CN118167193A - 一种连续循环钻井工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续循环钻井工具，包括连续循环短节及辅助装置，连续循环短节包括短节基体、旋塞阀、旁通阀座及单向阀；辅助装置包括旁插管及试压组件，旁插管的一端用于与所述旁通阀座连通，旁插管上开设有试压孔，试压组件包括试压筒及活塞，试压筒固定插设于所述试压孔，所述活塞滑动设置于所述试压筒内。本发明提出的技术方案的有益效果是：通过在旁插管上设置试压筒及活塞，在需要拆卸旁插管时，通过推拉活塞来判断旁插管内是否存在压力，从而可以避免拆卸旁插管时带压操作，提高了安全性。

Description

一种连续循环钻井工具

技术领域

本发明涉及油气田开采作业用机械设备，尤其是涉及一种连续循环钻井工具。

背景技术

钻井作业中，钻进临近钻台面后，需停泵接入新的单根或立柱。频繁的开泵/停泵，容易引起井涌、漏失、卡钻和气侵等井底事故。连续循环钻井系统可以在接卸单根或立柱时保持钻井液的不间断循环，实现钻井期间稳定的当量循环密度，并不间断地排出岩屑，有效提高钻井作业安全性。

连续循环钻井短节是连续循环钻井系统的关键子件，循环短节接在立柱之上，能实现钻井液在主通道和旁通道之间切换。旁插管是连续循环钻井系统的主要附件，可协助连续循环短节建立旁通路循环。

现有的连续循环短节在接卸旁通管路时，无法检测短节与旁通管路内是否带压，贸然操作存在很大的安全风险。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种连续循环钻井工具，用以解决现有的连续循环钻井工具在拆卸旁插管前，若循环短节及旁插管内存在压力，会导致接卸旁插管是带压操作，安全风险较高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种连续循环钻井工具，包括：

连续循环短节，其包括短节基体、旋塞阀、旁通阀座及单向阀，所述短节基体上开设有旁通孔，所述旋塞阀设置于所述短节基体内、并用于控制所述短节基体的通断，所述旁通阀座固定于所述旁通孔内，所述单向阀设置于所述旁通阀座内；以及，

辅助装置，其包括旁插管及试压组件，旁插管的一端用于与所述旁通阀座连通，旁插管上开设有试压孔，试压组件包括试压筒及活塞，试压筒固定插设于所述试压孔，所述活塞滑动设置于所述试压筒内。

在一些实施例中，所述短节基体上还开设有安装孔，所述旋塞阀包括旋塞上阀座、旋塞下阀座、旋塞球阀及旋塞阀杆，所述旋塞上阀座及所述旋塞下阀座固定于所述短节基体内部，所述旋塞下阀座坐在短节基体的台肩上，所述旋塞球阀坐于所述旋塞下阀座，所述旋塞球阀上开设有通孔，所述旋塞上阀座用于对所述旋塞球阀进行限位，所述旋塞上阀座通过旋塞上卡环与旋塞下卡环进行固定，所述旋塞阀杆插设于所述安装孔、并与所述旋塞球阀固定连接。

在一些实施例中，所述短节基体的外侧壁上还形成有半圆凹槽，所述连续循环短节还包括挡板，所述挡板通过圆柱头螺钉固定于所述短节基体的半圆凹槽内，所述挡板压设于所述旁通阀座。

在一些实施例中，所述旁通阀座与旁通孔之间装有第一密封圈。

在一些实施例中，所述旁通阀座的中心开设有中间孔，所述旁通阀座上还开设有若干过流孔，所述单向阀包括旁通阀杆、旁通阀片、锁紧螺母及压缩弹簧，所述旁通阀杆滑动插设于所述中间孔，所述旁通阀片固定于所述旁通阀杆的一端，所述旁通阀片用于与所述旁通阀座密封连接，所述锁紧螺母固定于所述旁通阀杆的另一端，所述压缩弹簧套设于所述旁通阀杆，所述压缩弹簧的一端与所述旁通阀座抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述锁紧螺母抵接。

在一些实施例中，所述旁通阀座的内侧壁上形成有内螺纹，所述旁通阀座的内侧壁上还形成有卡槽；所述连续循环短节还包括旁通阀盖，所述旁通阀盖包括阀盖本体及锁定套，所述阀盖本体的外侧壁上形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述锁定套固定于所述阀盖本体，所述锁定套上形成有与所述卡槽相配合的第一卡扣，锁定套与旁通阀座使用第一卡扣连接。

在一些实施例中，所述阀盖本体上开设有测压孔，所述测压孔内螺纹连接有密封丝堵。

在一些实施例中，所述旁插管包括内管、外管、外管把手、锁定套把手、内管锁定套及弯接头，内管锁定套的一端与弯接头连接，内管锁定套的另一端的内侧壁形成有与所述内管相配合的内螺纹，所述锁定套把手固定于所述内管锁定套，所述外管的一端的内侧壁形成有与所述内管相配合的内螺纹，所述外管通过螺纹连接套设于所述内管，并与内管锁定套抵接，另一端形成有与所述卡槽相配合的第二卡扣，所述外管与旁通阀座使用所述第二卡扣连接，所述试压孔开设于所述弯接头上。

在一些实施例中，所述弯接头与所述外管之间设置有第二密封圈，所述外管与所述内管之间设置有第三密封圈。

在一些实施例中，所述试压组件还包括小阀盖、阀轴及小把手，所述小阀盖上开设有穿孔，所述小阀盖固定于盖合于所述试压筒的开口处，所述阀轴穿过所述穿孔后插入所述试压筒内，所述活塞固定于所述阀轴上，所述小把手固定于所述阀轴。

与现有技术相比，本发明提出的技术方案的有益效果是：在常规钻进时，连续循环短节接入每一柱钻杆，钻井液在主通道内保持常规循环，旋塞阀保持开启，钻井液经由短节水眼及旋塞阀水眼正常循环；当接卸单根或立柱时为保持钻井液的不间断循环，需将钻井液的循环由主通道切换至旁通道，此时需将旁插管的一端与旁通阀座连通，再在旁插管的另一端通入钻井液，单向阀被推开，旁通道钻井液循环建立；再关闭旋塞阀，主通道钻井液循环中断，仅保留旁通道的钻井液循环，此状态既可保持钻井液的不间断循环，也可继续完成接卸单根或立柱；接卸单根或立柱完成后，需将钻井液的循环重新切换至主通道。此时开启旋塞阀，主通道钻井液循环建立，断开旁通道钻井液循环，在主通道压力作用下，单向阀关闭，可有效防止钻井液在主通道循环时向外溢出。再推拉活塞，如活塞可以正常推拉，说明旁插管内无压力，可安全操作。此时抽出旁插管，恢复至常规钻进状态，即可在主通道循环状态下继续钻进。本发明提供的技术方案，通过在旁插管上设置试压筒及活塞，在需要拆卸旁插管时，通过推拉活塞来判断旁插管内是否存在压力，从而可以避免拆卸旁插管时带压操作，提高了安全性。

附图说明

图1是本发明提供的连续循环钻井工具的一实施例在旋塞阀处于关闭状态且辅助装置与连续循环短节连接时的结构示意图；

图2是图1中的连续循环短节仅保留主通道循环状态下的结构示意图；

图3是图2中区域A的局部放大图；

图4是图2中剖面B-B的剖视图；

图5是图4中区域C的局部放大图；

图6是图1中的辅助装置的结构示意图；

图7是图6中区域D的局部放大图；

图中：1-连续循环短节、11-短节基体、12-旋塞阀、121-旋塞上阀座、122-旋塞下阀座、123-旋塞球阀、1231-通孔、124-旋塞阀杆、125-旋塞上卡环、126-旋塞下卡环、13-旁通阀座、131-第一密封圈、133-过流孔、14-单向阀、141-旁通阀杆、142-旁通阀片、143-锁紧螺母、144-压缩弹簧、15-挡板、151-圆柱头螺钉、16-旁通阀盖、161-阀盖本体、1611-测压孔、1612-密封丝堵、162-锁定套、1621-第一卡扣、2-辅助装置、21-旁插管、211-弯接头、2111-第二密封圈、212-外管、2121-第二卡扣、213-内管、2131-第三密封圈、214-外管把手、215-内管锁定套、216-锁定套把手、22-试压组件、221-试压筒、222-活塞、223-小阀盖、224-阀轴、225-小把手。

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-图7，本发明提供了一种连续循环钻井工具，包括连续循环短节1及辅助装置2；

所述连续循环短节1包括短节基体11、旋塞阀12、旁通阀座13及单向阀14，所述短节基体11上开设有旁通孔，所述旋塞阀12设置于所述短节基体11内、并用于控制所述短节基体11的通断，所述旁通阀座13固定于所述旁通孔内，所述单向阀14设置于所述旁通阀座13内；

所述辅助装置2包括旁插管21及试压组件22，所述旁插管21的一端用于与所述旁通阀座13连通，所述旁插管21上开设有试压孔，所述试压组件22包括试压筒221及活塞222，所述试压筒221固定插设于所述试压孔，所述活塞222滑动设置于所述试压筒221内。

在常规钻进时，连续循环短节1接入每一柱钻杆，钻井液在主通道内保持常规循环，此情形下连续循环短节状态如图2所示，旋塞阀12保持开启，钻井液经由短节水眼及旋塞阀水眼正常循环；当接卸单根或立柱时为保持钻井液的不间断循环，需将钻井液的循环由主通道切换至旁通道，此时需将旁插管21的一端与旁通阀座13连通，再在旁插管21的另一端通入钻井液，单向阀14被推开，旁通道钻井液循环建立；再关闭旋塞阀12，主通道钻井液循环中断，仅保留旁通道的钻井液循环，此情形下连续循环短节及旁插管状态如图1所示，此状态既可保持钻井液的不间断循环，也可继续完成接卸单根或立柱；接卸单根或立柱完成后，需将钻井液的循环重新切换至主通道。此时开启旋塞阀12，主通道钻井液循环建立，断开旁通道钻井液循环，在主通道压力作用下，单向阀14关闭，可有效防止钻井液在主通道循环时向外溢出。再推拉活塞222，如活塞222可以正常推拉，说明旁插管21内无压力，可安全操作。此时抽出旁插管21，恢复至图2状态，即可在主通道循环状态下继续钻进。

本发明提供的技术方案，通过在旁插管21上设置试压筒221及活塞222，在需要拆卸旁插管21时，通过推拉活塞222来判断旁插管21内是否存在压力，从而可以避免拆卸旁插管时带压操作，提高了安全性。

为了具体实现旋塞阀12的功能，请参照图4和图5，在一优选的实施例中，所述短节基体11上还开设有安装孔，所述旋塞阀12包括旋塞上阀座121、旋塞下阀座122、旋塞球阀123及旋塞阀杆124，所述旋塞上阀座121及所述旋塞下阀座122固定于所述短节基体11内部，所述旋塞下阀座122坐在短节基体11的台肩上，所述旋塞球阀123坐于所述旋塞下阀座122，所述旋塞球阀123上开设有通孔1231，所述旋塞上阀座121用于对所述旋塞球阀123进行限位，所述旋塞上阀座121通过旋塞上卡环125与旋塞下卡环126进行固定，所述旋塞阀杆124插设于所述安装孔、并与所述旋塞球阀123固定连接，在使用时，通过转动旋塞阀杆124带动旋塞球阀123转动，从而使旋塞球阀123的通孔1231与短节基体11的中心孔连通或错开，以实现旋塞阀12的功能。

为了具体实现旁通阀座13固定于所述旁通孔内，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述短节基体11的外侧壁上还形成有半圆凹槽，所述连续循环短节1还包括挡板15，所述挡板15通过圆柱头螺钉151固定于所述短节基体11的半圆凹槽内，所述挡板15压设于所述旁通阀座13，从而实现对挡板15的固定。

为了提高旁通阀座13与旁通孔之间的密封性，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述旁通阀座13与旁通孔之间装有第一密封圈131。

为了具体实现单向阀14的功能，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述旁通阀座13的中心开设有中间孔，所述旁通阀座13上还开设有若干过流孔133，所述单向阀14包括旁通阀杆141、旁通阀片142、锁紧螺母143及压缩弹簧144，所述旁通阀杆141滑动插设于所述中间孔，所述旁通阀片142固定于所述旁通阀杆141的一端，所述旁通阀片142用于与所述旁通阀座13密封连接，所述锁紧螺母143固定于所述旁通阀杆141的另一端，所述压缩弹簧144套设于所述旁通阀杆141，所述压缩弹簧144的一端与所述旁通阀座13抵接，所述压缩弹簧144的另一端与所述锁紧螺母143抵接。在使用时，压缩弹簧144处于压缩状态，并推动旁通阀杆141向外移动，使旁通阀片142与所述旁通阀座13紧密抵接，实现金属密封，当向旁通孔注入钻井液时，钻井液推动压缩弹簧144，从而使旁通阀片142与所述旁通阀座13分离，钻井液经由过流孔133进入短节基体11内。

为了在不使用旁通孔时封闭旁通孔，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述旁通阀座13的内侧壁上形成有内螺纹，所述旁通阀座13的内侧壁上还形成有卡槽；所述连续循环短节1还包括旁通阀盖16，所述旁通阀盖16包括阀盖本体161及锁定套162，所述阀盖本体161的外侧壁上形成有与所述内螺纹相配合的外螺纹，所述锁定套162固定于所述阀盖本体161，所述锁定套162上形成有与所述卡槽相配合的第一卡扣1621，锁定套162与旁通阀座13使用第一卡扣1621连接，在需要封闭旁通孔时，将锁定套162与阀盖本体161推入旁通阀座13内，顺时针转动阀盖本体161，阀盖本体161下行并与旁通阀座13接触，推动锁定套162与旁通阀座13机械锁紧，锁紧后阀盖本体161的底部设置的密封部与旁通阀座13紧密接触，实现有效密封。如需摘除旁通阀盖16，只需逆时针阀盖本体161，阀盖本体161上行，阀盖本体161的底部设置的密封部与旁通阀座13脱开接触，此时锁定套162与旁通阀座13的机械锁紧解除。

为了在拆卸旁通阀盖16前检查旁通阀盖16内有无压力，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述阀盖本体161上开设有测压孔1611，所述测压孔1611内螺纹连接有密封丝堵1612。拆卸旁通阀盖16前，使用工具松脱密封丝堵1612，观察有无液体渗出，如无液体渗出，则说明旁通阀盖16与旁通阀座13的密封空间内无压力，操作安全。

为了具体实现旁插管21的功能，请参照图1和图6，在一优选的实施例中，所述旁插管21包括内管213、外管212、外管把手214、内管锁定套215、锁定套把手216及弯接头211，内管锁定套215的一端与弯接头211连接，内管锁定套215的另一端的内侧壁形成有与所述内管213相配合的内螺纹，所述锁定套把手216固定于所述内管锁定套215，所述外管212的一端的内侧壁形成有与所述内管213相配合的内螺纹，所述外管212通过螺纹连接套设于所述内管213，并与内管锁定套215抵接，另一端形成有与所述卡槽相配合的第二卡扣2121，所述外管212与旁通阀座13使用所述第二卡扣2121连接，所述试压孔开设于所述弯接头211上。在使用时，将外管212插入旁通阀座13，顺时针旋转外管212，确保第二卡扣2121与旁通阀座13的卡槽完全接触，顺时针旋转内管213，将第二卡扣2121机械锁紧，从而实现旁插管21与旁通阀座13的连接。

为了提高弯接头211、外管212及内管213的连接处的密封性，请参照图1、图6和图7，在一优选的实施例中，所述弯接头211与所述外管212之间设置有第二密封圈2111，所述外管212与所述内管213之间设置有第三密封圈2131。

为了提高试压组件22的稳定性，请参照图2和图3，在一优选的实施例中，所述试压组件22还包括小阀盖223、阀轴224及小把手225，所述小阀盖223上开设有穿孔，所述小阀盖223固定于盖合于所述试压筒221的开口处，所述阀轴224穿过所述穿孔后插入所述试压筒221内，所述活塞222固定于所述阀轴224上，所述小把手225固定于所述阀轴224，在使用时，通过推拉小把手225，即可推拉活塞222，从而进行试压。

为了更好地理解本发明，以下结合图1-图7来对本发明提供的连续循环钻井工具的工作过程进行详细说明：

使用连续循环钻井系统做常规钻进时，连续循环短节1接入每一柱钻杆，钻井液在主通道内保持常规循环，此情形下连续循环短节状态如图2所示，旋塞阀12保持开启，钻井液经由短节水眼及旋塞阀水眼正常循环；

当接卸单根或立柱时为保持钻井液的不间断循环，需将钻井液的循环由主通道切换至旁通道，此时需拆卸阀盖本体161与锁定套162；拆卸阀盖本体161与锁定套162前，使用工具松脱密封丝堵1612，观察有无液体渗出，如无液体渗出，则说明阀盖本体161与旁通阀座13的密封空间内无压力，操作安全，拆卸旁通阀盖16后，将外管212插入旁通阀座13，顺时针旋转外管212，确保第二卡扣2121与旁通阀座13的卡槽完全接触，顺时针旋转内管213，将第二卡扣2121机械锁紧，从而实现旁插管21与旁通阀座13的连接，内管213通入钻井液，旁通阀片142被推开，旁通道钻井液循环建立；转动旋塞阀杆124，关闭旋塞阀12，主通道钻井液循环中断，仅保留旁通道的钻井液循环，此情形下连续循环短节及旁插管状态如图1显示，此状态既可保持钻井液的不间断循环，也可继续完成接卸单根或立柱；

接卸单根或立柱完成后，需将钻井液的循环重新切换至主通道，此时转动旋塞阀杆124，打开旋塞阀12，主通道钻井液循环建立，断开旁通道钻井液循环，在主通道压力与压缩弹簧144的双重推动下，旁通阀片142重新与旁通阀座13紧密贴合，可有效防止钻井液在主通道循环时向外溢出，推拉试压组件22的小把手225，如可以正常推拉，说明旁插管21内无压力，可安全操作，此时逆时针旋转内管213，将卡扣松脱，再逆时针旋转外管把手214，确认外管212的第二卡扣2121与旁通阀座13不再接触，抽出旁插管21，回装旁通阀盖16，恢复至图2状态，即可在主通道循环状态下继续钻进。

本发明提供的技术方案具有以下优点：

(1)旁通阀座13外部加装挡板15，可对旁通阀座13进行机械限位，防止入井后，旁通阀座13转动、松脱，防止旁通阀座13掉落井内；挡板15使用双螺钉紧固，安全可靠；

(2)革新了旁通阀座13与旁通阀盖16及旁插管21的连接方式，将传统的螺纹连接改为卡扣连接，传统方式旁通阀座13与旁插管21进行连接或脱开时，需要旋紧或松脱螺纹连接，操作费时、费力，密封螺纹极易碰损，导致连接失效；相较之下，使用卡扣连接更加方便、快速。

(3)旁通阀盖16增加了密封丝堵1612，在拆卸旁通阀盖16前，松脱密封丝堵1612，可提前检测旁通阀盖16内是否存在压力，保证拆卸阀盖安全；

(4)旁插管21装有试压组件22，拆卸旁插管21前，推拉小把手225，可判断旁插管21内是否存在压力，避免拆卸旁插管21时带压操作，提高了工具安全性。

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)

1.一种连续循环钻井工具，其特征在于，包括：

连续循环短节，其包括短节基体、旋塞阀、旁通阀座及单向阀，所述短节基体上开设有旁通孔，所述旋塞阀设置于所述短节基体内、并用于控制所述短节基体的通断，所述旁通阀座固定于所述旁通孔内，所述单向阀设置于所述旁通阀座内；以及，

辅助装置，其包括旁插管及试压组件，旁插管的一端用于与所述旁通阀座连通，旁插管上开设有试压孔，试压组件包括试压筒及活塞，试压筒固定插设于所述试压孔，所述活塞滑动设置于所述试压筒内。

2.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述短节基体上还开设有安装孔，所述旋塞阀包括旋塞上阀座、旋塞下阀座、旋塞球阀及旋塞阀杆，所述旋塞上阀座及所述旋塞下阀座固定于所述短节基体内部，所述旋塞下阀座坐在短节基体的台肩上，所述旋塞球阀坐于所述旋塞下阀座，所述旋塞球阀上开设有通孔，所述旋塞上阀座用于对所述旋塞球阀进行限位，所述旋塞上阀座通过旋塞上卡环与旋塞下卡环进行固定，所述旋塞阀杆插设于所述安装孔、并与所述旋塞球阀固定连接。

3.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述短节基体的外侧壁上还形成有半圆凹槽，所述连续循环钻井短节还包括挡板，所述挡板通过圆柱头螺钉固定于所述短节基体的半圆凹槽内，所述挡板压设于所述旁通阀座。

4.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述旁通阀座与旁通孔之间装有第一密封圈。

5.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述旁通阀座的中心开设有中间孔，所述旁通阀座上还开设有若干过流孔，所述单向阀包括旁通阀杆、旁通阀片、锁紧螺母及压缩弹簧，所述旁通阀杆滑动插设于所述中间孔，所述旁通阀片固定于所述旁通阀杆的一端，所述旁通阀片用于与所述旁通阀座密封连接，所述锁紧螺母固定于所述旁通阀杆的另一端，所述压缩弹簧套设于所述旁通阀杆，所述压缩弹簧的一端与所述旁通阀座抵接，所述压缩弹簧的另一端与所述锁紧螺母抵接。

6.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述旁通阀座的外侧壁上形成有外螺纹，所述旁通阀座的内侧壁上还形成有卡槽；所述连续循环短节还包括旁通阀盖，所述旁通阀盖包括阀盖本体及锁定套，所述阀盖本体的外侧壁上形成有与所述锁定套相配合的外螺纹，所述锁定套固定于所述阀盖本体，所述锁定套上形成有与所述卡槽相配合的第一卡扣，锁定套与旁通阀座使用第一卡扣连接。

7.根据权利要求6所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述阀盖本体上开设有测压孔，所述测压孔内螺纹连接有密封丝堵。

8.根据权利要求6所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述旁插管包括内管、外管、外管把手、锁定套把手、内管锁定套及弯接头，内管锁定套的一端与弯接头连接，内管锁定套的另一端的内侧壁形成有与所述内管相配合的内螺纹，所述锁定套把手固定于所述内管锁定套，所述外管的一端的内侧壁形成有与所述内管相配合的内螺纹，所述外管通过螺纹连接套设于所述内管，并与内管锁定套抵接，另一端形成有与所述卡槽相配合的第二卡扣，所述外管与旁通阀座使用所述第二卡扣连接，所述试压孔开设于所述弯接头上。

9.根据权利要求8所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述弯接头与所述外管之间设置有第二密封圈，所述外管与所述内管之间设置有第三密封圈。

10.根据权利要求1所述的连续循环钻井工具，其特征在于，所述试压组件还包括小阀盖、阀轴及小把手，所述小阀盖上开设有穿孔，所述小阀盖固定于盖合于所述试压筒的开口处，所述阀轴穿过所述穿孔后插入所述试压筒内，所述活塞固定于所述阀轴上，所述小把手固定于所述阀轴。