CN216950317U - 活塞式多次激活旁通阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞式多次激活旁通阀，以液体流向为基准，包括依次设置的旁通接头和沉积接头，所述旁通接头和沉积接头连通形成直通流道，所述旁通接头上设有第一旁通孔以形成旁通流道，所述旁通接头内设有能够通过外力进行相互置换的直通活塞和旁通活塞其中之一，以实现直通流道和旁通流道的相互转换；被置换的直通活塞和旁通活塞从所述旁通接头流入所述沉积接头内被沉积收集。本实用新型使用的直通活塞和旁通活塞结构简单，置换过程步骤少，操作简便，能够有效避免激活过程中的失误；同时不需要考虑配合件的疲劳问题，减少了配合件的更换和维修，降低用户的使用成本。

Description

活塞式多次激活旁通阀

技术领域

本实用新型属于石油修井和井下作业技术领域，涉及一种活塞式多次激活旁通阀。

背景技术

在石油钻井、试油、修井等特殊作业时，所使用的钻具下部安装有随钻导向、旋转导向、旋转马达、取芯工具等设施机具；受井下各种因素的影响，当需要进行井下复杂状况处理，特别需要堵漏工作时经常需要频繁起下钻。在钻井过程中频繁起下钻具，特别是大段裸眼地层井段，常常会出现井筒压力梯度紊乱，地层流体进入井眼溢流或井漏、坍塌，致使钻井更加复杂和艰难。

目前用于钻井旁通方式堵漏的产品中，使用较为广泛的是利用投入的钢球封堵直通流道，弹簧复位方式恢复直通流道；但对钢球的质量以及与其配合弹簧的要求较高，因此存在钢球在水平井难以进入预定轨道，弹簧不能及时复位或复位不到位等问题；同时弹簧在多次压缩后容易产生疲劳，继而影响了旁通或直通效果。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种结构简单，置换过程步骤少，操作简便且制造及维护成本低的一种活塞式多次激活旁通阀。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种活塞式多次激活旁通阀，以液体流向为基准，包括依次设置的旁通接头和沉积接头，所述旁通接头和沉积接头连通形成直通流道，所述旁通接头上设有第一旁通孔以形成旁通流道，其特征在于：所述旁通接头内设有能够通过外力进行相互置换以实现多次激活的直通活塞和旁通活塞其中之一，当所述旁通接头内设有直通活塞时，所述旁通流道被关闭，所述直通流道被打开；当所述旁通接头内设有旁通活塞时，所述旁通流道被打开，所述直通流道被关闭；被置换掉的直通活塞和旁通活塞从所述旁通接头流入所述沉积接头内被沉积收集。

作为本实用新型的进一步改进，所述旁通接头内设有用于定位所述直通活塞或所述旁通活塞的衬套，所述衬套的侧壁上设有与所述第一旁通孔相通的第二旁通孔以共同形成旁通流道。

作为本实用新型的进一步改进，所述衬套沿液体流向依次形成第一内腔和第二内腔，所述第一内腔的内径大于所述第二内腔的内径，所述直通活塞和所述旁通活塞在所述第二内腔内被定位以及相互置换。

作为本实用新型的进一步改进，所述直通活塞包括直通活塞本体，以及与所述直通活塞本体下端可分离连接的直通堵头，所述直通活塞本体的上端外设有直通凸缘。

作为本实用新型的进一步改进，所述直通堵头与所述直通活塞本体之间通过堵头剪切销连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述旁通活塞为下端封口的筒状结构，其上端外设有旁通凸缘；所述旁通活塞的侧壁上设有能够与所述第二旁通孔相通的第三旁通孔

作为本实用新型的进一步改进，所述直通凸缘的外径与所述第二内腔的内径过盈配合；所述旁通凸缘的外径与所述第二内腔的内径过盈配合。

作为本实用新型的进一步改进，所述沉积接头内沿流体流向依次设有沉积揽和轴向流道柱；所述沉积揽的下端抵于所述轴向流道柱的上端。

作为本实用新型的进一步改进，所述沉积揽与所述沉积接头之间形成环形空间，所述轴向流道柱与所述沉积接头之间形成环形空间，所述环形空间形成流体循环通道。

作为本实用新型的进一步改进，所述衬套与所述旁通接头之间设有衬套密封圈；所述直通活塞与所述衬套之间，以及所述旁通活塞与所述衬套之间分别设有活塞密封圈；所述直通堵头与所述直通活塞本体之间设有堵头密封圈。

本实用新型的有益效果是：采用直通活塞和旁通活塞相互置换的方式从而实现直通流道和旁通流道的多次激活；使用的直通活塞和旁通活塞结构简单，运动过程步骤少，操作简便，最大成度的保证了活塞能够进入预定轨迹，避免激活过程的失误；同时其生产制造和维修保养费用低，降低用户的使用成本。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型初始直通循环状态示意图；

图3为本实用新型旁通循环状态示意图；

图4为本实用新型直通活塞和旁通活塞相互置换状态示意图。

结合附图，作以下说明：

1——旁通接头； 101——第一旁通孔

2——沉积接头； 201——沉积揽；

202——轴向流道柱； 203——流体循环通道；

3——衬套； 301——第二旁通孔；

302——第一内腔； 303——第二内腔；

304——衬套密封圈； 301——第二旁通孔；

4——直通活塞； 401——直通活塞本体；

402——直通堵头； 403——直通凸缘；

404——堵头剪切销； 405——堵头密封圈

5——旁通活塞； 501——第三旁通孔；

502——旁通凸缘； 6——活塞密封圈。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的一个较佳实施例作详细说明。

本实用新型的活塞式多次激活旁通阀可安装在井底钻具组合的不同位置，在钻井过程中发生井漏或处理其他复杂事故时，使用本实用新型可多次激活旁通流道能够实现在不起钻的情况下多次进行高浓度、大颗粒堵漏材料及水泥堵漏施工；同时也可用于起钻时因下部钻具水眼不通畅，本实用新型可提供反循环工作通道。

参阅图1，本实用新型的整体结构示意图，以液体流向为基准，包括依次设置的旁通接头1和沉积接头2，旁通接头1和沉积接头2连通形成直通流道，旁通接头1上设有第一旁通孔101以形成旁通流道，其中，旁通接头1内设有能够通过外力进行相互置换以实现多次激活的直通活塞4和旁通活塞5其中之一，当旁通接头1内设有直通活塞4时，旁通流道被关闭，直通流道被打开；当旁通接头1内设有旁通活塞5时，旁通流道被打开，直通流道被关闭；被置换的直通活塞4和旁通活塞5从旁通接头1流入沉积接头2内被沉积收集。

其中，沉积接头2内沿流体流向依次设有沉积揽201和轴向流道柱202；沉积揽201的下端抵于轴向流道柱202的上端。沉积揽201与沉积接头2之间形成的环形空间，以及轴向流道柱202与沉积接头2之间形成的环形空间共同构成利于钻具内流体流动的流体循环通道203。

进一步的，沉积揽201的内部为上下贯通的轴向通道能够容纳直通活塞4、旁通活塞5和直通堵头402。同时沉积揽201的轴向通道与轴向流道柱202的轴向通道连通以使得沉积接头2的直通流道的持续打开。同时预留的流体循环通道203以增大流体循环通道的空间，利于流体循环。

再者，沉积揽201可设置为任何可拦截直通活塞4、旁通活塞5和直通堵头402的结构；沉积揽201的侧壁上间隔设置镂空孔、网状结构、栅格结构等，作为优选本实用新型选用栅格结构，并且沉积揽201的沉积量可根据需求进行选用不同配置的长度以增加或减少沉积量，以此改变直通流道和旁通流道相互转换的次数。

参阅图2，本实用新型初始直通循环状态示意图，旁通接头1内设有用于定位直通活塞4或旁通活塞5的衬套3，衬套3的侧壁上设有与第一旁通孔101相通的第二旁通孔301以共同形成旁通流道。并且衬套3与旁通接头1之间设有衬套密封圈304；直通活塞4与衬套3之间，以及旁通活塞5与衬套3之间分别设有活塞密封圈6，以保证衬套3与旁通接头1内壁保持贴合防止相对滑动。

其中，衬套3沿液体流向依次形成第一内腔302和第二内腔303，第一内腔302的内径大于第二内腔303的内径，直通活塞4和旁通活塞5在第二内腔303内被定位以及相互置换。初始直通循环状态下，直通活塞4的直通活塞本体401置于第二内腔303以封堵第一旁通孔101和第二旁通孔301所形成的旁通流道。

参阅图3，为本实用新型旁通循环状态示意图，旁通活塞5为下端封口的筒状结构，其上端外设有旁通凸缘502；旁通活塞5的侧壁上设有能够与第二旁通孔301相通的第三旁通孔501，即第三旁通孔501与旁通流道相通。其中，第三旁通孔501至少设有一个。其中，旁通凸缘502的外径与第二内腔303的内径过盈配合，以保证旁通活塞5能够地位于第二空腔303内。

参阅图4，为本实用新型的直通活塞和旁通活塞相互置换状态示意图。直通活塞4包括直通活塞本体401，以及与直通活塞本体401下端可分离连接的直通堵头402，直通活塞本体401的上端外设有直通凸缘403。直通堵头402与直通活塞本体401之间通过堵头剪切销404连接。堵头剪切销404在一定力的作用下会被剪断，即可脱离直通活塞本体401。直通堵头402于直通活塞本体401之间设有堵头密封圈405，同时堵头密封圈405位于堵头剪切销404下方。

具体的本实用新型直通流道或旁通流道被多次激活的操作如下：

首先，在钻井作业前，将衬套3和直通活塞本体401依次安置于旁通接头1内，并将装有沉积揽201的沉积接头2连接于旁通接头1下端完成本实用新型的组装，将组装好的活塞式多次激活旁通阀安装在井底钻具的需求位置，进行钻井工作。

其次，当需要进行堵漏工作时，先起钻至安全井段，投入一个旁通活塞5，当旁通活塞5的下端抵至直通活塞本体401的上端时，由于旁通活塞5底部为封堵状态，所以低泵冲的压力会直接作用于旁通活塞5的底部，一般压差在16至19兆帕之间，旁通活塞5下推直通活塞本体401使其上端外的直通凸缘403发生塑性变形内卷，从而直通活塞本体401脱离衬套3落入下端的沉积接头2的沉积揽201内，同时减压，一般压差在11至13兆帕之间使旁通活塞5下滑至衬套3内其旁通凸缘502抵至第二内腔303上端的斜面上，此时第三旁通孔501与旁通流道相通，旁通流道被打开，提高排量至堵漏施工排量，泵入堵漏浆，堵漏浆直接通过第三旁通孔501从旁通流道进入漏层进行堵漏。

起钻时可使用只有一个第三旁通孔501的旁通活塞5，以避免因下部钻具水眼不通畅而导致喷泥浆或者可为反循环提供工作通道。

再次，堵漏施工完成后，需要恢复钻进时，停泵后投入一个直通活塞4，当直通活塞4下端的直通堵头402的底部抵至旁通活塞5的上端时，低泵冲进行憋压，同样的压差在16至19兆帕之间，能够使旁通活塞5的旁通凸缘502发生塑性变形内卷，从而旁通活塞5脱离衬套3落入下端的沉积接头2的沉积揽201内。

同时减压，压力差达到设计的能够剪断堵头剪切销404但不会使直通凸缘403发生塑性变形的压力值时，一般压差在11至13兆帕之间，使直通活塞4下滑至衬套3内其直通凸缘403抵至第二内腔303上端的斜面上，同时堵头剪切销404被剪断，直通堵头落入沉积揽201内。

需要再次打开旁通流道时，投入一个旁通活塞5循环以上步骤，即可实现在不起钻的情况下大排量洗井、冲刷岩屑床以及堵漏，即提高了洗井效率又保护了井下仪器和井下工具。

由于沉积接头2内设置有流体循环通道203，所以沉积收集的直通活塞和旁通活塞不会封堵直通流道，同时根据客户需求，可特别设计加长的沉积接头5，以满足更多次开关作业要求。

综上所述，本实用新型采用直通活塞和旁通活塞相互置换的方式以实现旁通流道的多次被激活，并且直通活塞和旁通活塞结构简单，置换过程步骤少，操作简便，保证能够进入预定轨道，避免激活过程的失误；同时不需要考虑配合件的疲劳问题，减少了配合件的更换和维修，降低用户的使用成本。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种活塞式多次激活旁通阀，以液体流向为基准，包括依次设置的旁通接头(1)和沉积接头(2)，所述旁通接头(1)和沉积接头(2)连通形成直通流道，所述旁通接头(1)上设有第一旁通孔(101)以形成旁通流道，其特征在于：所述旁通接头(1)内设有能够通过外力进行相互置换以实现多次激活的直通活塞(4)和旁通活塞(5)其中之一，当所述旁通接头(1)内设有直通活塞(4)时，所述旁通流道被关闭，所述直通流道被打开；当所述旁通接头(1)内设有旁通活塞(5)时，所述旁通流道被打开，所述直通流道被关闭；被置换掉的直通活塞(4)和旁通活塞(5)从所述旁通接头(1)流入所述沉积接头(2)内被沉积收集。

2.根据权利要求1所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述旁通接头(1)内设有用于定位所述直通活塞(4)或所述旁通活塞(5)的衬套(3)，所述衬套(3)的侧壁上设有与所述第一旁通孔(101)相通的第二旁通孔(301)以共同形成旁通流道。

3.根据权利要求2所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述衬套(3)沿液体流向依次形成第一内腔(302)和第二内腔(303)，所述第一内腔(302)的内径大于所述第二内腔(303)的内径，所述直通活塞(4)和所述旁通活塞(5)在所述第二内腔(303)内被定位以及相互置换。

4.根据权利要求3所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述直通活塞(4)包括直通活塞本体(401)，以及与所述直通活塞本体(401)下端可分离连接的直通堵头(402)，所述直通活塞本体(401)的上端外设有直通凸缘(403)。

5.根据权利要求4所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述直通堵头(402)与所述直通活塞本体(401)之间通过堵头剪切销(404)连接。

6.根据权利要求5所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述旁通活塞(5)为下端封口的筒状结构，其上端外设有旁通凸缘(502)；所述旁通活塞(5)的侧壁上设有能够与所述第二旁通孔(301)相通的第三旁通孔(501)。

7.根据权利要求6所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述直通凸缘(403)的外径与所述第二内腔(303)的内径过盈配合；所述旁通凸缘(502)的外径与所述第二内腔(303)的内径过盈配合。

8.根据权利要求1所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述沉积接头(2)内沿流体流向依次设有沉积揽(201)和轴向流道柱(202)；所述沉积揽(201)的下端抵于所述轴向流道柱(202)的上端。

9.根据权利要求8所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述沉积揽(201)与所述沉积接头(2)之间形成环形空间，所述轴向流道柱(202)与所述沉积接头(2)之间形成环形空间，所述环形空间形成流体循环通道(203)。

10.根据权利要求7所述的活塞式多次激活旁通阀，其特征在于：所述衬套(3)与所述旁通接头(1)之间设有衬套密封圈(304)；所述直通活塞(4)与所述衬套(3)之间，以及所述旁通活塞(5)与所述衬套(3)之间分别设有活塞密封圈(6)；所述直通堵头(402)与所述直通活塞本体(401)之间设有堵头密封圈(405)。

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