【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及油田鉆井工程領域，尤其涉及一種循環閥、鉆井管柱及鉆井循環控壓方法。
技術介紹
1、石油開采過程中會遇到過鉆探深層復雜地層，如果地層的孔隙壓力和破裂壓力間的窗口相對較小，常常會產生井涌、井漏、有害氣體泄漏以及卡鉆、起下鉆時間過長等問題，不僅會延長鉆井時間，也會帶來安全、污染等問題，如果在鉆井過程中能夠有效對井下壓力進行控制，有助于緩解上述問題。
2、控壓鉆井是在鉆進過程中對井筒壓力及時進行控制的技術，在石油開采過程中正逐步得到廣泛應用。控壓鉆井是對井筒壓力進行精確控制，實現井底壓力始終處于穩定狀態，工作人員通過控壓鉆井裝置控制井口回壓，實現實時調整，確保井底壓力始終在合理范圍內。目前，可采用下述方式對井筒壓力進行控制：
3、一、井口回壓控制，通過調節井口的節流閥的開度來調節井口回壓，以確保井筒壓力始終保持在合理的范圍內，通過對井底壓力的精確控制，控壓鉆井既可以有效地防止鉆井過程中可能發生的井漏，也可以避免發生溢流等井控險情。
4、二、井底壓力恒定法，通常采用低于常規鉆井方式的鉆井液密度開展平衡鉆井，在循環過程中的井底壓力等于靜液柱壓力加上環空壓耗，當關井、接鉆桿時，循環壓耗就會同時消失，讓井底壓力處于不平衡狀態，之后在井口加入回壓讓井底壓力處于平衡，這樣能夠避免地層流體侵入問題。
5、三、加壓泥漿帽法，該技術主要是在井中環空流體密度較小在井口施加一個正壓力，通常情況下，該技術能夠有效控制井漏的問題，在海洋、陸地油氣井眼嚴重漏失底層開展作業。如果儲層壓力小于凈水壓頭，則需
6、四、hse鉆井技術，其為一種將鉆井液返回到鉆臺上的控壓鉆井技術，融入了承壓、閉合鉆井液循環系統，通過閉合鉆井液循環系統能夠有效避免氣體和延時屑從鉆臺中流出，從而降低硫化氫氣體的含量，降低鉆臺因出現火花造成的安全隱患。
7、但上述各種方法在發生氣侵、溢流、井涌等狀況時，在循環置換的過程中，雖然環空的氣侵泥漿能夠被置換出來，但同時產層的氣體還在源源不斷地進入井底、環空，造成處理時間過長，同時，井口處的壓力較高、裸眼井段長、漏層承壓能力低，安全風險較大，影響現場人員、設備、井下的安全。另外，目前的控壓鉆井的主要設備安裝在井口、地面，井下管柱還是采用的常規鉆具，致使在鉆進長裸眼多壓力體系的地層受到的壓力相同，在薄弱地層發生井下復雜的風險較大。
8、針對相關技術中采用現有方法和裝置對鉆進過程中井筒壓力進行控制安全性低的問題，目前尚未給出有效的解決方案。
9、由此，本專利技術人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種循環閥、鉆井管柱及鉆井循環控壓方法，以克服現有技術的缺陷。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種循環閥、鉆井管柱及鉆井循環控壓方法，可降低井口井控的風險，進而降低井控的整體風險，縮短井控時間，保證井控安全，避免井控失控的事故發生。
2、本專利技術的目的可采用下列技術方案來實現：
3、本專利技術提供了一種循環閥，所述循環閥包括閥體，所述閥體上至少設置有第一端和第二端，所述閥體內設置有連通所述第一端和所述第二端的第一通道，所述第一通道內設置有閥件，所述閥體上套設有可壓縮膨脹的封隔器，所述閥體上套設有能滑動并對所述封隔器進行擠壓的活塞，位于所述封隔器上方的所述閥體上設置有第二通道；
4、所述閥件導通狀態，所述第一通道導通，且所述活塞阻斷所述第二通道；
5、所述閥件斷開狀態，所述閥件阻斷所述第一通道，所述閥體內且位于所述閥件上方的壓力推動所述活塞滑動至所述第二通道導通位置，以使位于所述封隔器上方的所述閥體的外部空間通過所述第二通道和位于所述閥件上方的第一通道與所述閥體的所述第一端相連通。
6、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述閥體內能滑動地設置有滑套，所述閥體和所述滑套均為兩端開口的筒狀結構，所述閥件設置于所述滑套內，所述滑套上開設有第一通孔，所述閥體的閥壁內形成有環狀的過流通道，所述閥體上分別開設有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔連通所述過流通道與所述閥體的內部，所述第三通孔連通所述過流通道與位于所述封隔器上方的所述閥體的外部空間；
7、所述閥件導通狀態，所述第一通孔與所述第二通孔相錯開，且所述活塞封堵于所述第三通孔處；
8、所述閥件斷開狀態，由所述第一端向所述閥體內施加壓力并推動所述滑套滑動，以使所述第一通孔移動至與所述第二通孔連通位置，壓力由所述第一通孔和所述第二通孔進入至所述過流通道內并推動所述活塞滑動至所述第三通孔與所述過流通道相連通位置，所述第三通孔、所述過流通道、所述第二通孔和所述第一通孔配合形成所述第二通道。
9、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述滑套的外壁和所述閥體的內壁上分別設置有第一凸臺和第二凸臺，所述滑套的外壁、所述閥體的內壁、所述第一凸臺與所述第二凸臺之間合圍形成環形的容置腔，所述容置腔內設置有彈簧，所述閥件斷開狀態，所述滑套移動且所述容置腔的空間減小，所述彈簧處于壓縮狀態；所述閥件恢復至導通狀態，在所述彈簧推動所述滑套恢復至原位。
10、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述閥體內且靠近所述第一端的位置設置有限位環，所述滑套能與所述限位環相抵，以對所述滑套向所述第一端方向移動進行限位。
11、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述第一通孔與所述第一端之間的距離小于所述閥件與所述第一端之間的距離。
12、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述滑套與所述閥體之間連接有剪切銷釘。
13、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述活塞為環狀結構，所述活塞的下部與所述封隔器的頂部相抵，所述活塞的上部伸入至所述過流通道內，且所述活塞與所述過流通道的內壁滑動密封連接。
14、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述第三通孔與所述過流通道且靠近所述封隔器的位置相連通，所述第二通孔與所述過流通道且遠離所述封隔器的位置相連通，所述閥件導通狀態，所述活塞的上部對所述第三通孔進行封堵。
15、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述閥件為球閥。
16、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述球閥包括閥座和閥球，所述閥座為環狀結構，所述閥座設置于所述滑套內，所述閥球通過所述第一端投入至所述滑套內并坐封于所述閥座上，以阻斷所述第一通道。
17、在本專利技術的一較佳實施方式中，所述閥體的內部且靠近所述第二端的位置設置有球欄，所述閥件斷開狀態，增大由所述第一端向所述閥體內施加壓力，以擠壓所述閥球變形后穿過所述閥座并掉落至所述球欄中，所述閥件恢復導通狀態。...
【技術保護點】
1.一種循環閥，其特征在于，所述循環閥包括閥體，所述閥體上至少設置有第一端和第二端，所述閥體內設置有連通所述第一端和所述第二端的第一通道，所述第一通道內設置有閥件，所述閥體上套設有可壓縮膨脹的封隔器，所述閥體上套設有能滑動并對所述封隔器進行擠壓的活塞，位于所述封隔器上方的所述閥體上設置有第二通道；
2.如權利要求1所述的循環閥，其特征在于，所述閥體內能滑動地設置有滑套，所述閥體和所述滑套均為兩端開口的筒狀結構，所述閥件設置于所述滑套內，所述滑套上開設有第一通孔，所述閥體的閥壁內形成有環狀的過流通道，所述閥體上分別開設有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔連通所述過流通道與所述閥體的內部，所述第三通孔連通所述過流通道與位于所述封隔器上方的所述閥體的外部空間；
3.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述滑套的外壁和所述閥體的內壁上分別設置有第一凸臺和第二凸臺，所述滑套的外壁、所述閥體的內壁、所述第一凸臺與所述第二凸臺之間合圍形成環形的容置腔，所述容置腔內設置有彈簧，所述閥件斷開狀態，所述滑套移動且所述容置腔的空間減小，所述彈簧處于壓縮狀態；所述閥件恢復至導通狀
4.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述閥體內且靠近所述第一端的位置設置有限位環，所述滑套能與所述限位環相抵，以對所述滑套向所述第一端方向移動進行限位。
5.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述第一通孔與所述第一端之間的距離小于所述閥件與所述第一端之間的距離。
6.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述滑套與所述閥體之間連接有剪切銷釘。
7.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述活塞為環狀結構，所述活塞的下部與所述封隔器的頂部相抵，所述活塞的上部伸入至所述過流通道內，且所述活塞與所述過流通道的內壁滑動密封連接。
8.如權利要求7所述的循環閥，其特征在于，所述第三通孔與所述過流通道且靠近所述封隔器的位置相連通，所述第二通孔與所述過流通道且遠離所述封隔器的位置相連通，所述閥件導通狀態，所述活塞的上部對所述第三通孔進行封堵。
9.如權利要求2至8中任一項所述的循環閥，其特征在于，所述閥件為球閥。
10.如權利要求9所述的循環閥，其特征在于，所述球閥包括閥座和閥球，所述閥座為環狀結構，所述閥座設置于所述滑套內，所述閥球通過所述第一端投入至所述滑套內并坐封于所述閥座上，以阻斷所述第一通道。
11.如權利要求10所述的循環閥，其特征在于，所述閥體的內部且靠近所述第二端的位置設置有球欄，所述閥件斷開狀態，增大由所述第一端向所述閥體內施加壓力，以擠壓所述閥球變形后穿過所述閥座并掉落至所述球欄中，所述閥件恢復導通狀態。
12.如權利要求1所述的循環閥，其特征在于，所述閥體的第二端設置有轉換接頭，所述閥體上且位于所述轉換接頭與所述封隔器之間套設有固定套，在所述閥體的軸向上，所述封隔器位于所述固定套與所述活塞之間。
13.一種鉆井管柱，其特征在于，所述鉆井管柱包括管柱主體和權利要求1至12中任一項所述的循環閥，所述循環閥連接于所述管柱主體上，所述循環閥隨所述管柱主體下入至井內。
14.如權利要求13所述的鉆井管柱，其特征在于，所述循環閥在所述井內的位置位于泄漏層的下方且位于產層的上方，所述循環閥中的封隔器可對井內的環空進行分隔。
15.如權利要求14所述的鉆井管柱，其特征在于，所述管柱主體的一端位于井口處，所述管柱主體的另一端設置有鉆頭且位于所述產層內。
16.一種鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述鉆井循環控壓方法包括如下步驟：
17.如權利要求16所述的鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述異常狀況包括井下氣體測量值超出預設范圍、油液中出現氣侵或油液溢流。
18.如權利要求16或17所述的鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述步驟S2包括：
19.如權利要求16所述的鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
20.如權利要求19所述的鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述步驟S4中，注入所述循環閥內的鉆井液，依次通過所述閥體的第一端、位于閥件上方的第一通道和所述第二通道循環進入至位于所述封隔器上方的環空中，以將位于所述封隔器上方的所述環空中發生氣侵或液侵的鉆井液由井口循環置換出地面。
21.如權利要求20所述的鉆井循環控壓方法，其特征在于，所述步驟S4之后，還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種循環閥，其特征在于，所述循環閥包括閥體，所述閥體上至少設置有第一端和第二端，所述閥體內設置有連通所述第一端和所述第二端的第一通道，所述第一通道內設置有閥件，所述閥體上套設有可壓縮膨脹的封隔器，所述閥體上套設有能滑動并對所述封隔器進行擠壓的活塞，位于所述封隔器上方的所述閥體上設置有第二通道；
2.如權利要求1所述的循環閥，其特征在于，所述閥體內能滑動地設置有滑套，所述閥體和所述滑套均為兩端開口的筒狀結構，所述閥件設置于所述滑套內，所述滑套上開設有第一通孔，所述閥體的閥壁內形成有環狀的過流通道，所述閥體上分別開設有第二通孔和第三通孔，所述第二通孔連通所述過流通道與所述閥體的內部，所述第三通孔連通所述過流通道與位于所述封隔器上方的所述閥體的外部空間；
3.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述滑套的外壁和所述閥體的內壁上分別設置有第一凸臺和第二凸臺，所述滑套的外壁、所述閥體的內壁、所述第一凸臺與所述第二凸臺之間合圍形成環形的容置腔，所述容置腔內設置有彈簧，所述閥件斷開狀態，所述滑套移動且所述容置腔的空間減小，所述彈簧處于壓縮狀態；所述閥件恢復至導通狀態，在所述彈簧推動所述滑套恢復至原位。
4.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述閥體內且靠近所述第一端的位置設置有限位環，所述滑套能與所述限位環相抵，以對所述滑套向所述第一端方向移動進行限位。
5.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述第一通孔與所述第一端之間的距離小于所述閥件與所述第一端之間的距離。
6.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述滑套與所述閥體之間連接有剪切銷釘。
7.如權利要求2所述的循環閥，其特征在于，所述活塞為環狀結構，所述活塞的下部與所述封隔器的頂部相抵，所述活塞的上部伸入至所述過流通道內，且所述活塞與所述過流通道的內壁滑動密封連接。
8.如權利要求7所述的循環閥，其特征在于，所述第三通孔與所述過流通道且靠近所述封隔器的位置相連通，所述第二通孔與所述過流通道且遠離所述封隔器的位置相連通，所述閥件導通狀態，所述活塞的上部對所述第三通孔進行封堵。
9.如權利要求2至8中任一項所述的循環閥，其特征在于，所述閥件為球閥。
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊博，楊赟，韋海防，王培峰，許朝陽，趙鵬，高永偉，趙文莊，劉立鵬，陳小榮，王向延，曹健偉，姜生輝，高峰，
申請(專利權)人：中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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