[发明专利]可控摩阻式油管内防喷塞及防喷方法

说明书

技术领域

本发明属于石油天然气行业，涉及钻井及井下作业下钻过程中管柱内防喷技术，确切讲是可控摩阻式油管内防喷塞及防喷方法。

背景技术

在钻井或井下作业的起下钻过程中，会遇到井涌或井喷现象，通常在管柱顶端采用防喷旋塞，或在钻具的底部采用防喷挡板的方式进行预防和控制井喷，这两种方式都没有从根本上解决井涌或井喷及井口操作人员气体中毒的问题。

采用安装在管柱顶部的油管旋塞，当发生井涌或井喷时，在井内喷出液流的冲击下，就很难安装到井口上，往往使井失控，发生井喷事故。下钻过程中因油管畅开，井内液体中溶解有毒有害气体，致使井口操作人员发生气体中毒的人身伤害事故。

采用油管内防喷挡板，是在下钻时，提前与施工工具连接好后下入到井内，因油管底部是堵死的，入井时要排出大量的井内液体，压裂施工时，要灌入大量的清水，该防喷挡板的价格也高，并且要进行打挡板作业工艺，增加了工序，增加了施工成本，没有得到大量的推广应用。

而可投入式油管堵塞器对于直井而言，可以投到压裂施工钻具水力锚的顶部进行坐封，但当用大丛式井，亦即大斜度井上，该堵塞器投不下去，过不了液面，就会在液面坐封，有的过了液面，但到不了水力锚顶部，达不到设计防喷的工艺原理要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全性好、成本低、使用方便的可控摩阻式油管内防喷塞及防喷方法。

本发明的目的是这样实现的，可控摩阻式油管内防喷塞，其特征是：防喷塞体包括空腔壳体和连接在空腔壳体一端的单向阀快速接头，空腔壳体外形为长圆柱体，柱杆在空腔壳体中心轴线位置，中心轴线位置外侧为空腔体，空腔体与空腔壳体外壁之间有胶盘，胶盘内侧向内鼓肚，胶盘外侧与空腔壳体外壁有间隙，间隙内均布有直径为0.5-27mm的钢丝；使用时，单向阀快速接头连接气压或油压，通过单向阀快速接头向空腔体内充以气压或油压，调整空腔壳体外臂直径，保证井喷时不能将油管内的防喷塞体喷出井外。

所述通过单向阀快速接头向空腔体内充以气压或油压，调整摩察阻力的大小，是根据伯努利方程，沿程阻力的计算公式进行计算；因摩阻力要小于作用在油管壁上的压力，给塞子内充满的压力要根据防喷塞与油管的摩擦系数来确定，其值为井喷时的液流阻力×安全系数÷摩擦系数。

可控摩阻式油管内防喷塞的防喷方法：在下钻时，将可控摩阻式油管内防喷塞直接安装在油管内，当钻具一直向井内下入时，由于油套环空与油管是连通的，形成了U形管结构，下入钻具时，当可控摩阻式油管内防喷塞与油管的摩擦阻力大于套管内液体的回压时，套管内会排出几十米的液柱，管柱继续下入，油套环空形成压差，压差大于或等于油管内可控摩阻式油管内防喷塞与油管形成的摩擦阻力，此时可控摩阻式油管内防喷塞在压差的作用下，自动上浮，在井内将保持一定的高度。

当发生井喷时，液流会与油套环空形成液流摩阻，摩阻力会通过液体的传压作用，传压在可控摩阻式油管内防喷塞上将其向外顶出；当液流摩阻小于可控摩阻式油管内防喷塞与油管摩阻时，即使油套环空发生井喷也不会将可控摩阻式油管内防喷塞喷出井外；当井喷液流量增大，其液流摩阻大于可控摩阻式油管内防喷塞在油管内形成的摩阻时，则可能将可控摩阻式油管内防喷塞排出井外。

本发明的优点是：由于本发明通过单向阀快速接头向空腔体内充以气压或油压，单向阀快速接头连接气压或油压，通过单向阀快速接头向空腔体内充以气压或油压，调整空腔壳体外臂直径，达到调整摩察阻力的大小，调整摩察阻力根据伯努利方程，沿程阻力的计算公式进行计算。应用摩擦阻力系数为一常数这个特点，只要增加可控摩阻式油管内防喷塞对油管的压力，就可以调整摩擦力，根据井深及油套环空的面积，以及井喷的排量就可以计算出摩擦阻力。保证井喷时不能将油管内的防喷塞体喷出井外。

本发明所采取的原理和方法与以前的油管防喷塞不同，该油管内防喷器作用在油管内液体的液面上，既不是在油管的顶部也不在油管的下部，它是利用可调控摩擦阻力的油管塞。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的实施例结构示意图；

图2是本发明的工艺原理示意图。

图中：1、油管；2、环形防喷器；3、闸板防喷器；4、套管阀门；5、套管；6、油套环空；7、可控摩阻式油管内防喷塞；8、油套液位差；9、空腔壳体；10、单向阀快速接头；11、柱杆；12、胶盘；13、间隙；14、钢丝。

具体实施方式