CN204941454U - 井下排量控制液压触发机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种井下排量控制液压触发机构，其包括：壳体，其具有贯通的轴向通道；触发活塞，其内部中空且能轴向移动地容置于轴向通道内，触发活塞的上部凹设形成环形凹槽；中心轴，其内部中空且容置于轴向通道内，中心轴的下端能插设于环形凹槽内；轴向运动件，其能套设于中心轴的上端外部并位于壳体内。本实用新型在井下工作中起液压开关的作用，在其开启或关闭时，不引起额外的压力损耗，能够有效地避免钻井液排量波动的影响，提高了与轴向运动件相连的井下工具运动的稳定性。

Description

井下排量控制液压触发机构

技术领域

本实用新型涉及一种井下机构，尤指一种利用钻井液排量控制的井下液压触发机构，该机构用于对井下工具进行触发与关闭控制，属于石油、天然气钻井技术领域。

背景技术

在石油钻井过程中，经常会遇到要求井下工具在随钻状态下进行触发与关闭的控制问题。

对于井下工具的触发控制分为单次触发控制和反复触发控制。单次触发控制主要是利用投球的方式，通过剪断剪钉来触发机构动作，这种控制的优点是结构简单，操作方便，安全可靠，缺点是只能进行一次触发动作，且需要停泵后进行投球操作。反复触发控制主要包括多次投球触发控制和排量触发控制。多次投球触发控制是指可利用投球操作来满足多次触发和关闭的控制，例如中国专利号为200720090026的“一种井下可控式钻具旁通阀”中涉及到的投球机构，这种控制方式虽然解决了单次投球控制不可重复操作的问题，但增加了球袋等结构，且操作需停泵，效率不高。目前常用的排量触发控制是利用节流口等机构来实现操控的控制方式，这种控制方式最大的缺点就是增加了额外的压力损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于提供一种利用钻井液排量控制的井下液压触发机构，用于对井下工具进行触发与关闭控制，本实用新型不引起额外的压力损耗，且能够有效地避免排量波动的影响，提高稳定性。

本实用新型的井下排量控制液压触发机构包括：

壳体，其具有贯通的轴向通道；

触发活塞，其内部中空且能轴向移动地容置于所述轴向通道内，所述触发活塞的上部凹设形成环形凹槽；

中心轴，其内部中空且容置于所述轴向通道内，所述中心轴的下端能插设于所述环形凹槽内；

轴向运动件，其能套设于所述中心轴的上端外部并位于所述壳体内。

在优选的实施方式中，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体能拆卸地连接于所述上壳体的下部；所述轴向通道包括第一轴向通道和第二轴向通道，所述第一轴向通道和所述第二轴向通道分别位于所述上壳体内部和所述下壳体内部；所述中心轴容置于所述第一轴向通道内，所述触发活塞能轴向移动地容置于所述第二轴向通道内。

在优选的实施方式中，所述上壳体与所述下壳体之间为螺纹连接。

在优选的实施方式中，所述触发活塞的外壁沿周向径向向外凸设形成环形上回位部，所述环形上回位部的环形下端面面积小于所述环形凹槽的环形槽底面面积。

在优选的实施方式中，所述中心轴的外壁沿周向径向向外凸设形成环形凸部，一驱动套筒套设于所述中心轴，所述驱动套筒位于所述中心轴与所述壳体之间；所述驱动套筒的上端面能顶抵于所述轴向运动件，所述驱动套筒的下端面能顶抵于所述环形凸部。

在优选的实施方式中，所述壳体的内壁沿周向径向向内分别凸设形成第一环形限位部和第二环形限位部，所述第一环形限位部位于所述第二环形限位部的上方；所述轴向运动件的下端面能顶抵于所述第一环形限位部，所述触发活塞的下端面能顶抵于所述第二环形限位部。

在优选的实施方式中，所述壳体的内壁沿周向径向向内凸设形成环形下回位部，所述环形下回位部位于所述第二环形限位部与所述第一环形限位部之间，所述环形下回位部的内径大于所述第二环形限位部的内径，且所述环形下回位部的内径小于所述第一环形限位部的内径；所述环形上回位部与所述环形下回位部之间固设至少一个回位弹簧。

在优选的实施方式中，所述驱动套筒的外壁及其内壁、所述环形凸部的外壁、所述环形上回位部的外壁和所述环形下回位部的内壁上均沿周向凹设形成密封凹槽，所述密封凹槽内容置有密封垫圈。

在优选的实施方式中，所述壳体侧壁开设有至少一个上旁通孔，所述上旁通孔位于所述第一环形限位部的上方。

在优选的实施方式中，所述壳体侧壁开设有至少一个下旁通孔，所述下旁通孔位于所述环形上回位部与所述环形下回位部之间。

本实用新型的特点及优点为：

本实用新型在井下工作中起液压开关的作用，在其开启或关闭时，不引起额外的压力损耗，能够有效地避免钻井液排量波动的影响，提高了与轴向运动件相连的井下工具运动的稳定性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型的关闭状态的剖面示意图；

图2为本实用新型的开启状态的剖面示意图。

附图符号说明：

壳体1环形凹槽21

轴向通道11环形上回位部22

第一轴向通道111环形下回位部23

第二轴向通道112中心轴3

上壳体12环形凸部31

第一环形限位部121轴向运动件4

下壳体13驱动套筒5

第二环形限位部131回位弹簧6

上旁通孔14密封凹槽7

下旁通孔15密封垫圈8

触发活塞2

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式：

如图1、图2所示，本实用新型的一种井下排量控制液压触发机构包括：壳体1，其具有贯通的轴向通道11；触发活塞2，其内部中空且能轴向移动地容置于轴向通道11内，触发活塞2的上部凹设形成环形凹槽21；中心轴3，其内部中空且容置于轴向通道11内，中心轴3的下端能插设于环形凹槽21内；轴向运动件4，其能套设于中心轴3的上端外部并位于壳体1内。中心轴3插设于触发活塞2上部的环形凹槽21内，且中心轴3的下端面与环形凹槽21的环形槽底面间具有间隙；井下工具与本实用新型的轴向运动件4相连，控制本实用新型的井下排量控制液压触发机构的开启或关闭，能够使井下工具实现上移或下降。在钻井液由中心轴3的中空内部流至触发活塞2的中空内部的过程中，钻井液能流入中心轴3的下端面与环形凹槽21的环形槽底面间的间隙中，从而作用于触发活塞2。在正常钻进的情况下，本实用新型的井下排量控制液压触发机构不需要被触发，其处于关闭状态；当需要触发本实用新型时，可增大钻井液排量，此时，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即增大，当钻井液压力增至本实用新型的开启压力时，触发活塞2开始向下移动，直至中心轴3的下端离开触发活塞2的环形凹槽21内部，本实用新型的井下排量控制液压触发机构即处于开启状态，此时，钻井液流入中心轴3与壳体1之间的环形空间，钻井液压力推动轴向运动件4向上移动。当需要关闭本实用新型的井下排量控制液压触发机构时，可减小钻井液排量，此时，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即减小，当钻井液压力降至本实用新型的关闭压力时，中心轴3重新插入触发活塞2的环形凹槽21内，轴向运动件4不再向上移动并回落至原始位置，本实用新型的井下排量控制液压触发机构处于关闭状态。本实用新型在井下工作中起液压开关的作用，在其开启或关闭时，不引起额外的压力损耗，能够有效地避免钻井液排量波动的影响，提高了与轴向运动件相连的井下工具运动的稳定性。

在一个可行的实施例中，壳体1包括上壳体12和下壳体13，下壳体13能拆卸地连接于上壳体12的下部；轴向通道11包括第一轴向通道111和第二轴向通道112，第一轴向通道111和第二轴向通道112分别位于上壳体12内部和下壳体13内部；中心轴3容置于第一轴向通道111内，触发活塞2能轴向移动地容置于第二轴向通道112内。其中，上壳体12与下壳体13之间为螺纹连接。本实用新型对此连接方式不做限定。

在另一个可行的实施例中，中心轴3的外壁沿周向径向向外凸设形成环形凸部31，一驱动套筒5套设于中心轴3，驱动套筒5位于中心轴3与壳体1之间；驱动套筒5的上端面能顶抵于轴向运动件4，驱动套筒5的下端面能顶抵于环形凸部31。当需要触发本实用新型的井下排量控制液压触发机构时，增大钻井液排量，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即增大，当钻井液压力增至本实用新型的开启压力时，触发活塞2开始向下移动，直至中心轴3的下端离开触发活塞2的环形凹槽21内部，本实用新型的井下排量控制液压触发机构即处于开启状态，此时，钻井液流入中心轴3与壳体1之间的环形空间，钻井液压力推动驱动套筒5，进而推动轴向运动件4向上移动。

其中，壳体1的内壁沿周向径向向内分别凸设形成第一环形限位部121和第二环形限位部131，第一环形限位部121位于第二环形限位部131的上方；轴向运动件4的下端面能顶抵于第一环形限位部121，触发活塞2的下端面能顶抵于第二环形限位部131。在本实用新型的井下排量控制液压触发机构处于关闭状态时，轴向运动件4的下端面顶抵于第一环形限位部121，触发活塞2的下端面离开第二环形限位部131；在本实用新型的井下排量控制液压触发机构被触发处于开启状态时，触发活塞2在钻井液压力的作用下轴向下移直至其下端面顶抵于第二环形限位部131，轴向运动件4在钻井液压力的作用下上移，离开第一环形限位部121。

在又一个可行的实施例中，触发活塞2的外壁沿周向径向向外凸设形成环形上回位部22；壳体1的内壁沿周向径向向内凸设形成环形下回位部23，环形下回位部23位于第二环形限位部131与第一环形限位部121之间，环形下回位部23的内径大于第二环形限位部131的内径，且环形下回位部23的内径小于第一环形限位部121的内径；环形上回位部22与环形下回位部23之间固设至少一个回位弹簧6。在正常钻进的情况下，本实用新型的井下排量控制液压触发机构不需要被触发，此时回位弹簧6已具有一定的预紧力；当需要触发本实用新型时，可增大钻井液排量，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即增大，当钻井液压力增至本实用新型的开启压力时，触发活塞2开始向下移动，回位弹簧6受压，直至中心轴3的下端离开触发活塞2的环形凹槽21内部，本实用新型处于开启状态。当需要关闭本实用新型的井下排量控制液压触发机构时，可减小钻井液排量，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即减小，此时在回位弹簧6向上的弹力作用下，触发活塞2向上移动，直至中心轴3重新插入触发活塞2的环形凹槽21内，本实用新型处于关闭状态。

进一步地，驱动套筒5的外壁及其内壁、环形凸部31的外壁、环形上回位部22的外壁和环形下回位部23的内壁上均沿周向凹设形成密封凹槽7，密封凹槽7内容置有密封垫圈8。密封垫圈8为采用常规技术，其起到密封各部件之间间隙的作用。

较佳地，触发活塞2的外壁沿周向径向向外凸设形成环形上回位部22，环形上回位部22的环形下端面面积小于环形凹槽21的环形槽底面面积。其中，壳体1侧壁开设有至少一个上旁通孔14，上旁通孔14位于第一环形限位部121的上方。壳体1侧壁开设有至少一个下旁通孔15，下旁通孔15位于环形上回位部22与环形下回位部23之间。在正常钻进的情况下，本实用新型的井下排量控制液压触发机构不需要被触发，其处于关闭状态，钻井液由下旁通孔15流入壳体1与触发活塞2之间的环形空间；当需要触发本实用新型时，可增大钻井液排量，由于触发活塞2的环形上回位部22的环形下端面面积小于环形凹槽21的环形槽底面面积，因此作用于触发活塞2上部的钻井液压力大于其下部所受压力，触发活塞2向下移动，回位弹簧6受压，钻井液由下旁通孔15流出壳体1与触发活塞2之间的环形空间，直至中心轴3的下端离开触发活塞2的环形凹槽21内部，本实用新型的井下排量控制液压触发机构即处于开启状态，此时，钻井液流入中心轴3与壳体1之间的环形空间，钻井液压力推动驱动套筒5，进而推动轴向运动件4向上移动，钻井液会由上旁通孔14流入壳体1与驱动套筒5之间；当需要关闭本实用新型的井下排量控制液压触发机构时，可减小钻井液排量，作用于中心轴3下端面与环形凹槽21的环形槽底面间间隙的钻井液压力随即减小，此时在回位弹簧6向上的弹力作用下，触发活塞2向上移动，直至中心轴3重新插入触发活塞2的环形凹槽21内，轴向运动件4和驱动套筒5在自身重力作用下下移，直至轴向运动件4抵靠于第一环形限位部121，驱动套筒5抵靠于环形凸部31，本实用新型处于关闭状态。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案实用新型点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述井下排量控制液压触发机构包括：

壳体，其具有贯通的轴向通道；

触发活塞，其内部中空且能轴向移动地容置于所述轴向通道内，所述触发活塞的上部凹设形成环形凹槽；

中心轴，其内部中空且容置于所述轴向通道内，所述中心轴的下端能插设于所述环形凹槽内；

轴向运动件，其能套设于所述中心轴的上端外部并位于所述壳体内。

2.如权利要求1所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述下壳体能拆卸地连接于所述上壳体的下部；所述轴向通道包括第一轴向通道和第二轴向通道，所述第一轴向通道和所述第二轴向通道分别位于所述上壳体内部和所述下壳体内部；所述中心轴容置于所述第一轴向通道内，所述触发活塞能轴向移动地容置于所述第二轴向通道内。

3.如权利要求2所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述上壳体与所述下壳体之间为螺纹连接。

4.如权利要求1所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述触发活塞的外壁沿周向径向向外凸设形成环形上回位部，所述环形上回位部的环形下端面面积小于所述环形凹槽的环形槽底面面积。

5.如权利要求4所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述中心轴的外壁沿周向径向向外凸设形成环形凸部，一驱动套筒套设于所述中心轴，所述驱动套筒位于所述中心轴与所述壳体之间；所述驱动套筒的上端面能顶抵于所述轴向运动件，所述驱动套筒的下端面能顶抵于所述环形凸部。

6.如权利要求5所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述壳体的内壁沿周向径向向内分别凸设形成第一环形限位部和第二环形限位部，所述第一环形限位部位于所述第二环形限位部的上方；所述轴向运动件的下端面能顶抵于所述第一环形限位部，所述触发活塞的下端面能顶抵于所述第二环形限位部。

7.如权利要求6所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述壳体的内壁沿周向径向向内凸设形成环形下回位部，所述环形下回位部位于所述第二环形限位部与所述第一环形限位部之间，所述环形下回位部的内径大于所述第二环形限位部的内径，且所述环形下回位部的内径小于所述第一环形限位部的内径；所述环形上回位部与所述环形下回位部之间固设至少一个回位弹簧。

8.如权利要求7所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述驱动套筒的外壁及其内壁、所述环形凸部的外壁、所述环形上回位部的外壁和所述环形下回位部的内壁上均沿周向凹设形成密封凹槽，所述密封凹槽内容置有密封垫圈。

9.如权利要求6所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述壳体侧壁开设有至少一个上旁通孔，所述上旁通孔位于所述第一环形限位部的上方。

10.如权利要求7所述的井下排量控制液压触发机构，其特征在于，所述壳体侧壁开设有至少一个下旁通孔，所述下旁通孔位于所述环形上回位部与所述环形下回位部之间。