一种双壁连续循环阀及其使用方法

本发明涉及双壁钻杆环空注气防漏、防卡钻井，尤其涉及一种双壁连续循环阀及其使用方法。

背景技术：

1、在油气钻井工程中，低压、高压窄安全密度窗口地层井漏问题普遍存在，如：塔里木奥陶系碳酸盐岩低压储层、压力衰竭油气储层、长宁页岩气裂缝/溶洞型低压地层等。注气/充气钻井技术是解决低压、窄安全密度窗口地层井漏问题的有效手段，其中双壁钻杆环空注气钻井技术在解决严重井漏地层钻进问题方面表现优异，具有注气压力低、注气通道维护简单、不影响井下动力钻具使用、不限制随钻测量工具使用等优点。但在接单根过程中需要反复重建注气循环，重建循环时井筒压力波动大，不利于保持井筒压力稳定，同时增加了井漏、卡钻等风险。

2、针对双壁钻杆环空注气钻井接单根过程反复重建循环这一问题，设计一种适用于双壁钻杆环空注气钻井的双壁连续循环阀，安装在每一柱双壁钻杆的顶部，在接单根过程中，通过双壁连续循环阀实现接单根过程井筒连续循环不间断，保持全钻井过程井筒压力稳定，降低循环漏失、井涌溢流、压差卡钻、沉砂卡钻等风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双壁连续循环阀及其使用方法，以解决双壁钻杆环空注气钻井接单根过程中的反复重建注气循环的问题，进而保持全钻井过程井筒压力稳定，降低漏失、井涌、卡钻等风险。

2、本发明是采用以下技术方案实现的：一种双壁连续循环阀，包括内外两层通道的双壁主阀体，其中一层通道为注钻井液通道，另一层通道为注气通道，所述双壁主阀体上部设置有双壁球阀ⅰ，所述双壁球阀ⅰ包括球阀ⅰ内管通道、球阀ⅰ外管通道和球阀开关ⅰ；所述双壁主阀体下部设置有双壁球阀ⅱ，所述双壁球阀ⅱ包括双壁球阀ⅱ外管通道、双壁球阀ⅱ内管通道、左阀体、右阀体和球阀开关ⅱ。

3、进一步的，所述双壁主阀体包括双壁外管ⅰ和双壁内管ⅰ，所述双壁外管ⅰ和双壁内管ⅰ之间通过定位块焊接固定。

4、进一步的，所述双壁外管ⅰ和双壁内管ⅰ之间设置有外管通道ⅰ，所述外管通道ⅰ为注气通道，所述双壁内管ⅰ内设置有内管通道ⅰ，所述内管通道ⅰ为注钻井液通道。

5、进一步的，所述双壁球阀ⅰ为双通道旋塞阀，双壁球阀ⅰ与双壁外管ⅰ和双壁内管ⅰ之间通过橡胶垫进行密封。

6、进一步的，所述球阀开关ⅰ可90°旋转，当球阀开关ⅰ位于0°时，球阀ⅰ内管通道与内管通道ⅰ联通，球阀ⅰ外管通道与外管通道ⅰ联通，此时双壁球阀ⅰ处于开启状态。

7、进一步的，所述双壁球阀ⅱ为双通道半球阀，所述双通道半球阀设置于双壁主阀体下部侧壁上，其中，所述左阀体可通过球阀开关ⅱ进行90°旋转，右阀体焊接在双壁主阀体上，双壁外管ⅰ、左阀体与右阀体之间采用橡胶进行密封。

8、进一步的，所述左阀体上设置有左阀体内通道和左阀体外通道，其中，左阀体内通道与双壁球阀ⅱ内管通道联通，左阀体外通道与双壁球阀ⅱ外管通道联通；

9、所述右阀上设置有右阀体内通道和右阀体外通道，其中，右阀体内通道与内管通道ⅰ联通，右阀体外通道与外管通道ⅰ联通。

10、一种双壁连续循环阀的使用方法，基于上述所述的一种双壁连续循环阀实现，其特征在于，当双壁球阀ⅰ开启、双壁球阀ⅱ关闭时，双壁连续循环阀处于钻进状态；

11、当双壁球阀ⅰ关闭、双壁球阀ⅱ开启时，双壁连续循环阀处于连续循环状态。

12、进一步的，在接单根过程中，双壁连续循环阀与双层管接头一起实现井筒连续循环不间断，所述双层管接头包括第二注气管线、第二注钻井液管线和双层出口端，双层出口端包括双壁外管ⅱ、双壁内管ⅱ、外管通道ⅱ和内管通道ⅱ。

13、进一步的，在双壁钻杆环空注气钻井正常钻进过程中，双壁球阀ⅰ开启、双壁球阀ⅱ关闭，保持双壁连续循环阀处于钻进状态；

14、在接单根过程中，将双层管接头的双层出口端连接在双壁球阀ⅱ上，先开启双壁球阀ⅱ，通过第二注气管线注气、第二注钻井液管线注液，再关闭双壁球阀ⅰ，转换为连续循环状态，即可开始接单根作业，接完单根后，再将双壁连续循环阀转换回正常钻进状态，拆下双层出口端，即可恢复正常钻进。

15、本发明的有益效果在于：

16、1、在双壁钻杆环空注气钻井接单根过程中，使用双壁连续循环阀，可保持接单根过程井筒连续循环不间断，保持井筒压力稳定，有利于减少井漏、井涌、卡钻等事故。

17、2、使用双壁连续循环阀可实现接单根过程连续循环，避免了双壁钻杆环空注气钻井接单根后的重建过程，提高了钻井效率。

技术特征：

1.一种双壁连续循环阀，其特征在于，包括内外两层通道的双壁主阀体（1），其中一层通道为注钻井液通道，另一层通道为注气通道，所述双壁主阀体（1）上部设置有双壁球阀ⅰ（6），所述双壁球阀ⅰ（6）包括球阀ⅰ内管通道（7）、球阀ⅰ外管通道（8）和球阀开关ⅰ（9）；所述双壁主阀体（1）下部设置有双壁球阀ⅱ（10），所述双壁球阀ⅱ（10）包括双壁球阀ⅱ外管通道（11）、双壁球阀ⅱ内管通道（12）、左阀体（13）、右阀体（14）和球阀开关ⅱ（15）。

2.如权利要求1所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述双壁主阀体（1）包括双壁外管ⅰ（2）和双壁内管ⅰ（3），所述双壁外管ⅰ（2）和双壁内管ⅰ（3）之间通过定位块（16）焊接固定。

3.如权利要求2所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述双壁外管ⅰ（2）和双壁内管ⅰ（3）之间设置有外管通道ⅰ（4），所述外管通道ⅰ（4）为注气通道，所述双壁内管ⅰ（3）内设置有内管通道ⅰ（5），所述内管通道ⅰ（5）为注钻井液通道。

4.如权利要求3所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述双壁球阀ⅰ（6）为双通道旋塞阀，双壁球阀ⅰ（6）与双壁外管ⅰ（2）和双壁内管ⅰ（3）之间通过橡胶垫进行密封。

5.如权利要求4所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述球阀开关ⅰ（9）可90°旋转，当球阀开关ⅰ（9）位于0°时，球阀ⅰ内管通道（7）与内管通道ⅰ（5）联通，球阀ⅰ外管通道（8）与外管通道ⅰ（4）联通，此时双壁球阀ⅰ（6）处于开启状态。

6.如权利要求5所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述双壁球阀ⅱ（10）为双通道半球阀，所述双通道半球阀设置于双壁主阀体（1）下部侧壁上，其中，所述左阀体（13）可通过球阀开关ⅱ（15）进行90°旋转，右阀体（14）焊接在双壁主阀体（1）上，双壁外管ⅰ（2）、左阀体（13）与右阀体（14）之间采用橡胶进行密封。

7.如权利要求6所述的一种双壁连续循环阀，其特征在于，所述左阀体（13）上设置有左阀体内通道（1301）和左阀体外通道（1302），其中，左阀体内通道（1301）与双壁球阀ⅱ内管通道（12）联通，左阀体外通道（1302）与双壁球阀ⅱ外管通道（11）联通；

8.一种双壁连续循环阀的使用方法，基于权利要求1~7任意一项所述的一种双壁连续循环阀实现，其特征在于，当双壁球阀ⅰ（6）开启、双壁球阀ⅱ（10）关闭时，双壁连续循环阀处于钻进状态；

9.如权利要求8所述的一种双壁连续循环阀的使用方法，其特征在于，在接单根过程中，双壁连续循环阀与双层管接头（17）一起实现井筒连续循环不间断，所述双层管接头（17）包括第二注气管线（19）、第二注钻井液管线（18）和双层出口端（24），双层出口端（24）包括双壁外管ⅱ（20）、双壁内管ⅱ（21）、外管通道ⅱ（22）和内管通道ⅱ（23）。

10.如权利要求9所述的一种双壁连续循环阀的使用方法，其特征在于，在双壁钻杆环空注气钻井正常钻进过程中，双壁球阀ⅰ（6）开启、双壁球阀ⅱ（10）关闭，保持双壁连续循环阀处于钻进状态；

技术总结本发明公开了一种双壁连续循环阀及其使用方法，该双壁连续循环阀包括内外两层通道的双壁主阀体（1），其中一层通道为注钻井液通道，另一层通道为注气通道，所述双壁主阀体（1）上部设置有双壁球阀Ⅰ（6），所述双壁球阀Ⅰ（6）包括球阀Ⅰ内管通道（7）、球阀Ⅰ外管通道（8）和球阀开关Ⅰ（9）；所述双壁主阀体（1）下部设置有双壁球阀Ⅱ（10），所述双壁球阀Ⅱ（10）包括双壁球阀Ⅱ外管通道（11）、双壁球阀Ⅱ内管通道（12）、左阀体（13）、右阀体（14）和球阀开关Ⅱ（15）。本发明可保持接单根过程井筒连续循环不间断，保持井筒压力稳定。技术研发人员：李黔,张小林,尹虎,蒋建华受保护的技术使用者：西南石油大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20