CN107152258A - 一种井漏控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井漏控制阀，包括外筒，中筒总成、球座总成、弹簧总成和中筒芯轴；所述中筒总成通过导向销连接于所述外筒内侧，所述球座总成通过过盈配合安装于所述中筒总成内侧上部，所述中筒芯轴通过螺纹连接于所述中筒总成下部，所述弹簧总成位于所述外筒与所述中筒芯轴之间的环空腔内。本发明可利用现场常用钻杆工具下入井内作业位置，当钻井过程中发生井漏时，通过投不同尺寸的开关球、隔离球打开或关闭旁通通道，实现堵漏功能，有效的保护了钻具组合底部螺杆钻具、旋转导向、MWD等精密工具，且该工具一趟钻中可实现多次堵漏作业。本发明结构简单、稳定性高、便于操作且制造成本低。

Description

一种井漏控制阀

技术领域

本发明涉及油田钻完井技术领域，特别涉及一种与石油钻杆工具配套使用的结构简单、便于操作且安全可靠的井漏控制阀。

背景技术

目前，常用的钻具组合底部需有螺杆钻具、旋转导向、MWD等精密工具，当遇到井漏地层时，需用堵漏材料进行堵漏作业，大颗粒的堵漏材料通过上述工具会将其损坏。需起钻重新下管柱，不但浪费大量作业时间，还容易出现井壁坍塌或井喷事故。通常解决方案为在钻具组合上方安装旁通循环阀让堵漏材料从钻具旁通进入环空，保障下部工具安全。目前，现有旁通循环阀技术主要有两种形式：一种为在需要进行堵漏时，通过投球堵住内通道，然后打压打开旁通循环通道，进行循环堵漏作业，作业完成后起钻重新修复旁通循环阀，这样做虽能进行堵漏作业但浪费了大量作业时间；另外一种为遥控式钻井旁通堵漏接头，通过开泵、停泵即可遥控该旁通接头开通，循环堵漏完毕再遥控关闭，但由于未进行投球，在旁通通道打开的同时，内通道依旧是开启的，堵漏剂仍有致使下部工具出现问题的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种井漏控制阀，实现了起、下钻时通过投不同尺寸的开关球、隔离球打开或关闭旁通通道进行多次堵漏作业，克服了现有旁通循环阀每次下入时只能进行一次堵漏作业或者存在堵漏风险的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种井漏控制阀，包括外筒，中筒总成、球座总成、弹簧总成和中筒芯轴；所述中筒总成位于所述外筒内侧中上部，包括中筒母螺纹段、中筒公螺纹段、内套中轴和第一挡环；所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段相互连接，并固定设置在所述外筒内侧，所述中筒母螺纹位于所述中筒公螺纹的上部；所述内套中轴位于所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段内侧并与所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段之间能相互运动，所述内套中轴的上部连接所述第一挡环，所述第一挡环位于所述中筒母螺纹段内侧；所述球座总成位于所述中筒总成内侧上部，包括相互连接的上球座、中球座和下球座；所述上球座和所述下球座通过过盈配合分别设置于所述内套中轴内侧上部；所述中筒芯轴位于所述外筒内侧并与所述外筒之间形成环空腔，所述中筒芯轴的上部连接于所述内套中轴的下部，所述中筒芯轴的下部外侧通过间隙配合设置有浮动活塞，所述中筒芯轴的底部连接有第二档环；所述弹簧总成位于所述环空腔内，包括与所述内套中轴下底面相接触的碟簧，和设置在所述碟簧上的垫片；所述外筒侧壁上设置有若干个与所述内套中轴相配合并限制其运动的导向销。

进一步的，所述外筒上部为锥形母螺纹，下部为锥形公螺纹；所述外筒的中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述导向销一一对应、用于安装导向销的螺纹孔，所述外筒的中上部侧壁上、位于每一个所述螺纹孔的正上方均开设有旁通孔。

进一步的，所述上球座和所述下球座均为上部敞口的圆筒状结构；所述中球座为圆筒状结构，其中部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述外筒上的旁通孔相对应的若干个旁通孔。

其中，所述上球座和所述下球座均采用聚氨酯材料或橡胶材料制成；所述中球座采用硬质合金材料制成。

进一步的，所述内套中轴为圆筒状结构，其上、下两侧分别设置有梯形母螺纹，其中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述中球座上的旁通孔一一对应的若干个通孔，其下部沿圆周方向设置有与所述导向销相配合的滑道。

其中，所述滑道由与所述导向销一一对应的若干个J型槽沿周向连通构成，所述J型槽包括轴向布置的长滑槽，和设置在所述长滑槽顶部、与轴线之间具有一角度布置的短滑槽，所述短滑槽与相邻J型槽的长滑槽相连通。

进一步的，所述中筒公螺纹段为圆筒状结构，其上部设置有公螺纹，其中部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒上的旁通孔一一对应的若干个通孔，其下部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒上的螺纹孔一一对应的若干个通孔。

进一步的，所述浮动活塞为圆筒状结构，其上下两侧外部设置有倒角，其中部内外两侧分别设置有O形圈。

本发明的有益效果是：本发明井漏控制阀可利用现场常用钻杆工具下入井内作业位置，当钻井过程中发生井漏时，通过投不同尺寸的开关球、隔离球打开或关闭旁通通道，实现堵漏功能，有效的保护了钻具组合底部螺杆钻具、旋转导向、MWD等精密工具，且本发明控制阀一趟钻中可实现多次堵漏作业。本发明结构简单、稳定性高、便于操作且制造成本低。

附图说明

图1：本发明整体结构示意图；

图2：本发明中筒总成和球座总成局部放大结构示意图；

图3：本发明弹簧总成和中筒芯轴局部放大结构示意图；

图4：本发明内套中轴上的滑道平面展开结构示意图。

附图标注：1、外筒；2、中筒母螺纹段；3、第一挡环；4、上球座；5、旁通孔；6、中筒公螺纹段；7、导向销；8、垫片；9、碟簧；10、浮动活塞；11、第二档环；12、开关球；13、隔离球；14、中球座；15、下球座；16、内套中轴；17、中筒芯轴；18、滑道；19、通孔；20、旁通孔；21、O形圈；22、长滑槽；23、短滑槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如附图1至图4所示，一种井漏控制阀，其上、下端扣型均为API标准扣型，包括外筒1，中筒总成、球座总成、弹簧总成和中筒芯轴17。

所述外筒1上部为锥形母螺纹，下部为锥形公螺纹；所述外筒1的中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有若干个螺纹孔，每个所述螺纹孔内均安装有与下述内套中轴16相配合并限制其运动的导向销7，所述导向销7***下述内套中轴16的滑道18内；所述外筒1的中上部侧壁上、位于每一个所述螺纹孔的正上方均开设有旁通孔5。

所述中筒总成位于所述外筒1内侧中上部，通过所述导向销7连接于所述外筒1内部，包括中筒母螺纹段2、中筒公螺纹段6、内套中轴16和第一挡环3。所述中筒母螺纹段2和所述中筒公螺纹段6相互连接，并固定设置在所述外筒1内侧，所述中筒母螺纹位于所述中筒公螺纹的上部；所述内套中轴16位于所述中筒母螺纹段2和所述中筒公螺纹段6内侧并与所述中筒母螺纹段2和所述中筒公螺纹段6之间能相互运动(上下移动和旋转)，所述内套中轴16的上部螺纹连接所述第一挡环3，所述第一挡环3位于所述中筒母螺纹段2内侧。其中，所述内套中轴16为圆筒状结构，其上、下两侧分别设置有梯形母螺纹，其中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与下述中球座14上的旁通孔20一一对应的若干个通孔19，其下部沿圆周方向设置有与所述导向销7相配合的滑道18；所述滑道18由与所述导向销7一一对应的若干个J型槽沿周向连通构成(即所述J型槽和所述导向销7的个数相同，每一个所述导向销7均同时滑动至所述J型槽的长滑槽22或短滑槽23)，所述J型槽包括轴向布置的长滑槽22，和设置在所述长滑槽22顶部、与轴线之间具有一定角度布置的短滑槽23，所述短滑槽23与相邻J型槽的长滑槽22相连通。所述中筒公螺纹段6为圆筒状结构，其上部设置有公螺纹，其中部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒1上的旁通孔5一一对应的若干个通孔，其下部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒1上的螺纹孔一一对应的若干个通孔。

所述球座总成位于所述中筒总成内侧上部，包括相互连接的上球座4、中球座14和下球座15；所述上球座4和所述下球座15通过过盈配合分别设置于所述内套中轴16内侧上部。所述上球座4和所述下球座15均为上部敞口的圆筒状结构；所述中球座14为圆筒状结构，其中部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述外筒1上的旁通孔5相对应的若干个旁通孔20。所述上球座4和所述下球座15均采用聚氨酯材料或橡胶材料等高弹性非金属材料制成；所述中球座14采用硬质合金材料制成。

所述中筒芯轴17位于所述外筒1内侧并与所述外筒1之间形成环空腔，所述中筒芯轴17的上部螺纹连接于所述内套中轴16的下部，所述中筒芯轴17的下部外侧通过间隙配合设置有浮动活塞10，所述中筒芯轴17的底部连接有第二档环11。其中，所述浮动活塞10为圆筒状结构，其上下两侧外部设置有大角度倒角，其中部内外两侧分别设置有O形圈21。

所述弹簧总成位于所述环空腔内，包括与所述内套中轴16下底面相接触的碟簧9，和设置在所述碟簧9上的垫片8，所述垫片8设置有3个，分别位于所述碟簧9的上部、中部和下部。作业时，投递作业球憋压带动中筒总成压缩弹簧总成使其储存能量，作业球通过球座总成后，依靠碟簧9储存能量实现内套中轴16外侧滑道18换向。

使用本发明控制阀下入到达指定位置需要进行堵漏作业时，首先投开关球12至上球座4，开泵憋压使球座总成带动中筒总成下移并压缩弹簧总成，滑道18换向、导向销7落入短滑槽23，此时，外筒1上的旁通孔5与内套中轴16上的通孔19和中球座14上的旁通孔20一一对齐，旁通通道打开；继续打压直至开关球12通过球座总成进入到井漏控制阀工具下面捕球器中；然后投隔离球13至下球座15，隔离内部通道，进行堵漏作业；待作业完毕后，再次投开关球12至上球座4，开泵憋压使球座总成带动中筒总成下移并压缩弹簧总成，滑道18再次换向、导向销7落入长滑槽22，旁通通道关闭，然后继续进行钻井作业。待再次遇到漏失底层时，重复上述动作，再次进行堵漏作业。

Claims (8)

1.一种井漏控制阀，其特征在于，包括外筒，中筒总成、球座总成、弹簧总成和中筒芯轴；

所述中筒总成位于所述外筒内侧中上部，包括中筒母螺纹段、中筒公螺纹段、内套中轴和第一挡环；所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段相互连接，并固定设置在所述外筒内侧，所述中筒母螺纹位于所述中筒公螺纹的上部；所述内套中轴位于所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段内侧并与所述中筒母螺纹段和所述中筒公螺纹段之间能相互运动，所述内套中轴的上部连接所述第一挡环，所述第一挡环位于所述中筒母螺纹段内侧；

所述球座总成位于所述中筒总成内侧上部，包括相互连接的上球座、中球座和下球座；所述上球座和所述下球座通过过盈配合分别设置于所述内套中轴内侧上部；

所述中筒芯轴位于所述外筒内侧并与所述外筒之间形成环空腔，所述中筒芯轴的上部连接于所述内套中轴的下部，所述中筒芯轴的下部外侧通过间隙配合设置有浮动活塞，所述中筒芯轴的底部连接有第二档环；

所述弹簧总成位于所述环空腔内，包括与所述内套中轴下底面相接触的碟簧，和设置在所述碟簧上的垫片；

所述外筒侧壁上设置有若干个与所述内套中轴相配合并限制其运动的导向销。

2.根据权利要求1所述的井漏控制阀，其特征在于，所述外筒上部为锥形母螺纹，下部为锥形公螺纹；所述外筒的中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述导向销一一对应、用于安装导向销的螺纹孔，所述外筒的中上部侧壁上、位于每一个所述螺纹孔的正上方均开设有旁通孔。

3.根据权利要求1所述的井漏控制阀，其特征在于，所述上球座和所述下球座均为上部敞口的圆筒状结构；所述中球座为圆筒状结构，其中部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述外筒上的旁通孔相对应的若干个旁通孔。

4.根据权利要求1或3所述的井漏控制阀，其特征在于，所述上球座和所述下球座均采用聚氨酯材料或橡胶材料制成；所述中球座采用硬质合金材料制成。

5.根据权利要求1所述的井漏控制阀，其特征在于，所述内套中轴为圆筒状结构，其上、下两侧分别设置有梯形母螺纹，其中上部侧壁上沿圆周方向均匀开设有与所述中球座上的旁通孔一一对应的若干个通孔，其下部沿圆周方向设置有与所述导向销相配合的滑道。

6.根据权利要求5所述的井漏控制阀，其特征在于，所述滑道由与所述导向销一一对应的若干个J型槽沿周向连通构成，所述J型槽包括轴向布置的长滑槽，和设置在所述长滑槽顶部、与轴线之间具有一角度布置的短滑槽，所述短滑槽与相邻J型槽的长滑槽相连通。

7.根据权利要求1所述的井漏控制阀，其特征在于，所述中筒公螺纹段为圆筒状结构，其上部设置有公螺纹，其中部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒上的旁通孔一一对应的若干个通孔，其下部侧壁上沿圆周方向设置有与所述外筒上的螺纹孔一一对应的若干个通孔。

8.根据权利要求1所述的井漏控制阀，其特征在于，所述浮动活塞为圆筒状结构，其上下两侧外部设置有倒角，其中部内外两侧分别设置有O形圈。