CN218716640U - 旁通阀、钻具和石油机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻井设备领域，提供一种旁通阀、钻具和石油机械，包括阀体、开关阀组件和控制器。阀体内设置有主流道和至少一个第一侧向流道。开关阀组件包括阀芯和与阀芯传动连接的驱动装置。控制器包括至少两个控制模块，多个控制模块并联，且控制模块与驱动装置通信连接。当控制模块接收到远程开启信号或检测到随钻信号异常时，可控制驱动装置带动阀芯导通第一侧向流道。当控制模块检测到随钻信号正常或接收到远程关闭信号时，可控制驱动装置带动阀芯关闭第一侧向流道。在井下复杂的作业环境下，只要保证有一个控制模块处于正常状态即可进行正常的补漏工作。

Description

旁通阀、钻具和石油机械

技术领域

本实用新型涉及钻井设备技术领域，尤其涉及一种旁通阀、钻具和石油机械。

背景技术

在钻井过程中，井下的岩屑运移、钻井工具的冷却、井壁的稳定等都需要泥浆完成。随着石油开发的深入，钻井的难度也是越来越高，各种复杂的地层情况也越来越普遍的出现，泥浆出现漏失的情况也随之增多，极大的干扰了钻井的正常进行。

因此，为了处理泥浆漏失的情况，现有技术中提供了一种随钻旁通阀，包括阀体、动力单元、与地面的控制器电连接的控制单元和执行单元，控制单元可根据地面的控制器信号向动力单元发送控制信号，使执行单元执行开启或关闭旁通阀。当旁通阀开启时，堵漏剂可通过旁通阀流出。

但是，井下工作环境复杂，在高温高压环境下，控制单元和动力单元易损坏，一旦发生故障，便无法进行堵漏作业，只能将钻具拉出井筒，对随钻旁通阀进行修理，或者投入专用的堵漏工具进行堵漏。

因此，如何解决现有技术中，用于控制旁通阀开启和关闭的控制单元以及动力单元在井下易损坏，且损坏后无法进行堵漏作业的问题成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种旁通阀、钻具和石油机械，用以解决现有技术中用于控制旁通阀开启和关闭的控制单元以及动力单元在井下易损坏，且损坏后无法进行堵漏作业的缺陷，实现在旁通阀部分组件发生故障时，依然可以进行堵漏作业的效果。

本实用新型提供一种旁通阀，包括：阀体，所述阀体内设置有主流道和至少一个第一侧向流道，所述主流道和所述第一侧向流道均贯通所述阀体，且所述第一侧向流道沿所述主流道的径向分布；开关阀组件，所述开关阀组件包括阀芯和驱动装置，所述驱动装置用于控制所述阀芯开闭所述第一侧向流道，所述驱动装置设置在所述阀体的侧壁上且所述驱动装置的驱动端与所述阀芯传动连接；控制器，所述控制器包括至少两个控制模块，所述控制模块设置在所述阀体的侧壁上，且每个所述控制模块均与所述驱动装置通信连接，所述控制器用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述驱动装置动作。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述驱动装置包括至少两个，每个所述控制模块均与多个所述驱动装置通信连接。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述驱动装置为直线伸缩装置，所述驱动装置用于驱动所述阀芯沿所述主流道的轴向移动。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述直线伸缩装置为液压站。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述控制模块为单片机或PLC。

根据本实用新型提供的旁通阀，还包括第一接头和第二接头，所述第一接头和所述第二接头分别密封连接在所述阀体的两端，所述第一接头和所述第二接头远离所述阀体的一端用于与钻具连接，且用于连通所述钻具的液体通道和所述主流道。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述控制模块上还连接有信号接收装置，且所述信号接收装置的信号接收端位于所述第一接头和/或所述第二接头内。

根据本实用新型提供的旁通阀，所述阀体的外侧还设置有耐磨体。

本实用新型还提供一种钻具，包括如以上任一项所述的旁通阀。

本实用新型还提供一种石油机械，包括如以上任一项所述的旁通阀或如以上所述的钻具。

本实用新型提供的旁通阀，包括阀体、开关阀组件和控制器。阀体内设置有主流道和至少一个第一侧向流道，主流道沿阀体的纵向贯通阀体，第一侧向流道沿主流道的径向连通主流道和阀体的外侧。开关阀组件包括阀芯和驱动装置，驱动装置设置在阀体的侧壁内，且驱动装置的驱动端与阀芯传动连接。控制器包括至少两个控制模块，控制模块设置在阀体的侧壁内，且每个控制模块均与驱动装置通信连接，每个控制模块均可单独控制驱动装置。控制模块可用于接收地面的远程信号或者地下的随钻信号，当接收到的远程开启信号或检测到随钻信号异常时，可控制驱动装置带动阀芯导通第一侧向流道，此时堵漏剂可经第一侧向流道流出旁通阀进行堵漏。当控制模块检测到随钻信号正常或接收到远程关闭信号时，可控制驱动装置带动阀芯关闭第一侧向流道，此时旁通阀可为正常的钻进作业提供钻井液。本实用新型提供的旁通阀设置多个控制模块，每个控制模块均可单独或同时控制驱动装置动作。在井下复杂的作业环境下，当其中一个控制模块发生故障时，不影响其他控制模块的正常工作，只要保证有一个控制模块处于正常状态时即可打开第一侧向流道进行正常的补漏工作。

进一步的，在本实用新型提供的钻具和石油机械中，由于具有如上所述的旁通阀，因此具有与如上所述相同的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的旁通阀的三维结构示意图；

图2是本实用新型提供的旁通阀的剖视图一；

图3是本实用新型提供的旁通阀的剖视图二；

图4是本实用新型提供的图3中的A处放大图。

附图标记：

100：阀体；110：主流道；120：第一侧向流道；130：盖板；210：阀芯；220：驱动装置；310：控制模块；320：金属丝；410：第一接头；420：第二接头；430：密封圈；500：耐磨带。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图4描述本实用新型的旁通阀、钻具和石油机械。

本实用新型提供一种旁通阀，包括阀体100、开关阀组件和控制器，阀体100上设置有主流道110和至少一个第一侧向流道120，主流道110沿阀体100的纵向贯通阀体100，第一侧向流道120沿主流道110的径向贯通阀体100。控制器可用于接收地面的远程信号以及地下的随钻信号，当控制器接收到远程开启信号或检测到随钻信号异常时，控制开关阀组件打开第一侧向流道120，使堵漏剂得以通过第一侧向流道120进行堵漏或冲刷泥沙，当控制器接收到地面的远程关闭信号或检测到随钻信号正常时，控制开关阀组件关闭第一侧向流道120，使主流道110继续向钻头方向供给钻井液。

本实用新型提供的旁通阀中的开关阀组件可无限次的开启和关闭第一侧向流道120，且控制器可接收无线控制信号，并根据无线控制信号控制开关阀组件动作，可以实现远程控制开关阀组件开启和关闭的效果。

在本实用新型的一个实施例中，阀体100可以为圆筒形结构，内部形成沿阀体100的纵向贯穿阀体100的主流道110，主流道110用于供钻井液或堵漏剂流动。在阀体100的外侧设置有沿主流道110的径向连通主流道110和阀体100外侧的第一侧向流道120，第一侧向流道120用于供堵漏剂由主流道110流动到阀体100的外侧。

由于堵漏剂中含有大颗粒，因此，为了使含有大颗粒的堵漏剂流过，第一侧向流道120的孔径需要大于大颗粒的粒径。而钻具位于阀体100下方的部分的出液孔为了使钻井液具有较高的喷射压力，出液孔的孔径较小。因此，当第一侧向流道120打开时，第一侧向流道120处的压力较小，因此，堵漏剂会通过第一侧向流道120流出，向第一侧向流道120下方流动的堵漏剂的量可忽略不计。

由于井下作业环境较为复杂，若第一侧向流道120仅设置一个，当第一侧向流道120被堵塞时，即便在阀体100内部将第一侧向流道120打开，由于外部堵塞，仍然会出现堵漏剂无法流出的情况。

因此，可以在阀体100上设置多个第一侧向流道120，例如第一侧向流道120可以设置四个，四个第一侧向流道120沿阀体100的周向布置，相邻两个第一侧向流道120可以间隔九十度布置。

在本实用新型的一个实施例中，上述的开关阀组件可以包括阀芯210和驱动装置220，驱动装置220设置在阀体100的侧壁上，可以设置在阀体100的内侧壁或外侧壁上，且驱动装置220与阀芯210传动连接，用于驱动阀芯210导通或者封闭第一侧向流道120。

在一个优选的实施例中，阀芯210也可以为圆筒形结构，且阀芯210的外径等于阀体100的主流道110的内径，阀芯210和阀体100滑动连接。驱动装置220可以为直线伸缩装置，直线伸缩装置的伸缩端与阀芯210传动连接，直线伸缩装置可以驱动阀芯210沿阀体100的轴向滑动。当直线伸缩装置在控制器的控制下伸出时，可推动阀芯210封闭第一侧向流道120，当直线伸缩装置在控制器的控制下缩回时，可推动阀芯210与第一侧向流道120分离，使第一侧向流道120与主流道110导通。

进一步的，上述的直线伸缩装置可以为液压站，液压站包括液压油箱、供油管路、回油管路、换向阀和液压缸，其中供油管路与回油管路均与液压油箱连通，且通过换向阀与液压缸连通，换向阀与控制器通信连接，液压缸的伸缩杆与阀芯210连接。

当控制器接收到地面的远程开启信号或检测到随钻信号异常时，控制换向阀动作，供油管路通过换向阀与液压缸的有杆腔连通，液压缸的无杆腔通过换向阀与回油管路连通，液压缸执行收回伸缩杆的动作，伸缩杆带动阀芯210移动，使阀芯210与第一侧向流道120分离，第一侧向流道120与主流道110连通，堵漏剂通过第一侧向流道120流出。

当控制器接收到地面的远程关闭信号或检测到随钻信号正常时，控制换向阀动作，供油管路通过换向阀与液压缸的无杆腔连通，液压缸的有杆腔通过换向阀与回油管路连通，液压缸执行伸出伸缩杆的动作，伸缩杆带动阀芯210移动，使阀芯210封闭第一侧向流道120，第一侧向流道120与主流道110断开连通，钻井液经主流道110流向钻头方向进行正常的钻进作业。

或者，上述的直线伸缩装置还可以为电推杆，电推杆与控制器通信连接，电推杆的伸缩端与阀芯210连接。

当控制器接收到地面的远程开启信号或检测到随钻信号异常时，控制器控制电推杆收回，伸缩端带动阀芯210移动，使阀芯210与第一侧向流道120分离，第一侧向流道120与主流道110连通，堵漏剂通过第一侧向流道120流出。

当控制器接收到地面的远程关闭信号或检测到随钻信号正常时，控制器控制电推杆伸出，伸缩端带动阀芯210移动，使阀芯210封闭第一侧向流道120，第一侧向流道120与主流道110的连通被切断，钻井液经主流道110流向钻头方向进行正常的钻进作业。

在本实用新型的另一个实施例中，上述的圆筒形阀芯210的外侧设置有沿阀芯210的径向贯穿阀芯210的第二侧向流道，第二侧向流道的位置与第一侧向流道120的位置对应，且第二侧向流道的孔径大于或等于第一侧向流道120的孔径。

在该实施例中，上述的驱动装置220可以为驱动电机，在阀芯210的外侧可以设置轮齿，驱动电机的输出轴通过齿轮与阀芯210的轮齿啮合传动。

当控制器接收到地面的远程开启信号或检测到随钻信号异常时，控制器控制驱动电机沿第一方向转动，进而通过齿轮带动阀芯210沿第一方向转动，当转动到阀芯210的第二侧向流道与阀体100的第一侧向流道120对正时停止转动，此时，主流道110通过第一侧向流道120与第二侧向流道与阀体100的外侧连通，堵漏剂通过第一侧向流道120和第二侧向流道流出。

当控制器接收到地面的远程关闭信号或检测到随钻信号正常时，控制器控制驱动电机沿第二方向转动，第二方向与第一方向相反，进而通过齿轮带动阀芯210沿第二方向转动，当转动到阀芯210的外侧壁封闭第一侧向流道120时停止转动，此时，阀芯210的外侧壁封闭第一侧向流道120，第一侧向流道120与主流道110的连通被切断，钻井液经主流道110流向钻头方向进行正常的钻进作业。

此外，由于井下工作环境复杂，当驱动装置220仅设置一个且驱动装置220出现异常时，可能会导致阀芯210无法连通或封闭第一侧向流道120。因此，为了保险起见，上述的驱动装置220可以设置多个，多个驱动装置220可以沿阀体100的周向均匀分布，且每个驱动装置220可以单独驱动阀芯210移动，多个驱动装置220也可以同时驱动阀芯210移动。例如，驱动装置220可以设置四个，相邻两个驱动装置220间隔九十度设置，且多个驱动装置220与控制器通信连接。

当控制器接收到无线信号时，可同时控制多个驱动装置220同时运动，即便有一个或多个驱动装置220均发生异常，只要有一个驱动装置220处于正常工作状态，即可实现阀芯210动作的效果。

在本实用新型的一个实施例中，上述的控制器可以包括至少两个控制模块310，多个控制模块310并联，即每个控制模块310均与多个驱动装置220通信连接。由于采用并联的方式连接，每个控制器310均可以单独控制多个驱动装置220动作，只要其中一个控制模块310处于正常工作状态即可对驱动装置220进行有效控制。

在井下复杂的环境下工作，控制模块310在高温高压的环境下，不可避免的会发生故障，因此，控制模块310内部使用耐高温芯片，且设置多个控制模块310并联，即便一个或多个控制模块310发生故障，只要保证一个控制模块310处于正常工作状态，即可控制驱动装置220进行动作。

上述的控制模块310可以为具有远程信号接受能力的单片机或PLC。

为了使该旁通阀可以组装到钻具上，可以在旁通阀的两端分别设置第一接头410和第二接头420，第一接头410与第二接头420与阀体100的两端密封连接，且第一接头410和第二接头420均可以连通主流道110的内外两侧，当第一接头410与第二接头420连接到钻具上时，可以保证主流道110与钻机的液体通道处于连通状态。

以第一接头410为例，第一接头410用于连接在阀体100的底端，第一接头410与阀体100连接的一端为三级台阶结构，在第一级台阶的外侧面设置有第一环形密封槽，在第三级台阶靠近阀体100的一侧设置有第二环形密封槽，在第二级台阶的外侧设置有外螺纹，阀体100与第二级台阶对应的位置设置有内螺纹。连接时，在第一环形密封槽和第二环形密封槽内均设置有密封圈430，连接后，环形密封圈430挤压在第一接头410与阀体100之间实现密封。同时内螺纹和外螺纹也为密封螺纹，如此实现第一接头410与阀体100连接位置的有效密封。

第二接头420与阀体100的连接结构与第一接头410与阀体100的连接结构相同，此处不再赘述。

为了使控制模块310可以更高效的接收无线信号，可以在控制模块310上设置信号接收装置，信号接收装置相当于天线的效果，可以为金属丝320，金属丝320可以设置两根。一根金属丝320的一端与控制模块310的信号接收端连接，另一端穿入第一接头410内，用于接收来自钻具的随钻信号。另一根金属丝320的一端与控制模块310的信号接收端连接，另一端穿入第二接头420内，用于接收来自地面的远程信号。

在阀体100的外侧还设置有高强度耐磨带500，耐磨带500可以沿阀体100的纵向延伸，且沿阀体100的周向可以设置多个。耐磨带500可以为硬质合金，在钻井过程中，可适应高温、高压、偏磨等不利情况，对阀体100起到保护作用。

此外，当驱动装置220以及控制器设置在阀体100的外侧壁时，可以在阀体100的外侧壁设置用于容纳驱动装置220和控制器的凹槽，在凹槽的开口处设置盖板130，盖板130与阀体100密封连接，用于保护内部的控制器与驱动装置220。

在阀体100内还是设置有电池组，电池组为特种电池，即耐高温电池，用于为控制模块310以及驱动装置220供电，电池组可以设置在阀体100的侧壁内。

本实用新型还提供一种钻具，钻具上连接有如上所述的旁通阀，可以实现与如上所述相同的效果。

进一步的，本实用新型还提供一种石油机械，石油机械可以为用于钻井的机械，在石油机械上设置有如上所述的旁通阀或者设置有如上所述的钻具，因此具有与如上所述相同的优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种旁通阀，其特征在于，包括：

阀体(100)，所述阀体(100)内设置有主流道(110)和至少一个第一侧向流道(120)，所述主流道(110)和所述第一侧向流道(120)均贯通所述阀体(100)，且所述第一侧向流道(120)沿所述主流道(110)的径向分布；

开关阀组件，所述开关阀组件包括阀芯(210)和驱动装置(220)，所述驱动装置(220)用于控制所述阀芯(210)开闭所述第一侧向流道(120)，所述驱动装置(220)设置在所述阀体(100)的侧壁上且所述驱动装置(220)的驱动端与所述阀芯(210)传动连接；

控制器，所述控制器包括至少两个控制模块(310)，所述控制模块(310)设置在所述阀体(100)的侧壁上，且每个所述控制模块(310)均与所述驱动装置(220)通信连接，所述控制器用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述驱动装置(220)动作。

2.根据权利要求1所述的旁通阀，其特征在于，所述驱动装置(220)包括至少两个，每个所述控制模块(310)均与多个所述驱动装置(220)通信连接。

3.根据权利要求1或2所述的旁通阀，其特征在于，所述驱动装置(220)为直线伸缩装置，所述驱动装置(220)用于驱动所述阀芯(210)沿所述主流道(110)的轴向移动。

4.根据权利要求3所述的旁通阀，其特征在于，所述直线伸缩装置为液压站。

5.根据权利要求1或2所述的旁通阀，其特征在于，所述控制模块(310)为单片机或PLC。

6.根据权利要求1或2所述的旁通阀，其特征在于，还包括第一接头(410)和第二接头(420)，所述第一接头(410)和所述第二接头(420)分别密封连接在所述阀体(100)的两端，所述第一接头(410)和所述第二接头(420)远离所述阀体(100)的一端用于与钻具连接，且用于连通所述钻具的液体通道和所述主流道(110)。

7.根据权利要求6所述的旁通阀，其特征在于，所述控制模块(310)上还连接有信号接收装置，且所述信号接收装置的信号接收端位于所述第一接头(410)和/或所述第二接头(420)内。

8.根据权利要求1所述的旁通阀，其特征在于，所述阀体(100)的外侧还设置有耐磨体。

9.一种钻具，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的旁通阀。

10.一种石油机械，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的旁通阀或如权利要求9所述的钻具。

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