CN104594835B - 全自动滑套式连续循环阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动滑套式连续循环阀,包括密封连接的上接头和下接头,下接头的侧壁上形成有旁通孔,上接头的内腔安装有能上下移动的弹簧套、复位弹簧和阀座总成;弹簧套外侧套有复位弹簧且其下端能伸入阀座总成的内腔;阀座总成包括阀座、销轴和阀板,阀板由销轴连接在阀座上,阀板与阀座闭合时为密封结构;下接头内腔安装有能上下移动的滑套,滑套的侧壁上形成有孔I,孔I与旁通孔可通过滑套移动而重合或错开;旁通孔的上下两侧分别设有密封圈。该全自动滑套式连续循环阀适用于多种循环介质条件下的钻井作业,结构简单,拆装方便,既能延长阀板寿命,又能稳定实现连续循环钻井作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于石油天然气行业钻井工程领域的工具,具体为一种全自动滑套式连续循环阀。
背景技术
在钻井作业过程中,当接卸单根或立柱时,由于停泵或开泵会引起井底的压力波动,从而带来一系列井下复杂问题。不间断连续循环钻井技术就是为了解决这一问题而提出的,该技术主要采用连续循环阀,实现接卸单根或立柱时关闭主通路循环,开启连续循环阀的旁通路进行持续循环,从而维持恒定的钻井循环排量和当量密度,防止接卸单根或立柱时停止循环引起的井壁坍塌、溢流、沉砂卡钻等事故复杂的发生;同时气体钻井时还可以持续不断的携带进入井筒内的地层水,防止水在井内的积聚、浸泡井壁,避免出现过高的注入压力,避免气体钻井井下复杂的发生;在充气、泡沫钻井时可以避免钻具内和环空气液分离,保证井筒内维持恒定的流体柱压力和注入压力。
目前,国内外连续循环钻井装置采用的连续循环阀,密封性能差,易受冲蚀;或者重复密封的可靠性差;或者通用性差,不能适用于多种钻井循环介质钻井条件的连续循环作业,易导致连续循环作业的中断。
发明内容
本发明的目的是提供一种全自动滑套式连续循环阀,其通用性好,密封性佳;能适用于多种钻井条件的连续循环作业,且持续性好不易中断。
为此,本发明的技术方案如下:
一种全自动滑套式连续循环阀,包括密封连接的上接头和下接头,所述下接头的侧壁上形成有连接旁通管线的旁通孔,所述上接头的内腔安装有能上下移动的弹簧套、复位弹簧和阀座总成,且所述上接头顶部形成有凸台I;所述弹簧套由一体形成的粗段和细段构成,粗段在上,所述复位弹簧套在该弹簧套的细段上;所述阀座总成与上接头密封连接,所述弹簧套的细段底端能插入所述阀座总成的内腔;所述阀座总成包括阀座、销轴和阀板,所述阀板由销轴连接在阀座上,阀板与阀座闭合时为密封结构;所述下接头的底部形成有凸台II,且其内腔安装有能上下移动的滑套,所述滑套能坐在凸台II上,所述滑套的侧壁上形成有孔I,所述孔I与旁通孔通过滑套移动而重合或错开,具体可通过使孔I距滑套顶端的距离与旁通孔距闭合的阀板的距离相等来实现;所述旁通孔的上下两侧分别设有密封圈,用于实现滑套与下接头之间的密封。
所述阀座总成还包括穿在所述销轴外侧的扭簧。
所述滑套的顶部设有斜坡倒角I,所述阀板远离阀座侧设有斜坡倒角II,所述两个斜坡倒角角度相同。
所述阀板与阀座闭合时密封。
所述阀座靠近阀板处形成有用于实现两者闭合时密封的密封面。
所述弹簧套的粗段设有O形密封圈I,用于实现弹簧套与上接头之间的密封。
所述上接头与下接头连接处的上端和下端分别设有O形密封圈,用于实现上下接头之间的密封。
所述阀座外侧设有O形密封圈II;用于实现阀座与上接头之间的密封。
所述滑套坐在下接头底部的凸台II上时,以其侧壁对应旁通孔上沿处为分界线,分界线以上所述滑套的直径大于分界线以下滑套的直径。
该全自动滑套式连续循环阀能够适用于气体、充气、泡沫、泥浆等不同钻井循环介质条件下的连续循环钻井作业,其具有以下优点:1)整体结构简单,拆装方便,密封可靠;2)在钻井循环介质压差作用下,打开阀板的同时弹簧套下移,避免阀板承受长时间冲蚀,延长阀板密封寿命;3)在旁通管路中的钻井循环介质压力作用下滑套上移,打开旁通管路的同时,将阀板推向水眼中心,即使不安装扭簧或扭簧失效,也可顺利实现阀板与阀座的贴合密封;4)打开旁通路的同时关闭阀板,使钻井循环介质源源不断的从旁通管路中注入井内,确保当量循环密度的稳定,避免井底压力波动引起的井下复杂,从而达到缩短钻井周期、降低钻井成本的目的。
附图说明
图1为本发明全自动滑套式连续循环阀结构示意图;
图2为本发明全自动滑套式连续循环阀打开旁通路时的结构示意图;
图3为阀座总成打开状态的局部放大图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的结构进行详细描述。
实施例1
如图1所示,一种全自动滑套式连续循环阀,上接头1和下接头12依靠螺纹连接,且连接处的上端和下端分别设有O形密封圈4,8以实现两者密封连接;该上接头1的内腔安装有能上下移动的弹簧套3、复位弹簧5和阀座总成,且其顶端形成有凸台I;弹簧套为一体形成的两个空心圆柱,大半径的空心圆柱为粗段,安装时朝上,小半径的空心圆柱为细段,细段外侧套着复位弹簧5,可坐于粗段上;粗段外侧设有O形密封圈I2,用于实现弹簧套3与上接头1的密封;细段底端能插入阀座总成的内腔,阀座总成包括阀座6、销轴10和阀板11,阀板11由销轴10连接在阀座6上,阀板11闭合时与阀座6为密封结构;阀座外侧设有O形密封圈II7,用于将阀座与上接头1密封连接;下接头12的侧壁上形成有连接旁通管线19的旁通孔,底部形成有凸台II,其内腔安装有能上下移动的滑套13,滑套13的侧壁上形成有孔I,孔I距滑套13顶端的距离与旁通孔距闭合的阀板11的距离相等;旁通孔的上下两侧分别设有密封圈14,17,用于实现滑套13与下接头12之间的密封;所述滑套13坐在下接头12底部的凸台II上时,以其侧壁对应旁通孔上沿处为分界线,分界线以上所述滑套13的直径大于分界线以下滑套13的直径。
优选,在阀座6靠近阀板11处设置一密封面,用于实现阀板11闭合时与阀座6密封。
旁通孔可设有堵头15,并在其与下接头12连接处设有O形密封圈III16,以防止旁通孔在正常钻进过程中泄露。
以下给出该全自动滑套式连续循环阀的工作原理:
1)正常钻进过程:钻井循环介质从上接头1的中心水眼进入该全自动滑套式连续循环阀的内腔,阀板11因重力处于打开状态,弹簧套3在钻井循环介质压差作用下克服复位弹簧5阻力下移,下移的弹簧套3其细段将阀板11完全保护起来,防止阀板11密封面受到冲蚀;滑套13在压差和自重的作用下坐在下接头12底部的凸台II上,滑套13侧壁上的孔I与下接头12侧壁上的旁通孔错位,结合旁通孔的上下两侧分别设置的密封圈14,17,旁通管路关闭。
2)旁通管路开启过程,如图2所示:钻井循环介质从旁通管路进入旁通孔,在钻井循环介质的压力作用下,滑套13上移,继而将阀板11推向中心水眼;同时主通路泄压,弹簧套3在复位弹簧5的作用下上移,阀板11在泄压冲击力的作用下紧紧压在阀座6上,实现主通路关闭;同时滑套13侧壁上的孔I与下接头12侧壁上的旁通孔重合,实现了旁通管路的开启。
该全自动滑套式连续循环阀适用于多种循环介质条件下的钻井作业,结构简单,拆装方便,既能延长阀板寿命,又能稳定实现连续循环钻井作业。
实施例2
与实施例1全自动滑套式连续循环阀结构的不同之处在于:阀座总成包括阀座6、销轴10、扭簧9和阀板11,阀板11由销轴10连接在阀座6上,且销轴10外侧套有扭簧9,如图3所示。
其工作原理为:
1)正常钻进过程:钻井循环介质从上接头1的中心水眼进入该全自动滑套式连续循环阀的内腔,阀板11在钻井循环介质的压力的作用下克服扭簧9的阻力绕销轴10旋转打开,同时,弹簧套3在钻井循环介质压差作用下克服复位弹簧5阻力下移,下移的弹簧套3其细段将阀板11完全保护起来,防止阀板11密封面受到冲蚀;滑套13在压差和自重的作用下坐在下接头12底部的凸台II上,滑套13侧壁上的孔I与下接头12侧壁上的旁通孔错位,结合旁通孔的上下两侧分别设置的密封圈14,17,旁通管路关闭。
2)旁通管路开启过程同实施例1所述。
实施例3
与实施例1全自动滑套式连续循环阀结构的不同之处在于:滑套13的顶部设有斜坡倒角I,阀板11远离阀座6侧设有斜坡倒角II,这两个斜坡倒角角度相同。减少旁通路开启时滑套13推动阀板11闭合的阻力。
Claims (10)
1.一种全自动滑套式连续循环阀,包括密封连接的上接头(1)和下接头(12),所述下接头(12)的侧壁上形成有连接旁通管线(19)的旁通孔,其特征在于:所述上接头(1)的内腔安装有能上下移动的弹簧套(3)、复位弹簧(5)和阀座总成,且所述上接头(1)顶部形成有凸台I;所述弹簧套(3)由一体形成的粗段和细段构成,粗段在上,所述复位弹簧(5)套在该弹簧套(3)的细段上;所述阀座总成与上接头(1)密封连接,所述弹簧套(3)的细段底端能插入所述阀座总成的内腔;所述阀座总成包括阀座(6)、销轴(10)和阀板(11),所述阀板(11)由销轴(10)连接在阀座(6)上;所述下接头(12)的底部形成有凸台II,且其内腔安装有能上下移动的滑套(13),所述滑套(13)的侧壁上形成有孔I,所述孔I与旁通孔通过滑套(13)的移动而重合或错开;所述旁通孔的上下两侧分别设有密封圈(14,17),用于实现滑套(13)与下接头(12)之间的密封。
2.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述阀座总成还包括穿在所述销轴(10)外侧的扭簧(9)。
3.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述滑套(13)的顶部设有斜坡倒角I,所述阀板(11)远离阀座(6)侧设有斜坡倒角II,所述斜坡倒角I和斜坡倒角II的角度相同。
4.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述阀板(11)与阀座(6)闭合时密封。
5.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述阀座(6)靠近阀板(11)处形成有用于实现两者闭合时密封的密封面。
6.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述弹簧套(3)的粗段设有O形密封圈I(2)。
7.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述上接头(1)与下接头(12)连接处的上端和下端分别设有O形密封圈(4,8)。
8.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述阀座(6)外侧设有O形密封圈II(7)。
9.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述滑套(13)坐在下接头(12)底部的凸台II上时,以其侧壁对应旁通孔上沿处为分界线,分界线以上所述滑套(13)的直径大于分界线以下滑套(13)的直径。
10.如权利要求1所述全自动滑套式连续循环阀,其特征在于:所述孔I距滑套(13)顶端的距离与所述旁通孔距闭合的阀板(11)的距离相等。
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