CN113982512A - 一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置，装置包括阀体及泄压机构；泄压机构包括活塞体及第一弹性件，活塞体滑动设置于泄压腔内，活塞体可滑动至第一位置或第二位置，当活塞体位于第一位置时，第一导流腔与泄压孔连通，当活塞体位于第二位置时，第一导流腔与泄压孔被活塞体隔断。本发明提出的技术方案的有益效果是：在钻井时，当第一导流腔内的钻井液的流速超过预设值时，在泄压腔内的钻井液的压力下，活塞体在泄压腔内移动到第一位置，第一导流腔与泄压孔连通，从而使第一导流腔内的高压钻井液从泄压孔喷出，以降低第一导流腔内钻井液的压力，从而可防止进入马达总成内的钻井液的流速超过最大允许值而导致马达总成损坏。
Description
技术领域
本发明涉及螺杆钻具技术领域，尤其是涉及一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置。
背景技术
螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。螺杆钻具主要包括旁通阀、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，其旁通阀、马达总成、万向轴总成和传动轴总成从上至下依次连接。
旁通阀是组成螺杆钻具的重要部件之一，旁通阀由阀体、阀芯及弹簧等部件组成(详见申请号为CN201420336251.2的中国发明专利)，在钻井液的压力作用下阀芯在阀体内滑动，阀芯的运动改变了液体的流向，使得旁通阀有旁通和关闭两个状态。
在起、下钻作业过程中，钻井液的流速较小，不足以使弹簧收缩，此时，旁通阀孔开启，旁通阀处于旁通状态，钻柱中的钻井液经旁通阀孔进入环空，钻头不转动；在钻井作业过程中，钻井液的流速较大，阀芯下移，旁通阀孔关闭，此时钻井液流到达下方的马达总成内，马达总成将钻井液的压力能转变成钻头转动的机械能。
然而，在钻井过程中，由于误操作或设备故障，钻柱中的钻井液的瞬时流速可能突然急剧增大，而现有的旁通阀不具有泄压功能，因此，进入马达总成内的钻井液的流速可能超过其最大允许值，从而导致马达总成损坏。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置，以避免经由旁通阀进入马达总成内的钻井液的流速超过最大允许值而导致马达总成损坏的情况的出现。
为了实现上述目的，本发明提供了一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法，包括在所述螺杆钻具旁通阀的阀体上安装一泄压机构；
其中，所述阀体具有一沿所述阀体的长度方向延伸的第一导流腔及与所述第一导流腔连通的泄压腔，所述阀体的侧壁上开设有与所述泄压腔连通的泄压孔，所述第一导流腔与马达总成的进口连通；
所述泄压机构包括活塞体及第一弹性件，所述活塞体滑动设置于所述泄压腔内，所述活塞体可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体位于第一位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔连通，当所述活塞体位于第二位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔被所述活塞体隔断，所述第一弹性件内置于所述泄压腔内，所述第一弹性件的两端分别与所述活塞体及所述泄压腔的内壁连接。
优选地，所述泄压机构还包括第一导向杆及导向套筒，所述第一导向杆固定于所述泄压腔的内壁上，所述第一导向杆的延伸方向与所述活塞体的滑动方向平行，所述导向套筒滑动套设于所述第一导向杆上，所述导向套筒固定于所述活塞体上。
优选地，所述泄压机构还包括第一滑块，所述第一滑块滑动设置于所述导向套筒内，所述第一导向杆与所述第一滑块固定连接。
优选地，所述泄压机构还包括第二弹性件及盖体，所述盖体经由所述第二弹性件连接于所述阀体的外侧壁上，所述盖体盖合于所述泄压孔的孔口处。
优选地，所述阀体的侧壁上开设有导向槽，所述泄压机构还包括第二滑块及第二导向杆，所述第二滑块滑动设置于所述导向槽内，所述第二导向杆的一端与所述第二滑块固定连接，所述第二导向杆的另一端与所述盖体固定连接，所述第二弹性件内置于所述导向槽内，所述第二弹性件的一端与所述导向槽的内壁固定连接，所述第二弹性件的另一端与所述第二滑块固定连接。
优选地，所述泄压机构还包括密封球，所述密封球固定于所述盖体上，所述密封球插设于所述泄压孔内且与所述泄压孔过盈配合。
优选地，所述阀体的侧壁上还开设有与所述第一导流腔连通的第一旁通孔；所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括阀芯及第三弹性件，所述阀芯滑动设置与所述第一导流腔内，所述阀芯内具有与所述第一导流腔连通的第二导流腔，所述阀芯的侧壁上开设有与所述第二导流腔连通的第二旁通孔，所述第三弹性件内置于所述第一导流腔内，所述第三弹性件的一端与所述第一导流腔的内壁连接，所述第三弹性件的另一端与所述阀芯连接。
优选地，所述阀芯的外侧壁上形成有第一凸起，所述阀体的内侧壁上形成有第二凸起；所述第三弹性件套设于阀芯上，所述第三弹性件的一端与所述第一凸起抵接，所述第三弹性件的另一端与所述第二凸起抵接。
优选地，所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括第一接头，所述第一接头固定于所述阀体的一端。
优选地，所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括第二接头，所述第二接头固定于所述阀体的另一端。
本发明还提供了一种螺杆钻具旁通阀的泄压装置，包括阀体及泄压机构；
所述阀体具有一沿所述阀体的长度方向延伸的第一导流腔及与所述第一导流腔连通的泄压腔，所述阀体的侧壁上开设有与所述泄压腔连通的泄压孔，所述第一导流腔与马达总成的进口连通；
所述泄压机构包括活塞体及第一弹性件，所述活塞体滑动设置于所述泄压腔内，所述活塞体可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体位于第一位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔连通，当所述活塞体位于第二位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔被所述活塞体隔断，所述第一弹性件内置于所述泄压腔内，所述第一弹性件的两端分别与所述活塞体及所述泄压腔的内壁连接。
与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：在钻井时，当第一导流腔内的钻井液的流速超过预设值时，在泄压腔内的钻井液的压力下，活塞体在泄压腔内移动到第一位置，第一导流腔与泄压孔连通，从而使第一导流腔内的高压钻井液从泄压孔喷出，以降低第一导流腔内钻井液的压力，从而可防止进入马达总成内的钻井液的流速超过最大允许值而导致马达总成损坏。
附图说明
图1是本发明提供的螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置的一实施例的立体结构示意图；
图2是图1中的螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置的结构示意图；
图3是图2中区域A的局部放大图；
图中：1-阀体、2-泄压机构、3-阀芯、4-第三弹性件、5-第一接头、6-第二接头、11-第一导流腔、12-泄压腔、13-泄压孔、14-导向槽、15-第一旁通孔、16-第二凸起、21-活塞体、22-第一弹性件、23-第一导向杆、231-第一滑块、24-导向套筒、25-第二弹性件、26-盖体、27-第二滑块、28-第二导向杆、29-密封球、31-第二导流腔、32-第二旁通孔、33-第一凸起。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参照图1和图2，本发明提供了一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法，包括在所述螺杆钻具旁通阀的阀体1上安装一泄压机构2。
请参照图1-图3，所述阀体1具有一沿所述阀体1的长度方向延伸的第一导流腔11及与所述第一导流腔11连通的泄压腔12，所述阀体1的侧壁上开设有与所述泄压腔12连通的泄压孔13，其中，第一导流腔11与马达总成的进口连通。
请参照图2和图3，所述泄压机构2包括活塞体21及第一弹性件22，所述活塞体21滑动设置于所述泄压腔12内，所述活塞体21可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体21位于第一位置时，所述第一导流腔11与所述泄压孔13连通，当所述活塞体21位于第二位置时，所述第一导流腔11与所述泄压孔13被所述活塞体21隔断，所述第一弹性件22内置于所述泄压腔12内，所述第一弹性件22的两端分别与所述活塞体21及所述泄压腔12的内壁连接。
在钻井时，当第一导流腔11内的钻井液的流速超过预设值时，在泄压腔12内的钻井液的压力下，活塞体21在泄压腔12内移动到第一位置，第一导流腔11与泄压孔13连通，从而使第一导流腔11内的高压钻井液从泄压孔13喷出，以降低第一导流腔11内钻井液的压力，从而可防止进入马达总成内的钻井液的流速超过最大允许值而导致马达总成损坏。
为了对活塞体21的移动进行导向，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述泄压机构2还包括第一导向杆23及导向套筒24，所述第一导向杆23固定于所述泄压腔12的内壁上，所述第一导向杆23的延伸方向与所述活塞体21的滑动方向平行，所述导向套筒24滑动套设于所述第一导向杆23上，所述导向套筒24固定于所述活塞体21上。在使用时，通过第一导向杆23与导向套筒24的配合，使活塞体21仅能沿第一导向杆23的长度方向移动，提高了活塞体21移动过程的稳定性。
为了具体实现第一导向杆23与导向套筒24的滑动连接，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述泄压机构2还包括第一滑块231，所述第一滑块231滑动设置于所述导向套筒24内，所述第一导向杆23与所述第一滑块231固定连接。
为了防止环空中的流体进入泄压腔12内，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述泄压机构2还包括第二弹性件25及盖体26，所述盖体26经由所述第二弹性件25连接于所述阀体1的外侧壁上，所述盖体26盖合于所述泄压孔13的孔口处，在使用时，当第一导流腔11内的钻井液的流速超过预设值时，在泄压腔12内的钻井液的压力下，活塞体21在泄压腔12内移动到第一位置，第一导流腔11与泄压孔13连通，从而使第一导流腔11内的高压钻井液将盖体26推开后从泄压孔13喷出，当泄压完毕后，在第二弹性件25的作用下，盖体26重新盖合在泄压孔13上，以防止环空中的流体进入泄压腔12内导致第一弹性件22被锈蚀而降低装置的使用寿命。
为了对盖体26的移动进行导向，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述阀体1的侧壁上开设有导向槽14，所述泄压机构2还包括第二滑块27及第二导向杆28，所述第二滑块27滑动设置于所述导向槽14内，所述第二导向杆28的一端与所述第二滑块27固定连接，所述第二导向杆28的另一端与所述盖体26固定连接，所述第二弹性件25内置于所述导向槽14内，所述第二弹性件25的一端与所述导向槽14的内壁固定连接，所述第二弹性件25的另一端与所述第二滑块27固定连接。在使用时，通过第二滑块27与第二导向杆28的配合，使得盖体26仅能沿着第二导向杆28的长度方向移动，从而提高了盖体26移动过程的稳定性。
为了更好地对泄压孔13进行密封，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述泄压机构2还包括密封球29，所述密封球29固定于所述盖体26上，所述密封球29插设于所述泄压孔13内且与所述泄压孔13过盈配合。
为了具体实现旁通阀的功能，请参照图1，在一优选的实施例中，所述阀体1的侧壁上还开设有与所述第一导流腔11连通的第一旁通孔15；所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括阀芯3及第三弹性件4，所述阀芯3滑动设置与所述第一导流腔11内，所述阀芯3内具有与所述第一导流腔11连通的第二导流腔31，所述阀芯3的侧壁上开设有与所述第二导流腔31连通的第二旁通孔32，所述第三弹性件4内置于所述第一导流腔11内，所述第三弹性件4的一端与所述第一导流腔11的内壁连接，所述第三弹性件4的另一端与所述阀芯3连接。在起、下钻作业过程中，钻井液的流速较小，不足以使第三弹性件4收缩，此时，第一旁通孔15与第二旁通孔32连通，旁通阀处于旁通状态，钻柱中的钻井液经第二旁通孔32及第一旁通孔15进入环空，钻头不转动；在钻井作业过程中，钻井液的流速较大，第三弹性件4收缩，阀芯3下移，第一旁通孔15与第二旁通孔32错开，此时钻井液流到达下方的马达总成内，马达总成将钻井液的压力能转变成钻头转动的机械能。
为了具体实现第三弹性件4的功能，请参照图1，在一优选的实施例中，所述阀芯3的外侧壁上形成有第一凸起33，所述阀体1的内侧壁上形成有第二凸起16；所述第三弹性件4套设于阀芯3上，所述第三弹性件4的一端与所述第一凸起33抵接，所述第三弹性件4的另一端与所述第二凸起16抵接，从而当阀芯3相对于阀体1移动时，第三弹性件4的收缩量发生相应变化。
为了便于与螺杆钻具的其他组件进行连接，请参照图1，在一优选的实施例中，所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括第一接头5，所述第一接头5固定于所述阀体1的一端。
为了便于与螺杆钻具的其他组件进行连接，请参照图1，在一优选的实施例中，所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括第二接头6，所述第二接头6固定于所述阀体1的另一端。
请参照图1和图2，本发明还提供了一种螺杆钻具旁通阀的泄压装置，包括阀体1及泄压机构2。
请参照图1-图3，所述阀体1具有一沿所述阀体1的长度方向延伸的第一导流腔11及与所述第一导流腔11连通的泄压腔12，所述阀体1的侧壁上开设有与所述泄压腔12连通的泄压孔13，其中，第一导流腔11与马达总成的进口连通。
请参照图2和图3，所述泄压机构2包括活塞体21及第一弹性件22，所述活塞体21滑动设置于所述泄压腔12内，所述活塞体21可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体21位于第一位置时，所述第一导流腔11与所述泄压孔13连通，当所述活塞体21位于第二位置时，所述第一导流腔11与所述泄压孔13被所述活塞体21隔断，所述第一弹性件22内置于所述泄压腔12内，所述第一弹性件22的两端分别与所述活塞体21及所述泄压腔12的内壁连接。
为了更好地理解本发明，以下结合图1-图3来对本发明提供的螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置的工作过程进行详细说明：在使用时，当第一导流腔11内的钻井液的流速超过预设值时，在泄压腔12内的钻井液的压力下，活塞体21在泄压腔12内移动到第一位置，第一导流腔11与泄压孔13连通，从而使第一导流腔11内的高压钻井液将盖体26推开后从泄压孔13喷出，以降低第一导流腔11内钻井液的压力，从而可防止进入马达总成内的钻井液的流速超过最大允许值而导致马达总成损坏，当泄压完毕后，在第二弹性件25的作用下，盖体26重新盖合在泄压孔13上，以防止环空中的流体进入泄压腔12内导致第一弹性件22被锈蚀而降低装置的使用寿命。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，包括：在所述螺杆钻具旁通阀的阀体上安装一泄压机构；
其中，所述阀体具有一沿所述阀体的长度方向延伸的第一导流腔及与所述第一导流腔连通的泄压腔，所述阀体的侧壁上开设有与所述泄压腔连通的泄压孔，所述第一导流腔与马达总成的进口连通；
所述泄压机构包括活塞体及第一弹性件，所述活塞体滑动设置于所述泄压腔内，所述活塞体可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体位于第一位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔连通，当所述活塞体位于第二位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔被所述活塞体隔断，所述第一弹性件内置于所述泄压腔内，所述第一弹性件的两端分别与所述活塞体及所述泄压腔的内壁连接。
2.根据权利要求1所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述泄压机构还包括第一导向杆及导向套筒，所述第一导向杆固定于所述泄压腔的内壁上，所述第一导向杆的延伸方向与所述活塞体的滑动方向平行，所述导向套筒滑动套设于所述第一导向杆上，所述导向套筒固定于所述活塞体上。
3.根据权利要求2所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述泄压机构还包括第一滑块，所述第一滑块滑动设置于所述导向套筒内，所述第一导向杆与所述第一滑块固定连接。
4.根据权利要求1所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述泄压机构还包括第二弹性件及盖体，所述盖体经由所述第二弹性件连接于所述阀体的外侧壁上，所述盖体盖合于所述泄压孔的孔口处。
5.根据权利要求4所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述阀体的侧壁上开设有导向槽，所述泄压机构还包括第二滑块及第二导向杆，所述第二滑块滑动设置于所述导向槽内，所述第二导向杆的一端与所述第二滑块固定连接，所述第二导向杆的另一端与所述盖体固定连接，所述第二弹性件内置于所述导向槽内，所述第二弹性件的一端与所述导向槽的内壁固定连接，所述第二弹性件的另一端与所述第二滑块固定连接。
6.根据权利要求4所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述泄压机构还包括密封球，所述密封球固定于所述盖体上，所述密封球插设于所述泄压孔内且与所述泄压孔过盈配合。
7.根据权利要求1所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述阀体的侧壁上还开设有与所述第一导流腔连通的第一旁通孔；
所述螺杆钻具旁通阀的泄压方法及装置还包括阀芯及第三弹性件，所述阀芯滑动设置与所述第一导流腔内，所述阀芯内具有与所述第一导流腔连通的第二导流腔，所述阀芯的侧壁上开设有与所述第二导流腔连通的第二旁通孔，所述第三弹性件内置于所述第一导流腔内，所述第三弹性件的一端与所述第一导流腔的内壁连接，所述第三弹性件的另一端与所述阀芯连接。
8.根据权利要求7所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述阀芯的外侧壁上形成有第一凸起，所述阀体的内侧壁上形成有第二凸起；
所述第三弹性件套设于阀芯上，所述第三弹性件的一端与所述第一凸起抵接，所述第三弹性件的另一端与所述第二凸起抵接。
9.根据权利要求1所述的螺杆钻具旁通阀的泄压方法，其特征在于，所述阀体还包括第一接头，所述第一接头固定于所述阀体的一端。
10.一种螺杆钻具旁通阀的泄压装置，其特征在于，包括阀体及泄压机构；
所述阀体具有一沿所述阀体的长度方向延伸的第一导流腔及与所述第一导流腔连通的泄压腔，所述阀体的侧壁上开设有与所述泄压腔连通的泄压孔，所述第一导流腔与马达总成的进口连通；
所述泄压机构包括活塞体及第一弹性件，所述活塞体滑动设置于所述泄压腔内，所述活塞体可滑动至第一位置或第二位置，当所述活塞体位于第一位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔连通，当所述活塞体位于第二位置时，所述第一导流腔与所述泄压孔被所述活塞体隔断，所述第一弹性件内置于所述泄压腔内，所述第一弹性件的两端分别与所述活塞体及所述泄压腔的内壁连接。
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2021
- 2021-10-26 CN CN202111249971.6A patent/CN113982512B/zh active Active
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