CN205532412U - 一种连续循环阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续循环阀，包括阀体、阀座、阀芯、支撑座、弹簧和密封圈；阀芯与阀座形成箭形密封，阀芯内部加工轴向通孔和径向孔道；流体经过阀体径向孔道、轴向阀芯阀座密封面和阀芯径向孔道进入阀芯轴向通孔形成旁通通道；流体经过阀体轴向通孔和阀芯轴向通孔形成主通道。本实用新型的优点是采用了成熟的单向阀密封形式，提高了连续循环阀流体密封的可靠性；将旁通通道的单向密封置于轴向通道，减少了管壁上零件，增加了阀体的强度和旁通通路的额定流量；阀芯加工有轴向通孔可以实现特殊作业中零件通过的功能。

Description

一种连续循环阀

技术领域

本实用新型属于石油钻井工具，尤其涉及连续循环钻井技术中应用的一种连续循环阀。

背景技术

在常规钻井需要接单根时，必须中断循环钻井介质（泥浆或气体）。中断循环会产生许多对钻井作业不利的影响。主要包括：因停止循环时，环空动态压降消失，井底压力降低，有时会造成井涌；重新建立循环时，井底压力增加，可能导致井漏。在窄密度窗口作业时，这两种影响会更加突出。在大位移井的大斜度段和水平钻井中，岩屑会落在井眼的低边形成岩屑床，减少有效井眼尺寸，增大钻柱扭矩和阻力；在高温高压井中，循环介质中的固相沉降及泥浆温度的升高会改变泥浆性能，而且高温会使井下仪器过热；在欠平衡钻井中，气体的流动可能会产生一个不稳定的环空；在气体钻井过程中，岩屑下沉卡钻以及井底积液导致地层浸泡垮塌。这些不利影响容易引起井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、钻具失效、溢流或井漏钻井复杂情况。在接单根时采用连续循环阀保持钻井介质的连续循环可以有效避免以上问题。

连续循环阀的主要结构形式有两种，一种是主通道和旁通道都利用浮动阀板的形式，另一种形式是主通道为旋塞阀结构而旁通道为单向阀结构。以上两种形式在旁通通道的设计中为了不占用主通道的设计空间，都直接在阀体管壁上设计加工，势必会限制阀体的受力情况以及额定流量。因此提高阀体的受力情况和额定流量，而且不占用轴向通道，保证轴向通道可下入部分零件的需求是现有连续循环阀有待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的问题,提供一种提高阀体的受力情况和额定流量，而且不占用轴向通道，保证轴向通道可下入部分零件的需求的连续循环阀，以实现接单根时钻井介质的连续循环。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种连续循环阀包括主通道和旁通通道，其阀体呈筒形，上端和下端分别加工有螺纹实现与上下管柱的连接，径向加工有孔道A，阀体的内部轴向通孔A为台阶通孔，轴向通孔A上端孔道直径大于其下端孔道直径，轴向通孔A的下端孔道与孔道A连通；支撑座呈圆筒状，外圆柱面与轴向通孔A的上端孔道螺纹连接，支撑座的内部轴向通孔B为台阶通孔，轴向通孔B的下端孔道直径大于其上端孔道直径；阀座呈筒状并固定在支撑座的下端面和轴向通孔A的台阶面之间，阀座外圆柱面与轴向通孔A的上端孔道间隙配合并通过密封圈A实现轴向密封，阀座的内部轴向通孔C上端加工有锥形倒角面；阀芯呈圆筒状，内部为轴向通孔D，外缘面从上到下分别加工成圆柱面A、锥形倒角面和圆柱面B，其锥形倒角面和圆柱面A之间加工有径向孔道B，孔道B与轴向通孔D连通；阀芯安装在支撑座与阀座之间，圆柱面A插入支撑座的轴向通孔B的上端孔道内，圆柱面B插入阀体轴向通孔A下端孔道内，并与轴向通孔A的下端孔道利用密封圈B实现轴向密封，密封圈B位于阀体的孔道A的下方；弹簧安装在支撑座和阀芯之间，弹簧力推动阀芯向下运动，阀芯下行到阀芯锥形倒角面与阀座的锥形倒角面接触时停止运动，并形成箭形密封；轴向通孔A与轴向通孔D连通形成连续循环阀的主通道；孔道A、轴向通孔C、轴向通孔B、孔道B与轴向通孔D依次连通形成连续循环阀的旁通通道。

所述的阀芯的锥形倒角面上优选加工有密封圈沟槽，并安装密封圈。

所述阀芯与阀座的锥形密封面锥角优选为30°。

本实用新型的优点是：采用了成熟的单向阀密封形式，提高了连续循环阀流体密封的可靠性；将旁通通道的单向密封置于轴向通道，减少了管壁上零件数量，增加了阀体的强度和旁通通道的额定流量；阀芯加工有轴向通孔可以实现特殊作业中零件通过的功能。

附图说明

图1是本实用新型一种连续循环阀旁通通道打开状态结构示意图（钻井介质通过旁通通道流动）。

图2是本实用新型一种连续循环阀旁通通道关闭状态结构示意图（钻井介质通过主通道流动）。

图中 1.阀体，2.支撑座，3.弹簧，4.密封圈A，5.阀座，6. 阀芯，7.密封圈B，8.轴向通孔A，9. 轴向通孔B，10. 轴向通孔D ，11.通孔B ，12. 轴向通孔C ，13. 孔道A。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本实用新型作进一步描述：

一种连续循环阀，其阀体1呈筒形，上端和下端分别加工有螺纹实现与上下管柱的连接，径向加工有孔道A13，阀体1的内部轴向通孔A8为台阶通孔，轴向通孔A8上端孔道直径大于其下端孔道直径，轴向通孔A8的下端孔道与孔道A13连通；支撑座2呈圆筒状，外圆柱面与轴向通孔A8的上端孔道螺纹连接，支撑座2的内部轴向通孔B9为台阶通孔，轴向通孔B9的下端孔道直径大于其上端孔道直径；阀座5呈筒状并固定在支撑座2的下端面和轴向通孔A8的台阶面之间，阀座5外圆柱面与轴向通孔A8的上端孔道间隙配合并通过密封圈A4实现轴向密封，阀座5的内部轴向通孔C12上端加工有锥形倒角面；阀芯6呈圆筒状，内部为轴向通孔D10，外缘面从上到下分别加工成圆柱面A、锥形倒角面和圆柱面B，其锥形倒角面和圆柱面A之间加工有径向孔道B11，孔道B11与轴向通孔D10连通；阀芯6安装在支撑座2与阀座5之间，圆柱面A插入支撑座2的轴向通孔B9的上端孔道内，圆柱面B插入阀体1轴向通孔A8下端孔道内，并与轴向通孔A8的下端孔道利用密封圈B7实现轴向密封，密封圈B7位于阀体1的孔道A的下方；弹簧3安装在支撑座2和阀芯6之间，弹簧力推动阀芯6向下运动，阀芯6下行到阀芯6锥形倒角面与阀座5的锥形倒角面接触时停止运动，并形成箭形密封；轴向通孔A8与轴向通孔D10连通形成连续循环阀的主通道；孔道A13、轴向通孔C12、轴向通孔B9、孔道B11与轴向通孔D10依次连通形成连续循环阀的旁通通道。

阀芯6的锥形倒角面上加工有密封圈沟槽，并安装密封圈（图中未示出）。阀芯6与阀座5的锥形密封面锥角为30°。

现场应用过程中，在连续循环阀的上部连接一个钻具阀，该钻具阀可以是钻具止回阀或者旋塞阀，该实施例选择连接旋塞阀（图中未示出）。如附图2所示，石油钻井钻进过程中，钻井介质经过旋塞阀（打开状态），然后到达连续循环阀的主通道（钻井介质依次经过轴向通孔A8的上部空间和阀芯6的轴向通孔10），然后流入下部钻具组合（此时，阀芯6与阀座5接触密封，阀体1的孔道A13无流体流出）；如附图1所示，接单根期间，通过连续循环阀控制管汇将钻井介质导入连续循环阀的旁通通道，并逐渐关闭旋塞阀，钻井介质通过旁通通道（孔道A13、轴向通孔C12、轴向通孔B9、孔道B11与阀芯6的轴向通孔10），然后流入下部钻具组合；单根接完后，钻井介质再从旁通通道转换到主通道，从而实现钻井全过程中钻井介质的连续循环作业。

Claims (6)

1.一种连续循环阀，包括阀体(1)和设置在阀体(1)上的主通道和旁通通道，其特征在于：阀体(1)呈筒形，径向加工有孔道A(13)，阀体(1)的内部轴向通孔A(8)为台阶通孔，轴向通孔A(8)上部孔道直径大于其下部孔道直径，轴向通孔A(8)的下端孔道与孔道A(13)连通；支撑座(2)呈圆筒状，外圆柱面与轴向通孔A(8)的上端孔道固定连接，支撑座(2)的内部轴向通孔B(9)为台阶通孔，轴向通孔B(9)的下端孔道直径大于其上端孔道直径；阀座(5)呈筒状并固定在支撑座(2)的下端面和轴向通孔A(8)的台阶面之间，阀座(5)的内部轴向通孔C(12)上端加工有锥形倒角面；阀芯(6)呈圆筒状，内部为轴向通孔D(10)，外缘面从上到下分别加工成圆柱面A、锥形倒角面和圆柱面B，其锥形倒角面和圆柱面A之间加工有径向孔道B(11)，孔道B(11)与轴向通孔D(10)连通；阀芯(6)安装在支撑座(2)与阀座(5)之间，圆柱面A插入支撑座(2)的轴向通孔B(9)的上端孔道内，圆柱面B插入阀体(1)轴向通孔A(8)下端孔道内；弹簧(3)安装在支撑座(2)和阀芯(6)之间，阀芯(6)的锥形倒角面与阀座(5)的锥形倒角面形成箭形密封；轴向通孔A(8)与轴向通孔D(10)连通形成连续循环阀的主通道；孔道A(13)、轴向通孔C(12)、轴向通孔B(9)、孔道B(11)与轴向通孔D(10)依次连通形成连续循环阀的旁通通道。

2.根据权利要求1所述的一种连续循环阀，其特征在于：所述阀芯(6)与阀座(5)的锥形密封面锥角为30°。

3.根据权利要求1或2所述的一种连续循环阀，其特征在于：所述的阀芯(6)的锥形倒角面上加工有密封圈沟槽，并安装密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的一种连续循环阀，其特征在于：所述阀座(5)外圆柱面与阀体(1)内壁通过密封圈A(4)实现轴向密封；所述阀芯(6)与阀体(1)的下端孔道利用密封圈B(7)实现轴向密封，密封圈B(7)位于阀体(1)的孔道A(13)的下方。

5.根据权利要求1或2所述的一种连续循环阀，其特征在于：支撑座(2)外圆柱面与轴向通孔A(8)的上端孔道通过螺纹连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种连续循环阀，其特征在于：阀体(1) 上端和下端分别加工有螺纹。