一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置及方法，所述装置包括壳体和设置在壳体上的至少一组泄压组件，所述壳体包括依次相连且同轴设置的第一圆筒段、第二圆筒段和第三圆筒段，所述第一圆筒段和所述第三圆筒段的内径小于所述第二圆筒段的内径，所述第一圆筒段和第三圆筒段分别与深水油气井套管中的两根套管螺纹连接，使所述壳体与深水油气井的套管内部相通；所述泄压组件能够连通环空圈闭与深水油气井套管内部，使环空圈闭压力向深水油气井套管内部传递实现泄压，且所述泄压组件在泄压后能够复位，实现可恢复式泄压。本发明专利技术可重复地对深水油气井套管环空圈闭压力进行控制，保障完井开采过程中井筒安全，并有效减少人力物力浪费。有效减少人力物力浪费。有效减少人力物力浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置及方法


[0001]本专利技术涉及深水油气田开发
，特别涉及一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置及方法。

技术介绍

[0002]深水区域是全球油气资源的重要接替区，全球超过70％的油气资源蕴含在海洋之中，其中40％来自于深水区域。然而，深水油气资源地质结构复杂，油气资源勘探开发过程普遍面临着高温、高压、破裂压力低、安全密度窗口窄等诸多难题，使得固井水泥浆通常无法返至井口，因而在泥线以下井段形成密闭环空。在完井、测试及投产过程中，井底流至井口的高温流体通过管柱和环空流体沿径向传热，密闭的环空流体受热膨胀，导致环空圈闭压力上升，而深水水下井口无法实施泄压作业，如果圈闭压力超过套管屈服强度，将破坏井筒完整性，极大威胁深水油气井测试和开采安全。目前，工程上主要采用安装破裂盘和可牺牲套管技术来释放环空圈闭压力，但此类技术难以满足深水油气井全生命周期环空圈闭压力释放需要。因此，亟需一种能够有效释放环空圈闭压力并服役于深水油气井全生命周期开发过程的泄压装置及方法。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术旨在提供一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置及方法。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一方面，提供一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置，包括壳体和设置在所述壳体上的至少一组泄压组件，所述壳体包括依次相连且同轴设置的第一圆筒段、第二圆筒段和第三圆筒段，所述第一圆筒段和所述第三圆筒段的内径小于所述第二圆筒段的内径，所述第一圆筒段和所述第三圆筒段分别与深水油气井套管中的两根套管螺纹连接，使所述壳体与深水油气井套管内部相通；所述泄压组件能够连通环空圈闭与深水套管内部，使环空圈闭的压力向所述深水油气井套管内部传递实现泄压，且所述泄压组件在泄压后能够复位，实现可恢复式泄压。
[0006]作为优选，所述泄压组件包括沿所述壳体外表面轴向设置的工具主体，所述工具主体内设有主流体通道一、主流体通道二、主流体通道三、主流体通道四，所述主流体通道一内设有泄压控制机构，所述主流体通道二内设有活塞一，所述主流体通道三内设有活塞二，所述工具主体上设有泄压孔一与泄压孔二，所述泄压孔一连通环空圈闭与所述主流体通道一，所述泄压孔二贯穿所述第二圆筒段连通所述深水油气井套管内部与所述主流体通道四；
[0007]所述主流体通道一纵向贯穿所述工具主体，所述主流体通道一的顶部设有堵头一，所述主流体通道一的底部设有堵头二；
[0008]所述主流体通道二平行设置在所述主流体通道一的左侧上部，且通过连接通道一
与所述主流体通道一相连通，所述连接通道一位于所述活塞一的下部；
[0009]所述主流体通道三平行设置在所述主流体通道一的右侧下部，且通过连接通道二与所述主流体通道一相连通，所述连接通道二位于所述活塞二的上部，所述主流体通道三的底部设有堵头三；
[0010]所述主流体通道四平行设置在所述主流体通道三的右侧，且所述主流体通道四的下部通过连接通道三与所述主流体通道三相连通，所述连接通道三位于所述活塞二的下部，所述主流体通道四的上部通过连接通道四与所述主流体通道一相连通，所述连接通道四与所述泄压孔一处于同一水平面上，所述主流体通道四的底部设有堵头四；
[0011]所述泄压控制机构包括旋转杆和活塞三，所述旋转杆包括从上至下依次相连且外径依次减小的圆柱段一、圆柱段二和圆柱段三，所述圆柱段一的外径与所述主流体通道一的内径相匹配，所述圆柱段二外表面套设有导向套筒，所述导向套筒的长度小于所述圆柱段二的长度，所述导向套筒中部设有环绕所述导向套筒一周的导向槽，所述导向槽使所述导向套筒分离为上导向套筒与下导向套筒，所述上导向套筒与所述下导向套筒之间通过设置在导向套筒外表面的限位支撑杆相连，所述上导向套筒的下表面包括首尾相连的垂直面和曲面，所述下导向套筒的上表面包括首尾相连的第一上表面和第二上表面，所述第一上表面为向下倾斜的曲面或倾斜面，所述第一上表面的起始端正对所述上导向套筒的垂直面；所述圆柱段二上设有径向贯穿所述圆柱段二的通孔，所述通孔内设有导向杆，所述导向杆的长度大于所述圆柱段二的外径且小于等于所述导向套筒的外径，所述导向杆凸出所述圆柱段二的一端位于所述导向槽内；
[0012]所述导向套筒之下的圆柱段二上设有弧形泄压腔，所述弧形泄压腔的弧度大于所述泄压孔一与所述连接通道四之间的夹角，使得所述旋转杆旋转后能够连通所述泄压孔一与所述连接通道四，实现环空圈闭向深水套管内部泄压；
[0013]所述圆柱段三外表面套设有碟簧组，所述活塞三与所述碟簧组抵接，且所述活塞三的顶部设有用于容纳所述圆柱段三的限位槽；
[0014]所述旋转杆顶部所处的水平面低于所述连接通道一所处的水平面，所述活塞三底部所处的水平面高于所述连接通道二所处的水平面，且所述连接通道一连通的主流体通道一和所述主流体通道二内，以及所述连接通道二连通的主流体通道一和所述主流体通道三内均设有液压油。
[0015]作为优选，所述下导向套筒的第二上表面包括依次首尾相连的第一垂直面、水平面、第二垂直面、曲面，所述第一垂直面的起始端与所述第一上表面的下端相连。
[0016]作为优选，所述第一上表面为凹形面，且所述凹形面左端所处的水平面低于所述凹形面右端所处的水平面，所述凹形面的左端与所述第二上表面的起始端相连，所述凹形面的右端与所述第二上表面的末端相连。
[0017]作为优选，所述第二垂直面的底部与所述水平面的顶部相连。
[0018]作为优选，所述第二上表面的曲面为倾斜面。
[0019]作为优选，所述活塞一、活塞二、活塞三、圆柱段一上设有至少一个环形凹槽，所述弧形泄压腔上下两端的圆柱段二上分别设有至少一个环形凹槽，所述环形凹槽内设有密封圈。
[0020]作为优选，所述泄压组件设置多个，且多个所述泄压组件均匀分布在所述壳体上。
[0021]另一方面，还提供一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压方法，采用上述任意一项所述的释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置进行泄压；
[0022]环空圈闭内的流体从所述主流体通道二的顶部进入所述主流体通道二，所述深水油气井套管内部的流体通过所述泄压孔二进入所述主流体通道四和连接通道四，并通过所述连接通道三进入所述主流体通道三；
[0023]初始状态时，所述旋转杆封堵所述泄压孔一和/或所述连接通道四；
[0024]当环空圈闭内流体的压力大于深水套管内流体的压力，且压力差大于泄压阈值时，所述主流体通道二内的活塞向下移动，通过所述主流体通道二与所述主流体通道一内的液压油传递压力，使所述旋转杆下移，所述导向套筒固定，所述导向杆顺着所述垂直面下移，然后顺着所述曲面旋转恢复；在导向杆旋转过程中，带动旋转杆旋转，使所述弧形泄压腔连通所述泄压孔一和所述连接通道四，使环空圈闭的压力向深水套管内部传递，实现泄压。
[0025]作为优选，当压差P大于F时，所述旋转杆开始旋转，所述F＝kx，其中k为所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体上的至少一组泄压组件，所述壳体包括依次相连且同轴设置的第一圆筒段、第二圆筒段和第三圆筒段，所述第一圆筒段和所述第三圆筒段的内径小于所述第二圆筒段的内径，所述第一圆筒段和所述第三圆筒段分别与深水油气井套管中的两根套管螺纹连接，使所述壳体与深水油气井套管内部相通；所述泄压组件能够连通环空圈闭与深水套管内部，使环空圈闭的压力向所述深水油气井套管内部传递实现泄压，且所述泄压组件在泄压后能够复位，实现可恢复式泄压。2.根据权利要求1所述的释放套管环空圈闭压力的可恢复式泄压装置，其特征在于，所述泄压组件包括沿所述壳体外表面轴向设置的工具主体，所述工具主体内设有主流体通道一、主流体通道二、主流体通道三、主流体通道四，所述主流体通道一内设有泄压控制机构，所述主流体通道二内设有活塞一，所述主流体通道三内设有活塞二，所述工具主体上设有泄压孔一与泄压孔二，所述泄压孔一连通环空圈闭与所述主流体通道一，所述泄压孔二贯穿所述第二圆筒段连通所述深水油气井套管内部与所述主流体通道四；所述主流体通道一纵向贯穿所述工具主体，所述主流体通道一的顶部设有堵头一，所述主流体通道一的底部设有堵头二；所述主流体通道二平行设置在所述主流体通道一的左侧上部，且通过连接通道一与所述主流体通道一相连通，所述连接通道一位于所述活塞一的下部；所述主流体通道三平行设置在所述主流体通道一的右侧下部，且通过连接通道二与所述主流体通道一相连通，所述连接通道二位于所述活塞二的上部，所述主流体通道三的底部设有堵头三；所述主流体通道四平行设置在所述主流体通道三的右侧，且所述主流体通道四的下部通过连接通道三与所述主流体通道三相连通，所述连接通道三位于所述活塞二的下部，所述主流体通道四的上部通过连接通道四与所述主流体通道一相连通，所述连接通道四与所述泄压孔一处于同一水平面上，所述主流体通道四的底部设有堵头四；所述泄压控制机构包括旋转杆和活塞三，所述旋转杆包括从上至下依次相连且外径依次减小的圆柱段一、圆柱段二和圆柱段三，所述圆柱段一的外径与所述主流体通道一的内径相匹配，所述圆柱段二外表面套设有导向套筒，所述导向套筒的长度小于所述圆柱段二的长度，所述导向套筒中部设有环绕所述导向套筒一周的导向槽，所述导向槽使所述导向套筒分离为上导向套筒与下导向套筒，所述上导向套筒与所述下导向套筒之间通过设置在导向套筒外表面的限位支撑杆相连，所述上导向套筒的下表面包括首尾相连的垂直面和曲面，所述下导向套筒的上表面包括首尾相连的第一上表面和第二上表面，所述第一上表面为向下倾斜的曲面或倾斜面，所述第一上表面的起始端正对所述上导向套筒的垂直面；所述圆柱段二上设有径向贯穿所述圆柱段二的通孔，所述通孔内设有导向杆，所述导向杆的长度大于所述圆柱段二的外径且小于等于所述导向套筒的外径，所述导向杆凸出所述圆柱段二的一端位于所述导向槽内；所述导向套筒之下的圆柱段二上设有弧形泄压腔，所述弧形泄压腔的弧度大于所述泄压孔一与所述连接通道四之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔希澎，刘阳，马天寿，向幸运，黄金，唐宜家，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：