CN116988751A - 一种双通道旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油钻井开采技术领域，且公开了一种双通道旋塞阀，包括钻杆外管、钻杆内管和阀体，阀体的上下两端均固定连接有外连接管和内连接管，外连接管与钻杆外管的管口处螺纹连接，内连接管与钻杆内管的管口处螺纹连接，内连接管套设在外连接管内并形成过气通道，阀体的一侧开设有凹槽，凹槽的一侧开设有盲孔，盲孔内安装有导流机构，导流机构利用过气通道内的气压控制钻杆内管中的混合流体通过阀体，阀体的一侧位于凹槽的下方横向开设有通孔，通孔与阀体下端的内连接管连通。该双通道旋塞阀，可以利用高压气体的通断使旋塞阀实现自主启闭，并且可以利用压缩气体对钻杆内的堵塞物进行疏通，降低了人工疏通操作的难度。

Description

一种双通道旋塞阀

技术领域

本发明涉及石油钻井开采技术领域，具体为一种双通道旋塞阀。

背景技术

钻杆旋塞阀是钻井必备的内防喷工具，常规钻井钻具使用单壁钻杆、单壁旋塞阀和单壁钻杆，当发生井涌和井喷等情形需要关闭钻具内孔时，可以通过关闭旋塞阀来迅速关闭钻具内流体通道，达到控制钻具内喷的目的，当钻井遇到漏失地层时，钻井液难以建立循环和大量气体漏失严重污染地下产层，为了降低钻井液密度，建立循环和减少漏失，产生了向钻具内注气或向钻具与套管环空注气钻井，通过向双壁钻具内管和外管的环空注入高压气体，至一定深度与钻井液混合形成低密度的混合液,进而达到了降低钻井液的密度，建立循环和减少漏失的目的。

目前，由于注气钻井使用双壁钻具，其内部有两个通道，一个高压气体通道，一个气、液、固相混合物通道，而现有的旋塞阀需要人工操作才能关闭防止井喷产生严重后果，此操作方式关闭阀具的速度慢且危险程度高。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种双通道旋塞阀，具备能够利用高压气体的通断使旋塞阀实现自主启闭，并且可以利用压缩气体对钻杆内的 堵塞物进行疏通，降低了人工疏通操作的难度等优点，解决了现有的旋塞阀需要人工操作关闭，且关闭速度慢，危险程度高的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种双通道旋塞阀，包括钻杆外管、钻杆内管和阀体，所述阀体的上下两端均固定连接有外连接管和内连接管，所述外连接管与钻杆外管的管口处螺纹连接，所述内连接管与钻杆内管的管口处螺纹连接，所述内连接管套设在外连接管内并形成过气通道，所述阀体的一侧开设有凹槽，所述凹槽的一侧开设有盲孔，所述盲孔内安装有导流机构；

所述导流机构利用过气通道内的气压控制钻杆内管中的混合流体通过阀体；

所述阀体的一侧位于凹槽的下方横向开设有通孔，所述通孔与阀体下端的内连接管连通，所述通孔内安装有换向机构，所述换向机构将过气通道中的气体导入阀体下端的内连接管中，用于疏通钻杆内管中的堵塞物；

所述阀体的上下两侧之间贯穿开设有过流孔，所述过流孔与盲孔连通；

所述盲孔的一侧开设有进气孔，所述进气孔与阀体上端的过气通道连通，所述盲孔的另一侧开设有出气孔，所述出气孔贯穿通孔并与阀体下端的过气通道连通。

优选的，所述导流机构包括阀芯，所述阀芯滑动套接在盲孔内，所述阀芯的一端开设有安装槽，所述安装槽的一侧固定连接有拉力弹簧，所述拉力弹簧的一端固定连接有密封板，所述密封板的一侧通过螺栓固定连接有密封环，所述密封环通过螺栓固定在凹槽内；

所述阀芯的侧壁竖直贯穿开设有过流通道，所述阀芯的侧壁位于过流通道的一侧竖直开设有增压孔，所述增压孔与安装槽连通。

优选的，所述阀芯的侧壁开设有导流槽，所述导流槽的一侧与阀芯远离安装槽的一侧连通。

优选的，所述阀芯远离安装槽的一侧开设有方孔，所述方孔内套接有矩形杆，所述矩形杆的一端固定连接有固定板，所述固定板通过螺栓固定在盲孔的一侧。

优选的，所述阀芯的一端开设有环形槽，所述环形槽内设有压缩弹簧，所述压缩弹簧套接在矩形杆的杆壁上并与固定板的一侧接触。

优选的，所述换向机构包括螺杆，所述螺杆的杆壁上螺纹连接有内螺纹套，所述内螺纹套固定在通孔内，所述螺杆的一端设有六棱块，所述螺杆的另一端固定连接有推板，且推板套接在通孔内，所述推板远离螺杆的一端开设有内凹面，所述内凹面的一侧设有球体，所述通孔内固定连接有定位环，所述定位环的一侧开设有与球体表面相配合的第一倒角。

优选的，所述出气孔与通孔的连通处开设有与球体相配合的第二倒角，所述第二倒角位于通孔的下侧。

优选的，所述密封环与凹槽相对的一侧均通过环形卡槽卡接有两个橡胶圈，所述密封环的一侧设有环形凸起，所述环形凸起卡接在盲孔内。

优选的，所述进气孔的直径大于出气孔的直径，所述进气孔和出气孔位于同一个中线上。

优选的，所述外连接管的外径小于阀体的直径，所述外连接管与阀体之间形成凸台，所述钻杆外管的管口处与凸台接触。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种双通道旋塞阀，具备以下有益效果：

1、本发明在使用的时候，将阀体安装在钻杆外管和钻杆内管之间，此时钻杆外管和钻杆内管之间的缝隙形成气体通道，在钻井时，通过气体通道往井内送入压缩气体，当压缩气体经过阀体时，阀体内的导流机构利用过气通道内的气压打开过流孔使其处于导通的状态，当井下压力较大时，井内的气体推动钻井液夹带岩土从钻杆内管中向上排出，如此即可完成正常的钻井工作，当遇到井下压力超出正常工作的压力值或是遇到井喷时，关闭注气阀停止注气，此时导流机构复位对过流孔进行阻断快速关闭钻杆内管，进而能够实现停气即可关闭钻杆内管，无需人工操作关闭，降低了人工操作时间和操作时的危险性，此外当钻杆内管被钻屑堵塞时，关闭钻杆内管最上端的排水阀和注气阀，打开设置在阀体上的换向机构后再开启注气阀继续往井下注气，此时过气通道中的气体导入阀体下端的内连接管中，即可疏通钻杆内管中的堵塞物，从而能够降低疏通管道的难度。

2、本发明设置有的导流机构，正常注气时，过气通道内的气体首先穿过增压孔进入到安装槽内，此时受到气体的挤压阀芯发生移动，且盲孔内的气体沿导流槽排至钻杆内管中，避免出现气体无法排出造成阀芯无法移动的现象，在移动至一定距离后，进气孔与出气孔导通，同时过流通道与过流孔导通，如此即可利用气体压力自行打开阀芯，使气体通道与流体通道均处于导通状态，此时旋塞阀处于正常的工作状态，当钻杆内管被堵塞时，开启换向机构，使出气孔内的气体直接导流至钻杆内管中，由于钻杆内管上端的排水阀被关闭，此时气体则全部沿钻杆内管下移，如此即可通过气体的压力将钻屑顶出，实现自主疏通管道内的堵塞物，降低了人工清理的难度，当井下压力过大或出现井喷时，停止往井下注气，并关闭注气阀防止流体通过气体通道反向排出，此时在压缩弹簧和拉力弹簧的共同作用下使阀芯复位，在复位至一定距离后，钻杆内管中的流体沿导流槽进入到盲孔内，当流体压力逐渐增大时，流体产生的压力配合压缩弹簧和拉力弹簧的作用力共同推动阀芯彻底复位，进而可以利用阀芯的实体部分堵住过流孔，实现旋塞阀能够快速的阻断流体通过。

3、本发明设置有的换向机构，在使用时，使用扳手拧动螺杆，螺杆带动推板移动解除对球体的挤压力，此时球体随推板移动至出气孔处，当出气孔内有气体进入时，球体被气体推离推板并贴合在第二倒角处，如此即可实现对出气孔的封堵，此时气体从通孔内直接进入到钻杆内管中，使钻杆内管中的气压增大，进而能够实现反向将其内部的钻屑推出并清除出钻杆内管外，进而可以有效的降低人工清理的难度，在复位时，拧动螺杆推动推板带动球体从第二倒角处移出，最终移动至第一倒角内对定位环进行封堵，使气体排至气体通道内正常往井下注气。

附图说明

图1为本发明提出的一种双通道旋塞阀结构示意图；

图2为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀体的剖视图；

图3为本发明提出的一种双通道旋塞阀中图1的剖视图一；

图4为本发明提出的一种双通道旋塞阀中图1的剖视图二；

图5为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀体和阀芯的剖视图；

图6为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀体的部分结构示意图；

图7为本发明提出的一种双通道旋塞阀中密封板、密封环和橡胶圈的结构示意图；

图8为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀芯的结构示意图一；

图9为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀芯的结构示意图二；

图10为本发明提出的一种双通道旋塞阀中阀芯的剖视图；

图11为本发明提出的一种双通道旋塞阀中换向机构的结构示意图；

图12为本发明提出的一种双通道旋塞阀中矩形杆和压缩弹簧的结构示意图。

图中：1、阀体；2、钻杆外管；3、钻杆内管；4、外连接管；5、内连接管；6、过气通道；7、盲孔；8、压缩弹簧；9、矩形杆；10、过流孔；11、进气孔；12、密封环；13、阀芯；14、通孔；15、内螺纹套；16、螺杆；17、推板；18、定位环；19、球体；20、过流通道；21、增压孔；22、拉力弹簧；23、密封板；24、出气孔；25、导流槽；26、方孔；27、橡胶圈；28、安装槽；29、环形槽；30、固定板；31、环形凸起。

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1：

参照附图1-12,一种双通道旋塞阀，包括钻杆外管2、钻杆内管3和阀体1，阀体1的上下两端均固定连接有外连接管4和内连接管5，外连接管4与钻杆外管2的管口处螺纹连接，内连接管5与钻杆内管3的管口处螺纹连接，内连接管5套设在外连接管4内并形成过气通道6，外连接管4的外径小于阀体1的直径，外连接管4与阀体1之间形成凸台，钻杆外管2的管口处与凸台接触，阀体1的一侧开设有凹槽，凹槽的一侧开设有盲孔7，盲孔7内安装有导流机构，导流机构利用过气通道6内的气压控制钻杆内管3中的混合流体通过阀体1，阀体1的一侧位于凹槽的下方横向开设有通孔14，通孔14与阀体1下端的内连接管5连通，通孔14内安装有换向机构，换向机构将过气通道6中的气体导入阀体1下端的内连接管5中，用于疏通钻杆内管3中的堵塞物，阀体1的上下两侧之间贯穿开设有过流孔10，过流孔10与盲孔7连通；

盲孔7的一侧开设有进气孔11，进气孔11与阀体1上端的过气通道6连通，盲孔7的另一侧开设有出气孔24，出气孔24贯穿通孔14并与阀体1下端的过气通道6连通，进气孔11的直径大于出气孔24的直径，进气孔11和出气孔24位于同一个中线上。

本发明在使用的时候，将阀体1安装在钻杆外管2和钻杆内管3之间，此时钻杆外管2和钻杆内管3之间的缝隙形成气体通道，在钻井时，通过气体通道往井内送入压缩气体，当压缩气体经过阀体1时，阀体1内的导流机构利用过气通道6内的气压打开过流孔10使其处于导通的状态（如图2-3所示），当井下压力较大时，井内的气体推动钻井液夹带岩土从钻杆内管3中向上排出，如此即可完成正常的钻井工作，当遇到井下压力超出正常钻井工作的压力值或是遇到井喷时，关闭注气阀（图中未示出）停止注气，此时导流机构复位对过流孔10进行阻断快速关闭阀体1上的过流孔10，进而能够实现停气即可关闭钻杆内管3，无需人工操作关闭，降低了人工操作时间和操作时的危险性，此外当钻杆内管3被钻屑堵塞时，关闭钻杆内管3最上端的排水阀（图中未示出）和注气阀，打开设置在阀体1上的换向机构后再开启注气阀继续往井下注气，此时过气通道6中的气体导入阀体1下端的内连接管5中，即可疏通钻杆内管3中的堵塞物，从而能够降低疏通管道的难度。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-12,导流机构包括阀芯13，阀芯13滑动套接在盲孔7内，阀芯13的一端开设有安装槽28，安装槽28的一侧固定连接有拉力弹簧22，拉力弹簧22的一端固定连接有密封板23，密封板23的一侧通过螺栓固定连接有密封环12，密封环12通过螺栓固定在凹槽内，密封环12与凹槽相对的一侧均通过环形卡槽卡接有两个橡胶圈27，密封环12的一侧设有环形凸起31，环形凸起31卡接在盲孔7内；

阀芯13的侧壁竖直贯穿开设有过流通道20，阀芯13的侧壁位于过流通道20的一侧竖直开设有增压孔21，增压孔21与安装槽28连通，阀芯13的侧壁开设有导流槽25，导流槽25的一侧与阀芯13远离安装槽28的一侧连通，阀芯13远离安装槽28的一侧开设有方孔26，方孔26内套接有矩形杆9，矩形杆9的一端固定连接有固定板30，固定板30通过螺栓固定在盲孔7的一侧，阀芯13的一端开设有环形槽29，环形槽29内设有压缩弹簧8，压缩弹簧8套接在矩形杆9的杆壁上并与固定板30的一侧接触。

压缩弹簧8的弹力和拉力弹簧22的拉力大于阀芯13在盲孔7中与阀体1之间的摩擦力，小于注气的气体压力。

本发明设置有的导流机构，正常注气时，过气通道6内的气体首先穿过增压孔21进入到安装槽28内，此时受到气体的挤压阀芯13发生移动，且盲孔7内的气体沿导流槽25排至钻杆内管3中，避免出现气体无法排出造成阀芯13无法移动的现象，在移动至一定距离后（如图2所示）进气孔11与出气孔24导通，同时过流通道20与过流孔10导通，如此即可利用气体压力自行打开阀芯13，使气体通道与流体通道均处于导通状态，此时旋塞阀处于正常的工作状态；

当钻杆内管3被堵塞时，开启换向机构，使出气孔24内的气体直接导流至钻杆内管3中，由于钻杆内管3上端的排水阀被关闭，此时气体则全部沿钻杆内管3下移，如此即可通过气体的压力将钻屑顶出，实现自主疏通管道内的堵塞物，降低了人工清理的难度；

当井下压力过大或出现井喷时，停止往井下注气，并关闭注气阀防止流体通过气体通道反向排出，此时在压缩弹簧8和拉力弹簧22的共同作用下使阀芯13复位，在复位至一定距离后，钻杆内管3中的流体沿导流槽25进入到盲孔7内，当流体压力逐渐增大时，流体压力配合压缩弹簧8和拉力弹簧22的作用力共同推动阀芯13彻底复位，进而可以利用阀芯13的实体部分堵住过流孔10，实现旋塞阀能够快速的阻断流体通过。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-6,换向机构包括螺杆16，螺杆16的杆壁上螺纹连接有内螺纹套15，内螺纹套15固定在通孔14内，螺杆16的一端设有六棱块，螺杆16的另一端固定连接有推板17，且推板17套接在通孔14内，推板17远离螺杆16的一端开设有内凹面，内凹面的一侧设有球体19，球体19为磁性球能够吸附在推板17上的内凹面中，在气体的作用下可被吹落，并在气流的作用下贴合在第二倒角处封堵出气孔24，通孔14内固定连接有定位环18，定位环18的一侧开设有与球体19表面相配合的第一倒角，出气孔24与通孔14的连通处开设有与球体19相配合的第二倒角，第二倒角位于通孔14的下侧。

本发明设置有的换向机构，在使用时，使用扳手拧动螺杆16，螺杆16带动推板17移动解除对球体19的挤压力，此时球体19随推板17移动至出气孔24处，当出气孔24内有气体进入时，球体19被气体推离推板17并贴合在第二倒角处，如此即可实现对出气孔24的封堵，此时气体从通孔14内直接进入到钻杆内管3中，使钻杆内管3中的气压增大，进而能够实现反向将其内部的钻屑推出并清除出钻杆内管3外，进而可以有效的降低人工清理的难度，在复位时，拧动螺杆16推动推板17带动球体19从第二倒角处移出，最终移动至第一倒角内对定位环18进行封堵，使气体排至气体通道内正常往井下注气。

需要说明的是，术语“包括”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，并不排除在包括所述要素的过程、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 (8)

1.一种双通道旋塞阀，包括钻杆外管（2）、钻杆内管（3）和阀体（1），其特征在于：所述阀体（1）的上下两端均固定连接有外连接管（4）和内连接管（5），所述外连接管（4）与钻杆外管（2）的管口处螺纹连接，所述内连接管（5）与钻杆内管（3）的管口处螺纹连接，所述内连接管（5）套设在外连接管（4）内并形成过气通道（6），所述阀体（1）的一侧开设有凹槽，所述凹槽的一侧开设有盲孔（7），所述盲孔（7）内安装有导流机构；

所述导流机构利用过气通道（6）内的气压控制钻杆内管（3）中的混合流体通过阀体（1），所述导流机构包括阀芯（13），所述阀芯（13）滑动套接在盲孔（7）内，所述阀芯（13）的一端开设有安装槽（28），所述安装槽（28）的一侧固定连接有拉力弹簧（22），所述拉力弹簧（22）的一端固定连接有密封板（23），所述密封板（23）的一侧通过螺栓固定连接有密封环（12），所述密封环（12）通过螺栓固定在凹槽内；

所述阀芯（13）的侧壁竖直贯穿开设有过流通道（20），所述阀芯（13）的侧壁位于过流通道（20）的一侧竖直开设有增压孔（21），所述增压孔（21）与安装槽（28）连通，所述阀芯（13）的侧壁开设有导流槽（25），所述导流槽（25）的一侧与阀芯（13）远离安装槽（28）的一侧连通；

所述阀体（1）的一侧位于凹槽的下方横向开设有通孔（14），所述通孔（14）与阀体（1）下端的内连接管（5）连通，所述通孔（14）内安装有换向机构，所述换向机构将过气通道（6）中的气体导入阀体（1）下端的内连接管（5）中，用于疏通钻杆内管（3）中的堵塞物；

所述阀体（1）的上下两侧之间贯穿开设有过流孔（10），所述过流孔（10）与盲孔（7）连通；

所述盲孔（7）的一侧开设有进气孔（11），所述进气孔（11）与阀体（1）上端的过气通道（6）连通，所述盲孔（7）的另一侧开设有出气孔（24），所述出气孔（24）贯穿通孔（14）并与阀体（1）下端的过气通道（6）连通。

2.根据权利要求1所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述阀芯（13）远离安装槽（28）的一侧开设有方孔（26），所述方孔（26）内套接有矩形杆（9），所述矩形杆（9）的一端固定连接有固定板（30），所述固定板（30）通过螺栓固定在盲孔（7）的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述阀芯（13）的一端开设有环形槽（29），所述环形槽（29）内设有压缩弹簧（8），所述压缩弹簧（8）套接在矩形杆（9）的杆壁上并与固定板（30）的一侧接触。

4.根据权利要求1所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述换向机构包括螺杆（16），所述螺杆（16）的杆壁上螺纹连接有内螺纹套（15），所述内螺纹套（15）套固定在通孔（14）内，所述螺杆（16）的一端设有六棱块，所述螺杆（16）的另一端固定连接有推板（17），且推板（17）套接在通孔（14）内，所述推板（17）远离螺杆（16）的一端开设有内凹面，所述内凹面的一侧设有球体（19），所述通孔（14）内固定连接有定位环（18），所述定位环（18）的一侧开设有与球体（19）表面相配合的第一倒角。

5.根据权利要求4所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述出气孔（24）与通孔（14）的连通处开设有与球体（19）相配合的第二倒角，所述第二倒角位于通孔（14）的下侧。

6.根据权利要求1所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述密封环（12）与凹槽相对的一侧均通过环形卡槽卡接有两个橡胶圈（27），所述密封环（12）的一侧设有环形凸起（31），所述环形凸起（31）卡接在盲孔（7）内。

7.根据权利要求1所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述进气孔（11）的直径大于出气孔（24）的直径，所述进气孔（11）和出气孔（24）位于同一个中线上。

8.根据权利要求1所述的一种双通道旋塞阀，其特征在于：所述外连接管（4）的外径小于阀体（1）的直径，所述外连接管（4）与阀体（1）之间形成凸台，所述钻杆外管（2）的管口处与凸台接触。