CN114837611B - 一种电液控随钻循环堵漏阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井相关技术领域，具体为一种电液控随钻循环堵漏阀，包括从上至下依次首尾相连的上接头、压力管、上壳体、下壳体和下接头，上壳体的内部从上至下依次设有首尾相连的脉冲管、电源安装套、压力平衡管和液压控制管，其中，脉冲管的顶端与上接头相连，脉冲管的外部套设有呈环状的活塞环，脉冲管与压力管之间的空间被活塞环分成压力腔和第一油腔，且脉冲管的侧壁上贯穿开设有与压力腔相通的导压孔。本发明通过液压脉冲技术控制液压油泵动作，从而可以间接控制旁通孔的启闭，因此将本发明安装在钻具上即可完成堵漏作业，相比较传统技术，本发明使用方便，且操作成本更低。

Description

一种电液控随钻循环堵漏阀

技术领域

本发明涉及钻井相关技术领域，具体为一种电液控随钻循环堵漏阀。

背景技术

现如今，随着油气勘探开发的发展，深井、复杂井和特殊工艺井的数量逐年上升，钻井过程中的复杂情况也逐渐增加。在钻井过程中，由于岩性不均匀、构造复杂、地质年代久远等因素的影响，易导致井漏的发生，即钻井液大量流失。当井漏发生时，如不及时堵漏，严重的可能会造成井喷等恶性事故发生。

传统的堵漏方式一般需要将钻具起出井眼，然后再利用堵漏工具伸入钻井内进行堵漏。此种方式不仅工作效率低下，消耗了大量的时间，而且频繁起出钻具也存在一定的安全隐患。另外，现有技术中还包括利用电缆或液压管线进行无干涉操作的堵漏方式，但此种方式需要在井下安装电缆或液压管线，同时在钻井平台上需要配置相关设备，因此增加了作业成本。为此，我们提出了一种电液控随钻循环堵漏阀以良好的解决上述弊端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电液控随钻循环堵漏阀，用于解决上述背景技术中提出的问题。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种电液控随钻循环堵漏阀，包括从上至下依次首尾相连的上接头、压力管、上壳体、下壳体和下接头，所述上壳体的内部从上至下依次设有首尾相连的脉冲管、电源安装套、压力平衡管和液压控制管，其中，所述脉冲管的顶端与所述上接头相连，所述脉冲管的外部套设有呈环状的活塞环，所述脉冲管与所述压力管之间的空间被所述活塞环分成压力腔和第一油腔，且所述脉冲管的侧壁上贯穿开设有与所述压力腔相通的导压孔；所述压力平衡管的外壁与所述上壳体的内壁之间构成第二油腔，所述第二油腔与所述第一油腔通过第一油路系统相通；

所述液压控制管的内部滑动连接有可升降的活塞缸，所述活塞缸的底端设有滑套，所述滑套的下方设有用于控制下壳体内部流道启闭的球阀组件，所述滑套与所述下壳体上均贯穿开设有旁通孔，当所述球阀组件处于开启状态，两个所述旁通孔错位分布；当所述球阀组件处于封闭状态，两个所述旁通孔对齐分布；

所述电源安装套的外表面设有电源和控制器，所述第二油腔内设有压力传感器和液压油泵，所述压力传感器的信号输出端与所述控制器电连接，所述控制器与所述液压油泵电连接，所述液压油泵通过第二油路系统控制活塞缸的升降。

可选的，所述第一油路系统包括贯穿开设在上壳体上的第一油路以及贯穿开设在电源安装套上的第二油路，所述第一油路与所述第二油路相互连通，所述第一油路还与第一油腔相通，所述第二油路与所述第二油腔相通。

可选的，所述液压控制管的底部内侧固定连接有套筒塞，所述套筒塞滑动套设在活塞缸的外部，所述活塞缸的外部中段凸出成型有密封环，所述密封环的外表面与所述液压控制管的内表面密封贴合，且所述密封环的顶面与活塞缸的外壁以及液压控制管的内壁共同构成第三油腔，所述密封环的底面与套筒塞的外壁以及液压控制管的内壁共同构成第四油腔；所述第二油路系统包括开设在液压控制管上的第三油路和切换阀，所述第三油路的一端与液压油泵的输出口相连，所述第三油路的另一端与所述切换阀的输入口相连，所述切换阀的两个输出口分别与所述第三油腔和第四油腔相通。

可选的，所述球阀组件包括位于下壳体内部的阀板、上球座、球体、下球座和阀板座，所述阀板固定连接在阀板座的顶部，所述上球座和下球座活动设置所述阀板内侧，所述球体转动连接在所述上球座和下球座之间，所述球体的外表面通过连接件与所述滑套相连。

可选的，所述下球座的外表面凸出成型有台肩，所述下球座的外部且位于台肩的下方套设有碟簧，所述碟簧的顶面与底面分别与所述台肩的底面以及所述阀板座的顶面抵接。

与现有技术相比，本发明提供了一种电液控随钻循环堵漏阀，具备以下有益效果：

1.本发明通过液压脉冲技术控制液压油泵动作，从而可以间接控制旁通孔的启闭，因此将本发明安装在钻具上即可完成堵漏作业，相比较传统技术，本发明使用方便，且操作成本更低；

2.本发明中具有球阀组件，球阀组件能够封堵主流道，从而避免堵漏液进入钻具下部造成污染，并且球阀组件的启闭也可通过液压油泵间接控制，因此操作便利。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明上段示意图；

图3为本发明中段示意图；

图4为本发明下段示意图；

图5为本发明滑套结构示意图；

图6为本发明球体结构示意图。

图中：1、上接头；2、压力管；3、脉冲管；4、活塞环；5、上壳体；6、电源安装套；7、压力平衡管；8、液压控制管；9、活塞缸；10、套筒塞；11、下壳体；12、滑套；1201、连接部；1202、换向键；13、阀板；14、上球座；15、球体；1501、换向键槽；16、下球座；1601、台肩；17、碟簧；18、阀板座；19、下接头；20、压力腔；21、第一油腔；22、第一油路；23、第二油路；24、第二油腔；25、第三油路；26、第三油腔；27、第四油腔；28、主流道；29、导压孔；30、旁通孔；31、液压油泵；32、密封环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅图1-图4，一种电液控随钻循环堵漏阀，包括从上至下依次首尾相连的上接头1、压力管2、上壳体5、下壳体11和下接头19，且相邻两结构之间均通过螺纹连接，上壳体5的内部从上至下依次设有首尾相连的脉冲管3、电源安装套6、压力平衡管7和液压控制管8，相邻两结构之间同样通过螺纹连接固定，其中，脉冲管3的顶端与上接头1相连，脉冲管3的外部套设有呈环状的活塞环4，即活塞环4可上下升降，脉冲管3与压力管2之间的空间被活塞环4分成压力腔20和第一油腔21，且脉冲管3的侧壁上贯穿开设有与压力腔20相通的导压孔29；压力平衡管7的外壁与上壳体5的内壁之间构成第二油腔24，第二油腔24与第一油腔21通过第一油路系统相通；如图2所示，第一油路系统包括贯穿开设在上壳体5上的第一油路22以及贯穿开设在电源安装套6上的第二油路23，第一油路22与第二油路23相互连通，第一油路22还与第一油腔21相通，第二油路23与第二油腔24相通，即第一油腔21和第二油腔24相互连通，且第一油腔21、第一油路22、第二油路23、第二油腔24内均充满液压油。

液压控制管8的内部滑动连接有可升降的活塞缸9，活塞缸9的底端通过螺纹连接固定有滑套12，滑套12的下方设有用于控制下壳体11内部流道启闭的球阀组件，滑套12与下壳体11上均贯穿开设有旁通孔30，当球阀组件处于开启状态，两个旁通孔30错位分布；当球阀组件处于封闭状态，两个旁通孔30对齐分布；另外，球阀组件包括位于下壳体11内部的阀板13、上球座14、球体15、下球座16和阀板座18，阀板13固定连接在阀板座18的顶部，如图4所示，阀板13和阀板座18固定安装在下壳体11内，上球座14和下球座16活动设置阀板13内侧，球体15转动连接在上球座14和下球座16之间，并且球体15与上球座14和下球座16密封贴合，球体15的两端均通过转轴与阀板13转动连接，如图5和图6所示，滑套12的下端具有两个对称分布的连接部1201，两个连接部1201上均开设有呈长条形的开口，且两个连接部1201的相对面均成型有两个换向键1202，球体15位于两个连接部1201之间，球体15两端的转轴分别从两个连接部1201上的开口中穿过，并且球体15的两端均开设有两个与换向键1202相对应的换向键槽1501，具体的，换向键1202为圆柱状的鼓包，换向键槽1501靠近转轴的一端呈腰型槽状，其另一端呈扩口状，且换向键1202嵌入在换向键槽1501内，具体为，当滑套12上升时，可带动球体15旋转，进而使球阀组件打开；当滑套12下降时，可带动球体15反方向旋转，进而使球阀组件关闭。另外，下球座16的外表面凸出成型有台肩1601，下球座16的外部且位于台肩1601的下方套设有碟簧17，碟簧17的顶面与底面分别与台肩1601的底面以及阀板座18的顶面抵接，自然状态下，碟簧17处于压缩状态，作用是将下球座16抵紧在球体15上，提高球阀组件的密封性。

电源安装套6的外表面设有电源和控制器（图中未示出），第二油腔24内设有压力传感器（图中未示出）和液压油泵31，压力传感器的信号输出端与控制器电连接，并且，电源与压力传感器、控制器和液压油泵31电连接，控制器与液压油泵31电连接，用于控制液压油泵31动作，液压油泵31通过第二油路系统控制活塞缸9的升降；如图3所示，液压控制管8的底部内侧固定连接有套筒塞10，套筒塞10滑动套设在活塞缸9的外部，即活塞缸9可以在套筒塞10内部升降，活塞缸9的外部中段凸出成型有密封环32，密封环32的外表面与液压控制管8的内表面密封贴合，且密封环32的顶面与活塞缸9的外壁以及液压控制管8的内壁共同构成第三油腔26，密封环32的底面与套筒塞10的外壁以及液压控制管8的内壁共同构成第四油腔27；第二油路系统包括开设在液压控制管8上的第三油路25和切换阀（图中未示出），第三油路25的一端与液压油泵31的输出口相连，第三油路25的另一端与切换阀的输入口相连，切换阀的两个输出口分别与第三油腔26和第四油腔27相通，该切换阀与控制器电连接，且通过切换阀的作用，可以将第三油路25中的液压油引入第三油腔26或第四油腔27中。

值得一提的是，本实施例中的上接头1、脉冲管3、电源安装套6、压力平衡管7、液压控制管8、活塞缸9、下壳体11、阀板座18以及下接头19均为同中心轴设置，上述结构的内部空间共同构成主流道28。

本发明在使用时，其初始状态为两个旁通孔30错位分布，球阀组件处于打开状态；当需要进行堵漏作业时，首先由井口处的脉冲发生器向钻具内发出预定脉冲，压力脉冲进入主流道28内后，由于主流道28通过导压孔29与压力腔20相通，因此脉冲信号可通过压力腔20、活塞环4、第一油腔21、第一油路22、第二油路23进入第二油腔24内；第二油腔24内具有压力传感器，压力传感器接收到压力脉冲信号后，将信号传递给控制器，控制器识别脉冲信号后，启动液压油泵31动作，用于将第二油腔24内的液压油通入第三油路25中，液压油进入第三油路25中后，通过切换阀进入第四油腔27内，进而推动活塞缸9和滑套12上升，使两个旁通孔30对齐，并且使球体15转动，进而使球阀组件关闭。此时，可以通过上部钻具向主流道28内倒入堵漏液，堵漏液进入主流道28内部后，穿过旁通孔30后排出，用于进行井下堵漏；当堵漏作业完成后，再次通过脉冲发生器向钻具内发出预定脉冲，值得一提的是，此次的脉冲信号与初次的脉冲信号不同，压力传感器接收到该压力脉冲信号后，将信号传递给控制器，控制器识别脉冲信号后，控制切换阀改变状态，从而将第三油路25中的液压油引入第三油腔26中；液压油进入第三油腔26内部后，可推动活塞缸9向下移动，使球阀组件打开，并且使两个旁通孔30重新恢复错位状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种电液控随钻循环堵漏阀，包括从上至下依次首尾相连的上接头(1)、压力管(2)、上壳体(5)、下壳体(11)和下接头(19)，其特征在于：所述上壳体(5)的内部从上至下依次设有首尾相连的脉冲管(3)、电源安装套(6)、压力平衡管(7)和液压控制管(8)，其中，所述脉冲管(3)的顶端与所述上接头(1)相连，所述脉冲管(3)的外部套设有呈环状的活塞环(4)，所述脉冲管(3)与所述压力管(2)之间的空间被所述活塞环(4)分成压力腔(20)和第一油腔(21)，且所述脉冲管(3)的侧壁上贯穿开设有与所述压力腔(20)相通的导压孔(29)；所述压力平衡管(7)的外壁与所述上壳体(5)的内壁之间构成第二油腔(24)，所述第二油腔(24)与所述第一油腔(21)通过第一油路系统相通；

所述液压控制管(8)的内部滑动连接有可升降的活塞缸(9)，所述活塞缸(9)的底端设有滑套(12)，所述滑套(12)的下方设有用于控制下壳体(11)内部流道启闭的球阀组件，所述滑套(12)与所述下壳体(11)上均贯穿开设有旁通孔(30)，当所述球阀组件处于开启状态，两个所述旁通孔(30)错位分布；当所述球阀组件处于封闭状态，两个所述旁通孔(30)对齐分布；

所述电源安装套(6)的外表面设有电源和控制器，所述第二油腔(24)内设有压力传感器和液压油泵(31)，所述压力传感器的信号输出端与所述控制器电连接，所述控制器与所述液压油泵(31)电连接，所述液压油泵(31)通过第二油路系统控制活塞缸(9)的升降。

2.根据权利要求1所述的一种电液控随钻循环堵漏阀，其特征在于：所述第一油路系统包括贯穿开设在上壳体(5)上的第一油路(22)以及贯穿开设在电源安装套(6)上的第二油路(23)，所述第一油路(22)与所述第二油路(23)相互连通，所述第一油路(22)还与第一油腔(21)相通，所述第二油路(23)与所述第二油腔(24)相通。

3.根据权利要求1所述的一种电液控随钻循环堵漏阀，其特征在于：所述液压控制管(8)的底部内侧固定连接有套筒塞(10)，所述套筒塞(10)滑动套设在活塞缸(9)的外部，所述活塞缸(9)的外部中段凸出成型有密封环(32)，所述密封环(32)的外表面与所述液压控制管(8)的内表面密封贴合，且所述密封环(32)的顶面与活塞缸(9)的外壁以及液压控制管(8)的内壁共同构成第三油腔(26)，所述密封环(32)的底面与套筒塞(10)的外壁以及液压控制管(8)的内壁共同构成第四油腔(27)；所述第二油路系统包括开设在液压控制管(8)上的第三油路(25)和切换阀，所述第三油路(25)的一端与液压油泵(31)的输出口相连，所述第三油路(25)的另一端与所述切换阀的输入口相连，所述切换阀的两个输出口分别与所述第三油腔(26)和第四油腔(27)相通。

4.根据权利要求1所述的一种电液控随钻循环堵漏阀，其特征在于：所述球阀组件包括位于下壳体(11)内部的阀板(13)、上球座(14)、球体(15)、下球座(16)和阀板座(18)，所述阀板(13)固定连接在阀板座(18)的顶部，所述上球座(14)和下球座(16)活动设置所述阀板(13)内侧，所述球体(15)转动连接在所述上球座(14)和下球座(16)之间，所述球体(15)的外表面通过连接件与所述滑套(12)相连。

5.根据权利要求4所述的一种电液控随钻循环堵漏阀，其特征在于：所述下球座(16)的外表面凸出成型有台肩(1601)，所述下球座(16)的外部且位于台肩(1601)的下方套设有碟簧(17)，所述碟簧(17)的顶面与底面分别与所述台肩(1601)的底面以及所述阀板座(18)的顶面抵接。

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