CN105756593B - 一种不间断循环阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不间断循环阀。所述不间断循环阀包括壳体、主通道和旁通通道；壳体呈筒形，上端和下端分别加工有螺纹，轴向加工有通孔A和孔道A，径向加工有孔道B；通孔A内部由上到下分别安装弹簧座、弹簧、阀芯和阀座；弹簧座轴向中心加工有通孔B，通孔B外部加工有轴向通孔C；阀芯中部为圆锥形结构与阀座上部的圆锥倒角形成锥角密封。本发明的优点是采用了成熟的单向阀密封形式，提高了不间断循环阀流体密封的可靠性。通过实现接单根期间的连续循环，有效避免因接单根作业引起的井眼压力波动，改善井眼质量和清洁度，降低发生井漏、井涌和卡钻等复杂问题的几率，减少非生产时间，钻遇先前无法钻达的地层。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探开发工具领域，尤其涉及一种连续循环钻井中用的不间断循环阀。
背景技术
在常规钻井需要接单根时，必须中断循环钻井介质（泥浆或气体）。中断循环会产生许多对钻井作业不利的影响。主要包括：因停止循环时，环空动态压降消失，井底压力降低，有时会造成井涌；重新建立循环时，井底压力增加，可能导致井漏。在窄密度窗口作业时，这两种影响会更加突出。在大位移井的大斜度段和水平钻井中，岩屑会落在井眼的低边形成岩屑床，减少有效井眼尺寸，增大钻柱扭矩和阻力；在高温高压井中，循环介质中的固相沉降及泥浆温度的升高会改变泥浆性能，而且高温会使井下仪器过热；在欠平衡钻井中，气体的流动可能会产生一个不稳定的环空；在气体钻井过程中，岩屑下沉卡钻以及井底积液导致地层浸泡垮塌。这些不利影响容易引起井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、钻具失效、溢流或井漏等钻井复杂情况。因此，如何在接单根时保持钻井介质的不间断循环，从而有效避免以上问题，成为了目前钻井工程亟待解决的重大技术难题。
当然，本发明所述的不间断循环阀，不局限于以上背景技术所述的钻井领域，其还适用于石油勘探开发中需要保持连续循环的其它领域。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的问题,提供一种不间断循环阀，以实现接单根时钻井介质的连续循环。
为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：
一种不间断循环阀包括壳体、主通道和旁通通道。壳体呈筒形，上端和下端分别加工有螺纹，轴向加工有通孔A和孔道A，径向加工有孔道B；通孔A内部由上到下分别安装弹簧座、弹簧、阀芯和阀座；弹簧座呈圆盘状，轴向中心加工有通孔B，通孔B外部加工有轴向通孔C；弹簧安装在弹簧座和阀芯之间，对阀芯施加弹簧推力；阀芯上部为圆柱状的阀芯导杆，阀芯导杆插入通孔B，在通孔B内上下导向滑动；阀芯中部为圆锥形结构与阀座上部的圆锥倒角形成锥角密封；阀座为圆柱体结构，轴向加工有盲孔，盲孔上端加工有与阀芯密封的圆锥倒角，径向加工有孔道C;通孔A的上部空间、弹簧座的通孔C、阀芯与弹簧座之间的空间、孔道A和通孔A的下部空间依次连通形成不间断循环阀的主通道；孔道B、孔道C、盲孔、阀芯与弹簧座之间的空间、孔道A和通孔A 的下部空间依次连通形成不间断循环阀的旁通通道。
优选的是所述的弹簧座与阀座均是通过螺纹与壳体连接固定；阀座外缘与壳体的通孔A之间安装密封圈；所述阀芯与阀座的密封面锥角为30°-90°，优选为30°。
本发明的优点是采用了成熟的单向阀密封形式，提高了不间断循环阀流体密封的可靠性。通过实现接单根期间的连续循环，有效避免因接单根作业引起的井眼压力波动，改善井眼质量和清洁度，降低发生井漏、井涌和卡钻等复杂问题的几率，减少非生产时间，钻遇先前无法钻达的地层。
附图说明
图1是本发明一种不间断循环阀总体结构示意图（钻井介质在主通道流动）。
图2是本发明一种不间断循环阀总体结构示意图（钻井介质在旁通通道流动）。
图3是本发明一种不间断循环阀总体结构示意图中AA截面的剖面图。
图4是本发明一种不间断循环阀中弹簧座的示意图。
图中 ：1.壳体，2.弹簧座，3.弹簧，4.阀芯，5.阀座，6.孔道A，7.密封圈，8.盲孔，9.孔道C，10.孔道B ，11.通孔C ，12.通孔A ，13. 通孔B。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2、附图3和附图4对本发明作进一步描述：
一种不间断循环阀包括壳体、主通道和旁通通道。壳体1呈筒形，上端加工有公螺纹和下端加工有母螺纹，轴向加工有通孔A12和孔道A6，径向加工有孔道B10；通孔A12内部由上到下分别安装弹簧座2、弹簧3、阀芯4和阀座5；弹簧座2呈圆盘状，轴向中心加工有通孔B13，通孔B13外部加工有轴向通孔C11；弹簧3安装在弹簧座2和阀芯4之间，对阀芯4施加弹簧推力；阀芯4上部为圆柱状的阀芯导杆，阀芯导杆插入通孔B13，在通孔B13内上下导向滑动；阀芯4中部为圆锥形结构与阀座5上部的圆锥倒角形成锥角密封；阀座5为圆柱体结构，轴向加工有盲孔8，盲孔8上端加工有与阀芯4密封的圆锥倒角，径向加工有孔道C9; 阀座5外缘与壳体1的通孔A12之间安装密封圈7；通孔A12的上部空间、弹簧座2的通孔C11、阀芯4与弹簧座2之间的空间、孔道A6和通孔A12的下部空间依次连通形成不间断循环阀的主通道；孔道B10、孔道C9、盲孔8、阀芯4与弹簧座2之间的空间、孔道A6和通孔A12 的下部空间依次连通形成不间断循环阀的旁通通道。弹簧座2 与阀座5均是通过螺纹与壳体1连接固定；阀芯4与阀座5的密封面锥角为30°～90°，该实施例优选为30°。
现场应用过程中，在不间断循环阀的上部连接一个钻具阀，该钻具阀可以是钻具止回阀或者旋塞阀，该实施例选择连接旋塞阀。如附图1所示，石油钻井钻进过程中，钻井介质经过旋塞阀（打开状态），然后到达不间断循环阀的主通道（钻井介质依次经过通孔A12的上部空间、弹簧座2的通孔C11、阀芯4与弹簧座2之间的空间、孔道A6和通孔A12的下部空间），然后流入下部钻具组合（此时，阀芯4与阀座5接触密封，壳体1的孔道B10无流体流出）；如附图2所示，接单根期间，通过不间断循环阀控制管汇将钻井介质导入不间断循环阀的旁通通道，并逐渐关闭旋塞阀，钻井介质通过旁通通道（孔道B10、孔道C9、盲孔8、阀芯4与弹簧座2之间的空间、孔道A6和通孔A12 的下部空间），然后流入下部钻具组合，从而实现钻井全过程中钻井介质的连续循环作业。
Claims (3)
1.一种不间断循环阀，其特征在于：壳体(1)呈筒形，上端和下端分别加工有螺纹，轴向加工有通孔A(12)和孔道A(6)，径向加工有孔道B(10)；通孔A(12)内部由上到下分别安装弹簧座(2)、弹簧(3)、阀芯(4)和阀座(5)；弹簧座(2)呈圆盘状，轴向中心加工有通孔B(13)，通孔B(13)外部加工有轴向通孔C(11)；弹簧(3)安装在弹簧座(2)和阀芯(4)之间；阀芯(4)上部为圆柱状的阀芯导杆，阀芯导杆插入通孔B(13)，在通孔B(13)内上下导向滑动；阀芯(4)中部为圆锥形结构并与阀座(5)上部的圆锥倒角形成锥角密封；阀座(5)为圆柱体结构，轴向加工有盲孔(8)，盲孔(8)上端加工有与阀芯(4)密封的圆锥倒角，径向加工有孔道C(9)；通孔A(12)的上部空间、弹簧座(2)的通孔C(11)、阀芯(4)与弹簧座(2)之间的空间、孔道A(6)和通孔A(12)的下部空间依次连通形成不间断循环阀的主通道；孔道B(10)、孔道C(9)、盲孔(8)、阀芯(4)与弹簧座(2)之间的空间、孔道A(6)和通孔A(12) 的下部空间依次连通形成不间断循环阀的旁通通道。
2.根据权利要求1所述的不间断循环阀，其特征在于，所述的弹簧座(2) 与阀座(5)均是通过螺纹与壳体(1)连接固定，阀座(5)外缘与壳体(1)的通孔A(12)之间安装密封圈(7)。
3.根据权利要求1或2所述的不间断循环阀，其特征在于，所述阀芯(4)与阀座(5)的密封面锥角为30°-90°。
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