专利名称：一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法
技术领域：
本发明涉及领域石油钻井设备的配套工具或装置领域，更具体的说，改进涉及的是一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法。
背景技术：
石油钻井被誉为石油工业的钥匙，也表明了钻井在石油工业的关键地位。从勘探阶段找油找气，到开发生产油气阶段，直至油气田增产阶段的实施，都必须经钻井来实现。随着油气钻井技术的发展和进步，石油界已能在陆地上钻成各种诸如深井、超深井、大斜度井、水平井、大位移井、多底井等技术难度相当大的复杂工艺井，乃至在海洋中从浅水到深水甚至超深水钻井都获得很大成效。但是，在拆装钻杆上卸扣或起下钻过程中，钻杆停转，井内泥浆循环停滞，意味着对井眼环空的当量循环密度(ECD)失去控制。为了解决常规钻井在上扣、卸扣和起下钻过程中因停止井内泥浆循环而带来一系列井下不正常问题，有许多钻井要求井眼保持连续循环状态，以达到保持稳定的井眼压力。连续循环钻井技术对于保持井眼压力稳定，防止井下井垮，井漏，井涌井喷等复杂情况的发生，保证钻井作业的安全顺利实施，提高钻井时效，降低钻井成本，有着重要意义和价值。必须研发新的先进设备配以先进的工艺技术才能实现钻井的连续循环作业。因此，现有技术尚有待改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法，可控制井眼环空的当量循环密度，有效保持井眼压力的稳定。本发明的技术方案如下一种石油钻井用不间断循环短接，其中包括短接本体、 自动中心闸阀和侧向常闭单流阀；自动中心闸阀与短接本体同轴设置；侧向常闭单流阀设置在自动中心闸阀下方的短接本体侧壁上。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中自动中心闸阀包括闸阀体和闸阀盖； 闸阀盖经销轴铰接在闸阀体的侧壁上；闸阀体侧壁设置有适配闸阀盖打开位置时的孔腔。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中自动中心闸阀还包括定位圈、卡簧和定位环；定位圈卡设在短接本体的定位卡槽处；卡簧卡设在定位圈的内壁上；定位环设置在卡簧下的定位圈中。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中定位圈为三瓣式分体结构，定位圈的内壁上设置有适配卡簧的内卡槽；定位圈的外壁上设置有用于适配短接本体上定位凹槽的外凸台。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中侧向常闭单流阀包括阀体和阀盖；阀盖经销轴铰接在阀体的端面上；阀体与阀盖之间设置有用于保持阀盖处于关闭状态的扭力弹簧。
所述的石油钻井用不间断循环短接，其中侧向常闭单流阀还包括阀座、阀芯和泄压阀；阀座设置在阀体上；阀芯设置在阀座上；泄压阀设置在阀芯上。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中阀座与阀体同轴设置；阀座螺纹连接在阀体上。所述的石油钻井用不间断循环短接，其中阀芯与阀座同轴设置；泄压阀螺纹连接在阀芯上。一种石油钻井用不间断循环短接连续循环泥浆方法，其中，包括以下步骤
降低经由短接本体顶端进入的顶驱泥浆压力，改由位于短接本体侧壁上的侧向常闭单流阀进入短接本体内部用作循环泥浆；
增加循环泥浆的压力，使位于侧向常闭单流阀上方与短接本体同轴设置的自动中心闸阀自动关闭；
降低循环泥浆的压力，增加并恢复短接本体顶端进入的顶驱泥浆压力，自动中心闸阀自动打开，侧向常闭单流阀关闭。所述的石油钻井用不间断循环短接连续循环泥浆方法，其中通过相互调节循环泥浆和顶驱泥浆的压力来控制井眼环空的当量循环密度的操作。本发明所提供的一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法，由于在采用了大通径无障碍自动中心闸阀和三重式侧向常闭单流阀相组合的短接本体结构，在需要拆装钻杆上扣、卸扣和起下钻时，改从侧向常闭单流阀不间断循环泥浆，利用循环泥浆的压力自动关闭侧向常闭单流阀上方的自动中心闸阀，从而连续保持了井眼压力的稳定，有效地控制了井眼环空的ECD值，保持了井壁的稳定和对井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段岩屑床的形成，避免了垮卡漏喷等各种复杂情况的发生；适合用于深水超深水钻井、大位移钻井、欠平衡钻井，以及适合对付易喷易漏井和底层压力敏感井等需要控压钻井的复杂工艺井的作业施工中。
图1是本发明中石油钻井用的不间断循环短接剖视图。图2是本发明中图1中大通径无阻碍自动中心闸阀的分解图。图3是本发明中图1中三重式侧向常闭单流阀的分解图。
具体实施例方式以下将结合附图，对本发明的具体实施方式
和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式
。本发明的一种石油钻井用不间断循环短接，其具体实施方式
之一，如图1所示，包括改进的短接本体100、自动中心闸阀200和侧向常闭单流阀300 ；短接本体100的内腔中设置有适配安装自动中心闸阀200的空腔和内卡槽；短接本体100的侧壁上设置有适配安装侧向常闭单流阀300的孔腔；自动中心闸阀200同轴设置在短接本体100的内腔中；侧向常闭单流阀300设置在自动中心闸阀200下方的短接本地侧壁上。基于上述石油钻井用不间断循环短接，本发明还提出一种石油钻井用不间断循环短接连续循环泥浆方法，其具体实施方式
之一，包括以下步骤降低经由短接本体100顶端进入的顶驱泥浆压力，改由位于短接本体100侧壁上的侧向常闭单流阀300进入短接本体 100内部用作循环泥浆；增加循环泥浆的压力，使位于侧向常闭单流阀300上方与短接本体 100同轴设置的自动中心闸阀200自动关闭；降低循环泥浆的压力，增加并恢复短接本体 100顶端进入的顶驱泥浆压力，自动中心闸阀200自动打开，侧向常闭单流阀300关闭。与现有技术中的普通短接控制井眼环空E⑶方法相比，本发明所提供的一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法，由于在采用了大通径无障碍自动中心闸阀 200和三重式侧向常闭单流阀300相组合的短接本体100结构，在需要拆装钻杆上扣、卸扣和起下钻时，改从侧向常闭单流阀300不间断循环泥浆，利用循环泥浆的压力自动关闭侧向常闭单流阀300上方的自动中心闸阀200，从而连续保持了井眼压力的稳定，有效地控制了井眼环空的ECD值，保持了井壁的稳定和对井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段岩屑床的形成，避免了垮卡漏喷等各种复杂情况的发生；适合用于深水超深水钻井、大位移钻井、欠平衡钻井，以及适合对付易喷易漏井和底层压力敏感井等需要控压钻井的复杂工艺井的作业施工中。在本发明石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法的优选实施方式中， 包括可通过利用不间断循环短接相互调节循环泥浆和顶驱泥浆的压力来控制井眼环空的当量循环密度的操作。由此可解决正常或非正常钻井作业中除了拆装上卸扣和起下钻情况下，需要实时控制井眼环空ECD的工艺问题。具体的，如图2所示，自动中心闸阀200包括闸阀体260和闸阀盖250 ；闸阀盖250 经销轴270铰接在闸阀体沈0的侧壁上；闸阀体260侧壁设置有适配闸阀盖250打开位置时的孔腔。由此可保证闸阀盖250在开启时可最大限度地减少对顶驱泥浆的阻力，增大闸阀体沈0的通径。进一步地，自动中心闸阀200还包括定位圈210、卡簧220和定位环230 ；定位圈 210卡设在短接本体100的定位凹槽处；卡簧220卡设在定位圈210的内壁上；定位环230 设置在卡簧220下的定位圈210中。较好的是，定位圈210为三瓣式分体结构，定位圈210的内壁上设置有适配卡簧 220的内卡槽；定位圈210的外壁上设置有用于适配短接本体100上定位凹槽的外凸台。在具体实施过程中，可先将闸阀盖250通过销轴270固定在阀筒上，低负压下的闸阀盖250能迅速关闭，金属密封也能承受高压。将装好的闸阀体260套上密封圈M0，按照闸阀盖250朝下开启的方向装入短接本体100。然后将分瓣的定位圈210放入闸阀体260 端部并使外凸台卡入短接本体100的定位凹槽中，再将定位环230放入定位圈210中，以防止分瓣的定位圈210从定位凹槽中脱出，最后将卡簧220卡入定位圈210内壁的内卡槽内， 这样就完成了自动中心闸阀200的安装。自动中心闸阀200是通过高压泥浆冲开闸阀盖250完成泥浆循环，保证在钻井正常作业中输入泥浆的连续循环和压力稳定；而在上卸扣和起下钻等非正常作业时，自动中心闸阀200的闸的阀盖在循环泥浆的压力下处于关闭状态。具体的，如图3所示，侧向常闭单流阀300包括阀体370和阀盖350 ；阀盖350经销轴360铰接在阀体370的端面上；阀体370与阀盖350之间设置有用于保持阀盖350处于关闭状态的扭力弹簧340。进一步地，侧向常闭单流阀300还包括阀座330、阀芯320和泄压阀310 ；阀座330设置在阀体370上；阀芯320设置在阀座330上；泄压阀310设置在阀芯320上。阀座330、 阀芯320和泄压阀310构成侧向常闭单流阀300的三重式压力保护结构，可有效解决井涌、 井喷和井漏问题。较好的是，阀座330与阀体370同轴设置；阀座330螺纹连接在阀体370上。以及，阀芯320与阀座330同轴设置；泄压阀310螺纹连接在阀芯320上。在具体实施过程中，可先将阀盖350及扭力弹簧340通过销轴360与阀体370装配在一起，再用专用工具将阀体370通过螺纹上在短接本体100侧面的螺纹孔内。然后在阀体370内孔装入密封圈，再将阀座330通过螺纹连接方式装入阀体370内，再将装好密封圈的阀芯320装入阀座330内，最后将泄压阀310通过螺纹连接方式装入阀芯320里面，这样就完成了侧向常闭单流阀300的安装。侧向常闭单流阀300是通过高压泥浆推动阀盖350完成泥浆循环，保证在上卸扣过程中输入泥浆的连续循环和压力稳定；而在钻井正常作业时，侧向常闭单流阀300的阀盖350在扭力弹簧340的作用下处于关闭状态。本发明石油钻井用不间断循环短接的工作原理是正常钻井作业时，顶驱泥浆通过短接本体100顶端的中心孔进入钻杆进行循环，这时大通径无阻碍自动中心间阀200处于开通状态，三重式侧向常闭单流阀300处于关闭状态，有效地保证了水眼畅通和内部泥浆压力的稳定。当拆装钻杆上卸扣时，此时钻杆停止转动，将循环泥浆通过专用接头链接到侧向常闭单流阀300上，在循环泥浆的压力逐渐增大的作用下，侧向常闭单流阀300上的阀盖 350打开，循环泥浆进入短接本体100内部，而随着顶驱泥浆压力逐渐降低，当降低到一定程度时由于上下泥浆压差作用，大通径无阻碍自动中心闸阀200的闸阀盖250将自动关闭， 待顶驱泥浆系统卸压后即可进行拆卸或安装钻杆；而此时可通过侧向单流阀输入循环泥浆，以保证井内泥浆的循环和压力的稳定。当上卸扣工作完成后，顶部泥浆的供应恢复正常，短接本体100上部的顶驱泥浆压力开始增大，直至将自动中心闸阀200的闸阀盖250冲开时，逐渐降低侧向常闭单流阀 300输入的循环泥浆压力，侧向常闭单流阀300的阀盖350在弹簧340的作用下处于关闭位置，短接本体100内部的泥浆压力恢复正常，则拆掉侧阀连接接头，将阀座330、阀芯320和泄压阀310装入侧向常闭单流阀300，这样就可以继续钻井进行作业了。可见，本发明石油钻井用不间断循环短接中的各个零部件，在上述几个环节中都在同时承受高压压力和轴向旋转双重作用。工业实用性
本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法非常适合用于深水超深水钻井、大位移钻井、欠平衡钻井，以及适合对付易喷易漏井和底层压力敏感井等需要控压钻井的复杂工艺井的作业施工中，对保证井下安全，缩短钻井时间，降低钻井成本具有重大意义，特别对地质情况复杂井更是起到关键作用。例如，可用于深水超深水钻井深水超深水钻井，因其孔隙压力梯度和破裂压力梯度差很小，窄小的压力窗将是深水超深水钻井一大技术难关，而不能连续循环将造成泥浆泵一开一停，并对井内产生正负压力激动，极易造成地层破裂和井漏井垮等复杂情况，本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法是极好的对付手段之一。
又如，可用于大位移井钻井本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法可减少井眼环隙堵塞，防止岩屑床形成，提高井眼净化能力，减少扭矩与摩阻，优化钻井定向和轨迹控制，并有效防止接立柱时卡钻事故的发生；可见，井眼的稳定对安全顺利钻大位移井显得非常重要。再如，可用于欠平衡钻井没有连续循环的欠平衡钻井，井眼需要降压和重新加压来建立系统的压力平衡，这个过程往往花费许多工时，且会造成井下的不正常，影响钻进， 而本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法则可以省去这复杂过程时间，提高安全钻井效率。以及，可用于对付易喷易漏井本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法连续循环井眼内钻柱内外压力始终保持平衡状态，避免了停泵/开泵的井下正负压力激动所发生井涌、井喷和井漏等问题，确保了钻井安全。不间断循环短接本身可带有内防喷器系统，也是防止井喷的安全装置。以及，可用于对付地层压力敏感井如页岩、盐岩层井等，本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法连续循环保持井内稳定压力，防止了泥页岩的缩颈， 垮塌等，保持了井壁稳定，也是安全顺利钻这类井的关键。此外，还可用于控压钻井本发明的石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法可有效控制井眼环空的当量循环密度(ECD)值，这是控压钻井的关键。总之，本发明石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法的连续循环钻井技术对于保持井眼压力稳定，防止井下井垮，井漏，井涌井喷等复杂情况的发生，保证钻井作业的安全顺利实施，提高钻井时效，降低钻井成本，都有着重要的意义和价值；特别是一些复杂工艺井，往往必须利用连续循环技术才能完成钻井作业，而连续循环钻井技术是钻井技术和工艺上一大进步，本发明石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法作为连续循环钻井技术之一，无疑也将会得到广泛的应用。应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种石油钻井用不间断循环短接，其特征在于包括短接本体、自动中心闸阀和侧向常闭单流阀；自动中心闸阀与短接本体同轴设置；侧向常闭单流阀设置在自动中心闸阀下方的短接本体侧壁上。
2.根据权利要求1所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于自动中心闸阀包括闸阀体和闸阀盖；闸阀盖经销轴铰接在闸阀体的侧壁上；闸阀体侧壁设置有适配闸阀盖打开位置时的孔腔。
3.根据权利要求1所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于自动中心闸阀还包括定位圈、卡簧和定位环；定位圈卡设在短接本体的定位卡槽处；卡簧卡设在定位圈的内壁上；定位环设置在卡簧下的定位圈中。
4.根据权利要求3所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于定位圈为三瓣式分体结构，定位圈的内壁上设置有适配卡簧的内卡槽；定位圈的外壁上设置有用于适配短接本体上定位凹槽的外凸台。
5.根据权利要求1所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于侧向常闭单流阀包括阀体和阀盖；阀盖经销轴铰接在阀体的端面上；阀体与阀盖之间设置有用于保持阀盖处于关闭状态的扭力弹簧。
6.根据权利要求1所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于侧向常闭单流阀还包括阀座、阀芯和泄压阀；阀座设置在阀体上；阀芯设置在阀座上；泄压阀设置在阀芯上。
7.根据权利要求6所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于阀座与阀体同轴设置；阀座螺纹连接在阀体上。
8.根据权利要求6所述的石油钻井用不间断循环短接，其特征在于阀芯与阀座同轴设置；泄压阀螺纹连接在阀芯上。
9.一种石油钻井用不间断循环短接连续循环泥浆方法，其特征在于，包括以下步骤降低经由短接本体顶端进入的顶驱泥浆压力，改由位于短接本体侧壁上的侧向常闭单流阀进入短接本体内部用作循环泥浆；增加循环泥浆的压力，使位于侧向常闭单流阀上方与短接本体同轴设置的自动中心闸阀自动关闭；降低循环泥浆的压力，增加并恢复短接本体顶端进入的顶驱泥浆压力，自动中心闸阀自动打开，侧向常闭单流阀关闭。
10.根据权利要求9所述的石油钻井用不间断循环短接连续循环泥浆方法，其特征在于通过相互调节循环泥浆和顶驱泥浆的压力来控制井眼环空的当量循环密度的操作。
全文摘要
本发明公开了一种石油钻井用不间断循环短接及其连续循环泥浆方法，该不间断循环短接包括短接本体、自动中心闸阀和侧向常闭单流阀；自动中心闸阀与短接本体同轴设置；侧向常闭单流阀设置在自动中心闸阀下方的短接本体侧壁上。由于在采用了大通径无障碍自动中心闸阀和三重式侧向常闭单流阀相组合的短接本体结构，在需要拆装钻杆上扣、卸扣和起下钻时，改从侧向常闭单流阀不间断循环泥浆，利用循环泥浆的压力自动关闭侧向常闭单流阀上方的自动中心闸阀，从而连续保持了井眼压力的稳定，有效地控制了井眼环空的ECD值，保持了井壁的稳定和对井眼清洗的良好效果，防止了垮塌和斜井段岩屑床的形成，避免了垮卡漏喷等各种复杂情况的发生。
文档编号E21B21/08GK102226382SQ201110130139
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月19日 优先权日2011年5月19日
发明者姜柯, 张武辇, 徐著华, 贾银鸽, 连吉弘 申请人:深圳市远东石油钻采工程有限公司