CN106639897B - 一种双流钻杆井下隔离流道转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双流钻杆井下隔离流道转换装置，该装置连接在井下隔离系统的双浮阀的下端，双浮阀的开启和关闭带动中间的轴向滑动部件沿轴向滑动。该装置由三部分组成，外钻杆、内钻杆和中间部分的轴向滑动部件，外钻杆和内钻杆的相对位置是固定的。通过轴向滑动部件在轴向进行滑动，打开或者关闭该系统与外界的通道。该装置可以将经过外层流道进入井眼环空的流体导流到内层流道，并且可以实现内层流道和外层流道与井底流体的隔离。本发明装置具有结构简单、方向控制可靠以及降低开泵时井底压力波动的优点。

Description

一种双流钻杆井下隔离流道转换装置

技术领域

本发明涉及一种流体方向控制装置，尤其涉及一种在双层管的双流道中进行流体流动转换的短接装置。

背景技术

随着石油钻探技术的不断进步，逐渐出现了双层钻杆低压钻井技术、中心取样钻探技术和rellwell钻井技术，这些技术都是以双层管(双层钻杆)为设备基础。双层管的内层管(或内钻杆)内部形成内层流道，内层管和外层管(或外钻杆)之间形成外层流道。在钻井过程中，特别是利用基于双层管的rellwell钻井技术进行循环钻井时，要求地面的钻井流体可以经过外层流道和钻头水眼到达井底实现岩屑清洗，而携带岩屑的钻井流体可以经过套管环空进入双层管的内层流道，从而携带岩屑到达地面。停泵后，要求通过井底双流道方向控制短接装置来封隔井底流体。开泵时，当双流道方向控制短接装置处的压力低于地层处井底压力时，双层管外层流道内的流体可以直接进入内层流道，然后到达地面形成循环；当双流道方向控制短接装置处的压力高于地层处井底压力时，方向控制短接装置打开，外层流道中的流体经过钻头进入井底，实现钻进时的循环过程。这种双层管的流体循环控制方法可以通过井下双流道流体方向控制短接装置来实现。

因此，需要一种转换控制可靠、简单方便的实现双流道流体流动转换的短接装置。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术亟待解决的问题，提供一种双流钻杆井下隔离流道转换装置，实现钻井全过程中钻井流体的方向控制和压力控制。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

一种双流钻杆井下隔离流道转换装置，包括外层管1、内层管2,在外层管1、内层管2之间设置有轴向滑动部件3；该轴向滑动部件3中部设有镦粗段或者连接限位套,左、右两个端部沿径向分别开设通孔B5和通孔D7；内层管2的左、右两个端部沿径向分别开设通孔A4和通孔C6；外层管1左半部分设有环形凹槽，外层管1右半部分沿轴向设有贯通流道13，沿径向设有通孔E8，右端部的内孔为盲孔；轴向滑动部件3与内层管2构成全轴向滑动密封配合，轴向滑动部件3与外层管1右半部分构成轴向滑动密封配合，轴向滑动部件3与外层管1左半部分构成间隙配合，轴向滑动部件3的镦粗段或者限位套与外层管1的环形凹槽构成左、右限位配合；在轴向滑动部件3向左滑行至左止点处，轴向滑动部件3的通孔B5和内层管2的通孔A4构成径向贯通配合，轴向滑动部件3的通孔D7和内层管2的通孔C6、外层管1通孔E8构成闭合；在轴向滑动部件3向右滑行至右止点处，轴向滑动部件3的通孔B5和内层管2的通孔A4构成闭合，轴向滑动部件3的通孔D7和内层管2的通孔C6、外层管1通孔E8构成径向贯通配合；在外层管1与轴向滑动部件3轴向对合部设有弹簧9。

上述方案进一步包括：

外层管(1)、内层管(2)和轴向滑动部件(3)左端部的通孔E(8)、通孔C(6)、通孔D(7)均设置为斜向通孔。

所述斜向通孔沿轴向分成两组，每组开孔数为4个，且孔径相同。

内层管2上的通孔A4和轴向滑动部件3上的通孔B5之间安装密封圈，内层管2上的通孔C6、轴向滑动部件3上的通孔D7和外层管1上的孔通E8两两之间安装密封圈。

本发明的装置连接在双层管的内层管(或内钻杆)和外层管(或内钻杆)的下端，内层管内部形成内层流道，内层管和外层管之间形成外层流道，通过轴向滑动部件在轴向进行滑动，打开或者关闭该系统与外界的通道。轴向滑动部件移动到最右端，使得内层管和外层管联通，钻井液通过内层管和外层管之间的通道，被输送到井底，与井底的泥沙混合后，通过内管通道被输送到地面。当钻遭遇漏失性地层时，向左移动轴向滑动部件，关闭内外层管和外界的通道，与外界系统隔离。同时打开内层管和外层管之间的通道，使钻井液通过内层管的内部通道，返回地面。

本发明还具有：(1)轴向滑动部件上流道口与内层管流道口和外层管流道口之间依靠密封圈辅助密封，增加了密封的可靠性；(2)轴向滑动部件结构简单，稳定可靠。

附图说明

图1是本发明一种双流钻杆井下隔离流道转换装置处于外流道开启状态的剖视图。

图2是图1中的外层管剖视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是本发明一种双流钻杆井下隔离流道转换装置处于外流道关闭状态的剖视图。

图中1.外层管(或外钻杆)，2.内层管(或内钻杆)，3.轴向滑动部件，4.内钻杆上的通孔A，5.轴向滑动部件上的通孔B，6.内钻杆上的通孔C，7.轴向滑动部件上的通孔D，8.外钻杆上的通孔E，9.弹簧,10外钻杆的贯通流道。

具体实施方式

下面结合附图1、2、3、4对本发明作进一步描述：

一种双流钻杆井下隔离流道转换装置，包括外层管1、内层管2,在外层管1、内层管2之间设置有轴向滑动部件3；该轴向滑动部件3中部设有镦粗段或者连接限位套,左、右两个端部沿径向分别开设通孔B5和通孔D7；内层管2的左、右两个端部沿径向分别开设通孔A4和通孔C6；外层管1左半部分设有环形凹槽，外层管1右半部分沿轴向设有贯通流道13，沿径向设有通孔E8，右端部的内孔为盲孔；轴向滑动部件3与内层管2构成全轴向滑动密封配合，轴向滑动部件3与外层管1右半部分构成轴向滑动密封配合，轴向滑动部件3与外层管1左半部分构成间隙配合，轴向滑动部件3的镦粗段或者限位套与外层管1的环形凹槽构成左、右限位配合；在轴向滑动部件3向左滑行至左止点处，轴向滑动部件3的通孔B5和内层管2的通孔A4构成径向贯通配合，轴向滑动部件3的通孔D7和内层管2的通孔C6、外层管1通孔E8构成闭合；在轴向滑动部件3向右滑行至右止点处，轴向滑动部件3的通孔B5和内层管2的通孔A4构成闭合，轴向滑动部件3的通孔D7和内层管2的通孔C6、外层管1通孔E8构成径向贯通配合；在外层管1与轴向滑动部件3轴向对合部设有弹簧9。

上述方案进一步包括：

外层管(1)、内层管(2)和轴向滑动部件(3)左端部的通孔E(8)、通孔C(6)、通孔D(7)均设置为斜向通孔。

所述斜向通孔沿轴向分成两组，每组开孔数为4个，且孔径相同。

内层管2上的通孔A4和轴向滑动部件3上的通孔B5之间安装密封圈，内层管2上的通孔C6、轴向滑动部件3上的通孔D7和外层管1上的孔通E8两两之间安装密封圈。

该装置连接安装在双钻杆底端，双钻杆内的双浮阀的开和关可以带动轴向滑动部件上下移动，这样可以同时或单独关闭、打开双钻杆。轴向滑动部件3外部和外钻杆1内部形成流体流进的内层流道，外钻杆1外部和内钻杆2内部形成流体返回的外层流道。

如图1，内钻杆2靠近左端位置加工有通孔A4，轴向滑动部件3靠近左端位置加工有通孔B5，通孔A4和通孔B5之间有密封圈，两孔径相同。当轴向滑动部件3移动到最左端点时，通孔A4和通孔B5中心线重合，通道完全打开；当轴向滑动部件3移动到最右端点时，通孔A4和通孔B5完全错开，通道完全封闭。正常工作时(双浮阀处于关闭状态)，流体从泵进入到双流钻杆的外层管和内层管形成的流道中，经过双浮阀，进入到本装置中轴向滑动部件3和外钻杆内部形成的流道，继续进入到钻头(此时轴向滑动部件3在最右端位置。图中箭头流线表示流体运行路线)。

如图4，内钻杆2靠近右端位置加工有通孔C6，轴向滑动部件3靠近右端位置加工有通孔D7，外钻杆1靠近下端位置加工有孔E8，孔C6、孔D7和孔E8两两之间有密封圈，三孔孔径相同。当轴向滑动部件3移动到最左端点时，通孔D7和通孔C6、通孔E8完全错开，通道完全封闭；当轴向滑动部件3移动到最右端点时，通孔D7和通孔C6、通孔E8三孔中心线重合，通道完全打开。当钻遇漏失地层时，停止钻进并打开双浮动阀，轴向滑动部件3移动到最左端，流体从泵进入到双流钻杆的外层管和内层管形成的流道中，经过双浮阀，进入内钻杆1并返回地面，达到了隔离井底的作用，可有效防止由于钻井液的漏失所导致的一系列井下复杂事故的发生(图中箭头流线表示流体运行路线)。

Claims (4)

1.一种双流钻杆井下隔离流道转换装置，包括外层管(1)、内层管(2),其特征是：在外层管(1)、内层管(2)之间设置有轴向滑动部件(3)；该轴向滑动部件(3)中部设有镦粗段或者连接限位套,轴向滑动部件(3)的左、右两个端部沿径向分别开设通孔B(5)和通孔D(7)；内层管(2)的左、右两个端部沿径向分别开设通孔A(4)和通孔C(6)；外层管(1)左半部分设有环形凹槽，外层管(1)右半部分沿轴向设有贯通流道(13)，外层管(1)沿径向设有通孔E(8)，右端部的内孔为盲孔；轴向滑动部件(3)与内层管(2)构成全轴向滑动密封配合，轴向滑动部件(3)与外层管(1)右半部分构成轴向滑动密封配合，轴向滑动部件(3)与外层管(1)左半部分构成间隙配合，轴向滑动部件(3)的镦粗段或者限位套与外层管(1)的环形凹槽构成左、右限位配合；在轴向滑动部件(3)向左滑行至左止点处，轴向滑动部件(3)的通孔B(5)和内层管(2)的通孔A(4)构成径向贯通配合，轴向滑动部件(3)的通孔D(7)和内层管(2)的通孔C(6)、外层管(1)通孔E(8)构成闭合；在轴向滑动部件(3)向右滑行至右止点处，轴向滑动部件(3)的通孔B(5)和内层管(2)的通孔A(4)构成闭合，轴向滑动部件(3)的通孔D(7)和内层管(2)的通孔C(6)、外层管(1)通孔E(8)构成径向贯通配合；在外层管(1)与轴向滑动部件(3)轴向对合部设有弹簧(9)。

2.根据权利要求1所述的双流钻杆井下隔离流道转换装置，其特征是：外层管(1)的通孔E(8)、内层管(2)的通孔C(6)、轴向滑动部件(3)的通孔D(7)均设置为斜向通孔。

3.根据权利要求2所述的双流钻杆井下隔离流道转换装置，其特征是：所述斜向通孔沿轴向分成两组，每组开孔数为4个，且孔径相同。

4.根据权利要求1或2、3所述的双流钻杆井下隔离流道转换装置，其特征是：内层管(2)上的通孔A(4)和轴向滑动部件(3)上的通孔B(5)之间安装密封圈，内层管(2)上的通孔C(6)、轴向滑动部件(3)上的通孔D(7)和外层管(1)上的孔通E(8)两两之间安装密封圈。