一种钻完井过程中消除水击效应的装置的制作方法

本发明属于井控，具体属于一种钻完井过程中消除水击效应的装置。

背景技术：

1、钻完井关井时会产生水击效应，为了消除水击，钻完井现场常采用软关井方式，但软关井的关井时间长，需要操作数分钟才能完成关井，关井时间越长关井压力越高、压井难度越大，处理手段相对越复杂，而硬关井克服了软关井的许多缺点，关井过程省略了软关井中开液动阀、关节流阀、关液动阀的操作，这两个阀门由液压控制，动作缓慢，因此造成软关井的关井时间长，所以硬关井可缩短了关井时间，有效减小了溢流量、便于事故复杂的后续处理，即使关井失败还有时间采取其它补救措施完成关井，能有效减小井涌、井喷等恶性事故的发生。但采用硬关井方法进行关井时水击压力大，水击压力带来一定的风险。溢流、井涌、井喷时紧急关井，除了形成压力波外，还会形成井口回压。回压值的大小等于地层压力与钻井液液柱压力之差。如果水击压力和回压值过高，可能造成关井失败，形成恶劣的井喷失控。其次，如果水击压力过大，就会对井口、井筒、地层产生较大的压力波。频繁的压力波动，就会造成井控装置疲劳损伤、防喷器组螺栓松动、密封不严，紧急使用时存在很大的安全隐患。水击压力波还会对套管的丝扣密封性、套管薄弱部位产生损害，影响井筒的生命周期。水击压力波传播到裸眼地层，当薄弱或敏感地层处的水击压力、液柱压力与井口回压三者之和大于该处的地层破裂压力或漏失压力时，就会造成井漏，井筒流体进入地层，井底压力降低，加剧溢流，甚至可能形成地下井喷，给事故处理带来极大困难。

2、目前行业内采用硬关井后对井控装备未采用消除水击压力的措施，导致存在一定的风险隐患。为了解决水击压力问题，需要提供一种钻完井井控装备方面消除水击压力的装置，消除水击压力的影响。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种钻完井过程中消除水击效应的装置，将水击压力的动能转换为弹性势能，从而消除硬关井过程中水击效应过大的问题，保证钻完井关井时采用硬关井的安全性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻完井过程中消除水击效应的装置，包括连接管本体、水击消除装置壳体和水击消除装置，水击消除装置壳体底部设置连接孔，通过连接孔与连接管本体的一端连通，连接管本体的另一端用于与压井管汇连通，水击消除装置设置在水击消除装置壳体内部并活动封堵所述连接孔。

3、进一步的，所述水击消除装置包括弹性变形装置，弹性变形装置包括折叠金属片、弹簧或气囊。

4、进一步的，在非目的层、非高压油水层，弹性变形装置采用折叠金属片或弹簧；在易溢流、井控风险高的地层弹性变形装置采用气囊。

5、进一步的，当弹性变形装置为折叠金属片时，折叠金属片底部活动封堵水击消除装置壳体底部的连接孔。

6、进一步的，当弹性变形装置为弹簧时，还包括缸体，弹簧底部与缸体连接，缸体活动封堵水击消除装置壳体底部的连接孔，弹簧顶部与水击消除装置壳体顶接。

7、进一步的，当弹性变形装置为气囊时，还包括结构橡胶、密封橡胶、六角螺母、充气阀、气囊、盖帽，气囊设置在水击消除装置壳体内部，气囊进口处通过与结构橡胶、密封橡胶与充气阀连通，充气阀通过六角螺母固定在水击消除装置壳体侧壁上，充气阀上设置有盖帽，盖帽与水击消除装置壳体活动连接。

8、进一步的，气囊最大承压21mpa，气囊中充入惰性气体，充气压力在1个大气压至4个大气压之间,。

9、进一步的，所述水击消除装置壳体上还预留有一压力计接入口用于连接压力仪表，所述压力仪表包括第一压力计和第二压力计，第一压力计量程在10mpa以内，第二压力计量程在140mpa以内。

10、进一步的，使用时将消除水击效应的装置通过三通或四通接入压井管汇一侧，其中三通或四通设置在压井管汇1#、2#阀门之间。

11、进一步的，连接管本体的进口端与三通或四通的第三接口连通，三通或四通的第一接口连接1#阀门、第二接口连接2#阀门。

12、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

13、本发明提供一种钻完井过程中消除水击效应的装置，通过连接管本体将水击消除装置壳体将消除水击效应的装置与压井管汇连通，水击消除装置设置在水击消除装置壳体内部并活动封堵所述连接孔，关井产生的水击压力经过连接管本体冲击水击消除装置，水击消除装置将水击压力的动能转换为弹性势能，从而消除硬关井过程中水击效应过大的问题，保证钻完井关井时采用硬关井的安全性，采用硬关井缩短了关井时间，能有效减小了溢流量、便于事故复杂的后续处理，即使关井失败还有时间采取其它补救措施完成关井，能有效减小井涌、井喷等恶性事故的发生。

14、本发明的水击消除装置采用折叠金属片、弹簧或气囊，由于水击压力消除装置的变形量有限，其储存的势能也受限，对于关井井口产生较大回压的情况下，使用就有局限性，因此在非目的层、非高压油水层的钻井中，水击消除装置采用折叠金属片或弹簧，它完全满足每周至少2次的防喷演习关井防水击压力要求；在目的层作业、控压作业、井控风险高的钻井、完井、油气测试、高风险修井作业、带压作业等场合，水击消除装置采用气囊式水击压力消除装置。

15、进一步的，本发明通过在压井管汇的1#、2#闸门之间增加一个四通或三通，将本发明装置安装在四通或三通上，就不需要对闸阀开关状态进行改变，一次接入不需后续调整，当采用四通时，可以将四通的第四连接口作为备用连接端，在发生井漏失返、溢漏频繁转换需要进行环空液面监测时接入液面监测仪器、打开备用连接端进行液面监测作业，作业完毕立即关闭备用连接端。该设计弥补了目前液面监测口不固定、监测数据质量不高的问题，也避免了液面监测服务人员四处找作业接口的尴尬局面，使井控装备使用和管理更规范、要求更具体。

16、进一步的，本发明装置上还连接有压力仪表，从压力仪表可以读出关井压力及其变化情况，通过换算可以计算出气囊变形量及进入消除装置壳体内增加的钻井液量(或溢流量)，为压井作业提供决策依据。

技术特征：

1.一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，包括连接管本体(1)、水击消除装置壳体(2)和水击消除装置，水击消除装置壳体(2)底部设置连接孔，通过连接孔与连接管本体(1)的一端连通，连接管本体(1)的另一端用于与压井管汇连通，水击消除装置设置在水击消除装置壳体(2)内部并活动封堵所述连接孔。

2.根据权利要求1所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，所述水击消除装置包括弹性变形装置，弹性变形装置包括折叠金属片(3)、弹簧(5)或气囊(6)。

3.根据权利要求2所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，在非目的层、非高压油水层，弹性变形装置采用折叠金属片(3)或弹簧(5)；在易溢流、井控风险高的地层弹性变形装置采用气囊(6)。

4.根据权利要求2所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，当弹性变形装置为折叠金属片(3)时，折叠金属片(3)底部活动封堵水击消除装置壳体(2)底部的连接孔。

5.根据权利要求2所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，当弹性变形装置为弹簧(5)时，还包括缸体(4)，弹簧(5)底部与缸体(4)连接，缸体(4)活动封堵水击消除装置壳体(2)底部的连接孔，弹簧(5)顶部与水击消除装置壳体(2)顶接。

6.根据权利要求2所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，当弹性变形装置为气囊(6)时，还包括结构橡胶(7)、密封橡胶(8)、六角螺母(9)、充气阀(10)、气囊(6)、盖帽(11)，气囊(6)设置在水击消除装置壳体(2)内部，气囊(6)进口处通过与结构橡胶(7)、密封橡胶(8)与充气阀(10)连通，充气阀(10)通过六角螺母(9)固定在水击消除装置壳体(2)侧壁上，充气阀(10)上设置有盖帽(11)，盖帽(11)与水击消除装置壳体(2)活动连接。

7.根据权利要求6所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，气囊(6)最大承压21mpa，气囊(6)中充入惰性气体，充气压力在1个大气压至4个大气压之间,。

8.根据权利要求1所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，所述水击消除装置壳体(2)上还预留有一压力计接入口用于连接压力仪表(12)，所述压力仪表(12)包括第一压力计和第二压力计，第一压力计量程在10mpa以内，第二压力计量程在140mpa以内。

9.根据权利要求1所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，使用时将消除水击效应的装置通过三通或四通接入压井管汇一侧，其中三通或四通设置在压井管汇1#、2#阀门之间。

10.根据权利要求9所述的一种钻完井过程中消除水击效应的装置，其特征在于，连接管本体(1)的进口端与三通或四通的第三接口连通，三通或四通的第一接口连接1#阀门、第二接口连接2#阀门。

技术总结本发明公开一种钻完井过程中消除水击效应的装置，包括连接管本体、水击消除装置壳体和水击消除装置，水击消除装置壳体底部设置连接孔，通过连接孔与连接管本体的一端连通，连接管本体的另一端用于与压井管汇连通，水击消除装置设置在水击消除装置壳体内部并活动封堵所述连接孔。本发明装置能将水击压力的动能转换为弹性势能，从而消除硬关井过程中水击效应过大的问题，保证钻完井关井时采用硬关井的安全性。技术研发人员：邓昌松,夏天果,李伟,李航,李振华,何川江,周忠泽,刘伟,何勇,王天,陈毅受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20