CN106401529A - 一种新型螺杆钻具旁通阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型螺杆钻具旁通阀，包括阀体、阀芯、弹簧、阀套、卡簧以及螺栓型塞板，其中阀芯、阀套、弹簧以及卡簧安装在阀体的内腔中，阀体两侧分别设置了内螺纹、外螺纹结构，在阀体圆柱表面设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔安装了螺栓型塞板，外螺纹前端设置与相应部件相配合的扭矩台肩，内螺纹螺纹退尾端设置了喇叭口型流通通道。本发明结构简单，螺栓型塞板结构设计便于现场更换配件，有利于降低作业成本；扭矩台肩的设置能有效提高公端接头处的连接强度，避免断裂的事故发生；喇叭口密封结构及双向O型圈密封结构的设计能大大改善旁通阀的密封性能及其可靠性。

Description

一种新型螺杆钻具旁通阀

技术领域

本发明属于石油开采钻井设备技术领域，特别涉及一种新型螺杆钻具旁通阀。

背景技术

目前，在石油天然气的石油开采钻井工程中使用井下螺杆钻具时，为了在下钻的过程中平衡钻具内外的压力、在起钻的过程中使钻具内的钻井泥浆能快速流入井筒内而不会带到地面污染钻台，在钻井过程中使钻井液成为推动钻头的机械动力，一般在钻具的组合中都带有一个钻具旁通阀，一般的钻具旁通阀的阀芯、弹簧和阀套是从阀体的公接头一端依次装进阀体，在阀体内缘上设置一道挡圈槽，安装挡圈，以防止阀芯、阀座掉入井内，由于使用的螺杆钻具进行井下动力钻进时，螺杆钻具的承受的压力很大，特别是出现顿钻、滑钻瞬间压力更大，而且在复合钻进时扭距很大，随着井深的逐渐增加，井眼不规则程度逐渐复杂，作用在螺杆钻具旁通阀公端螺纹压力会成倍增加。

随着世界对化工能源需求的急剧攀升和石油可开采量的逐年减小，当前石油开采领域正向深井、超深井、高压油气井、稠油热采井、定向井等的开采方向逐步发展，由此对螺杆钻具旁通阀的密封性、连接强度提出了越来越苛刻的技术要求。现有技术的旁通阀出现阀芯密封圈密封失效、公扣端断裂掉井等失效问题十分常见。因此，现有技术的螺杆钻具旁通阀密封性、连接强度和抗扭性等方面都不能够满足开采环境条件恶劣的油气井的需求。迫使人们去研究开发性能更加可靠的新型螺杆钻具旁通阀。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型螺杆钻具旁通阀，改进螺纹和连接处的结构，提高密封性和连接强度，使其更加适应环境条件恶劣的油气井况。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种新型螺杆钻具旁通阀，包括阀体、阀芯、弹簧、阀套、卡簧以及螺栓型塞板，所述阀芯、阀套、弹簧以及卡簧安装在阀体的内腔中，在阀体两侧分别设置了内螺纹、外螺纹结构，在阀体圆柱表面设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔安装了螺栓型塞板；所述外螺纹前端设有弹性密封结构，所述弹性密封结构包括密封槽、O型密封圈；所述外螺纹前端设置与相应部件相配合的扭矩台肩；所述内螺纹螺纹退尾端设置了喇叭口型流通通道，此喇叭口与阀芯内喇叭口相对应；所述阀芯外径处设置了组合双向密封结构，包括沟槽、挡圈、O型密封圈，其2个挡圈分别位于O型密封圈两侧。

其中，内螺纹螺纹退尾端与喇叭口结合处设置大圆弧圆滑过渡，且喇叭口与阀芯喇叭口锥度一致。

其中，阀体内孔与阀芯外径成间隙配合，单侧间隙为0.15-0.30mm。

其中，螺栓型塞板可以为下述两种形式之一：一种形式是外圆外螺纹中部通孔端部设置塞板，一种形式为外径为外螺纹中部封死的丝堵。

本发明与现有技术相比，大大增强螺纹的密封性及阀芯处密封结构的可靠性，提高了密封效果；内螺纹端部扭矩台肩的设置，使得当外力施加扭矩时能很好的起到抗扭矩作用，提高了接头螺纹连接处的抗压缩、反扭矩作用，增强了连接能力，同时便于更换配件，有利于降低成本、提高作业效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是现有技术旁通阀阀芯处台肩流通结构示意图。

图中，1-内螺纹，2-阀芯，3-弹簧，4-阀套，5-卡簧，6-外螺纹，7-沟槽，8-喇叭口，9-挡圈，10-O密封圈，11-螺栓型塞板，12-扭矩台肩，13-阀体，14-台肩流通结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，其既可以指代某一部件与另一部件直接连接，也可以指代某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

如图1所示，包括阀体13、阀芯2、弹簧3、阀套4、卡簧5以及螺栓型塞板6，所述阀芯2、阀套4、弹簧3以及卡簧5安装在阀体的内腔中，在阀体两侧分别设置了内螺纹1、外螺纹6结构，在阀体圆柱表面设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔安装了螺栓型塞板11，其与现有技术的卡簧、塞板、挡板结构不同，其结构外径为外螺纹，直接与阀体通孔螺纹相配合，并设置了扳手口，在井队使用现场直接用扳手即可安装更换，解决了现有技术卡簧式结构不易现场更换的难题；

同时螺栓型塞板11设计了两种形式一种是外圆设置外螺纹中部通孔端部设置塞板这是便于常规井况使用，一种形式为中部封死的丝堵形式，是当复杂井况不需要旁通功能时，直接有丝堵封死即可使用。而以往都是先拆除旁通阀，再接无旁通孔的代用接头，这种拆卸式结构一般在井场无法完成，需要返厂或指定维修点，不仅费时费力更影响作业效率，而螺栓型塞板设计能很好地解决这一问题；

外螺纹6前端设置与相应部件相配合的扭矩台肩12，此扭矩台肩12与其相连部件的扭矩台肩接触并过盈配合，当外力施加扭矩时能很好的起到抗扭矩作用，能很好地提高公端螺纹处连接强度。

需要说明的是，上述的相应部件指的是螺杆钻具的防掉接头。

如图1、2所示，所述阀体13内螺纹1螺纹退尾端设置了喇叭口型流通通道，此喇叭口与阀芯2内喇叭口相对应，当流体自内螺纹端流经此处时流通阻力小，消除了现有技术台肩流通结构存在的漩涡型紊流现象，不仅消除了紊流破坏阀芯密封结构的危险性，同时也降低了钻井压力损耗，降低能耗、提高了作业效率。

所述阀芯2外径处设置了组合双向密封结构，包括沟槽7、挡圈9、O型密封圈10，其2个挡圈9分别位于O型密封圈10两侧。

安装时，现将挡圈9、密封圈10组成的组合密封结构安装至阀芯2、阀套4相关沟槽内，然后依次将阀芯2、弹簧3、阀套4装入阀体13公端内孔中，装上卡簧5以固定以上部件，然后将螺杆钻具旁通阀连接在钻具上下入井内。在下钻的过程中，由于泥浆泵没有开动，没有压力，因此阀芯在弹簧的作用下是打开的，从井内进入钻具的钻井泥浆通过阀芯孔和阀体上的通孔进入环形空间，起到平衡钻具内外液柱压力的作用；下钻完毕，开始钻进，在泥浆泵启动后，钻井液会推动阀芯向下克服弹簧的弹力，关闭向外流动的阀芯孔和通孔，使钻井液的推力集中在螺杆钻具上，将压力转换为机械旋转能，带动钻头钻进；在起钻时，泥浆泵停止工作，阀芯在弹簧的推力下向上，打开了向外的通道，使留在钻具内的泥浆通过阀芯孔和阀体上的通孔进入环形空间使起出的钻具内没有钻井泥浆，避免溢出到钻台上。在钻井液不干净、含沙量特别大等复杂井况时，在井口即可直接用丝堵形式的螺栓型塞板，以替代代用接头。

本发明结构简单，螺栓型塞板结构设计便于现场更换配件，有利于降低作业成本；扭矩台肩的设置能有效提高公端接头处的连接强度，避免断裂的事故发生；喇叭口密封结构及双向密封结构的设计能大大改善旁通阀的密封性能及其可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型螺杆钻具旁通阀，包括阀体、阀芯、弹簧、阀套、卡簧以及螺栓型塞板，所述阀芯、阀套、弹簧以及卡簧安装在阀体的内腔中，其特征在于，在阀体两侧分别设置了内螺纹、外螺纹结构，在阀体圆柱表面设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔安装了螺栓型塞板；所述外螺纹前端设有弹性密封结构，所述弹性密封结构包括密封槽、O型密封圈；所述外螺纹前端设置与相应部件相配合的扭矩台肩；所述内螺纹螺纹退尾端设置了喇叭口型流通通道，此喇叭口与阀芯内喇叭口相对应；所述阀芯外径处设置了组合双向密封结构，包括沟槽、挡圈、O型密封圈，其2个挡圈分别位于O型密封圈两侧。

2.根据权利要求1所述的一种新型螺杆钻具旁通阀，其特征在于，内螺纹螺纹退尾端与喇叭口结合处设置大圆弧圆滑过渡，且喇叭口与阀芯喇叭口锥度一致。

3.根据权利要求1所述的一种新型螺杆钻具旁通阀，其特征在于，阀体内孔与阀芯外径成间隙配合，单侧间隙为0.15-0.30mm。

4.根据权利要求1所述的一种新型螺杆钻具旁通阀，其特征在于，螺栓型塞板可以为下述两种形式之一：一种形式是外圆外螺纹中部通孔端部设置塞板，一种形式为外径为外螺纹中部封死的丝堵。