[发明专利]深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀

说明书

本发明公开了一种深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀，涉及深水天然气水合物双层管开采领域，该井下自锁式安全阀主要由上接头、下接头、定位套筒、自锁套筒，安装于定位套筒与自锁套筒之间的节流驱动滑套、自锁机构、安装于节流驱动滑套上的封堵头、安装于定位套筒及自锁套筒上的双层管扶正结构组成。其中自锁机构由自锁套筒、锁止滑套及止推轴承组成，双层管扶正结构由设有过流通道的支撑块组成。本发明可实现在井底发生井涌、井喷时该自锁式安全阀自动关闭；实现对双层管内外管环空通道，内管通道的同时封堵，保证双层管双梯度控压钻井的安全；实现对双层管内外管环空通道，内管通道的稳定封堵，避免井底压力波动对封堵效果的影响。

技术领域

本发明涉及深水天然气水合物双层管开采领域，具体涉及一种深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀。

背景技术

经过数年的勘探开发，陆地的石油资源开采状态已经接近饱和，向海洋寻求新的油气资源是世界油气开发的新的热点方向。而在我国南海蕴藏的丰富的油气及天然气水合物资源，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。

在深水天然气水合物双层管开发作业中，钻开浅层气和储层时等易发生井侵、溢流甚至井喷等危险工况，如果这些危险工况得不到及时控制，会造成重大人员伤亡、经济损失及环境污染。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。

而现有的针对双层管结构的防喷装置存在的问题有：

（1）防喷装置由一组分开的安全阀构成，分别对双层管环空通道，双层管内管通道进行封堵，且需要手动开启，因此当危险工况发生时，不能够同时对双层管环空、双层管内管通道进行封堵。

（2）传统封堵结构例如球阀，锥阀在正常钻进过程中长时间受到循环介质的冲蚀，其使用寿命、可靠性严重降低，且在危险工况出现时已出现被泥砂、岩屑卡死而无法开启的情况。

（3）现有针对双层管的防喷装置利用的是井喷时与正常钻进时的压力差作为驱动力，当井底压力波动时会导致防喷装置时开时闭，封堵效果较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明专利提供一种深海天然气水合物双层管开采井下自锁式安全阀，本发明运用流体节流效应设计节流驱动滑套，利用正常钻进与发生井喷事故时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。