一种多功能坐封球座及其使用方法与流程

文档序号:11260253阅读:1208来源:国知局

本发明属于石油、天然气开发中的钻井完井技术领域,具体涉及一种应用于co2驱注入管柱的多功能坐封球座及其使用方法。



背景技术:

在co2驱注入管柱经常需要管柱在下钻过程中能够油套压平衡,管柱下到位后,具有坐封封隔器功能,注入时有进液通道,停注时能够井下关井,因此需要同时使用坐封球座与单流阀,然而常规的坐封球座和单流阀工具组合,会导致以上功能无法同时实现:一、坐封封隔器后需要打掉坐封球座,然而这将影响到下部单流阀的正常工作;二、单流阀将导致下钻过程中套压高于油压,管柱漂浮在井筒液体中,难以下入;三、单级单流阀的可靠性有待于提升。

因此为了将以上功能整合到一起,需要重新设计一种多功能的坐封球座。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种多功能坐封球座及其使用方法,安装在采用永久封隔器的co2驱注入管柱底部,使管柱在下钻过程中能够油套压平衡,利于管柱下入,管柱下到位后,具有坐封封隔器功能,在注入过程中,通道通畅;在停注时,能够实现井下关井。

本发明采用以下技术方案:

一种多功能坐封球座,包括上接头、下接头,以及设置在所述上接头和下接头内的坐封球座和单流阀,所述上接头上开有平衡孔,所述下接头上开有进液节流通道,在所述下接头内设置有滑动开关用于控制所述进液节流通道的开闭,所述下接头的底部设置有导压孔,所述上接头与下接头通过螺纹连接,设置在采用永久封隔器的co2驱注入管柱底部用于实现井下关井作业。

进一步的,所述坐封球座设置在所述上接头内,所述单流阀设置在所述上接头与下接头之间。

进一步的,所述坐封球座通过剪切销钉固定在所述上接头内。

进一步的,所述坐封球座与所述上接头之间设置有上密封圈。

进一步的,所述单流阀与下接头之间设置有挡板,所述挡板上开有若干孔。

进一步的,所述下接头的上部设有台阶用于固定所述挡板。

进一步的,所述滑动开关包括设置在所述下接头中部的滑套,所述滑套通过内外节流压差,打开或关闭所述进液节流通道。

进一步的,所述滑套与所述下接头之间设置有下密封圈。

进一步的,所述单流阀包括阀座和阀球,所述阀球设置在所述阀座内。

一种多功能坐封球座的使用方法,包括以下步骤:

s1、下钻过程中将油管和套管通过平衡孔连通,油套压平衡,完成下钻;

s2、管柱下到位后,投可溶球落座于坐封球座上,憋压坐封封隔器,继续升压剪断剪切销钉,使坐封球座下移,关闭平衡孔;

s3、起钻时液体从进液节流通道进入,推动阀球密封住阀座,实现油管内第一级密封,如果密封失效,在节流压差的作用下,液体经导压孔推动滑套上移,关闭进液节流通道,实现二次密封。

与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:

本发明多功能坐封球座包括上接头、下接头,以及设置在上接头和下接头内的坐封球座和单流阀,上部相当于坐封球座,可实现投可溶球坐封封隔器,同时下部集成了两级单流阀,在停止注入时,套压高于油压时,通过节流压差推动滑套上移关闭进液节流通道,如果本级失效,液体继续上窜,将推动阀球封堵住阀座,与永久式封隔器配合,实现井下关井,此时可以进行起钻等作业,适用于co2注入管柱,安装在co2驱注入管柱底部,使管柱在下钻过程中能够油套压平衡,管柱下到位后,具有坐封封隔器功能,同时也应具有井下关井功能,由于采用了双级单流阀结构,使井下关井更加可靠。

进一步的,通过设置开孔挡板有两个好处,一是可以格挡阀球,防止下钻过程中阀球掉落,二是通过开孔可以减小流动阻力。

进一步的,平衡孔设计,实现下钻时的油套联通,解决了由于增加单流阀而导致下钻时管柱漂浮在液体中,难以下入的问题。

进一步的,坐封球座结构优化,并配合可溶球,实现管柱下到位后投可溶球坐封封隔器,之后继续升压剪断销钉,坐封球座下移关闭平衡孔,同时可溶球在设计时间内全部溶解完,解决了单流阀与坐封球座互相干扰的问题,保证了管柱的通畅。

进一步的,设计双级单流阀,提高井下关井的可靠性,通过进液节流通道控制第二级单流阀的开启和关闭。

进一步的,通过设置滑套控制进液节流通道有两个好处,一是正注时液态二氧化碳能够从此通过进入地层,二是当停注时,如果单流阀球坐封不严,此时地层流体将从进液节流通道进入油管,同时受进液节流通道的孔径限制,液体被节流,产生油套管之间的节流压差,在节流压差的推动下滑套将上移关闭进液节流通道。因为滑套上装有密封圈,能够保证可靠的密封效果。

进一步的,设置平衡孔的好处就是解决了坐封球座与单留阀组合时产生的矛盾,即如果没有平衡孔,下钻时因为单流阀关闭,将导致油管内充满空气,使油管漂浮在液体中,下钻难度较大。通过设置平衡孔流体能够从平衡孔进入油管,减少油管的浮力,便于油管下入。

本发明还公开了一种多功能坐封球座的方法,下钻过程中将油管和套管通过平衡孔连通,油套压平衡,完成下钻,管柱下到位后,投可溶球落座于坐封球座上,憋压坐封封隔器,继续升压剪断剪切销钉,使坐封球座下移,关闭平衡孔,起钻时液体从进液节流通道进入,推动阀球密封住阀座,实现油管内第一级密封,如果密封失效,在节流压差的作用下,液体经导压孔推动滑套上移,关闭进液节流通道,实现二次密封。该多功能坐封球座通过平衡孔和滑套进液节流通道的设计和机构优化,配合可溶球技术,和实现了坐封球座与单流阀的有机组合,满足了co2驱管柱安全下钻、注入、停注和起钻要求。

综上所述,本发明可以实现下钻过程中油套压平衡,钻具到位后,可坐封封隔器,起钻时又可以实现井下关井。

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明多功能坐封球座的结构示意图。

其中:1.上接头;2.坐封球座;3.上密封圈;4.剪切销钉;5.平衡孔;6.阀座;7.阀球;8.挡板;9.孔;10.进液节流通道;11.滑套;12.下密封圈;13.下接头;14.导压孔。

具体实施方式

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种多功能坐封球座,设计用于安装在采用永久封隔器的co2驱注入管柱底部,上部相当于坐封球座,可实现投可溶球坐封封隔器,同时下部集成了两级单流阀,在停止注入时,套压高于油压时,通过节流压差推动滑套上移关闭进液节流通道,如果本级失效,液体继续上窜,将推动阀球封堵住阀座,与永久式封隔器配合,实现井下关井,此时可以进行起钻等作业。

请参阅图1,本发明多功能坐封球座,包括上接头1、下接头13、坐封球座2和单流阀,上接头1与下接头13通过螺纹连接,坐封球座2设置在上接头1内,上接头1的一侧外壁上开有平衡孔5,单流阀设置在所述上接头1与下接头13之间,下接头13上开有进液节流通道10作为注入通道,在下接头13内设置有滑动开关用于控制进液节流通道10的开闭,下接头13的底部设置有导压孔14。

滑动开关包括设置在下接头13中部的滑套11,滑套11通过内外节流压差,打开或关闭进液节流通道10,滑套11与下接头13之间设置有下密封圈12。

单流阀与下接头13之间设置有挡板8,挡板8上开有若干孔9,下接头13的上部设有台阶用于固定所述挡板8。

坐封球座2通过剪切销钉4固定在上接头1内,坐封球座2与上接头1之间设置有上密封圈3。

多功能坐封球座的上部用于实现坐封球座功能,多功能坐封球座的下部用于实现单流阀功能,可实现井底关井。

单流阀包括阀座6和阀球7,所述阀球7设置在所述阀座6内。

具体实施方式如下:

下钻过程中油管和套管通过平衡孔5连通,油套压平衡,可以安全下钻;

管柱下到位后,投可溶球落座于坐封球座2上,憋压坐封封隔器,继续升压剪断剪切销钉4,使坐封球座2下移,关闭平衡孔5;

起钻时液体从进液节流通道10进入,推动阀球7密封住阀座6,实现油管内第一级密封,如果由于结垢等原因该级失效,在节流压差的作用下,由于套压高于油压,液体经导压孔14推动滑套11上移,关闭进液节流通道10,实现二次密封。

以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

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