CN113236156B - 基于转向阀的孔内增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于转向阀的孔内增压器，包括钻杆壳体和套设在所述钻杆壳体内的增压器壳体，所述钻杆壳体与所述增压器壳体之间开有高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道，所述增压器壳体内套设有与其滑动连接的活塞体，所述活塞体分别通过管道与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通，通过高压护壁泥浆通道中的泥浆驱动活塞体沿增压器壳体的中心轴轴向位移，还包括转向机构，所述转向机构用于控制活塞体位移时使其沿中心轴转动以切换活塞体与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通的通道，实现活塞体运动方向的转变，所述活塞体下端还固定设置有高压活塞。本发明通过转向机构实现活塞体的自动换向，具有结构简单、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及钻孔工程技术领域，尤其涉及基于转向阀的孔内增压器。
背景技术
现有的高压射流辅助钻井中的高压液体是在井上进行增压，通过管道输送到井底钻头处，辅助钻头切割，提高钻井效率。也有采用一些机构在井下，通过将钻井中的护壁泥浆中的一部分增压到可进行辅助切割的压力，实现高压射流辅助切割。目前，基于转向阀的孔内增压器主要采用的先导阀技术，但是先导阀导致流道复杂，整个增压器长度过长，影响其实用性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于转向阀的孔内增压器，通过转向机构实现活塞体的自动换向，具有结构简单、使用寿命长等优点。
本发明提出的基于转向阀的孔内增压器，包括钻杆壳体和套设在所述钻杆壳体内的增压器壳体，所述钻杆壳体与所述增压器壳体之间开有高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道，所述增压器壳体内套设有与其滑动连接的活塞体，所述活塞体分别通过管道与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通，通过高压护壁泥浆通道中的泥浆驱动活塞体沿增压器壳体的中心轴轴向位移，还包括转向机构，所述转向机构用于控制活塞体位移时使其沿中心轴转动以切换活塞体与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通的通道，实现活塞体运动方向的转变，所述活塞体下端还固定设置有高压活塞，所述高压活塞远离所述活塞体的一端插接在所述增压器壳体内的高压腔内并与其滑动连接以使高压腔吸入或排除泥浆。
优选地，所述转向机构包括插接在所述活塞体上并向外侧突出的导向杆，所述增压器壳体内壁开有与所述导向杆相配的导向槽，以使活塞体沿中心轴位移的同时绕中心轴转动。
优选地，所述活塞体两端分别设置有上活塞和下活塞，所述上活塞两侧分别与增压器壳体构成上活塞上腔和上活塞下腔，所述下活塞两侧分别与增压器壳体构成下活塞上腔和下活塞下腔，所述活塞体内开有第一导流管和第二导流管，所述第一导流管两端分别与上活塞上腔和下活塞上腔连通，所述第二导流管分别与上活塞下腔和下活塞下腔连通，所述第一导流管通过管道与高压护壁泥浆通道/低压排出泥浆通道连通，所述第二导流管通过管道与低压排出泥浆通道/高压护壁泥浆通道连通。
优选地，所述高压腔连接有高压腔进料管和高压腔排料管，所述高压腔进料管与所述高压护壁泥浆通道连通，所述高压腔排料管用于辅助钻孔，且所述高压腔进料管和高压腔排料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本申请通过在活塞体上设置转向机构，使活塞体在沿中心轴轴向位移的同时还会沿中心轴转动，从而使第一导流管通过管道与高压护壁泥浆通道/低压排出泥浆通道连通、第二导流管通过管道与低压排出泥浆通道/高压护壁泥浆通道连通，达到使活塞体换向的目的，从而实现高压腔内泥浆的排出和补充，通过对高压腔排料管的孔径设置实现泥浆的增压排出，达到辅助钻孔的目的。
(2)本申请的换向机构由设置在活塞体外侧的导向杆及增压器壳体内壁的导向槽组成，不仅结构简单，而且相比于现有的先导阀来说，降低了增压器的长度，且活塞体不易堵塞，提高了增压器的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的基于转向阀的孔内增压器的结构示意图；
图2为本发明提出的基于转向阀的孔内增压器的局部A-A放大图；
图3为本发明提出的活塞体转动轨迹示意图；
图4为本发明提出的转向机构的结构示意图；
图5为本发明提出的导向槽展开图。
图中：1-钻杆壳体、2-上活塞、3-上活塞上腔、4-高压护壁泥浆通道、5-上活塞下腔、6-增压器壳体、7-第一导流管、8-下活塞、9-下活塞下腔、10-高压活塞、11-高压腔进料管、12-第一单向阀、13-第二单向阀、14-高压腔排料管、15-高压腔、16-下活塞上腔、17-第二导流管、18-低压排出泥浆通道、19-活塞体、20-隔断块、21-导向槽、22-导向杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参照图1-5，本发明提出的基于转向阀的孔内增压器包括钻杆壳体和套设在所述钻杆壳体内的增压器壳体，所述钻杆壳体与所述增压器壳体之间开有高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道，所述增压器壳体内套设有与其滑动连接的活塞体，所述活塞体分别通过管道与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通，通过高压护壁泥浆通道中的泥浆驱动活塞体沿增压器壳体的中心轴轴向位移，还包括转向机构，所述转向机构用于控制活塞体位移时使其沿中心轴转动以切换活塞体与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通的通道，实现活塞体运动方向的转变，所述活塞体下端还固定设置有高压活塞，所述高压活塞远离所述活塞体的一端插接在所述增压器壳体内的高压腔内并与其滑动连接以使高压腔吸入或排除泥浆。
本申请通过转向机构能够切换活塞体与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通的通道，从而实现活塞体沿其中心轴轴向往复运动，当活塞体向远离高压腔的方向运动时，高压护壁泥浆通道中的泥浆被吸入高压腔内，当活塞体向靠近高压腔的方向运动时，活塞体带动高压活塞挤压高压腔内的泥浆，使泥浆增压后被排出，从而达到辅助钻孔的效果。
对于本申请的转向机构来说，具体包括插接在所述活塞体上并向外侧突出的导向杆，所述增压器壳体内壁开有与所述导向杆相配的导向槽，以使活塞体沿中心轴位移的同时绕中心轴转动。当活塞体带动导向杆沿中心轴位移时，由于导向槽的存在，会使活塞体沿中心轴转动，当转动至设置的角度时，原来与高压护壁泥浆通道的管道会切换到与低压排出泥浆通道连通，与低压排出泥浆通道连通的管道会切换到与高压护壁泥浆通道连通，从而实现了活塞体的换向，该换向机构不仅结构简单，而且相比于现有的通过套阀来实现换向的方案来说，不会存在因套阀被堵塞而无法实现换向的问题，从而提高了基于转向阀的孔内增压器的使用寿命。
具体地，活塞体两端分别设置有上活塞和下活塞，所述上活塞两侧分别与增压器壳体构成上活塞上腔和上活塞下腔，所述下活塞两侧分别与增压器壳体构成下活塞上腔和下活塞下腔，所述活塞体内开有第一导流管和第二导流管，所述第一导流管两端分别与上活塞上腔和下活塞上腔连通，所述第二导流管分别与上活塞下腔和下活塞下腔连通，所述第一导流管通过管道与高压护壁泥浆通道/低压排出泥浆通道连通，所述第二导流管通过管道与低压排出泥浆通道/高压护壁泥浆通道连通。
此外，高压腔连接有高压腔进料管和高压腔排料管，所述高压腔进料管与所述高压护壁泥浆通道连通，所述高压腔排料管用于辅助钻孔，且所述高压腔进料管和高压腔排料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀。第一单向阀的作用是是高压护壁泥浆通道中的泥浆可以进入高压腔中，同时阻隔高压腔中的泥浆回流至高压护壁泥浆通道中，第二单向阀的作用是使高压腔中加压后的泥浆可以沿高压腔排料管射流出，达到辅助钻井的效果，同时避免高压腔从高压腔排料管中吸入液体。
工作流程(以图1-3为例)：
(1)在阶段a，高压护壁泥浆通道与第一导流管连通，低压排出泥浆通道与第二导流管连通，高压护壁泥浆通道中的泥浆通过第一导流管进入上活塞上腔和下活塞上腔，在压力的作用下活塞体向下运动，下活塞下腔和上活塞下腔中的泥浆经低压排出泥浆通道，高压腔内的泥浆经增压后排出进行辅助钻孔；
(2)在阶段b，第一导流管和第二导流管被隔断块隔断，但是由于上活塞上腔内的压力大于上活塞下腔内的压力、下活塞上腔内的压力大于下活塞下腔的压力，活塞体会继续向下运动；
(3)在阶段c，高压护壁泥浆通道与第二导流管连通，低压排出泥浆通道与第一导流管连通，由于上活塞上腔内的压力大于上活塞下腔内的压力、下活塞上腔内的压力大于下活塞下腔的压力，活塞体会继续向下运动；
(4)在阶段d，此时由于高压护壁泥浆通道与第二导流管连通，低压排出泥浆通道与第一导流管连通，高压护壁泥浆通道中的泥浆经第二导流管进入上活塞下腔和下活塞下腔，使上活塞下腔和下活塞下腔压力增大，而上活塞上腔和下活塞上腔内的泥浆经第一导流管进入低压排出泥浆通道被排出，使上活塞上腔和下活塞上腔内压力减小，当上活塞上腔内的压力小于上活塞下腔内的压力、下活塞上腔内的压力小于下活塞下腔的压力时，活塞体完成换向，开始向上运动；
(5)在阶段e，第一导流管和第二导流管被隔断块隔断，但是由于上活塞上腔内的压力小于上活塞下腔内的压力、下活塞上腔内的压力小于下活塞下腔的压力，活塞体会继续向上运动；
(6)在阶段f，高压护壁泥浆通道与第一导流管连通，低压排出泥浆通道与第二导流管连通，当上活塞上腔压力大于上活塞下腔内的压力、下活塞上腔内的压力大于下活塞下腔的压力时，活塞体完成换向，开始向下运动，重复阶段a。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于转向阀的孔内增压器，其特征在于，包括钻杆壳体和套设在所述钻杆壳体内的增压器壳体，所述钻杆壳体与所述增压器壳体之间开有高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道，所述增压器壳体内套设有与其滑动连接的活塞体，所述活塞体分别通过管道与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通，通过高压护壁泥浆通道中的泥浆驱动活塞体沿增压器壳体的中心轴轴向位移，还包括转向机构，所述转向机构用于控制活塞体位移时使其沿中心轴转动以切换活塞体与高压护壁泥浆通道和低压排出泥浆通道连通的通道，实现活塞体运动方向的转变，所述活塞体下端还固定设置有高压活塞，所述高压活塞远离所述活塞体的一端插接在所述增压器壳体内的高压腔内并与其滑动连接以使高压腔吸入或排除泥浆。
2.根据权利要求1所述的基于转向阀的孔内增压器，其特征在于，所述转向机构包括插接在所述活塞体上并向外侧突出的导向杆，所述增压器壳体内壁开有与所述导向杆相配的导向槽，以使活塞体沿中心轴位移的同时绕中心轴转动。
3.根据权利要求1所述的基于转向阀的孔内增压器，其特征在于，所述活塞体两端分别设置有上活塞和下活塞，所述上活塞两侧分别与增压器壳体构成上活塞上腔和上活塞下腔，所述下活塞两侧分别与增压器壳体构成下活塞上腔和下活塞下腔，所述活塞体内开有第一导流管和第二导流管，所述第一导流管两端分别与上活塞上腔和下活塞上腔连通，所述第二导流管分别与上活塞下腔和下活塞下腔连通，所述第一导流管通过管道与高压护壁泥浆通道/低压排出泥浆通道连通，所述第二导流管通过管道与低压排出泥浆通道/高压护壁泥浆通道连通。
4.根据权利要求1所述的基于转向阀的孔内增压器，其特征在于，所述高压腔连接有高压腔进料管和高压腔排料管，所述高压腔进料管与所述高压护壁泥浆通道连通，所述高压腔排料管用于辅助钻孔，且所述高压腔进料管和高压腔排料管上分别设置有第一单向阀和第二单向阀。
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