94设置在上接头6的外壁上，而第二扶正环95设置在下接头8的外壁上。因此，第一扶正环94和第二扶正环95在校正装置100与井筒51的对中度的同时，能起到保护液缸11的作用，防止液缸11与井筒51剐蹭而移动导致的上接头6和下接头8提前脱开。同理地，在胶筒19的下游还设置第三扶正环96，从而胶筒19设置在第二扶正环95和第三扶正环96之间，并且第二扶正环95和第三扶正环96的外径要大于胶筒19的外径。第二扶正环95和第三扶正环96在保证装置100的在井筒51中居中度的同时，保护胶筒19不因剐蹭而破坏。在第一扶正环94、第二扶正环95和第三扶正环96均开有旋流槽97，用于液体在井筒51内的更好的流通。
[0041]如图1所示，装置100还包括设置在封隔机构3的下游的胶塞碰压短节4。胶塞碰压短节4与封隔机构3的接头22连接。在胶塞碰压短节4的内腔中设置用于与外投式胶塞28复合的胶塞座41，其中，胶塞28的结构图在图5中示出。在井下出现溢流状况时，可向钻柱50内投入胶塞28，胶塞28下行，与胶塞座41碰压后，堵塞钻柱50内部流体通道，用于憋压启动封隔机构3和丢手机构2。
[0042]在传压孔83处设置丝堵12，防止在正常钻进过程中，下接头8内的液体由传压孔83进入，引起第一剪切销10剪断而引起的液缸11下行，如图2所示。同理，在开启阀23处设置堵头21，用于防止正常的钻进过程中，开启阀23提前动作而引起的胶筒17提前坐封，如图3所示。
[0043]如图2所示，在下接头8的上端设置钻杆螺纹84。在下接头8与上接头6脱开后，可下入打捞工具与钻杆螺纹84配合将下部钻柱50起出。此结构简单，有助于简单方便地将下部钻柱50起出。
[0044]需要注意的是，丢失机构2、封隔机构3和胶塞碰压短节4可采用本申请中描述的分体式结构，使得便于生产制造，同时有利于后期维护。例如，在某一部分出现问题时，能将其快速拆卸下来并更换或维修。但是，丢失机构2、封隔机构3和胶塞碰压短节4不限于此种分体式结构，还可以采用上下游位置关系不变但两两整体式或全部整体式结构。例如，封隔机构3和胶塞碰压短节4为一体化结构，胶塞座41可设置在接头22上，如图1所示。
[0045]为了保证连接方便，同时有利于加工、安装以及后期维护。在钻铤1与上接头6连接处、下接头8与中心管17的连接处、中心管17与接头22的连接处，接头22与胶塞碰压短节4的连接处，以及胶塞碰压短节4与钻头5的连接处均采用螺纹连接。需要特别说明的是，丢失机构2、封隔机构3和胶塞碰压短节4为分体式结构，如果在组装过程中，出现有两者不能连接或不能连接到位的情况，可增加中间连接结构。例如，下接头8与中心管17的螺纹不匹配，导致两者不能连接到一起，因此在两者中间设置了变丝接头14以将两者连接在一起。
[0046]需要注意地是，本申请中并不限于外投胶塞28以实现堵塞钻柱50的流体通道。还可以采用其他结构，例如，可以采用投球方式以堵塞钻柱50的流体通道。则在接头22的下端内腔中可设置与所投的球相匹配的球座。
[0047]下面根据图1到5详细描述利用装置100进行弃井的方法。
[0048]首先，将装置100连接到钻柱50上，使装置100的上接头6与钻柱50的钻铤1连接，胶塞碰压短节4与钻柱50的钻头5连接。并将钻柱50下放到井筒51中，进行正常钻进。
[0049]当钻遇溢流层，井口有返出物时，上提钻柱50至合适位置。将胶塞28投入钻柱50的内腔中，连接泥浆泵或水泥车，泵送胶塞28下行，胶塞28在下行过程中，先后打断丢手机构2的丝堵12和封隔机构3的丝堵21。当压力表示数上升超过第一压力值时(例如5MPa)，判断胶塞28已与胶塞座41复合碰压。从而钻柱50内的流体通道被堵塞。
[0050]继续向钻柱50内泵送流体，憋压至第二压力值(例如9MPa)时，流体进入开启阀23，当压力达到启动开启阀23的设定值时，开启阀23打开，使单向阀24与憋压腔20连通，液体从中心管17内经过单向阀24进入憋压腔20内，使胶筒19径向膨胀与井壁51紧密接触形成密封。当憋压腔20内的压力达到关闭阀25的设定值时，关闭阀25启动将单向阀24关闭。此时憋压腔20相对外界密封，中心管17内压力的大小对憋压腔20内的压力无任何影响，实现安全坐封。
[0051]记录钻柱50的悬重，缓慢上提钻柱50进行封隔机构3的验封，当指重表示数超过自由悬重一定值(例如5吨)时，判断封隔机构3坐封完毕。
[0052]下放钻柱50，当指重表示数小于自由悬重一定值(例如5吨)左右时，钻柱50内继续憋压。流体由传压孔83进入液缸11，当液缸11内的压力至第三压力值(35MPa)左右，第一剪切销10被剪断，从而在压力作用下，液缸11下行将弹性爪9让出，弹性爪9的承载体91由承载槽81位置脱开，上接头6与下接头9脱开，丢手机构2丢手成功。若泵压表指示有明显下降，可初步判断丢手机构2丢手成功，停泵，缓慢上提钻柱50。若钻柱50悬重不增加，泵冲无变化泵压下降，表面上接头6与下接头9脱开。
[0053]继续上提钻柱50将上接头6与钻铤1 一起提出井筒51。
[0054]综上，利用本发明实现了对钻井过程中产生的溢流进行及时有效地封隔，有利于井下复杂情况的快速处理，为后续作用减少难度，降低了钻井成本。同时，装置100结构简单，作业时效性好，操作简单，并能达到非常好的封隔效果。
[0055]虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种用于弃井的随钻封隔装置，其特征在于，包括: 丢手机构，所述丢手机构包括与钻柱的钻铤连接的上接头，以及与所述上接头可拆卸式连接的下接头， 封隔机构，所述封隔机构包括与所述下接头连接的中心管、两端密封式套接在所述中心管的外壁上的胶筒，以及形成于所述中心管与所述胶筒之间的憋压腔， 其中，所述憋压腔能接受来自所述中心管的内腔的流体而使所述胶筒径向膨胀以封隔钻柱与井筒的环空间隙，所述丢手机构的所述上接头和所述下接头构造成在环空间隙被封隔之后彼此脱开。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上接头设置有沿轴向向下延伸的弹性爪，在所述弹性爪上设置径向向内的承载体以与设置在所述下接头的外壁上的承载槽配合，从而将所述下接头悬挂在所述上接头上，在所述弹性爪的外壁上设置能限制所述承载体位于所述承载槽内的液缸，所述液缸构造为在流体作用下轴向移动，以让出所述弹性爪，从而使所述承载体移出所述承载槽内。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述下接头的外壁上设置有外花键，在所述弹性爪上设置有用于与所述花键配合的键槽。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述液缸通过第一剪切销固定在所述下接头的外壁上。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述中心管上设置用于连通所述憋压腔的单向阀，以及用于控制所述单向阀开启和关闭的开启阀和关闭阀。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，使所述开启阀和所述关闭阀启动的压力值小于使所述第一剪切销剪断的压力值。7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述胶筒的上、下两端分别设置径向向外突出的第二扶正环和第三扶正环，所述第二扶正环和所述第三扶正环的外径均大于所述胶筒的外径。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述液缸的上端设置径向向外突出的第一扶正环，所述液缸位于所述第一扶正环和所述第二扶正环之间，其中，所述第一扶正环和所述第二扶正环的外径均大于所述液缸的外径。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述封隔机构的下游设置胶塞座，所述胶塞座构造为能与外投式胶塞复合以封堵所述钻柱的流体通道。10.一种使用根据权利要求1到9中任一项所述的装置来进行弃井的方法，包括以下步骤: 步骤一:将所述装置连接于所述钻铤与所述钻柱的钻头之间，并下放入井； 步骤二:当井下出现溢流的情况时，在钻杆中投入胶塞，并使所述胶塞下行与设置在所述封隔机构的下游的胶塞座复合，从而封堵所述钻柱的流体通道； 步骤三:提高所述中心管内的压力使所述胶筒径向膨胀以封隔所述钻柱与所述井筒的环空间隙； 步骤四:继续提高所述中心管内的压力，通过所述丢手机构的液缸来使所述上接头与所述下接头脱开； 步骤五:将上部钻柱提出井口。
【专利摘要】本发明涉及一种用于弃井的随钻封隔装置和方法。该装置包括丢手机构和封隔机构，丢手机构包括与钻柱的钻铤连接的上接头，以及与上接头可拆卸式连接的下接头，封隔机构包括与下接头连接的中心管、两端密封式套接在中心管的外壁上的胶筒，以及形成于中心管与胶筒之间的憋压腔，其中，憋压腔能接受来自中心管的内腔的流体而使胶筒径向膨胀以封隔钻柱与井筒的环空间隙，丢手机构的上接头和下接头构造成在环空间隙被封隔之后彼此脱开。当井下出现溢流时，此装置能迅速对钻柱与井筒之间的环空进行封隔，控制溢流物的上返。并且在封隔后能实现上部钻柱与封隔机构的脱开，有利于将上部钻柱提出井筒。
【IPC分类】E21B33/10, E21B33/127
【公开号】CN105370241
【申请号】CN201410438485
【发明人】李燕, 黄在福, 张华卫, 陈向军, 李梦刚, 赵向阳, 侯绪田, 宋明全, 豆宁辉, 郑德帅
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月29日