CN220929311U - 一种耐冲蚀的连续循环短节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐冲蚀的连续循环短节，包括短节本体、主通阀机构及旁通阀机构，所述短节本体内下部一侧开有旁通口，所述主通阀机构包括设于短节本体内的下阀座、上阀座、阀球及旋塞开关；旁通阀机构包括旁通阀座、旁通阀盖及旁通阀杆。本实用新型提出的技术方案的有益效果是：主通路循环时，旋塞阀处于全开状态，即使钻井管柱中串联多个连续循环短节一起使用，也不会造成较大的压耗。同时，旁通阀盖及旁通阀杆分别紧密贴合于旁通阀座的外侧及内侧，受旁通阀杆阻挡，钻井循环介质不会冲刷旁通阀盖，保证了旁通阀机构的长时间使用。

Description

一种耐冲蚀的连续循环短节

技术领域

本实用新型涉及石油钻井装置技术领域，尤其是涉及一种耐冲蚀的连续循环短节。

背景技术

连续循环钻井系统是钻井界近年来出现的一项新技术，该系统可以在接单根或立柱期间保持钻井液的不间断循环，能够有效解决窄钻井液密度窗口的钻井问题。在钻井作业过程中，当接卸单根或立柱时，由于停泵或开泵会引起井底的压力波动，从而带来一系列井下复杂问题。连续循环钻井技术就是为了解决这一问题而提出的，该技术主要采用连续循环短节，实现接卸单根或立柱时关闭主通路循环，开启连续循环短节的旁通路进行持续循环，从而维持恒定的钻井循环排量和当量密度，防止接卸单根或立柱时停止循环引起的井壁坍塌、溢流、沉砂卡钻等复杂事故的发生；同时气体钻井时还可以持续不断地携带进入井筒内的地层水，防止水在井内的积聚、浸泡井壁，避免出现过高的注入压力，避免气体钻井井下复杂的发生；在泡沫钻井时可以避免钻具内和环空气液分离，保证井筒内维持恒定的流体柱压力和注入压力。

目前，国内外连续循环钻井系统的连续循环短节采用的主通阀和旁通阀基本采用活门式的单向阀，活门在扭簧的作用下实现翻转关闭，在钻井循环介质的压力作用下实现翻转开启。活门式单向阀的缺点是：

(1)主通路循环时，由于有扭簧的作用，钻井循环介质的压力不能使得活门完全开启，活门始终处于半开启状态，活门密封面一直处在钻井循环介质的冲刷中，长时间使用后容易造成活门密封面的冲蚀，导致活门密封不严。

(2)在长时间的钻井循环介质流动的冲击作用下，扭簧容易变形、损伤或失效，可能使得活门不能在扭簧的作用下复位，导致活门密封不严或失效。

(3)活门的打开需要消耗钻井循环介质的压力，当钻井管柱中串联多个活门一起使用时，会造成比较大的压耗。

(4)主通路循环时，旁通阀的活门暴露在钻井循环介质中，钻井循环介质在此形成涡流，长时间使用后容易造成活门的冲蚀，导致旁通阀损坏。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种耐冲蚀的连续循环短节，用以解决连续循环短节采用的主通阀和旁通阀容易损坏及易造成比较大的压耗的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种耐冲蚀的连续循环短节，包括短节本体、主通阀机构及旁通阀机构，所述短节本体内下部一侧开有旁通口，所述主通阀机构包括设于短节本体内的下阀座、上阀座、阀球及旋塞开关，阀球转动设置于下阀座及上阀座之间，阀球上开设有过流孔，当且仅当阀球转动至预设位置时，过流孔与下阀座、上阀座均连通，所述旋塞开关用于驱动所述阀球转动；

所述旁通阀机构包括旁通阀座、旁通阀盖及旁通阀杆，所述旁通阀座密封固定于所述旁通口内，所述旁通阀盖可拆卸连接于所述旁通阀座的外侧，所述旁通阀杆活动设置于所述旁通阀座的内侧。

在一些实施例中，所述主通阀机构还包括由下向上依次安装的波形弹簧、下卡环及上卡环，其中，所述下卡环与所述上卡环安装在短节本体内部开设的第一环形槽中，所述上卡环的内部由下向上依次安装支撑环及弹性挡圈，其中弹性挡圈装在上卡环内部开设的第二环形槽中，短节本体正对阀球的一侧开有侧孔。

在一些实施例中，所述下阀座的外圆面与短节本体的内圆面间装有第一密封圈。

在一些实施例中，所述侧孔用于安装所述旋塞开关上阀座的外圆面与短节本体的内圆面间装有第二密封圈。

在一些实施例中，所述旋塞开关的外圆面与所述侧孔的内圆面间装有第三密封圈。

在一些实施例中，所述旁通阀机构还包括螺母及圆柱螺旋压缩弹簧，所述旁通阀座上开设有插孔，所述旁通阀杆滑动插设于所述插孔内，所述旁通阀杆的细端形成有外螺纹，所述螺母螺纹套设于所述旁通阀杆的细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧套设在所述旁通阀杆细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧的一端与所述螺母抵接，所述圆柱螺旋压缩弹簧的另一端与所述旁通阀座抵接。

在一些实施例中，所述旁通阀座通过螺纹安装在短节本体的旁通口内部，所述旁通阀座上开有过液孔；所述旁通阀座内部开设有内卡槽，所述旁通阀机构还包括固定套及泄压丝堵，所述固定套外部开有外卡扣，所述固定套通过外卡扣与内卡槽的卡接而安装在旁通阀座内部，所述固定套内部有内螺纹，所述旁通阀盖螺纹插设在固定套内部，且所述旁通阀盖大端端部的平面与旁通阀座内部的平面贴合，所述旁通阀盖上开有偏心孔，所述偏心孔内有内螺纹，所述泄压丝堵螺纹连接在所述偏心孔内。

在一些实施例中，所述旁通口下部的短节本体的外圆面上竖向开有挡块槽，挡块内置在挡块槽内，并通过螺钉固定在短节本体上，挡块与旁通阀座抵接。

在一些实施例中，所述阀球、所述下阀座与所述上阀座的表面喷涂有碳化钨涂层。

在一些实施例中，所述旁通阀杆大端的密封面为球面，所述旁通阀座底部的密封面为圆锥面，旁通阀杆与旁通阀座通过球面与圆锥面的贴合实现金属密封。

与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案的有益效果是：主通阀机构采用旋塞阀机构，其旋转的阀球中间是过流孔，旋塞开关正向或反向旋转90度，即可实现短节本体中间通道的打开与关闭。主通路循环时，旋塞阀处于全开状态，即使钻井管柱中串联多个连续循环短节一起使用，也不会造成较大的压耗。同时，旁通阀盖及旁通阀杆分别紧密贴合于旁通阀座的外侧及内侧，受旁通阀杆阻挡，钻井循环介质不会冲刷旁通阀盖，保证了旁通阀机构的长时间使用。

附图说明

图1是本实用新型提供的耐冲蚀的连续循环短节的一实施例的结构示意图；

图2是图1中区域A的局部放大图；

图3是图1中区域B的局部放大图；

图中：1-短节本体、2-主通阀机构、21-下阀座、211-第一密封圈、22-上阀座、221-第二密封圈、23-阀球、231-过流孔、24-旋塞开关、241-第三密封圈、25-波形弹簧、26-下卡环、27-上卡环、271-支撑环、272-弹性挡圈、3-旁通阀机构、31-旁通阀座、311-第四密封圈、32-旁通阀盖、321-第五密封圈、33-旁通阀杆、34-螺母、35-圆柱螺旋压缩弹簧、36-固定套、37-泄压丝堵、371-第六密封圈、38-挡块、39-螺钉。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图1-图3，本实用新型提供了一种耐冲蚀的连续循环短节，包括短节本体1、主通阀机构2及旁通阀机构3。

所述短节本体1的上下两端均为钻杆扣，上端为钻杆母扣连接在钻杆的下端，下端为钻杆公扣连接在每柱钻杆上端。短节本体1内上部有两个台阶面，其中上台阶面上设有主通阀机构2。短节本体1内下部一侧开有旁通口，旁通口处设有旁通阀机构3。

主通阀机构2采用旋塞阀机构，主通阀机构2包括下阀座21、上阀座22、阀球23及旋塞开关24，所述下阀座21及所述上阀座22均固定于所述短节本体1内，所述阀球23转动设置于所述下阀座21及所述上阀座22之间，所述阀球23上开设有过流孔231，当且仅当所述阀球23转动至预设位置时，所述过流孔231与所述下阀座21及所述上阀座22均连通，所述旋塞开关24用于驱动所述阀球23转动，以使所述阀球23转动至预设位置或离开预设位置，从而控制主通阀机构2的开启和关闭；

所述旁通阀机构3包括旁通阀座31、旁通阀盖32及旁通阀杆33，所述旁通阀座31密封固定于所述旁通口内，所述旁通阀盖32可拆卸连接于所述旁通阀座31的外侧，所述旁通阀杆33活动设置于所述旁通阀座31的内侧，需要指出的是，此处的内侧指代的是旁通阀座31靠近短节本体1的一侧，外侧指代的是旁通阀座31远离短节本体1的一侧。

本实用新型中，主通阀机构2采用旋塞阀机构，其旋转的阀球23中间是过流孔231，旋塞开关24正向或反向旋转90度，即可实现短节本体1中间通道的打开与关闭。主通路循环时，旋塞阀处于全开状态，即使钻井管柱中串联多个连续循环短节一起使用，也不会造成较大的压耗。同时，主通路循环时，旁通阀盖32及旁通阀杆33分别紧密贴合于旁通阀座31的外侧及内侧，受旁通阀杆33阻挡，钻井循环介质不会冲刷旁通阀盖32，保证了旁通阀机构3的长时间使用。

具体地，请参照图1-图2，主通阀机构2还包括由下向上依次安装的波形弹簧25、下卡环26及上卡环27，其中，所述下卡环26与所述上卡环27安装在短节本体1内部开设的第一环形槽中，所述上卡环27的内部由下向上依次安装支撑环271及弹性挡圈272，其中弹性挡圈272装在上卡环27内部开设的第二环形槽中，短节本体1正对阀球23的一侧开有侧孔，所述侧孔用于安装所述旋塞开关24，下阀座21的外圆面与短节本体1的内圆面间装有第一密封圈211，上阀座22的外圆面与短节本体1的内圆面间装有第二密封圈221，旋塞开关24的外圆面与所述侧孔的内圆面间装有第三密封圈241。

具体地，为实现旁通阀杆33与旁通阀座31的自动抵接和分离，请参照图1和图3，所述旁通阀机构3还包括螺母34及圆柱螺旋压缩弹簧35，所述旁通阀座31上开设有插孔，所述旁通阀杆33滑动插设于所述插孔内，所述旁通阀杆33的细端形成有外螺纹，所述螺母34螺纹套设于所述旁通阀杆33的细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧35套设在所述旁通阀杆33细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧35的一端与所述螺母34抵接，所述圆柱螺旋压缩弹簧35的另一端与所述旁通阀座31抵接，在使用时，不需要控制旁通阀杆33，当有流体从旁通孔流入时，流体的动力可以推开旁通阀杆33，当没有流体从旁通孔流入时，在圆柱螺旋压缩弹簧35的回复力作用下，旁通阀杆33大端的密封面与旁通阀座31底部的密封面贴合，因此实现了单向阀的功能，只允许流体从旁通孔流入短节本体1，不允许流体反向流动，本实施例中，通过螺母34与套装在旁通阀杆33细端的圆柱螺旋压缩弹簧35还可以对旁通阀杆33进行定位，使得旁通阀杆33大端的密封面与旁通阀座31底部的密封面贴合。

具体地，为实现旁通阀盖32可拆卸连接于所述旁通阀座31的外侧，请参照图1和图3，所述旁通阀座31通过螺纹安装在短节本体1的旁通口内部，所述旁通阀座31上开有过液孔；所述旁通阀座31内部开设有内卡槽，所述旁通阀机构3还包括固定套36及泄压丝堵37，所述固定套36外部开有外卡扣，所述固定套36通过外卡扣与内卡槽的卡接而安装在旁通阀座31内部，所述固定套36内部有内螺纹，所述旁通阀盖32螺纹插设在固定套36内部，且所述旁通阀盖32大端端部的平面与旁通阀座31内部的平面贴合，从而保持密封，所述旁通阀盖32上开有偏心孔，所述偏心孔内有内螺纹，所述泄压丝堵37螺纹连接在所述偏心孔内。

具体地，为了防止旁通阀座31外移，请参照图1和图3，所述旁通口下部的短节本体1的外圆面上竖向开有挡块槽，挡块38内置在挡块槽内，并通过螺钉39固定在短节本体1上，挡块38与旁通阀座31抵接。

具体地，旁通阀座31的外圆面与旁通孔内圆面间装有第四密封圈311，旁通阀盖32大端端部的平面与旁通阀座31内部的平面间装有第五密封圈321，泄压丝堵37的外圆面与旁通阀盖32偏心孔的内圆面间装有第六密封圈371。

优选地，所述阀球23、所述下阀座21与所述上阀座22的表面喷涂有碳化钨涂层。

优选地，所述旁通阀杆33大端的密封面为球面，所述旁通阀座31底部的密封面为圆锥面，旁通阀杆33与旁通阀座31通过球面与圆锥面的贴合实现金属密封。

优选地，所述旁通阀杆33大端的密封球面与所述旁通阀座31底部的密封圆锥面喷涂有碳化钨涂层。

优选地，所述旋塞开关24的侧孔与所述旁通孔周向间隔90度或180度布置。

该实用新型的工作过程如下：下钻前，将连续循环短节的钻杆公扣与立柱的钻杆母扣安装连接，将连续循环短节连接在立柱的上端，此时主通阀处于打开状态，旁通阀处于关闭状态。下钻时，在设计的位置上连接带有连续循环短节的立柱，这时连续循环短节的主通阀的阀球23的过流孔231是开启的，而旁通阀机构3是关闭的，开泵从管汇的主循环通道与连续循环短节的主通阀机构2开始钻井循环介质的循环，并进行钻进。当一根立柱钻完后，将钻柱用吊卡坐在转盘面上，然后卸下泄压丝堵37，检查旁通阀机构3的密封情况，然后旋下旁通阀盖32和固定套36，在连续循环短节的旁通孔上连接旁通循环注入管线，并操作管汇，使得钻井循环介质通过连续循环短节的旁通阀机构3向钻具注入，注入时可以自动顶开旁通阀杆33。在旁通阀开始注入钻井循环介质后，通过操作旋塞开关24，逐渐关闭主通阀的阀球23，直至完全关闭。此时，井内的循环是通过管汇的旁通循环通道与连续循环短节的旁通阀机构3向井内注入钻井循环介质，以实现下钻接单根不停泵的任务。操作管汇，使得主循环通道完全关闭并泄压后，卸下钻杆驱动机构，连接下一根带有连续循环短节的立柱，此时这个连续循环短节的主通阀的阀球23的过流孔231是开启的，而旁通阀机构3是关闭的。操作管汇，使得钻井循环介质通过主循环通道向钻具注入。在主循环通道注入钻井循环介质后，操作前一个连续循环短节(钻台上的连续循环短节)的旋塞开关24，使得阀球23渐渐打开。然后操作管汇，使得旁通循环通道完全关闭并泄压后，卸下旁通循环注入管线，装上旁通阀机构3的旁通阀盖32和固定套36，此时，无流体从旁通孔进入短节本体1，因此，在圆柱螺旋压缩弹簧35的回复力作用下，旁通阀杆33大端的密封面与旁通阀座31底部的密封面贴合，从而实现了旁通阀机构3的完全关闭，然后恢复钻进。此时，井内的循环是通过管汇的主循环通道与连续循环短节的主通阀向井内注入钻井循环介质。重复以上的每一个操作步骤，直到完成连续循环的钻进为止。当完成施工后，起钻过程中，将上述过程反过来执行就可以实现起钻过程的连续循环作业。

本实用新型中提供的技术方案的有益效果如下：

(1)主通阀机构2采用旋塞阀机构，其旋转的阀球23中间是过流孔231，旋塞开关24正向或反向旋转90度，即可实现短节本体中间通道的打开与关闭。主通路循环时，旋塞阀处于全开状态，同时由于阀球23、下阀座21与上阀座22的表面喷涂有碳化钨涂层，长时间使用后不会造成旋塞阀密封面的冲蚀，不会影响主通阀机构2的密封效果。

(2)旁通阀杆33与旁通阀座31通过球面与圆锥面的贴合实现金属密封，旁通阀机构3关闭时，旁通阀杆33的球面会自动找正，同时配合面喷涂有碳化钨涂层，保证长期可靠的金属密封。

(3)主通路循环时，主通阀机构2处于全开状态，即使钻井管柱中串联多个连续循环短节一起使用，也不会造成较大的压耗。

(4)旁通阀杆33的大端与短节主体1内部贴紧并高于短节主体1的最小内径，主通路循环时，钻井循环介质不会冲刷旁通阀机构3的其他部件，保证了旁通阀机构3的长时间使用。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐冲蚀的连续循环短节，包括短节本体、主通阀机构及旁通阀机构，所述短节本体内下部一侧开有旁通口，其特征在于，

所述主通阀机构包括设于短节本体内的下阀座、上阀座、阀球及旋塞开关，阀球转动设置于下阀座及上阀座之间，阀球上开设有过流孔，当且仅当阀球转动至预设位置时，过流孔与下阀座、上阀座均连通，所述旋塞开关用于驱动所述阀球转动；

所述旁通阀机构包括旁通阀座、旁通阀盖及旁通阀杆，所述旁通阀座密封固定于所述旁通口内，所述旁通阀盖可拆卸连接于所述旁通阀座的外侧，所述旁通阀杆活动设置于所述旁通阀座的内侧。

2.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述主通阀机构还包括由下向上依次安装的波形弹簧、下卡环及上卡环，其中，所述下卡环与所述上卡环安装在短节本体内部开设的第一环形槽中，所述上卡环的内部由下向上依次安装支撑环及弹性挡圈，其中弹性挡圈装在上卡环内部开设的第二环形槽中，短节本体正对阀球的一侧开有侧孔。

3.根据权利要求2所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述下阀座的外圆面与短节本体的内圆面间装有第一密封圈。

4.根据权利要求2所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述侧孔用于安装所述旋塞开关上阀座的外圆面与短节本体的内圆面间装有第二密封圈。

5.根据权利要求2所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述旋塞开关的外圆面与所述侧孔的内圆面间装有第三密封圈。

6.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述旁通阀机构还包括螺母及圆柱螺旋压缩弹簧，所述旁通阀座上开设有插孔，所述旁通阀杆滑动插设于所述插孔内，所述旁通阀杆的细端形成有外螺纹，所述螺母螺纹套设于所述旁通阀杆的细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧套设在所述旁通阀杆细端，所述圆柱螺旋压缩弹簧的一端与所述螺母抵接，所述圆柱螺旋压缩弹簧的另一端与所述旁通阀座抵接。

7.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述旁通阀座通过螺纹安装在短节本体的旁通口内部，所述旁通阀座上开有过液孔；所述旁通阀座内部开设有内卡槽，所述旁通阀机构还包括固定套及泄压丝堵，所述固定套外部开有外卡扣，所述固定套通过外卡扣与内卡槽的卡接而安装在旁通阀座内部，所述固定套内部有内螺纹，所述旁通阀盖螺纹插设在固定套内部，且所述旁通阀盖大端端部的平面与旁通阀座内部的平面贴合，所述旁通阀盖上开有偏心孔，所述偏心孔内有内螺纹，所述泄压丝堵螺纹连接在所述偏心孔内。

8.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述旁通口下部的短节本体的外圆面上竖向开有挡块槽，挡块内置在挡块槽内，并通过螺钉固定在短节本体上，挡块与旁通阀座抵接。

9.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述阀球、所述下阀座与所述上阀座的表面喷涂有碳化钨涂层。

10.根据权利要求1所述的耐冲蚀的连续循环短节，其特征在于，所述旁通阀杆大端的密封面为球面，所述旁通阀座底部的密封面为圆锥面，旁通阀杆与旁通阀座通过球面与圆锥面的贴合实现金属密封。