一种用于保证钻井安全的装置、钻柱、钻井设备的制作方法

本技术涉及钻井作业，具体涉及一种用于保证钻井安全的装置、采用该装置的钻柱、采用该钻柱的钻井设备。

背景技术：

1、钻井作业中，使用涡轮钻具进行钻井的频率越来越高，而且在钻井时，为了减小对地层的泥浆污染，钻井使用欠平衡的方式越来越多，在上述条件下，使用涡轮钻具在钻井的过程中容易出现钻头附近管柱内部堵塞，从而无法实现井内液体循环，而且在起钻时，由于井筒内的体积减少会造成液面下降，从而出现井筒溢流、井涌、井喷的现象。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是解决现有涡轮钻具在钻井的过程中容易出现钻头附近管柱内部堵塞，从而无法实现井内液体循环，在起钻时由于井筒内的体积减少会造成液面下降，导致出现井筒溢流、井涌、井喷现象的问题，而提出一种用于保证钻井安全的装置、钻柱、钻井设备。

2、本实用新型所采用的技术方案是：

3、一种用于保证钻井安全的装置，其特殊之处在于：

4、包括沿轴向贯通的第一接头、第二接头以及活塞；

5、所述第二接头一端同轴密封设置在第一接头一端的内部，从而在第二接头端面形成卡接面；

6、所述第二接头一端内部设置有朝向第一接头且直径逐渐减小的第二台阶面与第三台阶面；

7、所述活塞外壁设置有第四台阶面，且第四台阶面对应的小径段沿其轴向的长度大于第二台阶面与第三台阶面之间的轴向距离；

8、所述活塞与第二接头内部之间密封连接，从而在第一接头、第二接头以及活塞内部形成流通通道，且活塞的小径段远离第一接头设置，活塞小径段的端面与第三台阶面贴合，从而在第二台阶面与第四台阶面之间形成环形腔，环形腔上设置有至少一个连通外部的通孔，通孔处设置有用于密封通孔的破裂盘；环形腔与通孔内均设置有液压油；

9、所述第二接头与活塞之间设置有受力可以断裂的连接件；

10、所述活塞位于环形腔靠近第一接头一侧的外部设置有弹性件，弹性件用于在连接件断裂后，与卡接面配合，对活塞的位置进行限位。

11、进一步地，所述第一接头一端内部设置有第一台阶面，第一台阶面沿径向的长度小于第二接头一端的壁厚，第二接头一端密封插设在第一接头一端，且第二接头一端端面的外侧与第一台阶面配合，从而在第二接头一端端面内侧形成所述卡接面。

12、进一步地，所述连接件为安全销，所述安全销一端与第二接头连接，另一端与活塞连接。

13、进一步地，所述弹性件为弹性垫圈。

14、进一步地，所述第二接头一端与第一接头一端通过第一o型密封圈密封连接；

15、所述活塞的大径段和小径段分别与第二接头内壁通过第二o型密封圈、第三o型密封圈密封连接。

16、进一步地，所述破裂盘通过压盖固定，所述压盖中部设置有与通孔同轴设置的贯通破裂孔。

17、进一步地，所述第二接头外部设置有第五台阶面，第五台阶面对应的小径段设置在第一接头内部，所述第一接头一端的端面与第五台阶面贴合。

18、本实用新型还提出一种用于钻井作业中保证钻井安全的钻柱，包括至少一个钻柱本体，其特殊之处在于：

19、所述钻柱本体一端同轴连接有至少一个上述用于保证钻井安全的装置，所述用于保证钻井安全的装置内部的流通通道与钻柱本体的内部连通。

20、本实用新型还提出一种钻井设备，包括钻柱，其特殊之处在于：所述钻柱采用上述用于钻井作业中保证钻井安全的钻柱。

21、本实用新型的有益效果是：

22、1、本实用新型中，通过设置的用于保证钻井安全的装置，在钻井作业中，将其安装在钻柱上，一旦出现钻柱下端堵塞，钻井无法实现循环，可在环控内加压开启此装置(可以通过外部加压的方式，使得破裂盘破裂，随后继续加压，使得连接件断裂，活塞移动，通过通孔打开连通钻柱内部与井内，实现井内与钻柱内部的液体循环)，保持井筒内液面稳定，不会出现由于无法循环导致的井筒溢流、井涌、井喷现象的发生。

23、2、本实用新型中，在用于保证钻井安全的装置开启后，不仅可进行反循环压井，也能进行正循环压井(调整加压的方向，从钻柱内部加压，实现了钻井中泥浆的正循环作业)。

24、3、本实用新型中，设置的用于保证钻井安全的装置可连接于任意钻柱本体之间，随钻柱本体一同下井进行钻井工作，钻柱结构不会由此改变，钻井流程不会由此改变。

25、4、本实用新型中，设置的用于保证钻井安全的装置可用于直井、斜井以及水平井的钻井作业中；可用于普通三牙轮钻头，涡轮钻具的钻井作业中，结构简单成本低，安全可靠。

26、5、本实用新型中，设置了第五台阶面，便于对第二接头与第一接头之间的安装进行定位。

27、6、本实用新型中，采用安全销作为连接件，便于控制加压的范围，保证在既定范围内，可以实现井内循环；通过设置的第一o型密封圈、第二o型密封圈、第三o型密封圈保证井内循环的可靠性以及安全性。

技术特征：

1.一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：所述第一接头(6)一端内部设置有第一台阶面(16)，第一台阶面(16)沿径向的长度小于第二接头(7)一端的壁厚，第二接头(7)一端密封插设在第一接头(6)一端，且第二接头(7)一端端面的外侧与第一台阶面(16)配合，从而在第二接头(7)一端端面内侧形成所述卡接面(9)。

3.根据权利要求2所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：所述连接件(4)为安全销，所述安全销一端与第二接头(7)连接，另一端与活塞(8)连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：所述弹性件(5)为弹性垫圈。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的一种用于保证钻井安全的装置，其特征在于：

8.一种用于保证钻井安全的钻柱，用于钻井作业中，包括至少一个钻柱本体，其特征在于：

9.一种钻井设备，包括钻柱，其特征在于：所述钻柱采用权利要求8所述的用于保证钻井安全的钻柱。

技术总结
本技术涉及用于保证钻井安全的装置、钻柱、钻井设备；解决现有涡轮钻具无法实现井内液体循环，在起钻时由于井筒内的体积减少会造成液面下降，导致出现井筒溢流、井涌、井喷现象的问题；装置包括沿轴向贯通的第一接头、第二接头、活塞；第二接头一端设置在第一接头一端内；第二接头一端内设置有第二台阶面与第三台阶面；活塞外设置有第四台阶面；活塞与第二接头之间密封连接，活塞小径段的端面与第三台阶面贴合，第二台阶面与第四台阶面之间形成环形腔，环形腔上有通孔，通孔处有破裂盘；环形腔与通孔内有液压油；第二接头与活塞之间有连接件；活塞外部有弹性件；本技术还提出基于上述装置的钻柱、钻井设备。

技术研发人员：杨帆,张继刚,解富强,曲维新,谢红宾,伦耀峰
受保护的技术使用者：宝鸡华油石油钻采设备有限公司
技术研发日：20230329
技术公布日：2024/1/14