CN108204219A - 一种无限次激活钻具旁通阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无限次激活钻具旁通阀，该无限次激活钻具旁通阀由芯轴、上接头、压缩弹簧、中部壳体、下部壳体、泄压孔板、泄压孔挡环、轴承座、推力球轴承、滑动阀、滑动槽、转位阀和固定销组成。当需要打开旁通时，通过增大泵的排量，推动滑动阀和转位阀压缩弹簧向下移动，使转位阀在滑动槽锯齿端面换位，被滑动槽的浅型导向槽挡住，滑动阀流道孔被芯轴挡住，中部壳体旁通打开，从而进行堵漏、洗井等特殊作业。当需要关闭旁通时，通过再次增大排量，使转位阀在滑动槽锯齿端面二次换位，然后减小排量至正常钻井排量，在弹簧弹力作用下，推动转位阀和滑动阀沿着滑动槽的深型导向槽向上移动，使滑动阀流道孔打开，中部壳体旁通孔关闭，从而恢复正常钻井作业。该钻具旁通阀可靠性高，操作方便高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油、天然气钻井作业用的旁通阀，特别是一种钻井作业用的无限次激活钻具旁通阀。
背景技术
随着勘探开发的不断深入，大位移井、水平井等复杂井逐渐增多，相关岩屑床破坏和清洗能力需要增强，另外漏失井增多，钻头水眼堵塞等问题也越发显著，从而导致钻井越发困难，成本显著增加。如何高效解决井漏、洗井等问题，已成为当前研究的热点问题。现有的堵漏技术和洗井技术仍然存在着一些缺点。现有堵漏技术的缺点：（1）单趟下入旁通阀需要频繁起下钻，生产效率低；（2）刚性球投球旁通阀受到球篮短节的限制，循环次数有限，且投球数量多，在高温高压井中复合球不易控制；（3）可降解球投球旁通阀，无球篮短节，但可降解球溶解速率受井温影响大，溶解速率不易控制；（4）射频技术旁通阀结构和控制方式复杂，并未广泛应用。现有洗井技术的缺点：常规洗井时（不使用钻具旁通阀）对排量和泥浆性能要求较高，排量大小和泥浆配比不当均会造成一定程度的影响。（1）排量大会严重影响井下仪器、螺杆寿命，造成泵压高等；（2）排量小会导致携沙困难、调整泥浆性能时间长，使得定向井、水平井岩屑床清洗困难。针对上述问题，本文设计了一种新型无限次激活钻具旁通阀，能够经济高效的解决上述难题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术难题，经济高效地进行堵漏、洗井、建立正常的外部循环等钻井作业，从而提供一种新型的无限次激活钻具旁通阀。
实施本发明目的所采用的技术方案：
所述本发明一种无限次激活钻具旁通阀， 包括芯轴、上接头、压缩弹簧、中部壳体、下部壳体、泄压孔板、泄压孔挡环、轴承座、推力球轴承、滑动阀、滑动槽、转位阀、固定销。所述芯轴呈阶梯轴，设有限位台肩和内部流道，其通过间隙配合安装在下部壳体内部阶梯孔上；所述上接头设有内部流道和上下连接螺纹，其上螺纹用于连接上部其他钻具，下螺纹用于连接中部壳体；所述压缩弹簧用于压缩、回伸和支撑壳体内部弹簧以上的其他组件，在旁通打开过程，弹簧压缩，在旁通关闭过程，弹簧伸长；所述中部壳体设有上下连接螺纹、中空腔室、泄压孔板和泄压孔挡板安装阶梯孔以及滑动槽固定螺纹孔，其中上连接螺纹用于连接上部接头，下连接螺纹用于连接下部壳体，中空腔室用于安装滑动阀、滑动槽和转位阀，阶梯孔用于安装泄压孔板和泄压孔挡板，螺纹孔用于安装固定中部壳体和滑动槽的固定销；所述下部壳体设有上下连接螺纹和中空腔室，其中上连接螺纹用于连接中部壳体，下连接螺纹用于连接旁通阀下部其他钻具；所述泄压孔板设有均布小孔，目的是进行泄压和防止大颗粒岩屑通过，其通过间隙配合安装在中部壳体阶梯孔的中间部位；所述泄压孔挡环设有耳环，通过变形安装在中部壳体阶梯孔的中部凹槽孔内，用于挡泄压孔板；所述轴承座设于用来安装推力球轴承，其通过端面紧密配合和与芯轴的间隙配合安装在压缩弹簧、转位阀之间；所述推力球轴承设于用来使转位阀灵活转动，其通过过盈配合安装在轴承座上；所述滑动阀设有球面十字型流道、流道孔、内部流道、导向键、端面传力锯齿和活塞结构，其中球面的十字型流道、流道孔和内部流道用于流体通过，导向键通过间隙配合与滑动槽内部凹槽配合，实现轴向导向，端面锯齿用于对转位阀提供轴向力和径向力，活塞结构用于打开和关闭旁通孔；所述滑动槽设有深浅不一的导向槽和端面换位锯齿，其中导向槽用于滑动阀和转位阀键的轴向导向，浅型导向槽用于锁死转位阀，换位锯齿用于转位阀的换位；所述转位阀设有导向键、轴承座安全孔和端面换位锯齿，其中导向键在滑动槽的深型导向槽中轴向运动，轴承座安装孔用于安装轴承座端部，端面换位锯齿用于承受上部组件施加的轴向力和径向力，进行换位；所述固定销设有外螺纹，其通过螺纹连接和间隙配合固定中部壳体和滑动槽。当需要打开旁通时，通过增大泵的排量，推动滑动阀和转位阀压缩弹簧向下移动，使转位阀在滑动槽锯齿端面换位，被滑动槽的浅型导向槽挡住，滑动阀流道孔被芯轴挡住，中部壳体旁通打开，从而进行堵漏、洗井等特殊作业。当需要关闭旁通时，通过再次增大排量，使转位阀在滑动槽锯齿端面二次换位，在弹力作用下，推动转位阀和滑动阀沿着滑动槽的深型导向槽向上移动，滑动阀流道孔被打开，中部壳体旁通孔关闭，从而恢复正常钻井作业。
所述本发明一种无限次激活钻具旁通阀优点：（1）可实现不起钻堵漏、洗井和建立外部循环等特殊钻井作业，从而缩短钻井周期，降低井控风险；（2）不受井下工具、仪器、钻头水眼限制，可实现大排量洗井；（3）有效清除定向、水平井段岩屑床；（4）有效保护井下仪器及动力钻具；（5）可实现无限次井下开关作业，不受球篮短节容量限制；（6）整个结构不含橡胶元件，受井温和其他环境因素影响小，寿命长；（7）工具结构简单，易于拆装，操作方便快捷。
附图说明
图1 是本发明无限次激活钻具旁通阀结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的解释说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种无限次激活钻具旁通阀，其特征包括芯轴（1）、上接头（2）、压缩弹簧（3）、中部壳体（4）、下部壳体（5）、泄压孔板（6）、泄压孔挡环（7）、轴承座（8）、推力球轴承（9）、滑动阀（10）、滑动槽（11）、转位阀（12）、固定销（13）。所述无限次激活钻具旁通阀的具体实施方式：当需要打开旁通时，通过增大排量至启动排量，在节流压差作用下，滑动阀（10）推动转位阀（12）压缩弹簧（3）向下移动，使转位阀（12）移过滑动槽（1）的锯齿顶点，实现换位，然后减小排量至正常作业排量，使转位阀（12）锁定在滑动槽（1）的浅型导向槽端部，此时，滑动阀（10）的内部流道孔被芯轴（1）堵死，中部壳体（4）上的旁通孔打开，从而实现堵漏、洗井等特殊钻井作业；当需要关闭旁通时，再次增大排量至启动排量，滑动阀（10）二次推动转位阀（12）压缩弹簧（3）向下移动，使转位阀（12）移过滑动槽（1）的锯齿顶点，实现换位到滑动槽（1）的深型导向槽，然后减小排量至正常钻井排量，转位阀（12）和滑动阀（10）在弹簧（3）的推力作用下向上移动，此时，滑动阀（10）的内部流道孔被打开，中部壳体（4）上的旁通孔被滑动阀（10）上的活塞部分堵死，从而恢复正常钻井作业。采用与上述描述一样的往复操作，就可以实现该钻具旁通阀的无限次激活/关闭。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种无限次激活钻具旁通阀，其特征包括芯轴（1）、上接头（2）、压缩弹簧（3）、中部壳体（4）、下部壳体（5）、泄压孔板（6）、泄压孔挡环（7）、轴承座（8）、推力球轴承（9）、滑动阀（10）、滑动槽（11）、转位阀（12）、固定销（13）；所述芯轴（1）通过间隙配合安装于下部壳体（5）内部阶梯孔；所述上接头（2）通过螺纹与中部壳体（4）连接在一起；所述压缩弹簧（3）安装于下部壳体（5）弹簧支撑孔内；所述中部壳体（4）通过上、下连接螺纹，与上接头（2）和下部壳体（5）连接在一起；所述下部壳体（5）通过螺纹与中部壳体（4）连接在一起；所述泄压孔板（6）通过间隙配合安装于中部壳体（4）的泄压阶梯孔内；所述泄压孔挡环（7）通过变形安装于中部壳体（4）的泄压阶梯孔凹槽内；所述轴承座（8）通过间隙配合分别与芯轴（1）、下部壳体（5）和转位阀（12）套合；所述推力球轴承（9）通过过盈配合安装于轴承座（8）上；所述滑动阀（10）通过间隙配合与中部壳体（4）、滑动槽（11）套合；所述滑动槽（11）通过间隙配合与滑动阀（10）、中部壳体（4）套合，并通过固定销（13）安装于中部壳体（4）上；所述转位阀（12）通过间隙配合与滑动槽（11）、芯轴（1）套合；所述固定销（13）通过螺纹将滑动槽（11）和中部壳体（4）连接在一起。
2.根据权利要求1所述的无限次激活钻具旁通阀，所述芯轴（1）设有安装定位台肩、限制压缩弹簧行程的限位台肩和内部流道孔，其中限位台肩用于保护弹簧在安全行程范围内运动。
3.根据权利要求1所述的无限次激活钻具旁通阀，所述滑动阀（10）设有球面十字型流道、流道孔、导向键和端面传力锯齿。
4.根据权利要求1所述的无限次激活钻具旁通阀，所述滑动槽（11）设有深浅交替变化的导向槽和端面换位锯齿。
5.根据权利要求1所述的无限次激活钻具旁通阀，所述转位阀（12）设有轴承座配合孔、芯轴配合孔、导向键和端面换位锯齿。
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