深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀转让专利
申请号 : CN202110471982.2
文献号 : CN113107436B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 唐洋 , 赵鹏 , 王国荣 , 陆江 , 方小宇 , 景鹏飞 , 赵金海 , 张海荣 , 钟林 , 何玉发 , 李清平 , 李炎军 , 刘和兴 , 李泽良
申请人 : 南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江) , 西南石油大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀,其特征在于,该自锁式安全阀由内层结构,外层结构构成,其中内层结构包括上接头(1)、通过螺纹与上接头(1)连接的定位套筒(3)、安装于上接头(1)与定位套筒(3)之间的支撑块Ⅰ(2)、节流驱动滑套(9)、自锁套筒(12)、封堵头(4)、锁止滑套(8)、止推轴承(7)及弹簧(6),节流驱动滑套(9)安装在定位套筒(3)与自锁套筒(12)之间,节流驱动滑套(9)与定位套筒(3)以及自锁套筒(12)之间为间隙配合,所述节流驱动滑套(9)的上部设有过流通道(901)和用于安装封堵头的螺纹通孔(902),下部设有密封圈槽Ⅴ(903)和节流口(904),中部设有周向均布的推块凸起(905)和周向均布的斜面导向槽(906);所述自锁套筒(12)的下部设置有用于与下接头(11)连接的外螺纹(1201)和定位轴肩Ⅱ(1202),所述自锁套筒(12)的上部轴向均布有锁定导向槽(1203),且分布方式与节流驱动滑套(9)上的推块凸起(905)一致,自锁套筒(12)上部轴向均布有自锁导向斜面(1204);封堵头(4)通过螺纹连接在节流驱动滑套(9)上端,锁止滑套(8)安装在定位套筒(3)与自锁套筒(12)之间,锁止滑套(8)在节流驱动滑套(9)以及定位套筒(3)的作用下实现轴向固定,所述锁止滑套(8)上部设有密封圈槽Ⅰ(801)和密封圈槽Ⅱ(802),所述锁止滑套(8)的下部设有自锁导向块(803)和自锁斜面(804),止推轴承(7)安装于锁止滑套(8)的内部;弹簧(6)安装在锁止滑套(8)与节流驱动滑套(9)之间,弹簧(6)在定位套筒(3)以及锁止滑套(8)作用下实现轴向定位,所述内层结构还包括通过螺纹与自锁套筒(12)连接的下接头(11)和安装于自锁套筒(12)与下接头(11)之间的支撑块Ⅱ(10),该深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀的外层结构由外管下接头(13)和外管上接头(14)组成,外管下接头(13)与外管上接头(14)通过螺纹连接,外管上接头(14)通过轴肩定位,在支撑块Ⅰ(2)作用下实现轴向定位,外管下接头(13)通过轴肩定位,在支撑块Ⅱ(10)作用下实现轴向定位。
2.根据权利要求1所述的深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀,其特征在于,所述定位套筒(3)的上部设有用于与上接头(1)连接的外螺纹(301)及定位轴肩Ⅰ(302),所述定位套筒(3)的内部设有轴向流道(303)。
3.根据权利要求1所述的深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀,其特征在于,所述封堵头(4)的下部设有外螺纹(401),所述封堵头(4)的上部设有密封圈槽Ⅲ(402)和密封圈槽Ⅳ(403)。
说明书 :
深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀
技术领域
背景技术
物资源,其大多储藏在深海海域中,在进行海洋钻井时,经常会遇到深水钻井作业压力窗口
狭窄、易漏产层、海床疏松表层安全钻进及海底浅层水合物层漏失压力低等难题,而双层管
双梯度钻井技术因其特殊的井底压力调节方式有望解决上述难题。
失及环境污染。为了有效避免上述情况发生,需要针对双层管的结构设计一种井下防喷装
置,实现对井喷等危险工况的快速响应与控制,从而保障深水天然气水合物双层管开发安
全作业。
管通道进行封堵。
情况。
发明内容
通过节流驱动滑套的循环介质的流量的不同,从而在节流驱动滑套节流处产生的压力差为
驱动力调整节流驱动滑套位置,进而调整锁止滑套的位置,以此关闭井下自锁式安全阀,因
此在发生井喷等危险事故时,该井下自锁式安全阀能够自动关闭,可实现环空通道、双层管
内管通道的同时封堵,解决了传统防喷装置需要手动开启的问题;该井下自锁式安全阀对
双层管内管通道、环空通道均采用插入式封堵结构,不会因为冲蚀而失效,在发生井涌、井
喷时能够有效开启,实现对两通道的封堵;解决了传统锥阀、球阀易受冲蚀失效、易被岩屑
卡死无法开启的问题;该井下自锁式安全阀设有锁止滑套、自锁套筒、止推轴承,当时井喷,
两通道完成封堵之后,在自锁机构的工作下,节流驱动滑套不会因为井底压力波动而上下
移动,导致封堵失效,解决了现有防喷装置会应井底压力波动而出现防喷装置时开时闭的
问题。
定位套筒之间、通过轴肩定位,节流驱动滑套安装在定位套筒与自锁套筒之间,且节流驱动
滑套上的推块凸起与自锁套筒上自锁导向槽端面重合,节流驱动滑套与定位套筒以及自锁
套筒之间为间隙配合;封堵头通过螺纹连接在滑套上端,锁止滑套安装在定位套筒与自锁
套筒之间,锁止滑套在节流驱动滑套以及定位套筒作用下实现轴向固定;止推轴承安装于
锁止滑套内部弹簧安装在止推轴承与节流驱动滑套之间,弹簧在定位套筒以及锁止滑套作
用下实现轴向定位;下接头通过螺纹与自锁套筒连接,支撑块Ⅱ安装于自锁套筒与下接头
之间、通过轴肩定位,至此该井下自锁式安全阀的内层结构组装完毕,该井下自锁式安全阀
的外层结构由外管下接头、外管上接头组成,外管下接头与外管上接头通过螺纹连接组成
该井下防喷装置外壳体,外管上接头通过轴肩定位,在支撑块Ⅰ作用下实现轴向定位,外管
下接头通过轴肩定位,在支撑块Ⅱ作用下实现轴向定位。
自锁斜面。
道的封堵
变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
轴承;8、锁止滑套;801、上部设有密封圈槽Ⅰ;802、密封圈槽Ⅱ;803、自锁导向块;804、自锁
斜面;9、节流驱动滑套;901、过流通道;902、螺纹通孔;903、密封圈槽Ⅴ;904、节流口;905、
推块凸起;906、斜面导向槽;10、支撑块Ⅱ;11、下接头;12、自锁套筒;1201、外螺纹;1202、定
位轴肩Ⅱ;1203、锁定导向槽;1204、自锁导向斜面;13、外管下接头;14、外管上接头。
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和
操作,因此不能理解为对本发明的限制。
是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的
技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
含义。
材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示
意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
套9、支撑块Ⅱ10、下接头11、自锁套筒12、外管下接头13、外管上接头14;内层结构包括上接
头1、通过螺纹与上接头1连接的定位套筒3,安装于上接头1与定位套筒3之间的支撑块Ⅰ2,
节流驱动滑套9安装在定位套筒3与自锁套筒12之间,节流驱动滑套9与定位套筒3以及自锁
套筒12之间为间隙配合;封堵头4通过螺纹连接在节流驱动滑套9上端,锁止滑套8安装在定
位套筒3与自锁套筒12之间,锁止滑套8在节流驱动滑套9以及定位套筒3作用下实现轴向固
定,止推轴承7安装于锁止滑套8内部;弹簧6安装在锁止滑套8与节流驱动滑套9之间,弹簧6
在定位套筒3以及锁止滑套8作用下实现轴向定位,内层结构还包括通过螺纹与自锁套筒12
连接的下接头11,安装于自锁套筒12与下接头11之间的支撑块Ⅱ10,最后外管下接头13与
外管上接头14通过螺纹连接组成该井下防喷装置外壳体。
道,流入该井下防喷装置下部所连接的双层钻杆环空直至井底,经过底部钻头后钻井液携
带岩屑从内管通道返回,携带岩屑的钻井液通过该井下自锁式安全阀的节流驱动滑套9节
流口904时,在节流口904处由于过流通道逐渐变小,节流口904大径端压力大于节流口小径
端压力,两端的压力差在节流口904处产生向上的推力,由于安装时弹簧6存在预紧力,节流
驱动滑套9以及锁止滑套8不会被推动,该井下防喷装置将保持开启状态,钻井液携带岩屑
从内管通道返回至地面泥浆系统。
904时,在在节流口904处由于过流通道逐渐变小,节流口904大径端压力大于节流口小径端
压力,两端的压力差在节流口处904产生向上的推力,此时推力足以克服弹簧6的预紧力,推
动节流驱动滑套9轴向移动,同时节流驱动滑套9上的推块凸起905,推动锁止滑套8沿轴向
移动,锁止滑套8上的自锁导向块803沿着自锁套筒12上的锁定导向槽1203移动,直到封堵
头4完全插入定位套筒3的轴向流道303、锁止滑套8上的密封圈槽Ⅰ801、密封圈槽Ⅱ802插入
定位套筒3与外管上接头14的环空中,此时环空通道与双层管内管通道被封堵;同时自锁导
向块803沿轴向移动离开锁定导向槽1203,自锁斜面804沿节流驱动滑套9上的斜面导向槽
906移动至自锁导向斜面1204上、止推轴承7随着锁止滑套8的移动转动一定角度,最终自锁
斜面804移动至自锁导向斜面1204底端;在自锁导向斜面1204、定位套筒3、弹簧6的作用下
实现轴向固定、此时自锁机构完成动作,实现自锁功能;至此双层管井下自锁式安全阀从开
启状态转为关闭状态。
上的推力,推力克服弹簧的预紧力,推动节流驱动滑套沿轴向运动,直到封堵头完全插入定
位套筒的轴向流道、锁止滑套上的密封圈槽Ⅰ、密封圈槽Ⅱ插入定位套筒与外管上接头的环
空中,此时自锁结构完成动作,实现自锁功能。至此井底流体不能再通过双层管两处通道向
上涌出,双层管井下自锁式安全阀由开到闭的状态转换完成。
出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。