CN219316892U - 石油扩眼工具控制阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种石油扩眼工具控制阀，包括：阀体、活塞筒、套筒组件、弹簧、密封滑套、轴向推力套筒和安装在所述活塞筒上端的活塞筒喷嘴，所述活塞筒可旋转且可沿所述所述阀体轴向移动地设置在所述阀体中；所述套筒组件安装在所述阀体的内部且位于所述活塞筒的下侧，所述套筒组件的周向侧壁上开设有第一出口，所述阀体的周向侧壁上开设有与所述第一出口连通的第二出口，所述活塞筒的周向侧壁上开设有第三出口。本实用新型通过密封滑套形成一个单独的泥浆腔，从而使弹簧腔中不会进入泥浆，降低了泥浆对阀芯模式转换的影响。

Description

石油扩眼工具控制阀

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种石油扩眼工具控制阀。

背景技术

目前在石油钻探工具中，扩眼工具的控制阀组件常常出现模式转换不稳定、阀转换不顺畅、不能正常工作的问题。申请人发现，这是因为控制阀组件的弹簧腔里有许多沉沙及一些泥浆不能排出，妨碍了阀弹簧的复位，影响了阀的转换。可见，现有技术中的控制阀组件结构设计对泥浆的要求比较高，泥浆的性能直接会影响阀的转换，本领域需要对阀的结构进一步完善，降低泥浆对阀组件转换的影响。

实用新型内容

本实用新型提供了一种石油扩眼工具控制阀，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种石油扩眼工具控制阀，包括：阀体、活塞筒、套筒组件、弹簧、密封滑套、轴向推力套筒和安装在所述活塞筒上端的活塞筒喷嘴，所述活塞筒可旋转且可沿所述阀体轴向移动地设置在所述阀体中；

所述套筒组件安装在所述阀体的内部且位于所述活塞筒的下侧，所述套筒组件的周向侧壁上开设有第一出口，所述阀体的周向侧壁上开设有与所述第一出口连通的第二出口，所述活塞筒的周向侧壁上开设有第三出口；

所述活塞筒的外部设置有轴向推力套筒，所述密封滑套活动地套设在所述轴向推力套筒的外部；

所述弹簧套在所述活塞筒的外部，且所述弹簧的一端与所述套筒组件连接、另一端与所述轴向推力套筒连接；

所述密封滑套将所述活塞筒与所述阀体之间的环状间隙分隔为泥浆腔和油腔，所述弹簧位于所述油腔中；

所述阀体的与所述泥浆腔对应的周向侧壁上开设有泄流孔。

优选地，所述活塞筒的外壁上开设有导向限位槽，所述导向限位槽包括沿所述活塞筒的周向依次设置的上限位槽、下限位槽和中限位槽，且所述上限位槽、中限位槽、下限位槽与所述第三出口之间距离依次增大，所述上限位槽、中限位槽、下限位槽中任意相邻的两个之间通过倾斜槽连接，所述阀体上安装有导向销钉，所述导向销钉一端活动地设置在所述导向限位槽中。

优选地，所述套筒组件包括由上至下依次设置的衬套、上部套筒和底部套筒，所述第一出口设置在所述上部套筒上，所述上部套筒通过定位销与所述阀体连接，所述上部套筒和底部套筒通过螺丝连接。

优选地，所述底部套筒的内孔中设置有凸台，所述活塞筒的底部设置有矩形齿，所述凸台与所述矩形齿之间配合形成离合结构。

优选地，所述弹簧与所述轴向推力套筒之间设置有推力轴承，所述轴向推力套筒上形成有油道，所述油腔包括位于所述密封滑套所在区域的上油腔和位于所述密封滑套下方的、用于容纳所述弹簧的弹簧腔，所述弹簧腔通过所述推力轴承内的间隙及所述油道与所述上油腔连通。

由于采用了上述技术方案，本实用新型通过密封滑套形成一个单独的泥浆腔，从而使弹簧腔中不会进入泥浆，降低了泥浆对阀芯模式转换的影响。

附图说明

图1示意性地示出了本实用新型的剖视图；

图2示意性地示出了活塞筒的结构示意图；

图3示意性地示出了图1的A部放大图。

图中附图标记：1、阀体；2、活塞筒；3、弹簧；4、密封滑套；5、轴向推力套筒；6、活塞筒喷嘴；7、第一出口；8、第二出口；9、第三出口；10、泥浆腔；11、油腔；12、泄流孔；13、导向限位槽；14、上限位槽；15、中限位槽；16、下限位槽；17、导向销钉；18、衬套；19、上部套筒；20、底部套筒；21、定位销；22、螺丝；23、凸台；24、矩形齿；25、倾斜槽；26、井壁；27、外管；28、上油腔；29、弹簧腔；30、油道；31、推力轴承。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本实用新型的一个方面，提供了一种石油扩眼工具控制阀，包括：阀体1、活塞筒2、套筒组件、弹簧3、密封滑套4、轴向推力套筒5和安装在所述活塞筒2上端的活塞筒喷嘴6，所述活塞筒2可旋转且可沿所述阀体1轴向移动地设置在所述阀体1中；

所述套筒组件安装在所述阀体1的内部且位于所述活塞筒2的下侧，所述套筒组件的周向侧壁上开设有第一出口7，所述阀体1的周向侧壁上开设有与所述第一出口7连通的第二出口8，所述活塞筒2的周向侧壁上开设有第三出口9；

所述活塞筒2的外部设置有轴向推力套筒5，所述密封滑套4活动地套设在所述轴向推力套筒5的外部；

所述弹簧3套在所述活塞筒2的外部，且所述弹簧3的一端与所述套筒组件连接、另一端与所述轴向推力套筒5连接；

所述密封滑套4将所述活塞筒2与所述阀体1之间的环状间隙分隔为泥浆腔10和油腔11，所述弹簧3位于所述油腔11中；

所述阀体1的与所述泥浆腔10对应的周向侧壁上开设有泄流孔12。

优选地，所述活塞筒2的外壁上开设有导向限位槽13，所述导向限位槽13包括沿所述活塞筒2的周向依次设置的上限位槽14、下限位槽16和中限位槽15，且所述上限位槽14、中限位槽15、下限位槽16与所述第三出口9之间距离依次增大，所述上限位槽14、中限位槽15、下限位槽16中任意相邻的两个之间通过倾斜槽25连接，所述阀体1上安装有导向销钉17，所述导向销钉17一端活动地设置在所述导向限位槽13中。

优选地，所述套筒组件包括由上至下依次设置的衬套18、上部套筒19和底部套筒20，所述第一出口7设置在所述上部套筒19上，所述上部套筒19通过定位销21与所述阀体1连接，所述上部套筒19和底部套筒20通过螺丝22连接。

优选地，所述底部套筒20的内孔中设置有凸台23，所述活塞筒2的底部设置有矩形齿24，所述凸台23与所述矩形齿24之间配合形成离合结构。

优选地，所述弹簧3与所述轴向推力套筒5之间设置有推力轴承31，所述轴向推力套筒5上形成有油道30，所述油腔11包括位于所述密封滑套4所在区域的上油腔28和位于所述密封滑套4下方的、用于容纳所述弹簧3的弹簧腔29，所述弹簧腔29通过所述推力轴承31内的间隙及所述油道30与所述上油腔28连通。

使用时，本实用新型的上部连接上部工具、下部与下部工具连接，上部工具、本实用新型与下部工具之间通过外管27用螺纹连接。进一步地，上部工具上端再通过内螺纹与上部钻杆连接，由钻杆带动旋转，扩眼工具安装在下部工具的下端外螺纹接口处，与下部工具相连。

请参考图2，活塞筒2外壁上的导向限位槽13包括上限位槽14、中限位槽15、下限位槽16，因此具有三个工作位置。其中，第一个工作位置是导向销钉17位于上限位槽14的上端时的状态，此时，弹簧3完全伸长,第三出口9处于关闭状态。第二个工作位置是指导向销钉17在下限位槽16下端时的状态，此时，弹簧3被完全压缩，第三出口9与第一出口7和第二出口8相通，从而使来自活塞筒2内部的泥浆压力通过第三出口9传递至外管27与下部工具之间的环状间隙，从而将压力传递给工具执行机构。第三个工作位置是指导向销钉17在中限位槽15时的状态，此时，第三出口9处于关闭状态，弹簧3被一定程度地压缩。随着开停地面上的泥浆泵，可切换导向销钉17在上限位槽14、中限位槽15、下限位槽16内滑动，分别在上述三个工作位置之间的切换。

请参考图1，此时弹簧3处于复位状态，此时进口压力为V1，泥浆出口(第三出口9)与第一出口7、第二出口8不连通，泥浆泵被卸荷，高压泥浆不能通过第三出口9与下一工作部件，执行机构相通。

当高压泥浆泵开启工作时，高压泥浆从V1口进入，从V2口排出。当高压泥浆从活塞筒喷嘴6通过时，会产生一定的压耗，从而推动活塞筒2向下缓慢移动，这时弹簧3被压缩，泥浆腔10的体积缩小，泥浆腔10中的泥浆通过泄流孔12沿着V3所示箭头方向，流入阀体1与上部工具之间的环状间隙中，由于该环状间隙与上部工具同井壁16之间的环状间隙连通，因此最终排出到井上部工具同井壁16之间的环状间隙内。

当活塞筒2继续向下移动到其下端的矩形齿24与底部套筒20中的凸台23的端面接触时，此时导向销钉17在活塞筒2的上限位槽14的最上端。这时，弹簧3完全被压缩，活塞筒2中心孔内的高压泥浆通过第三出口9，再经过第一出口7与第二出口8相通，从第二出口8流入另一部件的执行机构工作。

当泥浆泵停止时，由于活塞筒2上端面的压力减小，在弹簧3的复位推力的作用下，活塞筒2缓慢从下向上移动，同时第三出口9与第一出口7、第二出口8位置错开，将第三出口9关闭。弹簧3的安装室由于容积增大，工具外部的泥浆按照与V3相反的方向流入泥浆腔10内。此时，导向销钉17沿着倾斜槽25由第二工作位置转动到下一个下限位槽16处，等待下一个泥浆压力形成的所谓指令。

当泥浆泵再次启动时，高压泥浆流经活塞筒2上端面处的活塞筒喷嘴6时，会产生一定的压耗，这个压力推动活塞筒2从上向下移动，这时导向销钉17沿着活塞筒2的导向槽由下限位槽16缓慢向中限位槽15滑动。

当导向销钉17移动到中限位槽15时，活塞筒2下端面与凸台23的端面刚好接触限位，即使加大泵压，导向销钉17始终停止在中限位槽15不变。此时，第三出口9处于关闭状态，高压泥浆可以从上侧进入、从下侧流出，进入下一个部件去执行工作任务。

当泥浆泵卸荷时，活塞筒2会从下向上移动，这时导向销钉17会沿着导向槽由中限位槽15回到下限位槽16，如此重复循环。

从以上的工作过程可以看出，随着泥浆泵开启、停止动作的切换，活塞筒2会产生左、右运动，去完成不同的工作指令，泥浆腔10内的泥浆会沿着泄流孔12流进、排出。

现有技术中，整个弹簧腔(即环状间隙)是一体的，弹簧置于含有泥浆的环状间隙中，由于泥浆内有过滤不掉的杂质，一些小的颗粒物会在弹簧腔内堆积越来越多，最终使弹簧3不能正常工作，影响阀的模式转换，为此，本实用新型进行了相应的改进，即通过密封滑套4，将整个环状间隙分隔为两个腔体，一个是泥浆腔10，另一个是油腔11，其中，油腔11中用于容纳弹簧的部分称之为弹簧腔29，弹簧腔29上方的部分为上油腔28，从而保证了弹簧腔室在工作时不会进泥浆。

具体地说，请参考图1，当泥浆泵停止，弹簧3处于复位状态，这时活塞筒2中心孔内泥浆处于卸荷状态，第三出口9关闭。这时，导向销钉17在下限位槽16处。当要进行模式转换时，开启泥浆泵，高压泥浆从阀的上侧沿箭头V1方向进，从阀的下侧沿着V2方向流出，由于活塞筒喷嘴6的作用，在活塞筒喷嘴6的上侧会产生一定的压力，将活塞筒2向下推动，这时弹簧3被压缩，使得弹簧腔29的体积会减少，弹簧腔29内的油会通过推力轴承与轴向推力套筒5之间的流道进入上油腔28中，泥浆腔10与泥浆流道(即泄流孔12)相通。密封滑套4的外圆、内孔均装有O型密封圈，并可以在轴向推力套筒5的外圆上自由滑动，以平衡油腔11与泥浆腔10之间的压力差。

当泥浆泵停止时，系统压力卸荷，这时在复位弹簧3的作用下，推动活塞筒2由下向上移动，这时弹簧腔29的容积增大，泥浆腔10的容积减少，油液从上油腔28向弹簧腔29流动。

安装时，外管27的内壁与阀体1的外壁之间单边具有0.25mm的泥浆流通通道，此流道分别与其它部分组件相通，并与工具与井壁之间的环空相通，并与泄流孔12相通。

由于采用了上述技术方案，本实用新型通过密封滑套4形成一个单独的泥浆腔10，从而使弹簧腔中不会进入泥浆，降低了泥浆对阀芯模式转换的影响。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石油扩眼工具控制阀，其特征在于，包括：阀体(1)、活塞筒(2)、套筒组件、弹簧(3)、密封滑套(4)、轴向推力套筒(5)和安装在所述活塞筒(2)上端的活塞筒喷嘴(6)，所述活塞筒(2)可旋转且可沿所述阀体(1)轴向移动地设置在所述阀体(1)中；

所述套筒组件安装在所述阀体(1)的内部且位于所述活塞筒(2)的下侧，所述套筒组件的周向侧壁上开设有第一出口(7)，所述阀体(1)的周向侧壁上开设有与所述第一出口(7)连通的第二出口(8)，所述活塞筒(2)的周向侧壁上开设有第三出口(9)；

所述活塞筒(2)的外部设置有轴向推力套筒(5)，所述密封滑套(4)活动地套设在所述轴向推力套筒(5)的外部；

所述弹簧(3)套在所述活塞筒(2)的外部，且所述弹簧(3)的一端与所述套筒组件连接、另一端与所述轴向推力套筒(5)连接；

所述密封滑套(4)将所述活塞筒(2)与所述阀体(1)之间的环状间隙分隔为泥浆腔(10)和油腔(11)，所述弹簧(3)位于所述油腔(11)中；

所述阀体(1)的与所述泥浆腔(10)对应的周向侧壁上开设有泄流孔(12)。

2.根据权利要求1所述的石油扩眼工具控制阀，其特征在于，所述活塞筒(2)的外壁上开设有导向限位槽(13)，所述导向限位槽(13)包括沿所述活塞筒(2)的周向依次设置的上限位槽(14)、下限位槽(16)和中限位槽(15)，且所述上限位槽(14)、中限位槽(15)、下限位槽(16)与所述第三出口(9)之间距离依次增大，所述上限位槽(14)、中限位槽(15)、下限位槽(16)中任意相邻的两个之间通过倾斜槽(25)连接，所述阀体(1)上安装有导向销钉(17)，所述导向销钉(17)一端活动地设置在所述导向限位槽(13)中。

3.根据权利要求1所述的石油扩眼工具控制阀，其特征在于，所述套筒组件包括由上至下依次设置的衬套(18)、上部套筒(19)和底部套筒(20)，所述第一出口(7)设置在所述上部套筒(19)上，所述上部套筒(19)通过定位销(21)与所述阀体(1)连接，所述上部套筒(19)和底部套筒(20)通过螺丝(22)连接。

4.根据权利要求3所述的石油扩眼工具控制阀，其特征在于，所述底部套筒(20)的内孔中设置有凸台(23)，所述活塞筒(2)的底部设置有矩形齿(24)，所述凸台(23)与所述矩形齿(24)之间配合形成离合结构。

5.根据权利要求1所述的石油扩眼工具控制阀，其特征在于，所述弹簧(3)与所述轴向推力套筒(5)之间设置有推力轴承(31)，所述轴向推力套筒(5)上形成有油道(30)，所述油腔(11)包括位于所述密封滑套(4)所在区域的上油腔(28)和位于所述密封滑套(4)下方的、用于容纳所述弹簧(3)的弹簧腔(29)，所述弹簧腔(29)通过所述推力轴承(31)内的间隙及所述油道(30)与所述上油腔(28)连通。

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