CN103615206B - 钻井用浮球式连续循环连接短节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻井用浮球式连续循环连接短节，包括短节基体，短节基体的侧壁上开设连接孔，还包括上基体、密封球体、挡环及下基体；上基体固定设置于短节基体内侧壁上、且沿竖直方向开设有开口；下基体固定设置于短节基体内侧壁上、且开设有第一空腔及连通第一空腔的通孔，第一空腔的下端封闭，连接孔与通孔相对应；挡环侧壁上设置漏孔，挡环上端连接上基体、且下端连接于下基体上，且挡环的内腔上下端分别连通开口及第一空腔；密封球体设置于挡环内，密封球体的直径小于挡环的直径，且大于开口及第一空腔的直径；短节基体的内侧壁与挡环及下基体之间还设置有连通开口及短节基体下端的通道。本发明密封性好，结构简单、稳定性高。

Description

钻井用浮球式连续循环连接短节

技术领域

本发明涉及石油、天然气钻井设备的配套装置，尤其涉及一种钻井用浮球式连续循环连接短节。

背景技术

钻井的根本目的是采用破岩钻井工具，破碎底层岩石，为开发地下资源形成通道，钻井过程中喷、漏、塌、卡等井下复杂情况，仍是当前钻井技术最基础和最根本的问题。在钻井作业中，连接单根或者立柱的过程中需要停泵3-5分钟，在这段时间泥浆循环会停止，泥浆的短暂停止可能造成大块地岩屑的下落而埋住钻头，很可能造成卡钻事故，此外，钻井时的保持井内的稳定性也是个突出的问题，例如，钻井中造成环空中动态压差，导致钻井液循环漏失，而且井底压力下降，有时会引起井涌，在循环恢复时井底压力突增对敏感性地层可能引起循环漏失。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种结构简单、稳定性更好的钻井用浮球式连续循环连接短节。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种钻井用浮球式连续循环连接短节，包括短节基体，所述短节基体的侧壁上开设连接孔，还包括上基体、密封球体、挡环及下基体；

所述上基体固定设置于所述短节基体内侧壁上、且沿竖直方向开设有开口；

所述下基体固定设置于所述短节基体内侧壁上、且开设有第一空腔及连通第一空腔的通孔，所述第一空腔的下端封闭，所述连接孔与所述通孔相对应；

所述挡环侧壁上设置漏孔，所述挡环上端连接所述上基体、且下端连接所述下基体上，且所述挡环的内腔上下端分别连通所述开口及所述第一空腔；

所述密封球体设置于所述挡环内，所述密封球体的直径小于所述挡环的直径，且大于所述开口及第一空腔的直径；

所述短节基体的内侧壁与所述挡环及下基体之间还设置有连通开口及短节基体下端的通道。

其中，所述第一空腔的外侧设置第二空腔，所述挡环与所述短节基体内侧壁之间有间隙，所述第二空腔两端开放且上端与所述间隙相连通，所述挡环的下端支撑在所述下基体上端，所述间隙及所述第二空腔构成所述通道。

其中，所述挡环及下基体与短节基体的内侧壁之间有间隙，该间隙构成所述通道。

其中，所述开口下端及第一空腔的上端设置有与所述球面型凸起相适配的凹陷结构。

其中，所述连接孔及通孔上设置有堵头。

其中，所述堵头包括堵头主体及卡环，所述堵头主体与所述卡环相适配，所述卡环插接在所述通孔及连接孔上，且所述堵头主体插接在所述卡环内。

其中，所述上基体***、沿周向开设凹槽，所述凹槽内设置有密封圈，所述上基体通过密封圈密封连接在所述短节基体内。

其中，所述短节基体内、上基体的上方及下基体的下方分别设置有固定环及弹性密封件。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的，本发明在短节基体内侧壁与挡环及下基体之间设置通道，密封球体设置在挡环内，该密封球体的直径与挡环及第一空腔的直径相适配，在该挡环上还设置漏孔，在短节基体上端连接泥浆液或者钻井液输送装置后，泥浆液或者钻井液通过开口，给密封球体向下的压力，密封球体堵住其下端的第一空腔的上端口，此时，开口与通道通过漏孔连通，泥浆液或者钻井液从漏孔流出并沿通道下行，之后从短节基体的下端流出，主循环得以形成。当需要连接其他泥浆液或者钻井液输送装置时，打开堵头并通过连接孔连接输送装置，泥浆液或者钻井液通过下基体的第一空腔上行，顶压密封球体，当侧循环泥浆对密封球体的压力大于主循环中压力时，密封球体上行，在一定压力作用下使密封球体堵住开口，即与上基体密封，此时第一空腔及通道通过漏孔连通，泥浆或钻井液沿该线路下行，侧循环得以形成。该发明中主循环和侧循环两者相互配合，使得从短节基体内下行的泥浆液或者钻井液的流量不会产生较大变换，可提高钻井过程中的压力稳定性。而且短节上不设置阀门，结构简单，操作方便，通过主循环与侧循环的交替，实现连续循环钻井。

此外，采用密封球体的结构，开口下端设置有与密封球体相适配的凹陷结构，采用该球面型设计，使得对中性更强，密封效果更好，而且耐高压及稳定性效果更好。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的剖视图。

标号说明：

1、短节基体；2、弹性密封件；3、固定环；4、卡环；5、上基体；51、开口；6、密封球体；7、挡环；71、漏孔；72、通道；8、堵头主体；9、下基体；91、第一空腔；92、第二空腔；100、密封圈。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，该钻井用浮球式连续循环短节，包括短节基体1，该短节基体1的侧壁上开设连接孔，还包括上基体5、密封球体6、挡环7及下基体9；

该上基体5固定设置于短节基体1内侧壁上、且沿竖直方向开设有开口51；

该下基体9固定设置于短节基体1内侧壁上、且开设有第一空腔91及连通第一空腔91的通孔，第一空腔91的下端封闭，连接孔与通孔相对应；

挡环7侧壁上设置漏孔71，挡环7上端连接上基体5、且下端连接于下基体9上，且挡环7的内腔上下端分别连通开口51及第一空腔91；

密封球体6设置于挡环7内，密封球体6的直径小于挡环7的直径，且大于开口51及第一空腔91的直径；

该短节基体1的内侧壁与挡环7及下基体9之间还设置有连通开口51及短节基体1下端的通道72。

本实施例中，短节基体1内侧壁与挡环7及下基体之间设置通道72，密封球体6设置在挡环7内，该密封球体6的直径与挡环7及第一空腔91的直径相适配，在该挡环7上还设置漏孔71，在短节基体1上端连接泥浆液或者钻井液输送装置后，泥浆液或者钻井液通过上基体5的开口51流入，并给密封球体6向下的压力，密封球体6堵住其下端的第一空腔91的上端口，与通道72通过漏孔71连通，泥浆液或者钻井液从漏孔71流出并沿通道72下行，之后从短节基体1的下端流出，主循环得以形成，而短节基体1的下端连接钻杆，泥浆液就能够顺着钻杆继续下行；当接单根时主循环将被迫停止，这时需要连接其他泥浆液或者钻井液输送装置，打开堵头并通过连接孔连接泥浆输送装置，泥浆液通过下基体9的第一空腔91上行，当侧循环泥浆对密封球体6的压力大于主循环中压力时，密封球体6上行，在一定压力作用下使密封球体6堵住开口51，即与上基体5密封，此时第一空腔91及通道72通过漏孔71连通，侧循环得以形成。该发明中主循环和侧循环两者相互配合，使得从短节基体1内下行的泥浆液或者钻井液的流量不会产生较大变换，可提高钻井过程中的压力稳定性。而且短节上不设置阀门，结构简单，操作方便，通过主循环与侧循环的交替，实现连续循环钻井。

进一步地，在本实施例中，为达到更好的密封效果，开口51下端及第一空腔91的上端设置有与球面型凸起相适配的凹陷结构。采用该球面型设计，使得密封球体6对中性更强，密封球体6与开口51之间的密封效果更好，而且耐高压及稳定性效果更好。

优选地，第一空腔91的外侧设置第二空腔92，挡环7与短节基体1内侧壁之间有间隙，第二空腔92两端开放且上端与间隙相连通，挡环7的下端支撑在下基体9上，更具体地，挡环7是支撑在第一空腔91的侧壁上端，间隙及第二空腔92构成所述通道72。

本实施例中，在下基体9上设置采用大孔径设计，即设置第二空腔92，泥浆液或者钻井液下行通过该第二空腔92，主循环和侧循环两者相互配合，泥浆液或者钻井液得以迅速通过，从而使得从短节基体1内下行的泥浆液或者钻井液的流量不会产生较大变化，进一步稳提高了钻井过程中的压力稳定性。

在其他一些实施例中，作为另一种保证短节基体1内下行的泥浆液或者钻井液的流量不会产生较大变化的方案，该挡环7及下基体9与短节基体1的内侧壁之间留有间隙，该间隙即为通道72。

进一步，连接孔及通孔上设置有堵头。

优选地，该堵头包括堵头主体8及卡环4，堵头主体8与卡环4相适配，卡环4插接在通孔及连接孔上，且堵头主体8插接在卡环4内。

该卡环4为贯穿通孔及连接孔，将第一空腔91与短节基体1外侧连通，在钻井过程中，下基体9在泥浆液或钻井液压力作用下会旋转，该卡环4可有效防止下基体9的旋转，保证第一空腔91与短节基体1上的开口的连接性，堵头主体8插接在卡环4内，使用时只需将堵头主体8旋出，之后连接泥浆液或者钻井液输送装置即可。

本实施例中，为使上基体5更好的贴合短节基体1的内侧壁，上基体5***、沿周向开设凹槽，凹槽内设置有密封圈100，上基体5通过密封圈100密封连接在短节基体1内。该种结构可有效防止通道72内的泥浆液及钻井液进入上基体5及短节基体1内侧壁之间的缝隙中，提高密封性，延长上基体5及短节基体1的寿命，当然，为提高密封效果下基体9外侧也设置密封圈100，为提高密封球体6与挡环7之间的密封效果，在挡环7的上端设置密封垫。

另外，为使上基体5和下基体9更稳定的固定在短节基体1内，在该短节基体1内、上基体5的上方及下基体9的下方分别设置固定环3及弹性密封件2，增加了该连续循环短节的整体强度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种钻井用浮球式连续循环连接短节，包括短节基体，其特征在于，所述短节基体的侧壁上开设连接孔，还包括上基体、密封球体、挡环及下基体；

所述上基体固定设置于所述短节基体内侧壁上、且沿竖直方向开设有开口；

所述下基体固定设置于所述短节基体内侧壁上、且开设有第一空腔及连通第一空腔的通孔，所述第一空腔的下端封闭，所述连接孔与所述通孔相对应；

所述挡环侧壁上设置漏孔，所述挡环上端连接所述上基体、且下端连接所述下基体，且所述挡环的内腔上下端分别连通所述开口及所述第一空腔；

所述密封球体设置于所述挡环内，所述密封球体的直径小于所述挡环的直径，且大于所述开口及第一空腔的直径；

所述短节基体的内侧壁与所述挡环及下基体之间还设置有连通开口及短节基体下端的通道；

所述挡环与短节基体的内侧壁之间设有间隙。

2.根据权利要求1所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述第一空腔的外侧设置第二空腔，所述第二空腔两端开放且上端与所述间隙相连通，所述挡环的下端支撑在所述下基体上端，所述间隙及所述第二空腔构成所述通道。

3.根据权利要求1所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述开口下端及第一空腔的上端设置有与球面型凸起相适配的凹陷结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述连接孔及通孔上设置有堵头。

5.根据权利要求4所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述堵头包括堵头主体及卡环，所述堵头主体与所述卡环相适配，所述卡环插接在所述通孔及连接孔上，且所述堵头主体插接在所述卡环内。

6.根据权利要求1-3任一项所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述上基体***、沿周向开设凹槽，所述凹槽内设置有密封圈，所述上基体通过密封圈密封连接在所述短节基体内。

7.根据权利要求1-3任一项所述的钻井用浮球式连续循环连接短节，其特征在于：所述短节基体内、上基体的上方及下基体的下方分别设置固定环及弹性密封件。