CN101982642B - 遥控式钻井旁通循环阀 - Google Patents

Abstract

本发明是一种遥控式钻井旁通循环阀，属于钻井过程中井下堵漏专用的阀类。其特征是控制机构和开关机构分别安装在壳体内腔中上部和中下部。控制机构由控制体、控制喷嘴、回位弹簧和上密封圈组成。控制喷嘴安装在控制体上端口内，回位弹簧套装在控制体外中下部，上密封圈安装在控制体上端部与壳体内壁配合处。开关机构由开关体、导向销、上轴承、下轴承和下密封圈组成。导向销安装在开关体上部，上轴承安装在开关体上端口处，下轴承安装在开关体下端口处，下密封圈安装在开关体中、下部。主要优点是，钻井过程中发生井漏不需起下钻柱，通过停泵、开泵即可遥控该旁通阀开通，循环堵漏完毕再遥控关闭。减少停钻时间，堵漏及时可靠，避免事故复杂化。

Description

遥控式钻井旁通循环阀

(一)技术领域

本发明涉及到钻井井下工具，属于钻井液旁通循环进行井下堵漏专用的阀类装置，其外形如同一种钻具接头，在地面通过开泵、停泵即可操作其开通与关闭。具体而言是一种遥控式钻井旁通循环阀。

(二)背景技术

目前各油田钻斜井甚至钻直井，一般都要用井下马达和无线随钻测量仪器(MWD)。有些地区或断块钻井时经常发生井漏现象，就要用堵漏材料进行堵漏作业。但是，加入堵漏材料后，会导致井下马达或MWD无法循环，如果起钻换钻具，不但浪费大量时间，而且有些情况起钻后井眼液面下降，容易发生坍塌或井喷，造成更严重的事故损失。于是，在容易发生井漏的地区钻井时，就在MWD的上方接个旁通循环阀。此类旁通循环阀已有多种形式。其中最简单的是“一种旁通阀”(专利号200420061962.X)。将其接在钻挺的上部，在需要堵漏时，向下投放一个金属球，用球先堵住其内通道，然后开泵即可打开旁通阀的径向循环通道，进行循环堵漏作业，作业完毕再起钻修复旁通阀。这种情况下，起钻时虽然可防止井眼坍塌或井喷，但是仍要起、下钻两趟，浪费不少时间。

(三)发明内容

鉴于已有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的就在于创新研制和提供一种更加先进的遥控式钻井旁通循环阀，将其接在MWD上方，在地面通过停泵——开泵——停泵，即可打开、关闭其径向旁通孔，在完成钻井堵漏作业前、后，都不需要起、下钻具，可减少大量停钻时间，避免事故的严重复杂化。

上述目的是由下述技术方案实现的：

遥控式钻井旁通循环阀，包括壳体总成、控制机构和开关机构三部分。其特征是控制机构安装在壳体内腔中上部，开关机构安装在壳体内腔中下部。壳体总成由壳体、两个定向销和一个旁通嘴组成。两个定向销安装在壳体上半部的两个径向孔中，旁通嘴安装在壳体下半部的径向孔中。控制机构由控制体、控制喷嘴、回位弹簧和上密封圈组成。控制体安装在壳体内腔的中上部，上密封圈安装在控制体上端部与壳体内壁配合处，控制喷嘴安装在控制体上端口内，回位弹簧套装在控制体外中下部。开关机构由开关体、两个导向销、上轴承、下轴承和下密封圈组成。开关体安装在壳体内腔的中下部，两个导向销安装在开关体上部，上轴承安装在开关体上端口处，下轴承安装在开关体下端口处，两道下密封圈安装在开关体中部和下端部。中密封圈安装在控制体下部与开关体上部配合处。两个定向销的前端插入控制体的两个定向槽内。两个导向销的前端插入控制体的导向斜槽内。

上述遥控式钻井旁通循环阀中的壳体为圆柱体形状。其上端是锥形母螺纹，下端是锥形公螺纹，其下端部内腔直径较小，其余内腔直径较大。其上半部有两个安装定向销的径向孔，其下半部有一个安装旁通嘴的径向孔。

上述遥控式钻井旁通循环阀中的控制体为圆柱体形状。其上半部直径大于下半部直径，其上半部有两道定向槽，其下部有四道首尾相连通的导向斜槽。其中心孔上端为喇叭口，喇叭口以下安装控制喷嘴。

上述遥控式钻井旁通循环阀中的开关体为圆管形状。其上部有两个安装导向销的径向孔，其下部有一个与旁通嘴对应的旁通孔。

上述遥控式钻井旁通循环阀中的上、下轴承，为推力径向轴承。

按照上述技术方案制造成的遥控式钻井旁通循环阀，结构简单合理，制造成本较低，安装使用方便，工作安全可靠，密封性能良好，使用寿命较长。将其接在无线随钻测量仪器(MWD)的上方，不影响正常钻井作业。当发生井漏现象时，不需要起钻，也不需投球，在地面通过开泵、停泵等常规操作，即可打开该阀的旁通孔，进行堵漏作业，堵漏完毕再通过停泵、开泵关闭其旁通孔，然后继续钻井作业。由于具有上述遥控功能，所以在堵漏作业前、后都不需要起、下钻具。不但节省大量时间，而且能及时处理井漏问题，防止因井漏而造成更严重的后果，避免巨大经济损失。其独特的遥控功能，体现出其显著的技术创新价值。

(四)附图说明

附图1是本发明的整体结构剖视示意图。

附图2是壳体1的剖视示意图。

附图3是控制体2的外形示意图。

附图4是图3的G向示意图。

附图5是控制体2上的定向槽B和导向斜槽C的展开示意图。

附图6是开关体3的剖视示意图。

(五)具体实施方式

结合附图说明一个实施例：

附图中，1是壳体，2是控制体，3是开关体，4是定向销(2个)，5是旁通嘴，6是控制喷嘴，7是上密封圈，8是回位弹簧，9是上轴承，10是导向销(2个)，11是中密封圈，12是下密封圈(两个)，13是下轴承。A是开关体3下部的旁通孔，B是控制体2上的定向槽(两道)，C是控制体2上的导向斜槽(四道)，D是壳体1上部安装定向销4径向孔(两个)，E是壳体1下部安装旁通嘴5的径向孔，F是开关体3上部安装导向销10的径向孔。

由图1所示，遥控式钻井旁通循环阀包括壳体总成、控制机构和开关机构三部分。其特征是控制机构安装在壳体内腔中上部，开关机构安装在壳体内腔中下部。壳体总成由壳体1、两个定向销4和一个旁通嘴5组成。两个定向销4安装在壳体1上半部的径向孔D中，旁通嘴5安装在壳体1下半部的径向孔E中。控制机构由控制体2、控制喷嘴6、回位弹簧8和上密封圈7组成。控制体2安装在壳体1内腔的中上部，控制喷嘴6安装在控制体2上端口内，回位弹簧8套装在控制体2外中下部，上密封圈7安装在控制体2上端部与壳体1内壁配合处。开关机构由开关体3、两个导向销10、上轴承9、下轴承13和下密封圈12组成。开关体3安装在壳体1内腔的中下部，两个导向销10安装在开关体3上部的径向孔F中，上轴承9安装在开关体3上端口处，下轴承13安装在开关体3下端口处，两个下密封圈12安装在开关体3中部和下端部。中密封圈11安装在控制体2下部与开关体3上部配合处。两个定向销4的前端插入控制体2的两个定向槽B内。两个导向销10的前端插入控制体2的导向斜槽C内。

由图2所示，壳体1为圆柱体形状。其上端是锥形母螺纹，下端是锥形公螺纹。其下端部内腔直径较小，其余内腔直径较大。其上半部有两个安装定向销4的径向孔D，其下半部有一个安装旁通嘴5的径向孔E。

由图3、4、5所示，控制体2为圆柱体形状。其上半部直径大于下半部直径。其上半部有两道定向槽B，其下半部有四道首尾连通的导向斜槽C。其中心孔上端为喇叭口，喇叭口以下安装控制喷嘴6。

由图6所示，开关体3为圆管形状。其上部有两个安装导向销10的径向孔F，其下部有一个与旁通嘴5相对应的旁通孔A。

图1中的上轴承9和下轴承13，为推力径向轴承。

遥控式钻井旁通循环阀工作原理说明：

将该旁通循环阀安装在无线随钻测量仪器(MWD)上方，相当于一个钻具接头，不影响正常钻井作业。

图1所示为旁通循环阀的关闭状态。此时开关体3上的旁通孔A与旁通嘴5相差90°，控制体2处于最高位置，定位销4处于控制体2(图3、5)上的定位槽B的最低位置，导向销10处于控制体2(图3、4、5)上的导向斜槽C的一个最低位置。

第一次开泵，由于控制喷嘴6的作用，产生一个压力降，推动控制体2向下滑动，定位销4由定位槽B的最低位置而到最高位置，导向销10也由导向斜槽C的一个最低位置而到一个最高位置。由于控制体2只能上下滑动而不能转动，开关体3只能转动而不能上下滑动，所以开关体3转动了90°，使旁通孔A与旁通嘴5相差180°。

第一次停泵，钻井液压力内外平衡，在回位弹簧8作用下控制体2又向上滑动到最高位置，定位销4又处于定向槽B的最低位置，导向销10又处于导向斜槽C的另一个最低位置，开关体3又转动90°，旁通孔A与旁通嘴5相差270°。

第二次开泵，原理同上，开关体3又能转动90°，旁通孔A正好与旁通嘴5对正，钻柱内的钻井液与井眼空腔的钻井液连通，去完成循环堵漏作业。

第二次停泵，开关体3又转动90°，又回到图1所示状态，旁通孔A与旁通嘴5又相差90°。

第三次开泵，旁通孔A与旁通嘴5相差180°，处于可靠关闭状态，即可继续进行钻井作业。

由此可见，在钻井过程中，如果发生井漏现象，只需在地面停泵—开泵—停泵常规操作，就能遥控井下的旁通循环阀开通或关闭，及时完成堵漏作业，不再需要起、下钻具，操作方便又安全可靠。是钻井技术的较大进步。

Claims (3)

1.一种遥控式钻井旁通循环阀，包括壳体总成、控制机构和开关机构三部分，其特征是控制机构安装在壳体内腔中上部，开关机构安装在壳体内腔中下部，壳体总成由壳体(1)、两个定向销(4)和一个旁通嘴(5)组成，两个定向销(4)安装在壳体(1)上半部的径向孔(D)中，旁通嘴(5)安装在壳体(1)下半部的径向孔(E)中，控制机构由控制体(2)、控制喷嘴(6)、回位弹簧(8)和上密封圈(7)组成，控制体(2)安装在壳体(1)内腔的中上部，控制喷嘴(6)安装在控制体(2)上端口内，回位弹簧(8)套装在控制体(2)外中下部，上密封圈(7)安装在控制体(2)上端部与壳体(1)内壁配合处，所述控制体(2)为圆柱体形状，其上半部直径大于下半部直径，其上半部有两道定向槽(B)，其下部有四道首尾相连通的导向斜槽(C)，其中心孔上端为喇叭口，喇叭口以下安装控制喷嘴(6)，开关机构由开关体(3)、两个导向销(10)、上轴承(9)、下轴承(13)和下密封圈(12)组成，开关体(3)安装在壳体(1)内腔的中下部，两个导向销(10)安装在开关体(3)上部的径向孔(F)中，上轴承(9)安装在开关体(3)上端口处，下轴承(13)安装在开关体(3)下端口处，两个下密封圈(12)安装在开关体(3)中部和下端部，中密封圈(11)安装在控制体(2)下部与开关体(3)上部配合处，两个定向销(4)的前端插入控制体(2)的两个定向槽(B)内，两个导向销(10)的前端插入控制体(2)的导向斜槽(C)内，所述开关体(3)为圆管形状，其上部有两个安装导向销(10)的径向孔(F)，其下部有一个与旁通嘴(5)相对应的旁通孔(A)。

2.根据权利要求1所述的遥控式钻井旁通循环阀，其特征是壳体(1)为圆柱体形状，其上端是锥形母螺纹，下端是锥形公螺纹，其下端部内腔直径较小，其余内腔直径较大，其上半部有两个安装定向销(4)的径向孔(D)，其下半部有一个安装旁通嘴(5)的径向孔(E)。

3.根据权利要求1所述的遥控式钻井旁通循环阀，其特征是上轴承(9)和下轴承(13)，为推力径向轴承。

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