专利名称：一种不间断循环钻井装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种石油行业钻井装备，更具体地 说是一种不间断循环钻井装备。
背景技术：
不间断循环钻井装置可以在接单根或立根期间保持泥浆的不间断循环，是世界钻 井界近年来出现的一项新技术。它改变了 100多年来常规钻井泥浆循环方式，是一项有着 巨大经济意义和发展潜力的新技术。不间断循环钻井装置在整个钻进期间实现稳定的当量循环密度和不间断的钻屑 排出，全面改善了井眼条件和钻井安全。该技术特别适合窄泥浆密度窗口条件下的安全钻 井。另外，在大位移井、水平井、欠平衡井中， 技术可最大限度地保证已经形成的井壁不发 生垮塌，避免卡钻，极大地降低钻井事故，提高总的机械钻速。在国内特别是西部油田有相当数量的井属于上述情况，尤其是窄泥浆密度窗口井 的安全钻井问题，成为目前钻井工程亟待解决的重大技术难题，因此，不间断循环钻井系统 将具有巨大的发展前景和广阔的市场空间。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种不间断循环钻井装置，通过上部铁钻工、三闸板防 喷器、下部动力卡瓦、强行起下装置和液压支腿等结构，与泥浆分离装置和液控系统配合， 实现接单根或立根过程中，井下泥浆的不间断循环。本实用新型采用的技术方案是不间断循环钻井装置，主要由铁钻工、强行起下装 置、三间板防喷器组、液压支腿、下部动力卡瓦、上旁通阀和下旁通阀。三间板防喷器由上半 封闸板防喷器、下半封闸板防喷器和中间全封闸板防喷器组成。其特征在于铁钻工固定在强行起下装置的顶部，铁钻工内部有上部卡瓦；强行起下装置的强 行起下油缸活塞杆顶部与铁钻工相连；三间板防喷器组固定在强行起下装置的下部，动力 卡瓦固定在三间板防喷器的底部。四个液压支腿的液缸底部固定在三间板防喷器的下连接 板上平面上，四个液压支腿的顶部固定在三间板防喷器下连接板的四个角上，四个液压支 腿的活塞杆端部能够固定在底座上部。上旁通阀位于上半封间板防喷器和全封间板防喷器 之间旁通管道连接的管线上，下旁通阀位于下半封间板防喷器和全封间板防喷器之间旁通 管道连接的管线上。铁钻工是一种油田用管柱扭力钳，市场已有产品销售。三闸板防喷器组和动力卡 瓦，市场已有产品销售。简述不间断循环钻井装置的工作原理参阅图1。不间断循环钻井装置固定在转盘补心14上部的底座16上，不间断循环钻井装置 的密封腔15中心线与转盘补心14中心线在一条直线上。在卸钻杆作业时。首先利用上半封闸板防喷器8、下半封闸板防喷器12和液压支腿4的配合动作，使钻杆接头与下半封间板防喷器12接触，确定钻杆接头的位置；动力卡瓦5夹住钻杆，下放不间断循环钻井装置和钻杆，在下部卡瓦体13卡入转盘补心14后夹紧钻 杆；启动铁钻工1上的上部卡瓦6夹紧钻杆，完全关闭上半封间板防喷器8和下半封间板防 喷器12，打开三闸板防喷器3的上旁通阀10和下旁通阀11，启动泥浆分流装置，向密封腔 15充填低压泥浆，充填完成后，切换分流装置，向密封腔15接入高压泥浆，当密封腔15压力 与立管压力相等时，启动铁钻工1的上卸扣装置，松开接头；并用铁钻工1上的旋扣马达与 强行起下装置2协同作用，卸开钻杆；在钻杆接头完全卸开后，启动强行起下装置2，将上部 钻杆提升到全封间板防喷器9间板上端一定距离；利用泥浆分流装置开始分流，立管管道 关闭，高压泥浆从三间板防喷器3的下旁通阀12流入密封腔15，再进入下部钻杆柱水眼循 环至井底；关闭三闸板防喷器3的中间全封闸板9，将三闸板防喷器密封腔15分割成上下 两个腔室，打开上旁通阀10将上腔室泄压，开启防喷器组3上半封闸板防喷器8，松开铁钻 工1的上部卡瓦6，将钻杆提出腔体，卸单根作业结束。在接单根作业时。首先利用游车提升钻杆，通过钻杆导引机构引导钻杆到达井口 对中位置，将钻杆平稳下放到三间板防喷器3的上腔体内；利用强行起下油缸7起升铁钻 工1至某一高度，启动铁钻工1上部卡瓦6夹紧钻杆，关闭上半封间板防喷器8 ；通过立管 向三间板防喷器3上腔室充填低压泥浆，充填完成后，将上腔室接人高压泥浆，直至三闸板 防喷器3的上、下腔室压力相等；开启全封间板防喷器9，使上下腔室贯通，高压泥浆通过分 流装置从立管上部钻杆流入密封腔室，进入下部钻杆柱内水眼循环至井底，三间板防喷器3 下旁通阀11关闭；强行起下油缸7下放钻杆，在钻杆接头准确对扣后，开启铁钻工1上的旋 扣马达旋转钻杆上扣；并利用铁钻工1上的卸扣装置紧扣；打开三闸板防喷器组3上旁通 阀10泄压，打开三闸板防喷器3上半封闸板防喷器8和下半封闸板防喷器12排掉剩余泥 浆，松开上部铁钻工1上部卡瓦6，启动液压支腿4起升不间断循环钻井装置，收回下部卡瓦 体13，下放不间断循环钻井装置，完成接单根作业。不间断循环钻井装置的工作流程如下(1)关闭下半封闸板⑵提升主机(3)下放动力卡瓦(4)下放钻柱和主机，卡瓦卡入转盘补心后夹紧钻杆(5)向密封腔内充填泥浆(6)动力钳夹紧钻杆(7)动力钳卸扣，上提钻杆接头至全封闸板上端(8)分流切换后，关闭中间全封闸板(9)关闭立管阀门，上腔排浆泄压(10)松开动力钳卡瓦和上半分后，提升钻杆(11)下放钻杆接头至全封上端，同时提升动力钳至预定高度(12)动力钳卡瓦夹紧钻杆，同时关闭上半封闸板(13)关闭上腔旁通阀门，打开立管阀门，向上腔充填泥浆(14)打开中间全封，分流切换后关闭下腔旁通阀(15)强行起下驱动钻杆下行，动力钳完成上扣操作[0029](16)打开上腔旁通阀泄压，之后打开上下半封排浆(17)松开动力钳卡瓦，上提主机后，收起动力卡瓦(18)下放主机，完成接单根操作本实用新型的有益效果本实用新型不间断循环钻井装置，通过铁钻工、三闸板防 喷器、动力卡瓦、强行起下装置和液压支腿等结构，与泥浆分离装置和液控系统配合，实现 以下两大功能一是利用三间板防喷器上半封间板、全封间板和下半封间板的开合形成和 控制上下密封腔室的连通与隔离，与泥浆分流装置配合动作，完成密闭腔室内泥浆通道的 分流切换，实现接单根或立根作业时井下泥浆的不间断循环；二是利用铁钻工、强行起下装 置和动力卡瓦的协同动作，实现在防喷器密封腔内钻杆的自动上卸扣操作。
图1是本实用新型不间断循环钻井装置结构原理图。图中，1.铁钻工，2.强行起下装置，3.三闸板防喷器，4.液压支腿，5.动力卡瓦， 6.上部卡瓦，7.强行起下油缸，8.上半封闸板防喷器，9.全封闸板防喷器，10.上旁通阀， 11.下旁通阀，12.下半封闸板防喷器，13.下部卡瓦体，14.转盘补心，15.密封腔，16.底座
具体实施方式
实施例1 以一个不间断循环钻井装置为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型不间断循环钻井装置，主要由以下几部分组成铁钻工1、强 行起下装置2、三闸板防喷器组3、液压支腿4、下部动力卡瓦5、平板阀10和平板阀11。三 闸板防喷器3由上半封闸板防喷器8、中间全封闸板防喷器9和下半封闸板防喷器12依顺 序自上而下连接在一起。—个铁钻工1固定在强行起下装置2的顶部，铁钻工1内部有上部卡瓦(6)；强行 起下装置2的四个强行起下油缸7活塞杆顶部与铁钻工1相连；三间板防喷器组3固定在 强行起下装置2的下部，动力卡瓦5固定在三闸板防喷器3的底部；四个液压支腿4的液缸 底部固定在三间板防喷器3的下连接板上平面上，四个液压支腿4的顶部固定在三间板防 喷器3下连接板的四个角上，四个液压支腿4的活塞杆端固定在底座16上部；上旁通阀10 位于上半封闸板防喷器8和全封闸板防喷器9之间旁通管道连接的管线上，下旁通阀11位 于下半封闸板防喷器12和全封闸板防喷器9之间旁通管道连接的管线上。该不间断循环钻井装置的主要工作参数为钻杆直径范围372” 572”最大卸扣力矩98kNm开口直径9〃循环排量3000L/min密封压力35MPa
权利要求一种不间断循环钻井装置，主要由铁钻工(1)、强行起下装置(2)、三闸板防喷器组(3)、液压支腿(4)、动力卡瓦(5)、上旁通阀(10)和下旁通阀(11)，三闸板防喷器(3)由上半封闸板防喷器(8)、下半封闸板防喷器(12)和中间全封闸板防喷器(9)组成；其特征在于铁钻工(1)固定在强行起下装置(2)的顶部，铁钻工(1)内部有上部卡瓦(6)；强行起下装置(2)的强行起下油缸(7)活塞杆顶部与铁钻工(1)相连；三闸板防喷器组(3)固定在强行起下装置(2)的下部，动力卡瓦(5)固定在三闸板防喷器(3)的底部；四个液压支腿(4)的液缸底部固定在三闸板防喷器(3)的下连接板上平面上，四个液压支腿(4)的顶部固定在三闸板防喷器(3)下连接板的四个角上；上旁通阀(10)位于上半封闸板防喷器(8)和全封闸板防喷器(9)之间旁通管道连接的管线上，下旁通阀(11)位于下半封闸板防喷器(12)和全封闸板防喷器(9)之间旁通管道连接的管线上。
专利摘要不间断循环钻井装置，应用于石油钻井起下钻施工中。铁钻工固定在强行起下装置的顶部，铁钻工内部有上部卡瓦；强行起下装置的强行起下油缸活塞杆顶部与铁钻工相连；三闸板防喷器组固定在强行起下装置的下部，动力卡瓦固定在三闸板防喷器的底部；四个液压支腿的液缸底部固定在三闸板防喷器的下连接板上平面上；上旁通阀位于上半封闸板防喷器和全封闸板防喷器之间旁通管道上，下旁通阀位于下半封闸板防喷器和全封闸板防喷器之间旁通管道上。效果是能完成密闭腔室内泥浆通道的分流切换，实现接单根或立根作业时井下泥浆的不间断循环；实现在防喷器密封腔内钻杆的自动上卸扣操作。
文档编号E21B21/10GK201567985SQ20092027820
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者王爱国, 肖建秋, 胡志坚, 马青芳 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团钻井工程技术研究院