻遇漏失地层时的随钻堵漏问题。在钻遇易漏失地层时，当发生井漏时，由于钻具组合中带有MWD等定向仪器或其他钻井辅助工具，导致堵漏材料无法顺利通过钻柱。

常规的做法是当需要进行堵漏作业时，井队须进行起钻作业，更换钻具组合及钻头水眼后，在进行下钻作业，下钻到漏失层位后再从地面泵入堵漏剂进行堵漏作业，当堵漏完成后，再进行起钻作业，更换成钻进钻具组合后，再下钻进行正常钻进作业。在浅井中进行钻进过程中，常规堵漏操作在一定程度上满足了堵漏技术要求，其弊端是增加了一次起下钻作业，即增加了时间成本。然而，对于深井、超深井中进行钻井作业时，如发生钻井液漏失，如按照常规方法来进行堵漏作业，除增加起下钻作业的时间成本外，还增加井控安全风险。即，采用常规堵漏作业时，进行起下钻作业过程中，钻井液会继续漏失进入地层，一个最直接的后果就是导致钻井液液柱压力的降低，钻井液液柱压力的降低将导致井筒内压力无法平衡地层压力，将会导致溢流、井涌甚至井喷等严重后果。

因此，实现随钻堵漏作业是目前深井超深井面临的一个亟待解决的技术问题。同时，在进行水平井等钻井作业时，由于岩屑的沉积造成岩屑床，在岩屑床的作用下，钻具摩阻增大，产生钻头托压现象，因此，进行随钻循环清理岩屑也是钻井面临的一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种随钻循环堵漏器，能有效解决在钻井过程中随钻堵漏和清理岩屑床的技术问题，大大节约了钻井时间和钻井成本。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种随钻循环堵漏器，其包括：

外筒，其上设有至少一个旁通喷嘴；

开孔滑套，其可轴向移动地穿设在所述外筒中，所述开孔滑套能封堵所述至少一个旁通喷嘴，所述开孔滑套具有能与所述旁通喷嘴相连通的液流孔，所述开孔滑套内连接有捕球爪和球座，所述捕球爪位于所述球座的上端，所述液流孔位于所述捕球爪的上方；

球篮，其穿设连接在所述外筒中，所述球篮位于所述开孔滑套的下方，所述球篮具有至少一个开孔槽组。

在本发明的实施方式中，所述开孔滑套具有封堵筒及连接在所述封堵筒下端的滑移筒，所述液流孔开设在所述封堵筒上，所述滑移筒的外径小于所述封堵筒的外径，所述滑移筒上套设有弹性元件。

在本发明的实施方式中，所述外筒的内壁设有限位台肩和抵接台肩，所述限位台肩位于所述抵接台肩的上方，所述至少一个旁通喷嘴位于所述限位台肩的上方，所述弹性元件夹设在所述抵接台肩与所述封堵筒之间，在所述开孔滑套的封堵筒抵接在所述限位台肩的状态下，所述液流孔与所述至少一个旁通喷嘴相连通。

在本发明的实施方式中，所述开孔滑套的外壁设有环槽，所述液流孔与所述环槽相连通。

在本发明的实施方式中，在所述球座上坐设有树脂球的状态下，所述开孔滑套在液压力的作用下能相对所述外筒下移，直至所述封堵筒抵接于所述限位台肩。

在本发明的实施方式中，在所述液流孔与所述旁通喷嘴相连通，且所述树脂球上坐设有金属球的状态下，所述金属球能密封所述液流孔。

在本发明的实施方式中，所述球篮的内壁设有缩径台阶，所述至少一个开孔槽组位于所述缩径台阶的上方。

在本发明的实施方式中，所述外筒的上端设有O形上挡环，所述开孔滑套的上端抵接在所述O形上档环上；所述外筒的下端内壁设有O形下档环，所述球篮的下端抵接在所述O形下档环上。

在本发明的实施方式中，所述球篮具有沿轴向设置的两个所述开孔槽组，各所述开孔槽组具有沿所述球篮的圆周方向间隔设置的多个轴向槽。

在本发明的实施方式中，所述外筒与所述开孔滑套之间设有多个Y形密封圈。

本发明的随钻循环堵漏器的特点及优点是：该随钻循环堵漏器可连接在钻铤部位，也可连接在钻杆部位，其有效解决了在钻井过程中不起下钻条件下实施随钻堵漏及清理岩屑床作业，因此，大大节约了钻井时间和钻井成本，其结构合理紧凑，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的随钻循环堵漏器的半剖视图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明的开孔滑套的半剖视图。

图4为本发明的球篮的半剖视图。

图5为图4的B-B向剖视图。

图6为图4的C-C向剖视图。

图7为本发明的随钻循环堵漏器中投入树脂球且开孔滑套的液流孔与外筒的旁通喷嘴连通状态下的半剖视图。

图8为本发明的随钻循环堵漏器中投入树脂球和金属球且金属球封堵开孔滑套的液流孔状态下的半剖视图。

图9为本发明的随钻循环堵漏器中的树脂球和金属球下落至球篮处的半剖视图。

图10为本发明的随钻循环堵漏器实施多次循环堵漏作业的半剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种随钻循环堵漏器，其包括外筒1、开孔滑套2和球篮3，其中：外筒1上设有至少一个旁通喷嘴11；开孔滑套2可轴向移动地穿设在所述外筒1中，所述开孔滑套2能封堵所述至少一个旁通喷嘴11，所述开孔滑套2具有能与所述旁通喷嘴11相连通的液流孔21，所述开孔滑套2内连接有捕球爪22和球座23，所述捕球爪22位于所述球座23的上端，所述液流孔21位于所述捕球爪22的上方；球篮3穿设连接在所述外筒1中，所述球篮3位于所述开孔滑套2的下方，所述球篮3具有至少一个开孔槽组31。

具体是，外筒1大体呈圆柱筒形，其上端和下端均设有钻铤母扣12，以便可直接与钻铤相连。外筒1的上部开设有至少一个通孔13，在本实施例中，如图2所示，外筒1的上部沿外筒1的圆周方向开设有两个通孔13，两个通孔13径向相对设置，各通孔13内螺纹连接有一个旁通喷嘴11，该旁通喷嘴11由硬质合金材料制成，采用该材料的旁通喷嘴11，当旁通喷嘴11打开的时候，能够防止旁通喷嘴11被钻井液或堵漏材料所冲蚀。在本发明中，该外筒1的内壁设有限位台肩14和抵接台肩15，该限位台肩14位于抵接台肩15的上方，至少一个旁通喷嘴11位于限位台肩14的上方。

如图3所示，开孔滑套2大体呈圆柱筒形，其具有封堵筒24及连接在封堵筒24下端的滑移筒25，开孔滑套2的液流孔21开设在封堵筒24上，在本实施例中，开孔滑套2上设有两个液流孔21，两个液流孔21径向相对设置，以便与外筒1上的两个通孔13对应。滑移筒25的外径小于封堵筒24的外径，该滑移筒25上套设有弹性元件26，在本实施例中，该弹性元件26为压缩弹簧。该弹性元件26夹设在外筒1的抵接台肩15与开孔滑套2的封堵筒24之间。在本发明中，外筒1的上端设有O形上挡环16，该开孔滑套2的上端抵接在该O形上挡环16上，从而开孔滑套2能被轴向限位在外筒1内。进一步的，开孔滑套2与外筒1之间设有多个Y形密封圈17，在本实施例中，在外筒1的通孔13的上端和下端的外筒1内壁上分别设有一个Y形密封圈17，该开孔滑套2与外筒1之间能通过Y形密封圈17实现轴向滑动地过程中的动密封。

在本发明中，开孔滑套2的外壁设有环槽27，该液流孔21与环槽27相连通。在开孔滑套2下行的过程中，如果发生旋转将会导致开孔滑套2上的液流孔21与外筒1的旁通喷嘴11无法对正沟通，该环槽27的设计是保证钻井流体或堵漏流体可通过环槽27进入外筒1的旁通喷嘴11。该环槽27的设计，能确保在开孔滑套2下行限位后，管柱内的钻井流体或堵漏流体能与旁通喷嘴11进行有效的沟通。

开孔滑套2的封堵筒24的内壁设有环形台肩241，球座23安装在环形台肩241上，球座23与开孔滑套2的封堵筒24之间通过O型密封圈231实现静密封，捕球爪22放置在球座23的上方，该捕球爪22具有沿圆周方向径向向内设置的多个凸爪，以便实现捕捉落入的树脂球4；在液流孔21下方的封堵筒24内壁设有卡簧28，捕球爪22的上端顶抵在卡簧28上，捕球爪22和球座23通过卡簧28实现轴向定位。

在开孔滑套2的封堵筒24封堵外筒1上的至少一个旁通喷嘴11的状态下，开孔滑套2的上端抵接在O形上挡环16上；在开孔滑套2的封堵筒24抵接在限位台肩14的状态下，该液流孔21与至少一个旁通喷嘴11相连通。

如图4所示，球篮3大体呈圆柱筒形，其穿设连接在外筒1的下部，球篮3与外筒1之间通过螺纹连接的方式连接在一起，在本发明中，在外筒1的下端内壁设有O形下挡环18，球篮3的下端抵接在O形下挡环18上，该O形下挡环18可避免在井下振动情况下出现的球篮3与外筒1之间的松扣现象。

请配合参阅图5和图6所示，球篮3的上部设有至少一个开孔槽组31，在本发明中，球篮3的上部沿球篮3的轴向方向设有两个开孔槽组31，当然，在其他的实施例中，可根据球篮3的实际长度或实际需要任一选择开孔槽组31的数量，例如一个开孔槽组31或三个开孔槽组31，或更多个开孔槽组31，在此不做限制。各开孔槽组31具有沿球篮3的圆周方向间隔设置的多个轴向槽311，在本实施例中，每个开孔槽组31具有沿球篮3的圆周方向等间隔设置的四个轴向槽311，当然，在其他的实施例中，可根据实际需要，每个开孔槽组31可设有两个、三个或更多个轴向槽311，在此不做限制。进一步的，在至少一个开孔槽组31下方的球篮3内壁上凸设有缩径台阶32。位于缩径台阶32下方的球篮3上沿球篮3的圆周方向间隔设有多个流通槽33，在本实施例中，流通槽33为四个，四个流通槽33沿球篮3的圆周方向等间隔设置在球篮3上，当然，在其他的实施例中，流通槽33也可以为两个、三个或更多个，在此不做限制。

该随钻循环堵漏器的工作过程如下：当钻遇易漏失地层需要进行堵漏作业时，如图7所示，无需起钻更换钻具，通过地面投入树脂球4，当树脂球4被捕球爪22捕捉并坐落到球座23后，地面继续泵入钻井液，随着压力的升高，在液压力的作用下开孔滑套2轴向向下移动，当开孔滑套2的液流孔21与外筒1的旁通喷嘴11相对时，开孔滑套2的封堵筒24的下端恰好限位至外筒1的限位台肩14处，也即，在球座23上坐设有树脂球4的状态下，该开孔滑套2在液压力的作用下能相对外筒1下移，直至开孔滑套2的封堵筒24抵接于外筒1的限位台肩14。此时注入随钻循环堵漏器中的堵漏剂将通过开孔滑套2的液流孔21与外筒1的旁通喷嘴11进入地层，实现随钻堵漏作业。当地层堵漏结束后，如图8所示，地面投入金属球5，当金属球5下落至与树脂球4相切时，将对开孔滑套2的液流孔21实现密封，此时开孔滑套2的液流孔21将被金属球5切断，也即，在液流孔21与旁通喷嘴11相连通，且树脂球4上坐设有金属球5的状态下，该金属球5能密封液流孔21；此时，地面继续向随钻循环堵漏器内泵入钻井流体，在液压力的作用下，当压力增加到一定值后，如图9和图10所示，树脂球4形变后将通过球座6落入球篮3中，金属球5由于外径小于树脂球4，其也将同时落入球篮3中，树脂球4和金属球5都将卡设在球篮3的缩径台阶32处，由于球篮3中设计有均布设计的至少一个开孔槽组31，可实现钻井流体的有效循环。与此同时，开孔滑套2在弹性元件26的作用下向上移动至O形上挡环16处实现限位，即恢复到初始位置。开孔滑套2恢复到初始位置后，外筒1的旁通喷嘴11将被有效密封。以上步骤完成后即可进行正常的钻井作业。同理，在定向井或水平井钻进过程中，当需要对岩屑床进行清理作业时，工作流程与堵漏作业相同，即可实现不起钻作业的岩屑床的清理作业。

本发明的随钻循环堵漏器，在正常钻进或循环过程中，不会对正常工况产生任何影响，当在钻进、起下钻等过程中，出现钻井液漏失时，通过地面操作，在液压力的作用下使得随钻循环堵漏器的旁通喷嘴11打开，从而实现随钻堵漏作业。当堵漏作业完成后，旁通喷嘴11被开孔滑套2封闭，即可进行正常的钻进或起下钻作业。本发明可实现在打定向井、水平井及大位移井过程中的岩屑床的清理作业，即在正常钻井作业中，通过打开本发明的旁通喷嘴11，即可实现清理井筒内的岩屑床，解决因岩屑床导致的钻柱摩阻大和钻头托压问题。在上述循环堵漏或清理岩屑床后，即可实现正常的钻进作业。本发明可大大减少由于常规井中堵漏及清理岩屑床所进行的起下钻作业，可大大节省深井超深井中的钻井成本，同时，本发明具有结构设计安全可靠、现场易于操作等特点。

本发明的随钻循环堵漏器，可连接在钻铤部位，也可连接在钻杆部位，其有效解决了在钻井过程中不起下钻条件下实施随钻堵漏及清理岩屑床作业，因此，大大节约了钻井时间和钻井成本，其结构合理紧凑，使用方便。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种随钻循环堵漏器，其特征在于，包括：

外筒，其上设有至少一个旁通喷嘴；

开孔滑套，其可轴向移动地穿设在所述外筒中，所述开孔滑套能封堵所述至少一个旁通喷嘴，所述开孔滑套具有能与所述旁通喷嘴相连通的液流孔，所述开孔滑套内连接有捕球爪和球座，所述捕球爪位于所述球座的上端，所述液流孔位于所述捕球爪的上方；

球篮，其穿设连接在所述外筒中，所述球篮位于所述开孔滑套的下方，所述球篮具有至少一个开孔槽组。

2.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述开孔滑套具有封堵筒及连接在所述封堵筒下端的滑移筒，所述液流孔开设在所述封堵筒上，所述滑移筒的外径小于所述封堵筒的外径，所述滑移筒上套设有弹性元件。

3.如权利要求2所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述外筒的内壁设有限位台肩和抵接台肩，所述限位台肩位于所述抵接台肩的上方，所述至少一个旁通喷嘴位于所述限位台肩的上方，所述弹性元件夹设在所述抵接台肩与所述封堵筒之间，在所述开孔滑套的封堵筒抵接在所述限位台肩的状态下，所述液流孔与所述至少一个旁通喷嘴相连通。

4.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述开孔滑套的外壁设有环槽，所述液流孔与所述环槽相连通。

5.如权利要求3所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，在所述球座上坐设有树脂球的状态下，所述开孔滑套在液压力的作用下能相对所述外筒下移，直至所述封堵筒抵接于所述限位台肩。

6.如权利要求5所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，在所述液流孔与所述旁通喷嘴相连通，且所述树脂球上坐设有金属球的状态下，所述金属球能密封所述液流孔。

7.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述球篮的内壁设有缩径台阶，所述至少一个开孔槽组位于所述缩径台阶的上方。

8.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述外筒的上端设有O形上挡环，所述开孔滑套的上端抵接在所述O形上档环上；所述外筒的下端内壁设有O形下档环，所述球篮的下端抵接在所述O形下档环上。

9.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述球篮具有沿轴向设置的两个所述开孔槽组，各所述开孔槽组具有沿所述球篮的圆周方向间隔设置的多个轴向槽。

10.如权利要求1所述的随钻循环堵漏器，其特征在于，所述外筒与所述开孔滑套之间设有多个Y形密封圈。