CN207436971U - 高压连续循环阀及高压连续循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压连续循环阀及高压连续循环装置，涉及井液循环***的阀装置技术领域，解决了现有技术中循环阀接单根管柱时，井液中断容易产生卡管柱现象的技术问题。本连续循环阀包括阀体、阀座、阀芯，阀体两端设上端孔和下端孔，阀体内设第一内腔，阀座设置于第一内腔内，阀座内设第二内腔，阀座侧面设第一通孔使第二内腔与第一内腔连通，阀体和阀座侧面同一位置沿径向贯穿设置有侧端孔，阀芯设置于阀座内，阀芯能够沿阀座轴向移动，使第一内腔与上端孔或侧端孔选择性连通。本实用新型采用井液推动阀芯移动，通过阀芯挡住上端孔或侧端孔与第一内腔的连通，保证井液总能从上端孔或侧端孔进入下端孔。

Description

高压连续循环阀及高压连续循环装置

技术领域

本实用新型涉及井液循环***的阀装置技术领域，尤其是涉及一种高压连续阀环阀及高压连续循环装置。

背景技术

连续循环阀是在接单根、立柱以及起下钻过程中保证井液连续不断地被注入以维持恒定的井下压力，钻井循环排量和当量循环密度，避免井下压力波动，保证岩层稳定的一种钻井新装置。

在常规钻井钻进、修井、井下冲砂、或解堵等作业过程中需要接卸单根时，必须停泵中断井液，并在完成接卸单根后重新启动，建立循环。中断井液会产生许多对钻井作业不利的影响。例如：中断井液时，因管体内的井液缺少强劲推进力，悬浮在井液中的钻屑就会缓慢沉入钻孔的底部，极易将钻孔堵塞；当井液由循环状态变为静止时，井底井壁压力降低，在破裂压力与孔隙压力梯度窗口窄小区块如深海井中，易引起井涌；在压力敏感井中，可能由于钻井液压力低于坍塌压力导致井壁坍塌，形成卡钻；恢复循环时带来的压力增加同样会带来诸多不利影响，严重影响钻井正常施工和效率，加大了工程的难度。

现有技术中，存在一种三通球阀结构的连续循环阀，球芯有三个开口通过操作键的旋转来控制不同的开口参与井液的循环。当正常钻进时，由水龙带输送的井液通过第一开口和第二开口进入下部钻住内进行循环；当需要接单根或立柱时，通过操作键旋转球芯90度，使井液由旁通孔进入第二开口，然后通过第三开口进入下部钻柱内进行循环，实现了连续循环钻井的目的。此方法虽然实现了连续循环钻井的目的，但是在钻柱内流体压力作用下却存在球芯难以旋转的问题。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：由于井液循环过程中循环阀内部存在较大压力下，通过操作键带动球芯旋转难以达成目的，不能保证实现连续循环阀功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高压连续循环阀装置，以解决现有技术中存在的循环阀接卸单根管柱时，井液中断容易产生卡管柱现象造成井下事故的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(能够防止堵塞、方便拆装)详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种高压连续循环阀，包括阀体、阀座、阀芯；其特征在于：

所述阀体设置为柱状结构，其两端分别设置有上端孔和下端孔，分别用于连接进水管和出水管；所述阀体内沿所述阀体轴向设置有柱状第一内腔，所述第一内腔与所述上端孔与所述下端孔连通；

所述阀座固定设置于所述第一内腔内，所述阀座设置有第二内腔，所述阀座上端有开口连通第二内腔与所述上端孔；所述阀座侧面设第一通孔使所述第二内腔与所述第一内腔连通；所述阀体和所述阀座侧面同一位置沿径向贯穿设置有侧端孔，使所述第二内腔与外界连通，用于连接侧向进水管；

所述阀芯活动设置于所述第二内腔内，能够沿所述阀座轴向移动，使所述第一内腔与所述上端孔或者所述侧端孔选择性连通。

优选地，所述第一内腔和所述第二内腔内设有挡环，所述挡环设置于所述阀芯行程两端。

优选地，所述侧端孔设有短接，用于固定所述阀体与所述阀座。

优选地，所述阀座接近所述下端孔侧有支架，所述支架固定于所述阀体内壁上。

优选地，所述支架上沿周向均匀设置有若干用于连通所述第一内腔和所述下端孔的开口。

优选地，所述阀芯设置为柱状结构，外表面设置有防砂槽。

优选地，所述防砂槽为设置于所述阀芯外表面的环形凹槽。

优选地，所述阀座内壁上设置有沿轴向的定位槽，所述阀芯与所述定位槽匹配设置有定位块，使所述阀芯沿所述定位槽移动。

优选地，所述定位块凸出于所述阀芯外表面设置，位于所述阀芯外表面底部中端。

一种高压连续循环装置，包括上述一项所述的高压连续循环阀。

本实用新型高压连续循环阀采用井液推动阀芯在阀体内运动，通过阀芯挡住上端孔或侧向孔与第一内腔的连通，保证井液总能从上端孔或侧端孔进入第二内腔通过第一通孔流入第一内腔穿过环形支架到达下端口。使用时，高压连续循环阀接卸单根管柱时，侧管道连接侧端孔供给井液，输送至下管道，避免由于井液中断容易产生卡管柱现象造成井下事故的技术问题。本实用新型适用于石油钻探、采油、地质勘探钻井钻进、修井等作业，结构简单，安全可靠，减少作业工序，克服了现有技术在接卸单根过程中需要停止循环介质的不足。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种高压连续循环阀结构示意图；

图2是一种阀芯结构示意图；

图3是侧循环原理图；

图4是侧循环原理图。

图中1、阀体；2、挡环；3、阀座；4、短接；5、阀芯；11、上端孔；12、侧端孔；13、下端孔；14、第一内腔；31、定位槽；32、支架；33、第二内腔；34、第一通孔；51、防砂槽；52、定位块；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“侧向”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

附图1是一种高压连续循环阀结构示意图。从图中可以看出其具有阀体1、阀座3、阀芯5，其中阀体1具有有条件贯通的上端孔11和下端孔13，分别用于连接上管柱和下管柱；阀体1内设有一柱状内腔，本说明书以下描述称为第一内腔14，第一内腔14用于设置阀座3，阀座3设置为直径小于第一内腔14的柱状体，阀座3内设有一柱状内腔，本说明书以下描述称为第二内腔33，阀座3侧面有环形开口使所述第二内腔33与所述第一内腔14连通，并且阀体1与阀座3侧面同一位置沿径向贯穿设置有侧端孔12，所述侧端孔12用于连接侧管柱。阀座3内设置有沿着阀座3内腔轴向移动的阀芯5，阀芯5在阀座3内的不同位置，能够选择性地使上管柱和下管柱连通，或者使侧管柱和下管柱连通。

具体地，阀体1具有空心柱状体结构，空心柱状体的两端分别设置上端孔11和下端孔13。其中，阀体1内部分别靠近上端孔11和下端孔13设置径向台阶，台阶夹紧设置阀座3，使阀座3与阀体1无法相对移动；阀座3的主要作用是内置阀芯5；阀芯5的主要作用是阀芯5在阀座3内的不同位置，能够选择性地使上管柱和下管柱连通，或者使侧管柱和下管柱连通。阀体1上端孔11内部有螺纹，实现与上管柱的连接，下端孔13外侧有螺纹，实现与下管柱的连接，上端孔11直径大于下端孔13直径。为保证井液通过侧端孔12进入阀体1能够提供足够阀芯5移动的压力，同时为防止井液从侧端孔12泄露，侧端孔12接侧面井液管道时需使用专用插接头连接固定。

本实用新型中所述阀座3是一种柱状结构，固定在阀体1第一内腔14中，阀座3外径小于阀体1内腔内径。阀座3具有一柱状内腔，阀座3沿径向两侧具有环形开口，一侧侧面开口与阀体1同一位置沿径向贯穿设置有侧端孔12，另一侧侧面开口连通了第一内腔14与第二内腔33。阀座3接近下端孔13侧有支架32，所述支架32固定于所述阀体1内壁上，支架32上有沿周向均匀设置有若干用于连通所述第一内腔14和所述下端孔13的开口。为保证阀座3在阀体1内腔的牢固性、稳定性，侧端孔12上固定有短接4，短接4用于固定阀体1与阀座3。

阀座3与阀体1之间固定有挡环2，第二内腔33内固定有挡环2，挡环2环形中空面积小于阀芯5正对环形面，能有效防止阀芯5在压力过大下推出阀座3，同时起到缓冲作用。

阀座3内壁上设置有沿轴向的定位槽31，定位槽31长度应满足匹配设置的阀芯5底部中端凸起的定位块52放置于定位槽31内沿轴向移动时，阀芯5能隔断上端孔11与第一内腔14的连通或侧端孔12与第一内腔14的连通。

附图2是一种阀芯5结构示意图。从图中可以看出其具有防砂槽51、定位块52，阀芯5活动设置于第二内腔33内，可以在井液的压力推动下在第二内腔33内沿轴向移动，使第一内腔14与上端孔11或侧端孔12选择性连通。阀芯5为柱状结构，其底部中端固定有定位块52，定位块52为一个凸形块，用于匹配定位槽31；侧面具有防砂槽51，位于阀芯5外表面，防砂槽51为三个凹槽连接形成，能够有效起到防止颗粒状物体进入阀芯5与阀体1缝隙中，造成阀芯5卡死，无法滑动。阀芯5高度大于第一通孔34的直径，防止阀芯5滑动过程中掉入第一通孔34内，阀芯5与阀体1紧密接触采用硬密封。

图3是正循环原理图。初始状态时，上端孔11接上管道，下端孔13接下管道，上管道内注有井液连续不断地通过高压连续循环阀注入下管道以维持恒定的井下压力。此过程中，上管道内的井液通过上端孔11进入第一内腔14，位于阀座3内腔的阀芯5在井液压力作用下，向下端孔13方向滑动，阀芯5在定位槽31和位于第二内腔33的挡环2双重拦截下停止滑动，阀芯5起到隔层的作用，用于将侧端孔12与第一内腔14隔断。井液通过上管柱进入上端孔11到达第二内腔33穿过第一通孔34流入第一内腔14，通过支脚环形开口到达下端孔13，最后进入下管柱。

图4是侧循环原理图。当上管道需要接卸单根管道时，停止井液易造成井下压力骤变。接卸单根管道时，使用侧向井液管道连接侧端孔12，打开侧面井液管道开关，关闭上管道井液开关，侧面管道内注有的井液通过侧端孔12进入第二内腔33，位于阀座3内腔的阀芯5在井液压力作用下，向上端孔11方向滑动，阀芯5在定位槽31和位于阀体1内挡环2的双重拦截下停止滑动，阀芯5起到隔层的作用，用于将上端孔11挡住，隔断上端孔11与第一内腔14连接，井液通过侧管道进入侧端孔12到达第二内腔33穿过第一通孔34流入第一内腔14，通过支脚环形开口到达下端孔13，最后进入下管柱。单根管柱接卸完成后，上管道井液开关打开注入井液，拔出侧管道。

本实用新型提供了一种高压连续循环装置，使用上述的循环阀，该高压连续循环装置能够在接卸单根管柱时，侧管道连接侧端孔12供给井液，输送至下管道，避免由于井液中断容易产生卡管柱现象造成井下事故的技术问题，达到下管柱接卸单根不停泵连续循环的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高压连续循环阀，包括阀体(1)、阀座(3)、阀芯(5)；其特征在于：

所述阀体(1)设置为柱状结构，其两端分别设置有上端孔(11)和下端孔(13)，分别用于连接进水管和出水管；所述阀体(1)内沿所述阀体(1)轴向设置有柱状第一内腔(14)，所述第一内腔(14)与所述上端孔(11)与所述下端孔(13)连通；

所述阀座(3)固定设置于所述第一内腔(14)内，所述阀座(3)设置有第二内腔(33)，所述阀座(3)上端有开口连通第二内腔(33)与所述上端孔(11)；所述阀座(3)侧面设第一通孔(34)使所述第二内腔(33)与所述第一内腔(14)连通；所述阀体(1)和所述阀座(3)侧面同一位置沿径向贯穿设置有侧端孔(12)，使所述第二内腔(33)与外界连通，用于连接侧向进水管；

所述阀芯(5)活动设置于所述第二内腔(33)内，能够沿所述阀座(3)轴向移动，使所述第一内腔(14)与所述上端孔(11)或者所述侧端孔(12)选择性连通。

2.根据权利要求1所述高压连续循环阀，其特征在于，所述第一内腔(14)和所述第二内腔(33)内设有挡环(2)，所述挡环(2)设置于所述阀芯(5)行程两端。

3.根据权利要求2所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述侧端孔(12)设有短接(4)，用于固定所述阀体(1)与所述阀座(3)。

4.根据权利要求3所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述阀座(3)接近所述下端孔(13)侧有支架(32)，所述支架(32)固定于所述阀体(1)内壁上。

5.根据权利要求4所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述支架(32)上沿周向均匀设置有若干用于连通所述第一内腔(14)和所述下端孔(13)的开口。

6.根据权利要求5所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述阀芯(5)设置为柱状结构，外表面设置有防砂槽(51)。

7.根据权利要求6所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述防砂槽(51)为设置于所述阀芯(5)外表面的环形凹槽。

8.根据权利要求7所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述阀座(3)内壁上设置有沿轴向的定位槽(31)，所述阀芯(5)于所述定位槽(31)匹配设置有定位块(52)，使所述阀芯(5)沿所述定位槽(31)移动。

9.根据权利要求8所述的高压连续循环阀，其特征在于，所述定位块(52)凸出于所述阀芯(5)外表面设置，位于所述阀芯(5)外表面底部中端。

10.一种高压连续循环装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的高压连续循环阀。