CN111021981B - 正反循环内防喷器和正反循环内防喷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥塞钻具技术领域，是一种正反循环内防喷器和正反循环内防喷方法，前者包括上接头、外筒、内筒、阀芯、销钉和下接头，上接头下端外侧与外筒上端内侧固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧固定安装在一起，上接头下端内侧设有上内环台，下接头上端内侧设有下内环台；后者包括步骤如下：（1）将上接头与管柱下端固定安装在一起。本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过销钉位于上凹槽内实现正循环；通过销钉位于下短凹槽内实现反循环；通过销钉位于下长凹槽内时阀芯头下部外侧抵于下锥孔上端内侧时实现内防喷，具有高效、稳定和省时省力的特点。

Description

正反循环内防喷器和正反循环内防喷方法

技术领域

本发明涉及桥塞钻具技术领域，是一种正反循环内防喷器和正反循环内防喷方法。

背景技术

在常规管柱钻桥塞作业过程中，刚开始作业下管柱时由于井内存在压力，作业管柱无法下入井内，需要一种内防喷工具将作业管柱封住。同时，常规管柱在钻桥塞过程中，有时又需要通过正循环或是反循环来进行循环解卡。另外，钻完桥塞上提管柱过程中，由于井内存在压力，作业管柱也需要一种内防喷工具来防止井内液体沿着作业工具内部上行，而现有工具无法同时满足正反循环及内防喷。

发明内容

本发明提供了一种正反循环内防喷器和正反循环内防喷方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有内防喷的工具不具有正反循环功能，具有正反循环功能的工具不具有内防喷功能的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种正反循环内防喷器包括上接头、外筒、内筒、阀芯、销钉和下接头，上接头下端外侧与外筒上端内侧固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧固定安装在一起，上接头下端内侧设有上内环台，下接头上端内侧设有下内环台，对应上内环台和下内环台之间位置的外筒内设有内筒，内筒上端抵在上内环台下端，内筒下端座在下内环台上端；上接头中部设有上下贯通的封堵通道，封堵通道包括由上至下依次连通的安装孔、上锥孔和下锥孔，上锥孔为上大下小的锥孔，下锥孔为上小下大的锥孔；内筒内设有上端位于上锥孔内的阀芯，内筒和阀芯通过销钉限位安装在一起，阀芯包括阀芯头和阀芯杆，阀芯头呈上小下大的半球形，阀芯头下端外径大于下锥孔上端孔径，阀芯头下部外侧抵于下锥孔上端内侧，阀芯头下端中央与阀芯杆上端固定安装在一起，阀芯杆中部外侧设有能通过销钉位移变化旋转的凹槽式旋转导向轨道，对应凹槽式旋转导向轨道上方位置的阀芯杆外侧上分布有上齿圈，对应凹槽式旋转导向轨道下方位置的阀芯杆外侧上分布有下齿圈，上齿圈和下齿圈之间形成凹槽式旋转导向轨道；上齿圈包括上凹槽和沿圆周间隔均布的四个上棘齿，上棘齿的齿尖向下，位于前侧的上棘齿包括呈左高右低的上坡面和上立面，上坡面的右端和与其相邻的上立面的下端连接在一起并形成上棘齿的齿尖，每两个相邻的上棘齿之间均设有上凹槽，上凹槽的左右两侧均为竖直面，上凹槽的左侧面底端与对应的上立面顶端连接在一起，上凹槽的右侧面底端与对应的上坡面顶端连接在一起；下齿圈包括下长凹槽、下短凹槽和沿圆周间隔均布的四个下棘齿，下棘齿的齿尖向上，位于前侧的下棘齿包括呈左低右高的下坡面和下立面，下坡面的右端和与其相邻的下立面的上端连接在一起并形成下棘齿的齿尖；上棘齿与下棘齿呈错位分布，每个下棘齿的齿尖均位于对应的上坡面中部，每个上棘齿的齿尖均位于对应的下坡面中部；每两个相邻的下棘齿之间交替分布有下长凹槽和下短凹槽，下长凹槽的底端低于下短凹槽的底端，下长凹槽和下短凹槽的左右两侧均为竖直面，下长凹槽的左侧面顶端与对应位置的下立面底端连接在一起，下长凹槽的右侧面顶端与对应位置的下坡面的底端连接在一起，下短凹槽的左侧面顶端与对应位置的下立面底端连接在一起，下短凹槽的右侧面顶端与对应位置的下坡面的底端连接在一起；外筒上固定安装有两个内端卡入下长凹槽底端的销钉。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述上接头下端外侧与外筒上端内侧通过螺纹连接固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起。

上述还包括防转螺钉，外筒上端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉，外筒下端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉，上接头下端外侧与外筒上端内侧通过防转螺钉固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧通过防转螺钉固定安装在一起。

上述还包括O形密封圈，上接头下端外侧与外筒上端内侧之间设有O形密封圈，外筒下端内侧与下接头上端外侧之间设有O形密封圈。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用上述正反循环内防喷器的正反循环内防喷方法，包括步骤如下：

（1）将上接头与管柱下端固定安装在一起，初始状态下销钉位于下长凹槽内，为了便于后续作业，可将销钉调整至下短凹槽内；

（2）在钻桥塞作业刚开始下管柱作业过程中，在阀芯的重力作用下，销钉沿着对应位置上的下立面及上坡面向对应位置的上凹槽内移动，由于井内存在压力，下放一段时间后，当井内向上的压力大于阀芯的重力后，在井内压力的作用下，销钉沿着对应位置上的上立面及下坡面向对应的下长凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒上行，恢复到初始状态，即阀芯头进入并封堵下锥孔，封堵封堵通道，避免井内液体进入上部管柱，从而实现内防喷；

（3）在需要通过正循环完成循环解卡作业过程中，从地面泵向管柱内部泵液，此时地面的泵压大于井内的压力，在地面泵入管柱内的液体作用下，销钉沿着对应位置上的下立面及上坡面向对应位置的上凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒下行，从而阀芯头离开下锥孔，不再封堵封堵通道，实现正循环功能，此正循环可用于工具循环解卡作业；

（4）在需要通过反循环完成循环解卡作业过程中，当管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，销钉沿着对应位置上的上立面及下坡面向对应的下短凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒上行，但阀芯头并未进入下锥孔，从而未能封堵封堵通道，实现反循环功能，此反循环可用于工具循环解卡作业过程。

本发明结构合理而紧凑，构思巧妙，通过销钉位于上凹槽内实现正循环；通过销钉位于下短凹槽内实现反循环；通过销钉位于下长凹槽内时阀芯头下部外侧抵于下锥孔上端内侧时实现内防喷，具有高效、稳定和省时省力的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1中阀芯杆的展开放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为外筒，3为内筒，4为阀芯头，5为阀芯杆，6为安装孔，7为上锥孔，8为下锥孔，9为上内环台，10为下内环台，11为凹槽式旋转导向轨道，12为上棘齿，13为上坡面，14为上立面，15为下棘齿，16为下坡面，17为下立面，18为上凹槽，19为下长凹槽，20为下短凹槽，21为防转螺钉，22为O形密封圈，23为下接头，24为销钉。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该正反循环内防喷器包括上接头1、外筒2、内筒3、阀芯、销钉24和下接头23，上接头1下端外侧与外筒2上端内侧固定安装在一起，外筒2下端内侧与下接头23上端外侧固定安装在一起，上接头1下端内侧设有上内环台9，下接头23上端内侧设有下内环台10，对应上内环台9和下内环台10之间位置的外筒2内设有内筒3，内筒3上端抵在上内环台9下端，内筒3下端座在下内环台10上端；上接头1中部设有上下贯通的封堵通道，封堵通道包括由上至下依次连通的安装孔6、上锥孔7和下锥孔8，上锥孔7为上大下小的锥孔，下锥孔8为上小下大的锥孔；内筒3内设有上端位于上锥孔7内的阀芯，内筒3和阀芯通过销钉24限位安装在一起，阀芯包括阀芯头4和阀芯杆5，阀芯头4呈上小下大的半球形，阀芯头4下端外径大于下锥孔8上端孔径，阀芯头4下部外侧抵于下锥孔8上端内侧，阀芯头4下端中央与阀芯杆5上端固定安装在一起，阀芯杆5中部外侧设有能通过销钉24位移变化旋转的凹槽式旋转导向轨道11，对应凹槽式旋转导向轨道11上方位置的阀芯杆5外侧上分布有上齿圈，对应凹槽式旋转导向轨道11下方位置的阀芯杆5外侧上分布有下齿圈，上齿圈和下齿圈之间形成凹槽式旋转导向轨道11；上齿圈包括上凹槽18和沿圆周间隔均布的四个上棘齿12，上棘齿12的齿尖向下，位于前侧的上棘齿12包括呈左高右低的上坡面13和上立面14，上坡面13的右端和与其相邻的上立面14的下端连接在一起并形成上棘齿12的齿尖，每两个相邻的上棘齿12之间均设有上凹槽18，上凹槽18的左右两侧均为竖直面，上凹槽18的左侧面底端与对应的上立面14顶端连接在一起，上凹槽18的右侧面底端与对应的上坡面13顶端连接在一起；下齿圈包括下长凹槽19、下短凹槽20和沿圆周间隔均布的四个下棘齿15，下棘齿15的齿尖向上，位于前侧的下棘齿15包括呈左低右高的下坡面16和下立面17，下坡面16的右端和与其相邻的下立面17的上端连接在一起并形成下棘齿15的齿尖；上棘齿12与下棘齿15呈错位分布，每个下棘齿15的齿尖均位于对应的上坡面13中部，每个上棘齿12的齿尖均位于对应的下坡面16中部；每两个相邻的下棘齿15之间交替分布有下长凹槽19和下短凹槽20，下长凹槽19的底端低于下短凹槽20的底端，下长凹槽19和下短凹槽20的左右两侧均为竖直面，下长凹槽19的左侧面顶端与对应位置的下立面17底端连接在一起，下长凹槽19的右侧面顶端与对应位置的下坡面16的底端连接在一起，下短凹槽20的左侧面顶端与对应位置的下立面17底端连接在一起，下短凹槽20的右侧面顶端与对应位置的下坡面16的底端连接在一起；外筒2上固定安装有两个内端卡入下长凹槽19底端的销钉24。

在使用过程，将本发明与现有公知的管柱连接，使上接头1与管柱下端固定安装在一起；初始状态下销钉24位于下长凹槽19内，为了便于后续作业，可将销钉24调整至下短凹槽20内；在钻桥塞作业刚开始下管柱作业过程中，在阀芯的重力作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，由于井内存在压力，下放一段时间后，当井内向上的压力大于阀芯的重力后，在井内压力的作用下，销钉24沿着对应位置上的上立面14及下坡面16向对应的下长凹槽19内移动，此时阀芯相对应内筒3上行，恢复到初始状态，即阀芯头4进入并封堵下锥孔8，封堵封堵通道，避免井内液体进入上部管柱，从而实现内防喷；在需要通过正循环完成循环解卡作业过程中，从地面泵向管柱内部泵液，此时地面的泵压大于井内的压力，在地面泵入管柱内的液体作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，此时阀芯相对应内筒3下行，从而阀芯头4离开下锥孔8，不再封堵封堵通道，实现正循环功能，此正循环可用于工具循环解卡作业；在需要通过反循环完成循环解卡作业过程中，当管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，销钉24沿着对应位置上的上立面14及下坡面16向对应的下短凹槽20内移动，此时阀芯相对应内筒3上行，但阀芯头4并未进入下锥孔8，从而未能封堵封堵通道，实现反循环功能，此反循环可用于工具循环解卡作业过程。另外，由于阀芯上行，销钉24不一定会进入下短凹槽20，若在需要反循环时，销钉24进入下长凹槽19内，需要从地面泵向管柱内部泵液，在阀芯的重力作用以及液体的作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，进入上凹槽18内后，停止地面的泵液，此时管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，由于阀芯在上行或下行过程中会发生旋转，因此本次销钉24一定会进入下短凹槽20内，实现反循环功能；由于阀芯上行，销钉24不一定会进入下长凹槽19，若在需要内防喷时，销钉24进入下短凹槽20内，需要从地面泵向管柱内部泵液，在阀芯的重力作用以及液体的作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，进入上凹槽18内后，停止地面的泵液，此时管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，由于阀芯在上行或下行过程中会发生旋转，因此本次销钉24一定会进入下长凹槽19内，实现内防喷功能。

可根据实际需要，对上述正反循环内防喷器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，上接头1下端外侧与外筒2上端内侧通过螺纹连接固定安装在一起，外筒2下端内侧与下接头23上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起。在使用过程中，通过螺纹连接的固定安装方式，便于本发明的拆卸和安装。

如附图1、2所示，还包括防转螺钉21，外筒2上端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉21，外筒2下端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉21，上接头1下端外侧与外筒2上端内侧通过防转螺钉21固定安装在一起，外筒2下端内侧与下接头23上端外侧通过防转螺钉21固定安装在一起。在使用过程中，通过这样的设置使通过螺纹连接固定安装在一起的上接头1和外筒2，以及下接头23和外筒2具有防转的效果，从而增强本发明使用时的稳定性。

如附图1、2所示，还包括O形密封圈22，上接头1下端外侧与外筒2上端内侧之间设有O形密封圈22，外筒2下端内侧与下接头23上端外侧之间设有O形密封圈22。在使用过程中，通过这样的设置增强本发明的密封性。

如附图1、2所示，一种使用上述正反循环内防喷器的正反循环内防喷方法，包括步骤如下：

（1）将上接头1与管柱下端固定安装在一起，初始状态下销钉24位于下长凹槽19内，为了便于后续作业，可将销钉24调整至下短凹槽20内；

（2）在钻桥塞作业刚开始下管柱作业过程中，在阀芯的重力作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，由于井内存在压力，下放一段时间后，当井内向上的压力大于阀芯的重力后，在井内压力的作用下，销钉24沿着对应位置上的上立面14及下坡面16向对应的下长凹槽19内移动，此时阀芯相对应内筒3上行，恢复到初始状态，即阀芯头4进入并封堵下锥孔8，封堵封堵通道，避免井内液体进入上部管柱，从而实现内防喷；

（3）在需要通过正循环完成循环解卡作业过程中，从地面泵向管柱内部泵液，此时地面的泵压大于井内的压力，在地面泵入管柱内的液体作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，此时阀芯相对应内筒3下行，从而阀芯头4离开下锥孔8，不再封堵封堵通道，实现正循环功能，此正循环可用于工具循环解卡作业；

（4）在需要通过反循环完成循环解卡作业过程中，当管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，销钉24沿着对应位置上的上立面14及下坡面16向对应的下短凹槽20内移动，此时阀芯相对应内筒3上行，但阀芯头4并未进入下锥孔8，从而未能封堵封堵通道，实现反循环功能，此反循环可用于工具循环解卡作业过程。

在使用过程中，由于阀芯上行，销钉24不一定会进入下短凹槽20，若在需要反循环时，销钉24进入下长凹槽19内，需要从地面泵向管柱内部泵液，在阀芯的重力作用以及液体的作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，进入上凹槽18内后，停止地面的泵液，此时管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，由于阀芯在上行或下行过程中会发生旋转，因此本次销钉24一定会进入下短凹槽20内，实现反循环功能；由于阀芯上行，销钉24不一定会进入下长凹槽19，若在需要内防喷时，销钉24进入下短凹槽20内，需要从地面泵向管柱内部泵液，在阀芯的重力作用以及液体的作用下，销钉24沿着对应位置上的下立面17及上坡面13向对应位置的上凹槽18内移动，进入上凹槽18内后，停止地面的泵液，此时管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，由于阀芯在上行或下行过程中会发生旋转，因此本次销钉24一定会进入下长凹槽19内，实现内防喷功能。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (4)

1.一种正反循环内防喷器，其特征在于包括上接头、外筒、内筒、阀芯、销钉和下接头，上接头下端外侧与外筒上端内侧固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧固定安装在一起，上接头下端内侧设有上内环台，下接头上端内侧设有下内环台，对应上内环台和下内环台之间位置的外筒内设有内筒，内筒上端抵在上内环台下端，内筒下端座在下内环台上端；上接头中部设有上下贯通的封堵通道，封堵通道包括由上至下依次连通的安装孔、上锥孔和下锥孔，上锥孔为上大下小的锥孔，下锥孔为上小下大的锥孔；内筒内设有上端位于上锥孔内的阀芯，内筒和阀芯通过销钉限位安装在一起，阀芯包括阀芯头和阀芯杆，阀芯头呈上小下大的半球形，阀芯头下端外径大于下锥孔上端孔径，阀芯头下部外侧抵于下锥孔上端内侧，阀芯头下端中央与阀芯杆上端固定安装在一起，阀芯杆中部外侧设有能通过销钉位移变化旋转的凹槽式旋转导向轨道，对应凹槽式旋转导向轨道上方位置的阀芯杆外侧上分布有上齿圈，对应凹槽式旋转导向轨道下方位置的阀芯杆外侧上分布有下齿圈，上齿圈和下齿圈之间形成凹槽式旋转导向轨道；上齿圈包括上凹槽和沿圆周间隔均布的四个上棘齿，上棘齿的齿尖向下，位于前侧的上棘齿包括呈左高右低的上坡面和上立面，上坡面的右端和与其相邻的上立面的下端连接在一起并形成上棘齿的齿尖，每两个相邻的上棘齿之间均设有上凹槽，上凹槽的左右两侧均为竖直面，上凹槽的左侧面底端与对应的上立面顶端连接在一起，上凹槽的右侧面底端与对应的上坡面顶端连接在一起；下齿圈包括下长凹槽、下短凹槽和沿圆周间隔均布的四个下棘齿，下棘齿的齿尖向上，位于前侧的下棘齿包括呈左低右高的下坡面和下立面，下坡面的右端和与其相邻的下立面的上端连接在一起并形成下棘齿的齿尖；上棘齿与下棘齿呈错位分布，每个下棘齿的齿尖均位于对应的上坡面中部，每个上棘齿的齿尖均位于对应的下坡面中部；每两个相邻的下棘齿之间交替分布有下长凹槽和下短凹槽，下长凹槽的底端低于下短凹槽的底端，下长凹槽和下短凹槽的左右两侧均为竖直面，下长凹槽的左侧面顶端与对应位置的下立面底端连接在一起，下长凹槽的右侧面顶端与对应位置的下坡面的底端连接在一起，下短凹槽的左侧面顶端与对应位置的下立面底端连接在一起，下短凹槽的右侧面顶端与对应位置的下坡面的底端连接在一起；外筒上固定安装有两个内端卡入下长凹槽底端的销钉；还包括防转螺钉，外筒上端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉，外筒下端外侧沿圆周均布有至少两个防转螺钉，上接头下端外侧与外筒上端内侧通过防转螺钉固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧通过防转螺钉固定安装在一起。

2.根据权利要求1所述的正反循环内防喷器，其特征在于上接头下端外侧与外筒上端内侧通过螺纹连接固定安装在一起，外筒下端内侧与下接头上端外侧通过螺纹连接固定安装在一起。

3.根据权利要求1或2所述的正反循环内防喷器，其特征在于还包括O形密封圈，上接头下端外侧与外筒上端内侧之间设有O形密封圈，外筒下端内侧与下接头上端外侧之间设有O形密封圈。

4.一种使用如权利要求1至3中任意一项所述的正反循环内防喷器的正反循环内防喷方法，其特征在于包括步骤如下：

（1）将上接头与管柱下端固定安装在一起，初始状态下销钉位于下长凹槽内，为了便于后续作业，可将销钉调整至下短凹槽内；

（2）在钻桥塞作业刚开始下管柱作业过程中，在阀芯的重力作用下，销钉沿着对应位置上的下立面及上坡面向对应位置的上凹槽内移动，由于井内存在压力，下放一段时间后，当井内向上的压力大于阀芯的重力后，在井内压力的作用下，销钉沿着对应位置上的上立面及下坡面向对应的下长凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒上行，恢复到初始状态，即阀芯头进入并封堵下锥孔，封堵封堵通道，避免井内液体进入上部管柱，从而实现内防喷；

（3）在需要通过正循环完成循环解卡作业过程中，从地面泵向管柱内部泵液，此时地面的泵压大于井内的压力，在地面泵入管柱内的液体作用下，销钉沿着对应位置上的下立面及上坡面向对应位置的上凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒下行，从而阀芯头离开下锥孔，不再封堵封堵通道，实现正循环功能，此正循环可用于工具循环解卡作业；

（4）在需要通过反循环完成循环解卡作业过程中，当管柱下部液体产生向上的压力时，推动阀芯上行，销钉沿着对应位置上的上立面及下坡面向对应的下短凹槽内移动，此时阀芯相对应内筒上行，但阀芯头并未进入下锥孔，从而未能封堵封堵通道，实现反循环功能，此反循环可用于工具循环解卡作业过程。

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