CN104110228B - 钻杆用防沙旁通阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻杆用防沙旁通阀装置，包括阀体和阀芯，阀体下部设有外圆锥螺纹接头，内部设有通孔，通孔上部设有内圆锥螺纹接头，阀芯与阀体相邻的一面为斜面Ⅰ，其下端设有限位平面Ⅰ，阀体内部设有水平孔，水平孔末端设置有限位突起Ⅰ，水平孔内部设有弹簧以及复位块，复位块位于水平孔端部，一端与弹簧连接一端为斜Ⅱ与阀芯靠近，与连接弹簧的一端设置有限位突起Ⅱ，限位突起Ⅱ靠近限位突起Ⅰ的一端有密封橡胶，水平孔下端还设有限位水平面Ⅱ。本结构使回流液中的泥沙无法进入水平孔锈蚀堵塞弹簧，且通过斜面将垂直运动转化为水平运动，减小的弹簧的压缩量，防止弹簧被过度压缩，提高了弹簧的使用寿命，提高了整个旁通阀的使用寿命。

Description

钻杆用防沙旁通阀装置

技术领域

本发明涉及螺杆钻具领域，具体地，涉及一种钻杆用防沙旁通阀装置。

背景技术

在石油和天然气行业需要使用大量的螺杆钻具。螺杆钻具由四大部分组成，分别是旁通阀、马达、万向轴以及传动轴。现有的旁通阀是螺杆钻具的辅助部件，安装在螺杆钻具的在上端，它的作用首先是连接钻铤和扶正器接头，其二是当开泵时钻井液带压流经旁通阀内通孔时，旁通阀阀芯自行向下垂直运动直到关闭，钻井液用于驱动螺杆钻具工作和循环；在停泵时使旁通阀内通孔空间与环空连通，即为悬于井内的钻柱四周的空间，环空外壁也可以是外径更大的管柱，有时候被称为环形空间。冷却液流向环空，避免起下钻和更换钻头时钻柱内的钻井液溢出。

现有的旁通阀工作原理：工作时，阀关闭，泵开启，钻井液迫使阀芯向下运动，压缩弹簧，阀芯堵住阀体上的孔，该孔通向环空，使钻井液下流。停止工作时，阀开启，泵关闭，由于没有钻井液的压力，在弹簧的作用下，阀芯向上运动，使阀体上的孔连通钻杆内部空间与环空。阀体上有的孔还设置有过滤板，用于过滤异物。

现有旁通阀的缺点在于：钻井液压力过大时，弹簧被过度压缩，超出其弹簧极限，导致弹簧失效，且反复的高强度压缩弹簧容易产生金属疲劳使得弹簧失效；停泵时井内的钻井液里的泥沙容易进入水平孔内，导致弹簧易锈蚀易堵塞，从而影响弹簧的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻杆用防沙旁通阀装置，克服因停泵时回流的钻井液中的泥沙进入水平孔内导致弹簧易锈蚀和堵塞的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：钻杆用防沙旁通阀装置，包括阀体和阀芯，阀体下端设有外圆锥螺纹接头，阀体内部设有通孔，通孔上部设有内圆锥螺纹接头，阀芯与阀体相邻的一面为斜面Ⅰ，斜面Ⅰ下端设置有限位平面Ⅰ，阀体内部开设有水平孔，水平孔末端设置有限位突起Ⅰ，水平孔内部设有弹簧、以及与弹簧连接的复位块，复位块位于水平孔端部，复位块一端为平面与弹簧连接，另一端为斜Ⅱ与阀芯配合，复位块与弹簧连接的一端设置有限位突起Ⅱ，限位突起Ⅱ靠近限位突起Ⅰ的一端设置有密封橡胶，水平孔下端还设置有限位水平面Ⅱ。

外圆锥螺纹接头即在阀体下端外圆周面接触环空处开设的螺纹连接头，用于连接钻铤，内圆锥螺纹接头即阀体上端内圆周面接触内部通孔处开设的螺纹连接头，用于连接钻杆，斜面Ⅰ为上端大下端小的环形切面，该切面相当于一个上底长下底短的等腰梯形绕中心轴旋转而成，斜面Ⅱ为上端小下端大的环形切面，该切面相当于一个上底短下底长的等腰梯形绕中心轴旋转而成，斜面Ⅰ与斜面Ⅱ相互平行，限位平面Ⅰ为开设在阀芯外壁的水平环形切面，限位平面Ⅱ为开设在阀体内壁的水平环形切面，限位平面Ⅰ和限位平面Ⅱ相互平行且垂直方向有重叠部分，水平孔为环形水平孔且开孔指向通孔，在环形水平孔内***弹簧，再在弹簧上安装环形复位块，环形复位块上开设有斜面Ⅱ，限位突起Ⅰ为开设在水平孔靠近阀芯一端，其为环形结构且该花形结构上下距离较水平孔的环形结构窄，限位突起Ⅱ为复位块处于水平孔端部的环形结构，该环形结构上下距离较复位块宽，限位突起Ⅰ和限位突起Ⅱ在水平方向相互平行且重叠，当弹簧回复时，限位突起Ⅰ和限位突起Ⅱ靠近时挤压之间的密封橡胶实现密封。

进一步地，内圆锥螺纹接头与阀芯之间的通孔内设置有筛板Ⅰ，钻井液内含有部分杂质，杂质积累多则会阀体内的通孔或者旁通孔，影响旁通阀整体的流通性，所需钻井液需除去杂质后方可进入通孔内，而钻井液经过筛板Ⅰ过滤后杂质较少，可减少对旁通阀的堵塞影响。

进一步地，阀体圆周面还设有与通孔连通的旁通孔，旁通孔内设有筛板Ⅱ，旁通孔内与通孔连接，外与环空连接，筛板Ⅱ的设置一方面当停泵时，钻井液流向环空时再次对钻井液进行过滤，避免杂质进入钻井内，另一方面防止环空内的杂质进入旁通阀内的通孔内。

进一步地，筛板Ⅱ设置为波浪形折叠结构，增加了过滤时的接触面积，使过滤更充分，进一步减少杂质含量。

当开泵时，阀体内通孔内注入钻井液时，钻井液开始挤压通孔内壁产生压力，由于压力的作用阀芯垂直向下运动，当阀芯向下运动到斜面Ⅰ与斜面Ⅱ接触并开始挤压时，复位块开始给弹簧施加一个水平作用力，阀芯继续向下运动，复位块开始慢慢挤压弹簧，弹簧由于受到复位块的挤压开始收缩使得复位块被阀芯顶入阀体内的水平孔中，直到限位水平面Ⅰ与限位水平面Ⅱ接触，关泵时，通孔内压力减小，弹簧开始恢复形变产生回复力，在弹簧回复力的作用下，复位块将阀芯向上顶直到弹簧形变回复完全，限位突起Ⅰ和限位突起Ⅱ接触，由于密封圈使得限位突起Ⅰ和限位突起Ⅱ之间连接紧密，从而使得泥沙无法进入水平孔内锈蚀和堵塞弹簧，

综上，本发明的有益效果是：

1、通过在限位突起Ⅱ上设置密封橡胶使得停泵时，弹簧回复后，限位突起Ⅰ和限位突起Ⅱ连接紧密，使得回流液中的泥沙无法进入水平孔锈蚀堵塞弹簧，提高了弹簧的使用寿命，即提高了整个旁通阀的使用寿命。

2、本结构通过斜面将垂直运动转化为水平运动，减小的弹簧的压缩量，从而防止弹簧被过度压缩，限位平面Ⅰ和限位平面Ⅱ对垂直运动的距离进行限制，进一步防止弹簧被过度压缩，使得弹簧的使用寿命提高，从而提高整个旁通阀的使用寿命。

3、由于设置有筛板Ⅰ和筛板Ⅱ，使得阀体内的通孔内的杂质减少，降低了旁通阀通孔堵塞的概率，同时也较少了钻井内的杂质含量，不仅提高了整个旁通阀的使用寿命，也减少了开采物质的杂质含量。

附图说明

图1是旁通阀的结构示意图；

图2是复位机构的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1—内圆锥螺纹接头；2—筛板Ⅰ；3—阀体；4—斜面Ⅰ；5—复位块；6—斜面Ⅱ；7—弹簧；8—水平孔；9—阀芯；10—限位平面Ⅰ；11—限位平面Ⅱ；12—筛板Ⅱ；13—旁通孔；14—外圆锥螺纹接头；15—限位突起Ⅰ；16—限位突起Ⅱ。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：如图1所示的钻杆用防沙旁通阀装置，包括阀体3和阀芯9，阀芯9位于阀体3内部，阀芯9与阀体3相邻的一面为斜面Ⅰ4，斜面Ⅰ4下端设置有限位平面Ⅰ10，阀体下部设有外圆锥螺纹接头14，用于连接钻铤；阀体3内部设置有水平孔8，水平孔8末端设置有限位突起Ⅰ15，水平孔8内部设有弹簧7以及与弹簧7连接的复位块5，复位块5一端为平面与弹簧7连接，另一端为斜面Ⅱ6与阀芯9上的斜面Ⅰ4相邻，复位块5与弹簧7连接的一端设置有限位突起Ⅱ16，限位突起Ⅱ靠近限位突起Ⅰ的一端设置有密封橡胶，阀体3上的水平孔8下端还设置有限位水平面Ⅱ11，如图2所示，图2为复位结构的结构示意图，当开泵时，向阀体3内部的通孔内注入钻井液，液体开始挤压通孔内壁产生压力，该压力作用于阀芯9使得阀芯9垂直向下运动，当阀芯9向下运动到斜面Ⅰ4与斜面Ⅱ6接触并开始挤压时，复位块5开始给弹簧7施加一个水平作用力，阀芯9继续向下垂直运动，复位块5开始慢慢挤压弹簧7，弹簧7由于受到复位块5的挤压开始收缩使得复位块5被阀芯9顶入阀体3内的水平孔8中，直到限位水平面Ⅰ10与限位水平面Ⅱ11接触，阀芯9则停止向下运动，弹簧7也停止压缩，阀芯9、复位块5与弹簧7达到一种平衡，关泵时，由于通孔内的压力减小，弹簧7开始恢复形变，产生一种回复恢复力，在弹簧7回复力的作用下，复位块5开始将将阀芯9慢慢向上顶，直到弹簧7的形变回复完全，限位突起Ⅰ15和限位突起Ⅱ16接触，由于密封圈使得限位突起Ⅰ15和限位突起Ⅱ16之间连接紧密，从而使得泥沙无法进入水平孔8内锈蚀和堵塞弹簧7，提高了弹簧的使用寿命；并且通过斜面将垂直运动转化为水平运动，减小的弹簧7的压缩量，从而防止弹簧7被过度压缩，限位平面Ⅰ10和限位平面Ⅱ11对垂直运动的距离进行限制，进一步防止弹簧7被过度压缩，使得弹簧7的使用寿命提高，从而提高整个旁通阀的使用寿命；阀体3内部还设有通孔，通孔上部设有内圆锥螺纹接头1，用于连接钻杆。

内圆锥螺纹接头1与阀芯9之间的通孔内设置有筛板Ⅰ2，钻井液内含有部分杂质，杂质积累多则会阀体3内的通孔或者旁通孔13，影响旁通阀整体的流通性，所需钻井液需除去杂质后方可进入通孔内，而钻井液经过筛板Ⅰ2过滤后杂质较少，可减少对旁通阀的堵塞影响。

阀体3圆周面还设有与通孔连通的旁通孔13，旁通孔13内设有筛板Ⅱ12，筛板Ⅱ12的设计为波浪形折叠结构，该结构增加了过滤时的接触面积，使过滤更充分，旁通孔13内与通孔连接，外与环空连接，筛板Ⅱ12的设置一方面当停泵时，钻井液流向环空时再次对钻井液进行过滤，避免杂质进入钻井内，另一方面防止环空内的杂质进入旁通阀内的通孔内。

如上所述，可较好的实现本发明。

Claims (1)

1.钻杆用防沙旁通阀装置，包括阀体(3)和阀芯(9)，阀体(3)下端设有外圆锥螺纹接头(14)，所述阀体(3)内部设有通孔，通孔上端设有内圆锥螺纹接头(1)，其特征在于，所述阀芯(9)与阀体(3)相邻的一面为斜面Ⅰ(4)，斜面Ⅰ(4)下端设置有限位平面Ⅰ(10)，所述阀体(3)内部开设有水平孔(8)，水平孔(8)末端设置有限位突起Ⅰ(15)，水平孔(8)内部设有弹簧(7)、以及与弹簧(7)连接的复位块(5)，复位块(5)位于水平孔(8)端部，复位块(5)一端为平面与弹簧(7)连接，另一端为斜面Ⅱ(6)与阀芯(9)配合，复位块(5)与弹簧(7)连接的一端设置有限位突起Ⅱ(16)，限位突起Ⅱ(16)靠近限位突起Ⅰ(15)的一端设置有密封橡胶，所述水平孔(8)下端还设置有限位水平面Ⅱ(11)；所述内圆锥螺纹接头(1)与阀芯(9)之间的通孔内设置有筛板Ⅰ(2)；所述阀体(3)圆周面还设有与通孔连通的旁通孔(13)，旁通孔内设有筛板Ⅱ(12)；所述筛板Ⅱ(12)为波浪形折叠结构。