CN206668188U - 反循环单向控制短节及反循环单向控制装置 - Google Patents

Abstract

一种反循环单向控制短节及反循环单向控制装置，反循环单向控制短节包括控制短节本体，其中心设有阶梯形控制短节内孔，控制短节内孔上腔壁设有第一内螺纹，下腔壁上部设有第二内螺纹；反循环单向控制装置包括内插式反循环上短节、反循环内筒机构、反循环外筒及反循环单向控制短节，反循环内筒机构安装有单向阀，反循环内筒机构穿置于反循环外筒内腔，反循环内筒机构、反循环外筒上端连接于内插式反循环上短节下端，反循环内筒机构下端、反循环外筒下端均与反循环单向控制短节螺接。本实用新型结构简单，设计巧妙，与其它部件组装成上插式或下插式反循环钻具钻井时，既可实现正循环钻井，而在钻遇漏失地层时，钻井液可从钻具的上插式或下插式反循环装置中通过，实现反循环钻井。

Description

反循环单向控制短节及反循环单向控制装置

技术领域

本实用新型涉及钻井设备技术领域，尤指一种反循环单向控制短节及反循环单向控制装置。

背景技术

在石油、地质钻探、完井作业等领域，现有钻井模式均为正循环钻井，即钻井液从钻具内孔泵入，从钻头流出后进入井筒，携带钻屑由钻具与井壁之间的环空返回地层，经地面净化***除砂等处理维护后再次泵入钻具内孔从而形成一个正循环。

当钻遇漏失地层时，钻井液从井底上返时从漏层进入地层，无法正常返出地层，从而造成一系列井下复杂与事故。特别是浅层或者表层钻井，由于地层埋深浅，岩层破碎、疏松，经常耗费大量人力、物力最终仍然堵漏失败，造成钻井工作无法继续进行。

现有的控制短节结构上缺乏单向控制装置，从井底上返的钻井液和钻屑容易进入反循环内筒机构、反循环外筒之间的环形空间，而一旦钻屑进入，容易形成堵塞造成反循环失败。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种反循环单向控制短节及反循环单向控制装置，其结构简单，设计巧妙，与其它部件组装成上插式反循环钻具或下插式反循环钻具钻井时，既可实现常规的正循环钻井，而在钻遇漏失地层时，钻井液也可从钻具的上插式反循环装置或下插式反循环装置中通过，实现反循环钻井。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案为：一种反循环单向控制短节，其中包括控制短节本体，所述控制短节本体的中心沿轴线方向设有上部大下部小的一级阶梯形控制短节内孔，所述控制短节内孔的上腔壁设有第一内螺纹，所述控制短节内孔的下腔壁上部设有第二内螺纹。

本实用新型反循环单向控制短节，其中所述控制短节内孔的上腔、控制短节内孔的下腔上部形状均为朝开口端为渐扩的锥体结构。

本实用新型反循环单向控制短节，其中所述控制短节本体的外表面下端设有第一外螺纹。

一种反循环单向控制装置，其由上向下依次包括内插式反循环上短节、反循环内筒机构、反循环外筒及所述的反循环单向控制短节，所述反循环内筒机构穿置于反循环外筒的内腔，所述反循环内筒机构安装有单向阀，所述反循环内筒机构、反循环外筒的上端均连接于所述内插式反循环上短节下端，所述反循环内筒机构的下端与所述反循环单向控制短节的第二内螺纹螺接固定，所述反循环外筒的下端与所述反循环单向控制短节的第一内螺纹螺接固定。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述内插式反循环上短节包括上短节本体，所述上短节本体的中心沿轴线方向设有上短节内孔，所述上短节内孔为三段式圆柱形通孔，所述上短节内孔的上腔孔径大于上短节内孔的中腔孔径及下腔孔径，所述上短节内孔的下腔孔径大于中腔孔径，所述上短节本体沿周向设有多个贯穿其上、下端的导流孔，所述导流孔的轴心线与上短节内孔的轴心线平行，所述上短节内孔位于多个所述导流孔之间，所述导流孔的上端与上短节内孔的上腔连通。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述上短节内孔的上腔底部及上短节本体的下端分别设有环状第一导流槽和环状第二导流槽，所述第一导流槽、第二导流槽分别与多个所述导流孔连通，所述第一导流槽、第二导流槽的轴心线分别与对应的导流孔的轴心线平行。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述上短节内孔的上腔壁上设有第三内螺纹，所述上短节本体的外表面下端设有第二外螺纹，所述内插式反循环上短节通过第二外螺纹与所述反循环外筒上端连接。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述反循环内筒机构包括具有中空内腔的反循环内筒，所述反循环内筒的外表面上部间隔设置有多个密封槽，各所述密封槽内分别安装有密封圈。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述反循环内筒的外表面下部设置有第三外螺纹，所述反循环内筒上端插接于所述内插式反循环上短节的内腔下部，所述反循环内筒的下端通过第三外螺纹与反循环单向控制短节上端螺接。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述反循环内筒的外表面下部设置有多个壁孔。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述反循环内筒的外表面间隔设置有多个扶正块。

本实用新型反循环单向控制装置，其中所述反循环外筒的内腔上端设置有第四内螺纹，所述反循环外筒的外表面下端设置有第四外螺纹，所述反循环外筒通过第四内螺纹与所述上短节本体的第二外螺纹螺接固定。

采用上述方案后，本实用新型反循环单向控制短节及反循环单向控制装置通过在反循环单向控制短节的中心设置控制短节内孔，当反循环单向控制装置上端与上插式反循环装置或下插式反循环装置连接，下端与钻铤及钻头连接组成上插式反循环钻具或下插式反循环钻具，反循环单向控制装置的反循环单向控制短节的控制短节内孔与反循环内筒机构的内腔、内插式反循环上短节的上短节内孔相互连通、并与上插式反循环装置或下插式反循环装置的中心内孔连通，形成钻具里的第一通道，便于钻井液从第一通道通过进行常规正循环钻井；而通过反循环单向控制装置的内插式反循环上短节上沿周向设置的多个导流孔，多个导流孔与连接的反循环内筒机构外管壁及反循环外筒内壁之间形成的环形空间连通、与上插式反循环装置或下插式反循环装置上的多个第二导流孔、多个第三导流孔、多个第二反循环内筒机构外管壁及第二反循环外筒内壁之间形成的环形空间形成钻具里的第二通道，利用此通道在易漏地层中进行反循环钻井，而通过在反循环单向控制装置的反循环内筒机构安装单向阀，能有效控制钻井液和钻屑混合物只能沿着钻具的第一通道上返，而压缩气体的从第二通道流向第一通道，在气举作用下把钻井液和钻屑推动返出地面，使得在易漏地层中也能正常进行石油钻井。

附图说明

图1是本实用新型反循环单向控制短节的结构示意图；

图2是本实用新型反循环单向控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型反循环单向控制装置的内插式反循环上短节的剖视结构示意图；

图4是图3的A-A面剖视结构示意图；

图5为本实用新型反循环单向控制装置的反循环内筒机构结构示意图；

图6为本实用新型反循环单向控制装置的反循环外筒结构示意图；

图7为用本实用新型反循环单向控制装置的下插式反循环钻具结构示意图；

图8为图7的下插式反循环钻具的下插式反循环装置的结构示意图。

下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步的说明；

具体实施方式

如图1所示，本实用新型反循环单向控制短节包括控制短节本体1，控制短节本体1的中心沿轴线方向设有上部大下部小的一级阶梯形控制短节内孔2，控制短节内孔2的上腔壁设有第一内螺纹3，控制短节内孔2的下腔壁上部设有第二内螺纹4。控制短节内孔2的上腔、控制短节内孔2的下腔上部形状均为朝开口端为渐扩的锥体结构。控制短节本体1的外表面下端设有第一外螺纹5。

如图2所示，本实用新型反循环单向控制装置由上向下依次包括内插式反循环上短节6、反循环内筒机构7、反循环外筒8及图1所述的反循环单向控制短节9。

如图3和图4所示，内插式反循环上短节6包括上短节本体10，上短节本体10的中心沿轴线方向设有上短节内孔11，上短节内孔11为三段式圆柱形通孔，上短节内孔11的上腔孔径大于上短节内孔11的中腔孔径及下腔孔径，上短节内孔11的下腔孔径大于中腔孔径，上短节本体10沿周向设有多个贯穿其上、下端的导流孔12，导流孔12的轴心线与上短节内孔11的轴心线平行，上短节内孔11位于多个导流孔12之间，且上短节内孔11的轴心线与多个导流孔12围成的圆形形状的轴心线重合。导流孔12的上端与上短节内孔11的上腔连通。上短节内孔11的上腔底部及上短节本体10的下端分别设有环状第一导流槽13和环状第二导流槽14，第一导流槽13、第二导流槽14分别与多个导流孔12连通，第一导流槽13、第二导流槽14的轴心线分别与对应的导流孔12的轴心线平行。上短节内孔11的上腔壁上设有第三内螺纹15，上短节本体10的外表面下端设有第二外螺纹16，内插式反循环上短节6通过第二外螺纹16与反循环外筒8的上端连接。

反循环内筒机构7穿置于反循环外筒8的内腔，如图5所示，反循环内筒机构7包括具有中空内腔的反循环内筒17，反循环内筒17的外表面上部间隔设置有多个密封槽18，各密封槽18内分别安装有密封圈19。反循环内筒17的外表面下部设置有第三外螺纹20，反循环内筒17的上端插接于内插式反循环上短节6的上短节内孔11的内腔下部，多个密封圈19的设置是为了保证反循环内筒17与反循环单向控制短节9的密封连接。反循环内筒17的外表面下部安装有多个单向阀21。反循环内筒17的外表面间隔设置有多个扶正块22，多个扶正块22的设置用于保证反循环内筒机构7在反循环外筒8内居中。

结合图6所示，反循环外筒8的内腔上端设置有第四内螺纹23，反循环外筒8的外表面下端设置有第四外螺纹24，反循环外筒8通过第四内螺纹23与内插式反循环上短节6的第二外螺纹16螺接固定。

如图7所示为用本实用新型反循环单向控制装置的下插式反循环钻具结构示意图，其由上向下依次包括下插式反循环装置25、反循环单向控制装置52、钻铤53及钻头54，反循环单向控制短节9的下端连接钻铤53，钻铤53的下端连接钻头54。其中：

结合图8所示，下插式反循环装置25包括位于上端的旋扣式反循环上短节26，旋扣式反循环上短节26包括第二上短节本体27，第二上短节本体27的中心沿轴线方向设有上部大下部小的一级阶梯形第二上短节内孔28，第二上短节本体27沿周向设有多个贯穿其上、下端的第二导流孔29，第二导流孔29与第二上短节本体27的轴心线平行，第二上短节内孔28位于多个第二导流孔29的中心位置，第二导流孔29的上端与第二上短节内孔28的上腔连通。第二上短节内孔28的上腔底部及第二上短节本体27的下端分别设有环状第三导流槽30和环状第四导流槽31，第三联单导流槽30、第四导流槽31分别与多个第二导流孔29连通，第三导流槽30、第四导流槽31的轴心线分别与各第二导流孔29的轴心线平行。第二上短节内孔28的中心线与多个第二导流孔29围成的圆形形状的中心线重合。第二上短节内孔28的上腔壁设有第五内螺纹32，第二上短节内孔28的下腔壁下部设有第六内螺纹33。第二上短节内孔28的上腔、第二上短节内孔28的下腔下部形状均为朝开口端为渐扩的锥体结构。第二上短节本体27的外表面下端设有第五外螺纹34。旋扣式反循环上短节26的第二上短节本体27的内腔下端通过第六内螺纹33与第二反循环内筒机构35连接。第二反循环内筒机构35包括第二反循环内筒36及安装于第二反循环内筒36外表面的多个第二扶正块37，第二反循环内筒36的外表面下部设置有多个第二密封槽38，各第二密封槽38内分别安装有第二密封圈39。第二反循环内筒36的外表面上端设置有第六外螺纹40，第二进制反循环内筒36通过第六外螺纹40与第二上短节本体27的第六内螺纹33螺接固定在一起。第二上短节本体27的下端通过第五外螺纹34与第二反循环外筒41连接。第二反循环外筒41的内腔上端设置有第七内螺纹42，第二反循环外筒41的外表面下端设置有第七外螺纹43，第二反循环外筒41通过第七内螺纹42与第二上短节本体27的第五外螺纹34螺接固定在一起。第二反循环内筒机构35穿置在第二反循环外筒41的内腔，第二反循环外筒41的下端连接有内插式反循环下短节44。内插式反循环下短节44包括下短节本体45，下短节本体45的中心设有贯穿其轴心线的阶梯形下短节内孔46，下短节本体45的内腔上端设置有第八内螺纹47，下短节本体45的外表面下端设有第八外螺纹48，第二反循环外筒41通过第七外螺纹43与内插式反循环下短节44的第八内螺纹47螺接固定。第二反循环内筒36的下部插接于下短节本体45的下短节内孔46的内腔中。下短节本体45上沿周向设置有多个第三导流孔49，多个第三导流孔49的轴心线与下短节内孔46的轴心线平行，下短节本体45的轴心线与多个第三导流孔49围成的圆形形状的中心线重合。下短节本体45的上、下端分别设置有环状第五导流槽50和环状第六导流槽51，多个第三导流孔49分别与第五导流槽50和第六导流槽51连通。多个第三导流孔49的上端与第二反循环内筒机构35的外壁和第二反循环外筒41的内壁之间的环空相通，该环空又与多个第二导流孔29相通。多个第三导流孔49的下端分别与多个导流孔12的下端相通，多个导流孔12的下端与反循环内筒机构7外壁和反循环外筒8内壁之间的环空相通。

使用本实用新型反循环单向控制装置组装成的下插式反循环钻具组合，代替现有钻具进行钻井施工，当正常钻井时，旋扣式反循环上短节26的第二上短节内孔28与第二反循环内筒机构35的内腔、内插式反循环下短节44的下短节内孔46、内插式反循环上短节6的上短节内孔11、反循环内筒机构7的内孔及反循环单向控制短节的控制短节内孔2连通，形成钻具里的第一通道，钻井液从第一通道通过进行常规正循环钻井。

当钻遇漏失地层时，通过操作地面的钻井液导流装置，从旋扣式反循环上短节26的第二导流孔29泵入高压压缩空气，高压压缩空气经由多个第二导流孔29、第二反循环内筒机构35的外管壁与第二反循环外筒41的内管壁之间形成的环形空间、多个第三导流孔49、多个导流孔12、反循环内筒机构7与反循环外筒8之间形成的环形空间组成的第二通道，高压压缩空气经由反循环单向控制装置52的反循环内筒机构7管壁上的单向阀21进入钻具的第一通道后返出地面，钻具、井壁(套管壁)之间的环空与钻具第一通道形成正压差，地面从钻具、井壁(套管壁)之间的环空泵入钻井液，钻井液从环空到达井底、携带钻屑进入钻头54、进入钻具第一通道，在高压压缩空气的持续推动下返出地面，实现反循环钻井。

以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种反循环单向控制短节，其特征在于，包括控制短节本体，所述控制短节本体的中心沿轴线方向设有上部大下部小的一级阶梯形控制短节内孔，所述控制短节内孔的上腔壁设有第一内螺纹，所述控制短节内孔的下腔壁上部设有第二内螺纹。

2.如权利要求1所述的反循环单向控制短节，其特征在于，所述控制短节内孔的上腔、控制短节内孔的下腔上部形状均为朝开口端为渐扩的锥体结构。

3.如权利要求1或2所述的反循环单向控制短节，其特征在于，所述控制短节本体的外表面下端设有第一外螺纹。

4.一种反循环单向控制装置，其特征在于，由上向下依次包括内插式反循环上短节、反循环内筒机构、反循环外筒及权利要求1-3之一所述的反循环单向控制短节，所述反循环内筒机构安装有单向阀，所述反循环内筒机构穿置于反循环外筒的内腔，所述反循环内筒机构、反循环外筒的上端均连接于所述内插式反循环上短节下端，所述反循环内筒机构的下端与所述反循环单向控制短节的第二内螺纹螺接固定，所述反循环外筒的下端与所述反循环单向控制短节的第一内螺纹螺接固定。

5.如权利要求4所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述内插式反循环上短节包括上短节本体，所述上短节本体的中心沿轴线方向设有上短节内孔，所述上短节内孔为三段式圆柱形通孔，所述上短节内孔的上腔孔径大于上短节内孔的中腔孔径及下腔孔径，所述上短节内孔的下腔孔径大于中腔孔径，所述上短节本体沿周向设有多个贯穿其上、下端的导流孔，所述导流孔的轴心线与上短节内孔的轴心线平行，所述上短节内孔位于多个所述导流孔之间，所述导流孔的上端与上短节内孔的上腔连通。

6.如权利要求5所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述上短节内孔的上腔底部及上短节本体的下端分别设有环状第一导流槽和环状第二导流槽，所述第一导流槽、第二导流槽分别与多个所述导流孔连通，所述第一导流槽、第二导流槽的轴心线分别与对应的导流孔的轴心线平行。

7.如权利要求6所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述上短节内孔的上腔壁上设有第三内螺纹，所述上短节本体的外表面下端设有第二外螺纹，所述内插式反循环上短节通过第二外螺纹与所述反循环外筒上端连接。

8.如权利要求7所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述反循环内筒机构包括具有中空内腔的反循环内筒，所述反循环内筒的外表面上部间隔设置有多个密封槽，各所述密封槽内分别安装有密封圈。

9.如权利要求8所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述反循环内筒的外表面下部设置有第三外螺纹，所述反循环内筒上端插接于所述内插式反循环上短节的内腔下部，所述反循环内筒的下端通过第三外螺纹与反循环单向控制短节上端螺接。

10.如权利要求9所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述反循环内筒的外表面下部设置有多个壁孔。

11.如权利要求10所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述反循环内筒的外表面间隔设置有多个扶正块。

12.如权利要求11所述的反循环单向控制装置，其特征在于，所述反循环外筒的内腔上端设置有第四内螺纹，所述反循环外筒的外表面下端设置有第四外螺纹，所述反循环外筒通过第四内螺纹与所述上短节本体的第二外螺纹螺接固定。