专利名称：套管阀门开启关闭装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及石油、天然气井钻井或修井作业领域中的套管阀门相关设备技术领域，具体的说，是一种防止起钻时发生井喷的套管阀门的开启关闭装置。
背景技术：
在运用气体欠平衡钻井技术钻井或进行修井作业时，由于地层压力大于井筒内压力，在起下钻过程中易发生气举或井喷。常用的方法有两种
一是带压起下钻，带压起下钻时，由于井下压力大，需另外采用装置，操作复杂且起下钻速度慢；
二是在起下钻过程中先用压井液压井，然后起下钻。但每次压井工序繁杂且压井液容易污染储层，影响油气井的产量。授权公告号为CN100545413C，授权公告日为2009年9月30的中国发明专利公开了一种防止起钻时发生井喷的套管阀门，它包括阀体、开启装置和关闭装置，上接头与下接头密封连接，芯筒在上接头内，活门通过销轴与上接头连接，扭簧连接在活门及销轴上，关闭装置与钻具相连。上接头上连接有卡簧。防止起钻时发生井喷的方法开始连接在技术套管上随之下入井下，工具入井正常工作后在需要的情况下将随着钻具或修井工具的下入、 起出而开启、关闭，从而防止井内的高压气体或液体上溢。该工具的使用能大大优化气体欠平衡钻井技术工艺，减少钻井作业时间并避免钻井液对储层的污染。但上述套管阀门，开启装置和关闭装置需采用额外的动力，可靠性差，开启关闭装置不能依靠起下管柱时管柱的带动而自动开启和关闭。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种套管阀门的开启关闭装置，它在套管阀门用于气体欠平衡钻井技术或进行修井作业时，套管阀门的开启和关闭都是依靠起下管柱时管柱的带动，无需额外动力，操作简单，关闭及时，可靠性高，使用方便。本发明是通过采用下述技术方案实现的
一种套管阀门开启关闭装置，其特征在于包括开关短节和密封头，密封头固定在井内管柱的前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上；
所述开关短节包括开关短节本体、托架、卡簧、开启销钉本体、开启销钉、关闭销钉本体、销钉压盖、关闭销钉、弹簧和卡钉，其中托架通过卡簧固定在开关短节本体内，关闭销钉本体安装在开关短节本体上，关闭销钉本体内安装有所述卡钉，销钉压盖安装在关闭销钉本体上，卡钉上安装有弹簧，关闭销钉与卡钉螺纹连接，开启销钉本体安装在开关短节本体上，开启销钉本体内安装有开启销钉；
所述密封头包括密封头本体、胶筒和压头，其中密封头本体上安装有胶筒，密封头本体和胶筒连接压头。所述关闭销钉本体安装在开关短节本体上，且关闭销钉本体与开关短节本体之间采用第三密封圈密封。所述关闭销钉本体内安装有所述卡钉，且关闭销钉本体与卡钉之间采用第四密封圈密封。所述开启销钉本体内安装有开启销钉，开启销钉本体与开启销钉之间采用第一密封圈和第二密封圈密封。在所述密封头本体上开有密封头本体通孔。在所述压头上开有压头通孔。与现有技术相比，本发明的有益效果表现在
本开启关闭装置包括开关短节和密封头，密封头固定在井内管柱的前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上，这样的技术方案，开关短节和密封头配合使用，当往井内下入管柱时，只需要将密封头固定在管柱的最前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上，同时使套管阀门内充满液体，然后正常下入管柱即可打开套管阀门，进行正常作业；当从井内起出管柱时，从井口管柱内头球，然后正常起管柱，即可关闭套管阀门。从而在套管阀门用于气体欠平衡钻井技术或进行修井作业时，套管阀门的开启和关闭都是依靠起下管柱时管柱的带动，无需额外动力，操作简单，关闭及时，可靠性高，使用方便。本发明中，套管阀门内的液体通过压头通孔和密封头本体通孔对胶筒产生助封作用，可实现更好的密封性能。
下面将结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明，其中 图1是开关短节结构示意图。图2是密封头结构示意3是托架结构示意图
图中1、开关短节本体；2、连接螺纹；3、托架；4、卡簧；5、开启销钉本体；6、第一密封圈；7、开启销钉；8、第二密封圈；9、第三密封圈；10、关闭销钉本体；11、销钉压盖；12、关闭销钉；13、弹簧；14、第四密封圈；15、卡钉；16、密封头本体；17、胶筒；18、压头；19、压头通孔；20、密封头本体通孔。
具体实施例方式实施例1
本发明一较佳实施方式为
一种套管阀门的开启关闭装置，包括开关短节和密封头组成，密封头固定在井内管柱的最前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上，两者配合使用，在井内管柱起出和下入时实现套管阀门的关闭和打开，从而阻断地层的高压气体或液体，有效提高起钻作业速度并可防止起钻时可能发生的井喷事故。所述的实现套管阀门关闭的方法是当起出井内管柱， 需要关闭套管阀门时，从管柱内投球，打开开关短节上的关闭销钉，关闭销钉带动套管阀门芯筒上行，套管阀门阀板在弹簧的作用力下关闭，阻断阀板下的流体上窜，芯筒上行到位后关闭销钉被剪断，井内管柱即可正常起出。所述的实现套管阀门开启的方法是套管阀门本体内注满液体，开启关闭装置的密封头固定在管柱的最前端，当密封头下行接触到套管阀门阀板时，在密封头与上接头之间形成密封，套管阀本体内的液体随着密封头的下行压力逐渐升高，当液体压力大于阀板之下气体的压力时，阀板被打开，密封头继续下行离开套管阀门，套管阀门下部压力释放，井筒内压力升高，在压力用于下开关短节上的开启销钉伸出，带动芯筒下行，直至将阀板完全撑开。芯筒到达设定位置后开启销钉被剪断，井内管柱可进行正常作业。所述的开启关闭装置之开关短节，其特征是开关短节本体1内装有托架 3，关闭销钉本体10安装在开关短节本体1上，关闭销钉本体10内安装有卡钉15，关闭销钉本体10上安装有销钉压盖11，卡钉15上安装有弹簧13，关闭销钉12连接在卡钉15上；开启销钉本体5安装在开关短节本体1上，开启销钉本体5内安装有开启销钉7。密封头本体 16上安装有胶筒17，连接有压头18。所述的托架3上连接有卡簧4。所述的开关短节本体 1与关闭销钉本体10之间有第三密封圈9，关闭销钉本体10与卡钉15之间有第四密封圈 14。所述的开启销钉本体5与开启销钉7之间有第一密封圈6和第二密封圈8。所述的密封头本体上开有孔20。所述的压头上开有孔19。实施例2
作为本发明的最佳实施方式，如图1和图2所示，开启关闭装置由开关短节和密封头组成，密封头固定在井内管柱的最前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上，两者配合使用，在井内管柱起出和下入时实现套管阀门的关闭和打开，从而阻断地层的高压气体或液体。套管阀门的开启关闭装置，包括开关短节和密封头，开关短节由开关短节本体1、连接螺纹2、托架3、卡簧4、开启销钉本体5、第一密封圈6、开启销钉7、第二密封圈8、第三密封圈9、关闭销钉本体10、销钉压盖11、关闭销钉12、弹簧13、第四密封圈14、卡钉15组成，托架3通过卡簧4固定在开关短节本体1内，关闭销钉本体10采用螺纹安装在开关短节本体 1上，并用第三密封圈9密封，关闭销钉本体10内安装有卡钉15，并用第四密封圈14密封， 销钉压盖11采用螺纹安装在关闭销钉本体10上，卡钉15上安装有弹簧13，关闭销钉12与卡钉15采用螺纹连接；开启销钉本体5安装在开关短节本体1上，开启销钉本体5内安装有开启销钉7，并用第一密封圈6和第二密封圈8密封；密封头由密封头本体16、胶筒17、 压头18、压头通孔19、密封头本体通孔20组成，密封头本体16上安装有胶筒17，连接有压头18，密封头本体上有密封头本体通孔20，压头上有压头通孔19。图1是开关短节结构示意图，开关短节连接在密封头之后的管柱上，当起出井内管柱，需要关闭套管阀门时，从管柱内投球，打开开关短节上的关闭销钉12，关闭销钉12带动套管阀门芯筒上行，套管阀门阀板在弹簧的作用力下关闭，阻断阀板下的流体上窜，芯筒上行到位后关闭销钉12被剪断，井内管柱即可正常起出。图2是密封头结构示意图，要开启套管阀门时，在套管阀门本体内注满液体，开启关闭装置的密封头固定在管柱的最前端，当密封头下行接触到套管阀门阀板时，在密封头与上接头之间形成密封，套管阀本体内的液体随着密封头的下行压力逐渐升高，当液体压力大于阀板之下气体的压力时，阀板被打开，密封头继续下行离开套管阀门，套管阀门下部压力释放，井筒内压力升高，在压力用于下开关短节上的开启销钉7伸出，带动芯筒下行， 直至将阀板完全撑开。芯筒到达设定位置后开启销钉7被剪断，井内管柱可进行正常作业。图3是托架3结构示意图，当起出井内管柱，需要关闭套管阀门时，从管柱内投球，使托架3向下运动，在弹簧13作用下，卡钉15脱离托架3，使关闭销钉12伸出。本发明的工作原理
套管阀门是一种用于气体欠平衡钻井或修井作业的装置，可防止在起下管柱时的气举现象或可能发生的井喷。开启关闭装置是套管阀门的组成部分，由开关短节和密封头两部分组成。要开启套管阀门时，在套管阀门本体内注满液体，开启关闭装置的密封头固定在管柱的最前端，当密封头下行接触到套管阀门阀板时，密封头本体16和压头18之间产生相对运动，压缩胶筒17，在密封头与套管阀门芯筒之间形成密封，套管阀门内的液体通过压头通孔19和密封头本体通孔20对胶筒17产生助封作用，可实现更好的密封性能。开关短节上的开启销钉7利用密封圈6和密封圈8形成的面积差，可在压力升高时自动伸出，当套管阀本体内的液体随着密封头的下行压力逐渐升高，液体压力大于阀板之下气体的压力时， 阀板被打开，密封头继续下行离开套管阀门，套管阀门下部压力释放，井筒内压力升高，在压力作用下开关短节上的开启销钉7伸出，带动芯筒下行，直至将阀板完全撑开，芯筒到达设定位置后开启销钉7被剪断。密封头为铝质结构，如果井内为钻具，则将密封头钻碎后即可进行正常的钻井作业。当起出井内管柱，需要关闭套管阀门时，从管柱内投球，使托架3向下运动，在弹簧13作用下，卡钉15脱离托架3，关闭销钉12伸出，卡在套管阀门芯筒内壁的槽内，带动芯筒上行，套管阀门阀板在弹簧的作用力下关闭，阻断阀板下的流体上窜，芯筒上行到位后关闭销钉12被剪断，井内管柱即可正常起出。开启销钉7和关闭销钉12可在管柱起出后在地面进行更换，并使托架3和卡钉15 复位，即可再次实现套管阀门的开启关闭功能。
权利要求
1.一种套管阀门开启关闭装置，其特征在于包括开关短节和密封头，密封头固定在井内管柱的前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上；所述开关短节包括开关短节本体、托架、卡簧、开启销钉本体、开启销钉、关闭销钉本体、销钉压盖、关闭销钉、弹簧和卡钉，其中托架通过卡簧固定在开关短节本体内，关闭销钉本体安装在开关短节本体上，关闭销钉本体内安装有所述卡钉，销钉压盖安装在关闭销钉本体上，卡钉上安装有弹簧，关闭销钉与卡钉螺纹连接，开启销钉本体安装在开关短节本体上，开启销钉本体内安装有开启销钉；所述密封头包括密封头本体、胶筒和压头，其中密封头本体上安装有胶筒，密封头本体和胶筒连接压头，在所述密封头本体上开有密封头本体通孔；在所述压头上开有压头通孔。
2.根据权利要求1所述的套管阀门开启关闭装置，其特征在于所述关闭销钉本体安装在开关短节本体上，且关闭销钉本体与开关短节本体之间采用第三密封圈密封。
3.根据权利要求1或2所述的套管阀门开启关闭装置，其特征在于所述关闭销钉本体内安装有所述卡钉，且关闭销钉本体与卡钉之间采用第四密封圈密封。
4.根据权利要求3所述的套管阀门开启关闭装置，其特征在于所述开启销钉本体内安装有开启销钉，开启销钉本体与开启销钉之间采用第一密封圈和第二密封圈密封。
全文摘要
本发明公开了一种套管阀门开启关闭装置，涉及石油、天然气井钻井或修井作业领域中的套管阀门相关设备技术领域，包括开关短节和密封头，密封头固定在井内管柱的前端，开关短节连接在密封头之后的管柱上；本发明在套管阀门用于气体欠平衡钻井技术或进行修井作业时，套管阀门的开启和关闭都是依靠起下管柱时管柱的带动，无需额外动力，操作简单，关闭及时，可靠性高，使用方便。
文档编号E21B33/10GK102182423SQ20111010791
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者叶文勇, 李前春, 杨延增, 王玉, 王莉, 章东哲, 胡东锋, 陈鹏伟 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司